Несмотря на то, что мы можем наблюдать приближение многих солнечных бурь, некоторые из них являются «скрытыми». Новое исследование показывает, как их обнаружить.
Ключевые выводы
- Солнечные бури «Стелс» трудно обнаружить до того, как они окажутся вблизи Земли.
- Использование различных методов визуализации под разными углами позволило исследователям обнаружить эти скрытые штормы раньше, чем когда-либо.
- Непредвиденный случай может иметь катастрофические последствия для нашей электронной инфраструктуры.
Солнечные бури - это совокупность возмущений на Солнце, влияющих на космическую погоду. Они включают в себя такие вещи, как солнечные вспышки и выбросы корональной массы (CME), большой выброс плазмы в солнечном ветре. Они могут влиять на Землю разными способами, например, увеличивая количество частиц, попадающих в магнитное поле Земли, вызывая полярное сияние, или, в тяжелых случаях, нарушая технологии и радиопередачи.
Большую часть времени ученые могут наблюдать штормы, когда они происходят на Солнце. Информация о воздействии на Землю может быть собрана за несколько дней до того, как она, вероятно, дойдет до нас. Однако в целых 20 процентах CME практически нет заметной активности на Солнце, которая могла бы дать нам раннее предупреждение. Эти «невидимые» КВМ могут оказывать огромное влияние на космическую погоду, но их трудно обнаружить, пока они почти не прибыли.
К счастью, новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, сообщает о новых способах обнаружения так называемых невидимых солнечных бурь задолго до того, как они обрушатся на Землю.
Польза смотреть на солнце
В отличие от обычных КВМ, стелс-КВМ, как правило, не дают типичных предупредительных сигналов, таких как явное затемнение или осветление поверхности солнца. Вместо этого они, кажется, формируются в более высокой области солнечной атмосферы, называемой короной, чем обычно. К сожалению, наблюдение за изменениями в короне не всегда дает ученым информацию, необходимую для предсказания направления движения массы плазмы.
В этом исследовании исследователи воспользовались знанием приблизительного происхождения четырех скрытых КВМ, которые были определены на основе данных, собранных с Земли и со спутника STEREO, который находился под другим углом по отношению к Солнцу. Четыре КВМ различались по углу и интенсивности и произошли в разные моменты солнечного цикла.
Используя различные процессы визуализации, в каждом из четырех исследованных случаев были выявлены тонкие сдвиги в верхней короне. Большинство событий также возникло вблизи областей с особенно сильными магнитными полями.
Авторы предполагают, что небольшие эффекты осветления и затемнения, которые они наблюдали, могут быть использованы для обнаружения этих CME в будущем с использованием аналогичных методов. Хотя они признают, что исследование не дает способа обнаружить эти КВМ до их образования, они заключают, что «идентификация области источника скрытого КВМ представляет собой первый шаг к обеспечению более надежных прогнозов».
Плохой день для Земли
Солнечные бури представляют не только академический интерес. Сильные штормы случались и раньше, и ущерб, который они могут нанести, потенциально разрушительен. Сильная солнечная буря в 1989 году вызвала отключение электричества в Квебеке и нарушила вещание Радио Свободная Европа. Однако этот шторм не имеет ничего общего с «Кэррингтонским событием» 1859 года.
Эта солнечная буря была невероятно мощной, вызывая полярные сияния, видимые в таких местах, как Квинсленд, Австралия и Карибский бассейн. Полярные сияния над Новой Англией были настолько яркими, что жители могли читать газеты при их свете. Телеграфные системы сгорели в результате огромного количества электромагнитной энергии, добавленной к магнитосфере Земли, что иногда вызывало пожары, поскольку они спонтанно искрились. Некоторые телеграфисты сообщили, что могут управлять своими машинами, не подключая их к проводам.
Шторм, по оценкам, такой же мощный, как событие Кэррингтона, произошел в 2012 году, но выброшенная им плазма едва не миновала Землю. Согласно исследованию Национальной академии наук, общая стоимость такого мероприятия для США сегодня может составить более двух триллионов долларов. Это также приведет к повреждению, на полное восстановление которого могут уйти годы. Само собой разумеется, что из-за того, что большие части наших электрических систем и технологий поджариваются, а на подготовку уходит мало времени, это также может сделать ситуацию неприятной для многих людей.
Меньшие бури обрушиваются на Землю раз в три года, часто нанося ущерб системам, использующим электричество. Крупные события случаются реже, но не так редко, как хотелось бы. Исследование, проведенное несколько лет назад, подсчитало, что вероятность события уровня Кэррингтона составляет 12 процентов за десятилетие.
Пусть удача будет в нашу пользу
С такими шансами и последствиями способность предвидеть приближающуюся «незаметную» солнечную бурю может оказаться одним из самых важных инструментов, когда-либо обнаруженных человечеством.
При достаточном предупреждении можно принять меры предосторожности, чтобы свести к минимуму ущерб электронике от сильной солнечной бури. Например, спутники можно переместить в безопасное место, электросети можно зарядить, чтобы избежать перегрузки, а трансформаторы можно отключить, чтобы предотвратить их разрушение.
Если мы не увидим следующее событие в Кэррингтоне, может пройти некоторое время, прежде чем вы сможете прочитать статью, которую мы напишем об этом.