Космическая погода: российский физик — о прогнозировании магнитных бурь и природе северного сияния

— Учёные из Индии заявили, что в начале 2024 года ожидаются мощнейшие солнечные вспышки. По их словам, это может повлиять на работу различных систем — повредить спутники и нарушить работу интернета. Примерно каждые 11 лет Солнце проходит через так называемый солнечный максимум, в норме пик солнечной активности ожидался в 2025 году. Однако учёные считают, что в этот раз график сместится и события произойдут годом раньше. Согласны ли вы с этими оценками?

— Предсказать пик солнечного цикла, с одной стороны, очень просто, а с другой — очень сложно. Просто — потому что в целом максимальная активность повторяется раз в 11 лет, поэтому достаточно добавить этот срок к предыдущему всплеску. Однако на практике всё сложнее: формально пик активности должен был прийтись на 2023 год, потому что предыдущий отмечался в 2012 году. Однако этого не произошло, он может произойти в следующем году или даже позднее — природные часы всё-таки сильно плавают, сдвигаются то вперёд, то назад. Поэтому каждый раз в преддверии очередного пика учёные начинают спорить. Понятно, что если, условно, сто человек сделают разные прогнозы, то какой-то сбудется с высокой вероятностью.

Так что индийские коллеги тоже могут, наряду со всеми остальными учёными, делать свои прогнозы, кто окажется прав — покажет время. Например, американские учёные прогнозируют, что пик придётся на 2025 год, мы больше склоняемся к середине или второй половине 2024 года.

• Солнце
• Gettyimages.ru

Единственное, в чём сейчас сходятся все специалисты, это что на этот раз пик солнечной активности явно запаздывает, нам ещё предстоит через него пройти в обозримом будущем.

— Магнитные бури, которые наблюдались осенью и в декабре, были предвестниками ещё более высокой активности Солнца?

— Дело в том, что солнечная активность нарастает не линейно, это всегда неровный, скачкообразный процесс. В какой-то момент наблюдаются сильные вспышки, потом активность может затихнуть на несколько месяцев, а потом возобновиться с новой силой. Когда мы прогнозируем, как близко начнётся пик этой активности, мы смотрим не только на силу текущих вспышек, но и на интервалы между ними — чем они короче, тем ближе верхняя точка.

Также по теме

Облако плазмы: вспышки на Солнце уменьшают магнитное поле Земли

Серия мощнейших вспышек на Солнце вызвала выброс облака плазмы, которое взаимодействует с магнитным полем Земли, уменьшая его....

Например, между магнитными бурями в ноябре и декабре был совсем небольшой интервал, тогда как в начале этого года у Солнца были перерывы по два-три месяца. Поэтому да, в определённом смысле то, как часто начали происходить магнитные бури, можно считать предвестником близкого пика солнечной активности.

— Бури, которые фиксировались в конце 2023 года, были довольно сильные. Что нас ждёт в момент пика солнечной активности?

— В целом индексы солнечного цикла в этом году превысили показатели предыдущего цикла, и при этом активность Солнца ещё не вышла на максимум, который ожидают учёные. Например, до сих пор не зарегистрировано ни одной по-настоящему крупной вспышки, которые характерны для пика активности. Так что да, вероятно, всё ещё впереди.

• Магнитное поле Земли
• Gettyimages.ru

— Расскажите, пожалуйста, что представляют собой магнитные бури. Почему они вызывают северное сияние и какие регионы Земли наиболее им подвержены?

— Есть такой термин — космическая погода, его, наверное, слышали все. Его суть в том, что, помимо привычных нам характеристик среды (например, атмосферного давления, влажности, температуры), есть и иные характеристики, в том числе состояние магнитного поля Земли, в которое мы все погружены. 

Также по теме

«Мы вошли в XXI век с двумя чемоданами»: российский астрофизик — об эволюции представлений учёных о Вселенной

Самыми важными событиями в астрофизике за последние десятилетия стали доказательство присутствия во Вселенной тёмной энергии, а также...

Как и атмосферные явления, это поле нестабильно, подвержено колебаниям с порой достаточно сильной амплитудой. Магнитные бури, собственно, и представляют собой сильные магнитные колебания, вызванные ударом по магнитному полю Земли в результате каких-то взрывов на Солнце. Напрямую, органами чувств, это явление мы ощутить не можем, но фиксируем с помощью приборов.

Что касается северного сияния, то его вызывают не магнитные бури, а поток солнечных ионизированных частиц, так называемого солнечного ветра. И возмущения магнитного поля, и северное сияние — следствие одного явления. Северное сияние чаще всего появляется на полюсах планеты. Земля, по сути, большой магнит, а у каждого магнита есть два полюса — линии магнитного поля замыкаются именно на них, там они как бы втыкаются в поверхность планеты. Поток ионизированных частиц движется вдоль линий геомагнитного поля Земли и у полюсов может подойти ближе к её плотной атмосфере, что и вызывает полярное сияние.

Однако если от Солнца к Земле приходит особенно много плазмы, то ионизированные частицы могут начать распространяться на более низкие широты, иногда вплоть до экватора. Такое бывает очень редко, но в средних широтах северное сияние увидеть можно чаще.

• Спутник на орбите Земли
• Gettyimages.ru

— Есть ли гипотезы, с чем связана периодичность возмущений на Солнце?

— Гипотез, конечно, много. Мы в целом понимаем природу солнечных вспышек, понимаем, откуда они черпают энергию. Известно, что у этих явлений магнитная природа. Чем сильнее магнитное поле Солнца, тем мощнее взрывы на нём. Соответственно, 11-летний цикл солнечной активности — это, по сути, цикл изменений магнитного поля Солнца. Раз в 11 лет магнитное поле звезды резко усиливается, его энергия вырастает, что приводит к многочисленным вспышкам. Науке пока неизвестно, почему так происходит, почему интервал именно такой. Неизвестно и то, у всех ли звёзд, похожих на Солнце, есть такая же цикличность, или только у некоторых. Неизвестно также, всегда ли солнечный цикл был таким, как сегодня. История наблюдений за Солнцем очень короткая, и мы просто не знаем, что происходило на нём десятки, а тем более миллионы лет назад.

Также по теме

Пользователи соцсетей делятся фотографиями северного сияния, которое наблюдали прошлой ночью

В ночь на 23 июня жители разных стран могли наблюдать северное сияние, которое появилось в результате сильной геомагнитной бури после...

— А известно, каким образом Солнце копит энергию для вспышки?

— Магнитное поле большинства небесных тел, например Земли, Солнца и многих других, формируется в их недрах в результате протекающих там физических процессов. По этой причине мы просто не видим, как эта энергия копится. Мы знаем лишь, что Солнце выбрасывает периодически сильные магнитные поля на поверхность, запуская солнечные вспышки. Но точно прогнозировать, когда и где это произойдёт, всё ещё непросто.

— Какие ещё природные аномалии могут вызывать магнитные бури? 

— К счастью, мы находимся под защитой магнитного поля Земли, поэтому до нас доходит очень ограниченный набор воздействий — довольно ослабленные колебания поля (магнитные бури) и, например, полярные сияния. Зато в космосе, на околоземной орбите, воздействие Солнца очень сильное, в том числе радиация и заряженные частицы, которые, как считается, могут выводить из строя космическую технику. Иногда поступают сообщения даже о срывах космических стартов. Например, в 2022 году компания Илона Маска потеряла около 40 спутников — вывести их на орбиту помешала геомагнитная буря. Поэтому, конечно, к космической технике предъявляются повышенные требования, она максимально защищена от радиации и космических частиц.

• Gettyimages.ru

А на поверхности Земли магнитные бури способны на немногое — нас можно сравнить с глубоководными обитателями, которые замечают только лёгкие колебания, пока на поверхности океана бушует шторм. Например, могут возникнуть перебои в линиях электросетей, поскольку магнитное поле воздействует на них. Поэтому, если вы опасаетесь за состояние какой-то дорогостоящей техники, её можно полностью обезопасить, просто отключив от электросети на время бури.

— Магнитные бури делятся по уровням и шкалам. Расскажите об этом подробнее: какие максимумы фиксировались в истории наблюдений? И какие были последствия у таких бурь?

— Шкала магнитных бурь похожа на шкалу землетрясений, где все крупнейшие землетрясения равны 12 баллам. Так и в бурях: все рекордные события равны потолку шкалы, равному девяти баллам.

Также по теме

Терапевт Кондрахин назвал нездоровый образ жизни главной ошибкой в период магнитных бурь

Врач-терапевт, кандидат медицинских наук Андрей Кондрахин заявил, что основная ошибка в период магнитных бурь — это нездоровый образ...

Если ориентироваться на официальные баллы, то сложно сказать, какая буря была самой сильной. Вообще, магнитная буря высшей шкалы в последний раз фиксировалась в сентябре 2005 года, то есть видно, что они происходят не очень часто. Что касается не бурь, а вспышек, то самые сильные в современной истории наблюдений вспышки были зарегистрированы осенью 2003 года. Однако из-за того, что наука отслеживает такие явления не так давно, мы пока не знаем, способно ли Солнце, например, производить супервспышки, которые могли бы намного сильнее навредить Земле, чем современные события.

— Особое внимание учёные уделяют исследованиям о влиянии геомагнитных бурь на здоровье человека. Например, в дни бурь у гипертоников давление подскакивает, а у гипотоников, наоборот, падает. Почему магнитные бури вызывают недомогание у некоторых людей, от чего в целом зависит чувствительность к этому явлению? И как людям обезопасить себя и какие меры предосторожности следует принимать во время периода геомагнитной активности?

— Конечно, подробный ответ на этот вопрос могут дать врачи, но я отвечу как физик. Науке в целом понятно, как переменное магнитное поле действует на различные объекты. В отличие от постоянного поля, переменные магнитные колебания вызывают избыточные токи в проводящих системах. Например, именно по этой причине магнитные бури влияют на работу электросетей.

• Gettyimages.ru

В принципе, в человеческом организме тоже значительную роль играют электрические импульсы; на электричестве основан, например, обмен сигналами между нейронами. Есть электролиты крови, способные проводить электрический заряд. То есть какая-то физическая основа для воздействия магнитного поля на человека присутствует, но способна ли она реально повлиять на организм, я, конечно, сказать не могу.

Из моего личного опыта: о чувствительности к бурям чаще сообщают люди, имеющие метеочувствительность к обычной погоде, например к перепадам атмосферного давления. Поэтому мне кажется, что бури не вызывают каких-то специфических изменений или симптомов, достаточно следовать обычным рекомендациям для метеочувствительных людей. О какой-то специфической терапии от чувствительности к магнитным бурям я не слышал.