11 мая жители южных штатов США стали свидетелями редкого и впечатляющего явления — полярного сияния, которое обычно можно наблюдать лишь в северных широтах. Но это удивительное событие не стало единственной неожиданностью того дня: на Среднем Западе был зафиксирован сбой в работе трактора, управляемого GPS.
Выяснилось, что обе эти аномалии имеют общую причину — геомагнитную бурю, произошедшую в тот день. Об этом говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Geophysical Research Letters, соавтором которых выступает Скотт Ингланд из Политехнического университета Вирджинии.
«Полярное сияние вызывается энергичными заряженными частицами, входящими в верхние слои атмосферы и подвергающимися воздействию многих космических факторов, включая солнце. Во время геомагнитных бурь это количество частиц значительно увеличивается, что усиливает сияние и расширяет его область видимости, вплоть до южных регионов», — объясняет доцент кафедры аэрокосмической и океанической инженерии имени Кевина Т. Крофтона Скотт Ингланд.
Инглэнд и его команда наблюдали за этим событием в верхних слоях атмосферы 11 мая с помощью инструмента NASA GOLD. В тот день была зафиксирована самая мощная геомагнитная буря за последние 20 лет.
Ученые обнаружили значительные изменения в структуре и распространении частиц в верхних слоях атмосферы во время геомагнитной бури. Были также зафиксированы изменения в составе и температуре атмосферы.
«С усилением полярного сияния увеличивается и количество энергии, поступающей в атмосферу, что вызывает значительный нагрев воздуха вокруг полюсов и его перемещение к экватору», — отмечает Ингланд.
Исследователи подчеркивают, что геомагнитные бури могут иметь серьёзные последствия для техники. Изменения в верхних слоях атмосферы могут нарушить работу GPS и радиосвязь, а также повлиять на функционирование навигационных и коммуникационных систем.
«Такие бури могут усиливать электрические токи, протекающие через Землю, что может негативно сказаться на устройствах с длинными проводами. В истории были зафиксированы случаи, когда подобные воздействия приводили к перебоям в энергосистемах. Самая мощная геомагнитная буря, событие Кэррингтона 1859 года, вызвала возгорание телеграфных линий, которые на тот момент были передовыми средствами связи», — предупреждает Инглэнд.
Учёные полагают, что если бы буря, подобная событию Кэррингтона, произошла сегодня, это могло бы вызвать интернет-апокалипсис, оставив большое количество людей и предприятий без связи. Хотя буря 11 мая не вызвала серьёзных сбоев, пик солнечного цикла ожидается в июле 2025 года, так что больше станет известно приблизительно через год.
«Одной из причин, почему мы изучаем геомагнитные бури, является стремление создать модели для прогнозирования их последствий. На основе солнечного цикла, мы ожидаем, что нынешние условия сохранятся примерно в течение следующих двух лет», — заключает Инглэнд.
Верхняя атмосфера Земли граничит с космосом и является областью размещения спутников и Международной космической станции. Она состоит из тех же частиц, что и нижняя атмосфера, где мы живем и дышим, но имеет свои уникальные особенности, такие как ионосфера — сильно заряженное и постоянно меняющееся пространство.
Заряженные частицы в ионосфере делают её чрезвычайно динамичной. Температура и состав верхней атмосферы и ионосферы постоянно изменяются, причём это происходит предсказуемо в разные части суток и сезоны.
Инглэнд добавил, что частицы в атмосфере Земли подвержены воздействию многих космических факторов, включая солнечную активность. Во время вспышек солнечных бурь интенсивные выбросы радиации от солнца изменяют состав и подвижность частиц в атмосфере Земли. Но почему за последние месяцы полярное сияние стало видно в местах, где его раньше не наблюдали?
«Активность солнечных пятен, вспышек и штормов меняется в 11-летнем цикле, который мы называем солнечным циклом. В последние годы количество вспышек постепенно увеличивалось по мере приближения к пику солнечного цикла», — говорит Инглэнд.
Исследователи зафиксировали образование «вихревых узоров» и перемещение воздуха, вызывающее большие вихри, которые превосходят по размеру ураганы. Наблюдения включали: непредсказуемое перемещение заряженных частиц низкой энергии от экватора к полярному сиянию; разделение частиц на низко- и высокоэнергетические группы, последние из которых могут быть опасны для космонавтов и повредить электронику; изменения температуры и давления, вызывающие вихревое движение; и изменения в расположении и распространении низкоэнергетических частиц, способных негативно повлиять на GPS, спутники и электросети.
Эти данные поднимают много вопросов, например, происходило ли во время этой геомагнитной бури что-то принципиально новое или же ученые просто обладают более продвинутыми инструментами для наблюдения изменений?
Источник: iXBT
