Учёные предупредили что последствия мощных солнечных бурь могут быть опаснее прежних оценок
Учёные пришли к выводу, что влияние экстремальных солнечных бурь на Землю может быть значительно сильнее, чем предполагалось ранее. Новое исследование показывает, что существующие модели, вероятно, недооценивают последствия наиболее мощных проявлений космической погоды из-за особенностей используемых измерений.
Её возглавил доктор Нитин Сивадас из Центра космических полётов имени Годдарда NASA, а одним из соавторов стала доктор Мария Уолах из Ланкастерского университета.
Космическая погода представляет собой совокупность процессов, вызванных взаимодействием потоков заряженных частиц Солнца с магнитным полем и верхними слоями атмосферы Земли. Наиболее опасными считаются экстремальные геомагнитные бури, которые возникают сравнительно редко, но способны серьёзно повлиять на работу современных технологий.
Такие события могут нарушать спутниковую связь, работу систем навигации GPS, вызывать масштабные сбои в электросетях и увеличивать уровень радиационного воздействия на космонавтов и экипажи самолётов, выполняющих полёты на больших высотах.
На протяжении нескольких десятилетий специалисты считали, что существует естественный предел реакции магнитного поля Земли на усиление солнечного ветра. Предполагалось, что электрические токи в верхней атмосфере растут лишь до определённого уровня, после чего их увеличение практически прекращается независимо от дальнейшего усиления солнечного ветра.
Однако авторы новой работы считают, что такой предел может быть лишь статистической иллюзией. По их мнению, он возникает из-за неопределённостей при измерении параметров солнечного ветра и эффекта, известного в статистике как «регрессия к среднему».
«Магнитное поле нашей планеты очень эффективно защищает нас от многих проявлений космической погоды, поэтому обычно мы замечаем лишь небольшие сбои в работе техники или любуемся красивыми полярными сияниями. Но в экстремальных случаях спутники могут неожиданно снижать орбиту, а связь и сигналы GPS — исчезать», — отметила Мария Уолах.
Солнечный ветер представляет собой непрерывный поток горячей плазмы, испускаемый Солнцем. Во время солнечных вспышек и корональных выбросов массы его интенсивность может резко возрастать.
Предыдущие наблюдения показывали, что по мере усиления солнечного ветра электрические токи в верхней атмосфере Земли также увеличиваются, однако после достижения определённого значения рост будто бы прекращается. Именно на этом основании многие модели предполагали существование верхнего предела воздействия.
Авторы нового исследования считают, что причина кроется в методике измерений. Большинство наблюдений за экстремальными потоками солнечного ветра выполняются космическими аппаратами, находящимися в точке Лагранжа L1, расположенной примерно в 1,6 миллиона километров ближе к Солнцу, чем Земля.
За время движения к нашей планете параметры солнечного ветра могут изменяться. В результате поток, достигающий Земли, часто оказывается слабее, чем тот, который был зарегистрирован аппаратами в точке L1. При усреднении большого числа подобных событий создаётся впечатление, будто самые мощные солнечные ветры не вызывают столь же сильного отклика в магнитосфере Земли.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи проанализировали более одного миллиона измерений солнечного ветра, выполненных космическими аппаратами NASA, находившимися на орбите Земли. Эти данные позволили оценить параметры солнечного ветра непосредственно перед его взаимодействием с магнитосферой нашей планеты.
Анализ показал практически прямую зависимость между силой солнечного ветра и интенсивностью электрических токов в верхней атмосфере. Это означает, что убедительных доказательств существования верхнего предела реакции Земли обнаружено не было.
По мнению авторов исследования, если такого предела действительно не существует, то последствия особенно мощных солнечных бурь могут оказаться значительно серьёзнее прогнозируемых современными моделями. В этом случае экстремальные события способны сильнее воздействовать на спутниковые системы, средства связи, навигацию и энергетическую инфраструктуру.
«Если верхнего предела реакции нашей планеты действительно нет, модели экстремальных событий необходимо пересматривать. К счастью, столь мощные явления происходят очень редко, но именно поэтому у нас пока недостаточно данных. Лишь время покажет, какими будут последствия солнечной бури, которая случается примерно раз в тысячу лет», — сказала Мария Уолах.
Руководитель исследования Нитин Сивадас отметил, что при анализе измерений обычно предполагается, что истинное значение находится примерно посередине диапазона возможных ошибок. Однако теория вероятностей показывает, что в данном случае это предположение может приводить к систематическому занижению оценки риска.
При этом авторы подчёркивают, что их работа не означает неизбежность катастрофических последствий ближайших солнечных бурь. Исследование лишь указывает на необходимость уточнения существующих моделей космической погоды и более тщательной оценки возможных рисков во время редких экстремальных событий.
Исследование в журнале Nature.