Данный корональный выброс массы на Солнце сопутствовал вспышке среднего масштаба. В то время, когда к 2013 году Солнце достигнет пика в собственном 11-летнем цикле активности, подобные ситуация будет происходить на нем три-четыре раза в сутки Первый полет Solar Dynamics Observatory Демонстрация на пресс-конференции 21 апреля 2010 года

Вот уже бельше семи дней управление NASA пристально смотрело за тем, как грандиозные факелы вещества, раскаленного до температуры в миллионы градусов, взлетали величественными дугами над дальней стороной отечественного светила. Но неспешно Солнце повернулось к нам проблемной стороной, и это зрелище открылось отечественным прямым взорам.

Громадный, покрытый пятнами участок солнечной поверхности, в 13 раз превосходящий диаметр Почвы, практически бурлил под действием непрерывно изменяющихся магнитных полей. 28 октября 2003 года приблизительно в семь часов утра по американскому восточному времени в данной территории случился грандиозный взрыв, в пространство взлетел поток раскаленного ионизированного газа, и данный поток ринулся в сторону отечественной планеты со скоростью во многие и многие миллионы км/ч.

Тем временем в служебном модуле Интернациональной коcмической станции космонавт Майкл Фоул и астронавт Александр Калери только что закончили завтракать и собрались приступить к первой рабочей неделе 195-дневной космической экспедиции. Двигаясь по собственной орбите, как раз сейчас космическая станция летела над восточным побережьем Южной Америки в сторону Южно-Атлантической странности — той территории, где концентрируются прилетающие от Солнца высокоэнергетические частицы.

Как вспоминает Фоул, их позвали из Центра управления полетами и сообщили: «Вас в том месте ожидают важные приключения, так что необходимо вам, Майк, укрыться в отсеке экипажа». Отметив, что персональный дозиметр подтвердил угрозу, Фоул проплыл 60 м и был в спальном отсеке, где укрылся в похожем на гроб боксе, обложенном толстыми брикетами из полиэтиленовой пены — как раз они должны были обезопасисть его тело от действия протонов, пронизывающих станцию полностью.

Это были посланцы солнечной вспышки — одной из самых замечательных из когда-либо зафиксированных учеными. Снаружи станции сейчас полыхала аврора, появляющаяся за счет сотрудничества электронов с атомами газов земной воздуха. «Зрелище было фантастическим и захватывающим, — говорит Фоул. — Иначе, тяжело нормально наблюдать на то, какие конкретно энергии омывают твою железную скорлупку».

В 7:30 утра спутник SOHO, висящий в одной из точек Лагранжа между Землёй и Солнцем, зафиксировал корональный выброс массы. На следующее утро отечественная планета была под ударом потока намагниченной плазмы массой в миллиарды тысячь киллограм. Эта плазменная река вклинилась в магнитное поле Почвы, которое, как колокол, отозвалось звоном на данный удар.

И совершенно верно так же, как в школьных опытах движущийся магнитный брусок порождает электрический ток в проволочной обмотке, выброс возбудил замечательнейшие электрические токи в линиях электропередач. Во всех электросетях мира были отмечены пиковые перегрузки. В Швеции сгорел один из высоковольтных трансформаторов, обесточив практически на час большой город Мальме. Бомбардировка солнечными частицами длилась пара дней, они нарушали и спутниковую, и простую атмосферную связь.

Полярные сияния плясали кроме того в ночных Австралии и небесах Флориды. Прошло около семь дней, и самые активные территории на поверхности Солнца «отвернулись» от отечественной планеты. В следствии данной космической трагедии никто из людей не погиб, но буря повлекла за собой убытки на много миллионов долларов.

Солнечная активность подчиняется примерно 11-летнему циклу, причем самые сильные магнитные бури группируются около пика цикла. Это подтверждается и замечательными магнитными бурями, каковые уже прокатились в январе и марте этого года. Благодаря счастливой случайности эти солнечные выбросы не оказали через чур уж сильного влияния на земную обстановку, поскольку как раз в эти моменты магнитное поле Почвы размешалось так, что солнечная радиация в основном отечественную планету.

Посмотрим, будет ли такая же успех сопутствовать нам на протяжении следующего коронального выброса.

Эти угрозы не дают спокойствия Джону Каппенману, основателю компании Storm Analysis Consultants. Он лучше многих вторых знает, чем угрожают нам геомагнитные бури, потому, что самым подробным образом изучил шторм 2003 года (названный позднее Halloween Storm, Хэллоуинская буря) и заключил , что нам еще сильно повезло. Земное магнитное поле тогда существенно ослабило плазменный удар, но буря стала причиной перегрузке целого и отключению города всей континентальной электросети.

При полной мощности удар имел бы несравненно более трагичные последствия.

Это может показаться чрезмерно пессимистичным, но настоящие исторические хроники утверждают, что Хэллоуинская буря 2003 года выглядит сущей мелочью в сравнении с более ранними событиями.

В марте 1989 года геомагнитная буря вырубила высоковольтный трансформатор на гидроэлектростанции в канадском Квебеке. В следствии морозной зимней ночью вся провинция на девять часов оказалась без света. Магнитная буря, охватившая всю Почву в марте 1921 года, приводила к пожарам на телеграфных и телефонных станциях, и на ЖД станциях, подключенных к лишь зарождающимся электрическим сетям.

Самая сильная из наблюдавшихся до сих пор магнитных бурь — «Событие Кэррингтона» — случилась в сентябре 1859 года. Тогда наведенные геомагнитной бурей токи достигали таковой силы, что в течение четырех дней телеграфисты, отключив собственный оборудование от аккумуляторная батарей, передавали сообщения, применяя только «ток полярного сияния», что наводился в линиях передачи.

«За все эти долгие годы в физических механизмах солнечного и земного магнитных полей не изменилось по сути ничего. Изменились мы сами, — говорит Каппенман. — Мы понастроили множество грандиозных электросетей и, завязав на них все стороны отечественной жизнедеятельности, стали зависеть от их капризов. Раньше либо позднее мы дождемся еще одной бури, сравнимой с «Событием Кэррингтона».

Лишь во второй половине 50-ых годов XIX века единственной технической совокупностью, появлявшейся под ударом космической стихии, была телеграфная сеть, а в первой половине 20-ых годов двадцатого века вся электроэнергетика пребывала на стадии младенчества. Сейчас же куда ни взгляни — мы везде видим сети и системы, фактически беспомощные перед магнитными бурями.

В течение последних 50 лет мировые электросети разрослись вдесятеро, перейдя на более высокие рабочие напряжения. Это приводит к увеличению КПД электропередачи, но новое оборудование оказывается менее защищено от неуправляемых токов. По мере роста сетей расширяется и практика перекачки громадных потоков энергии между различными регионами.

Столь тесно переплетенные связи повышают риск аварий, охватывающих широкие регионы. Человечество, само того не хотя, понастроило антенны размером с целые континенты — и все эти антенны были идеально настроены на то, дабы принимать электромагнитную энергию космических бурь.

В течение последних лет Каппенман предпринял цикл изучений по заказам разных правительственных организаций и продемонстрировал, что достаточно сильная магнитная буря может привести к выходу и перегреву из строя сотен тысяч высоковольтных трансформаторов, в следствии чего энергоснабжение нарушится в масштабах целых государств. Скоро заменить сгоревшее оборудование не составит большого труда нечем, и восстановление совокупности может занять до десяти лет, в течение которых 100 млн человек будут вынуждены обходиться без центрального электроснабжения.

В прошедшем сезоне Министерство внутренней безопасности США поручило Jason Defense Advisory Panel (это свободная консультационная рабочая группа, составленная из ведущих ученых) проанализировать утверждения Каппенмана. В собственном докладе от ноября 2011 года эта рабочая группа пара скептически оценила возможность нехороших сценариев, но наряду с этим дала согласие, что геомагнитные бури все же могут нанести энергосетям США важные повреждения.

Ученые призвали к предстоящим работам по совершенствованию совокупностей прогноза космической погоды. Кроме этого рекомендовано повысить надежность электроэнергетической инфраструктуры и обновить неспешно устаревающие спутники, замечающие за Солнцем.

Физик Ави Шнурр, глава негосударственной рабочей группе по безопасности электроэнергетической инфраструктуры, причисляет себя к отряду скептиков, сомневающихся, что современное общество сумеет при необходимости оперативно решить эту проблему. «Если бы трагедия класса «События Кэррингтона» произошла прямо на данный момент, она раздалась бы не как сигнал побудки, а уже как отбой, — говорит он. — Ситуация согрела для, в то время, когда от нас требуется сделать то, на что редко отваживаются правительства, тем более правительства демократических государств. Нужно принять целенаправленные меры для противостояния некоей заблаговременно предсказанной угрозе, которую люди до тех пор пока еще не успели увидать воочию».

Защита электросетей — это, по сути, комплекс в полной мере прямолинейных мероприятий. Большинство высоковольтных трансформаторов заземлены. Это требуется для нейтрализации всплесков напряжения, в то время, когда в трансформатор попадает молния либо на него выясняется какое-либо еще страшное внешнее действие. Но заземление именно делает трансформатор уязвимым для токов, наведенных геомагнитными бурями.

Эксперты уверены в том, что препятствием для нежелательных токов смогут послужить намерено установленные сопротивления либо емкости, и всего за пара лет такую защиту возможно было бы разместить во всех крайне важных узлах (к примеру, рядом с электростанциями, обслуживающими главные города). На практике это, конечно же, реализовать непросто и недешево: $100 000 на любой трансформатор.

Питер Прай, бывший сотрудник ЦРУ и член Комитета по вооруженным силам Конгресса США, предпринял определенные упрочнения, дабы как-то подтолкнуть законодательную работу в сфере угрозы из космоса. Он с удивлением наблюдает, как госслужащие неизменно кладут под сукно все распоряжения, направленные на увеличение безопасности электросетей. «Настоящая угроза кроется не в космосе, а в бюрократии, — говорит он. — Получается, что никто не несёт ответственность за ту угрозу, которая нависла нужно всеми».

При экстремальных проявлений космической стихии основной обстоятельством для лавины аварий послужат отнюдь не отключения энергии в национальных сетях. Джейн Лабченко, глава Национального управления по изучению атмосферы и океана (NOAA), показывает на то, что высокоэнергетические частицы способны оказать негативное влияние на точность работы спутников GPS.

Сигналы этих спутников разрешают определять координаты на поверхности почвы, и выяснять время с точностью до миллиардной доли секунды. Практические результаты от работы данной совокупности не ограничиваются помощью автолюбителям в их ориентации на дорогах. На их базе синхронизируется сотовая телефонная сообщение, согласуется летный трафик и управляются мириады автомобилей разнообразных спасательных и аварийных работ.

«Большинство денежных операций снабжается на данный момент с генерированным в совокупности GPS штампом «дата-время», эта же совокупность снабжает динамическое позиционирование самых глубоководных нефтяных и газовых буровых станций, — говорит Лабченко. — А сейчас попытайтесь прикинуть все денежные издержки, каких возможно ожидать при отключении совокупности GPS. Авария на Deepwater Horizons покажется детской шалостью если сравнивать с теми, что смогут случиться, в случае если на буровые платформы поступит от спутников GPS ошибочная навигационная информация».

На сегодня единственным методом надежно обезопасисть энергетические и спутниковые сети от аналогичного удара было бы легко предварительное отключение всех этих совокупностей по первой же тревоге из космоса. «Такое ответ тяжело назвать оптимальным», — говорит Каппенман. Во-первых, каждое такое предупредительное отключение приведет к убыткам в миллиарды долларов. Помимо этого, говорит он, «совокупности прогнозирования вряд ли когда-либо будут доведены до для того чтобы уровня точности, дабы по большому счету ни при каких обстоятельствах не выдать фальшивой тревоги».

Томас Богдан, занимавший ранее пост директора центра слежения за космической погодой NOAA в Баулдере, Колорадо, должен признать, что «на данный момент отечественные прогностические возможности не радуют». Особенно тяжело предвещать солнечные вспышки и корональные выбросы. Для этого требуются более идеальные теоретические модели, обрисовывающие циркуляцию плазмы на Солнце.

Наряду с этим при пиках активности отечественной звезды выбросы безотказно происходят по три-четыре раза в сутки, а в спокойные периоды — по крайней мере раз в неделю. «Единственное, на что на данный момент возможно положиться, это на отечественное знание о том, что Солнце подчиняется строго определенному циклу активности», — говорит Богдан.

Центр космических метеопрогнозов основывает собственные выводы на постоянном сканировании Солнца в отыскивании небольших признаков, информирующих о надвигающейся угрозе. В первую очередь информация поступает от наземных обсерваторий, действующих под руководством ВВС Соеденненых Штатов, и от спутниковой сети NOAA, каковые отслеживают рентгеновские импульсы, точно предсказывающие солнечные вспышки.

Но четко выявить, вправду ли в сторону отечественной планеты направляется поток заряженных частиц либо корональный выброс, способны только пара спутников: Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), и два космических аппарата из серии Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Еще один, Advanced Composition Explorer (ACE), способен измерять интенсивность и конфигурацию магнитного поля таких выбросов, но всего лишь за 20−50 мин. перед тем, как буря достигает земной поверхности.

Более того, и SOHO, и ACE в далеком прошлом уже отслужили предусмотренный срок, а замена им так и не подготовлена. «Через год либо два SOHO, возможно, выйдет из строя, и мы лишимся неповторимой возможности наблюдать на Солнце как бы через ружейный ствол, выявляя все направленные в отечественную сторону вспышки», — говорит Стен Оденвальд, астрофизик из Центра космических полетов NASA имени Годдарда. Аппарат ACE располагает достаточными запасами горючего, дабы функционировать впредь до 2024 года, но устройства смогут не выдержать таковой долгий срок эксплуатации. Лишившись ACE, говорит Оденвальд, «мы не потеряем свойстве фиксировать направляющиеся в отечественную сторону вспышки, но не сможем заблаговременно сообщить, будут ли они довольно безвредными либо же приведут к настоящему фейерверку».

STEREO на несколько с еще одним спутником, Solar Dynamic Observatory, в принципе способны восполнить утрату аппарата SOHO, но и Лабченко, и другие эксперты в один голос заявляют, что, лишившись неповторимых возможностей ACE, мы неизбежно частично ослепнем. «Вряд ли прямо на следующий день на нас обрушится новая катастрофическая геомагнитная буря, но это не означает, что возможно забыть о бдительности, — говорит Богдан. — У нас еще имеется время на подготовку, но в то время, когда что-то произойдёт, его уже не будет».

На самом-то деле космический аппарат, что имел возможность бы подняться на замену ACE, уже на данный момент ждёт на складе Центра космических полетов NASA им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Спутник DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) всецело собран, укомплектован и готов к запуску. NASA планировало выпустить его в космос семь лет назад, но в тот момент помешали денежные неприятности.

В фискальный запрос на 2012 год были включены $47,3 млн для NOAA, дабы дооборудовать и запустить DSCOVR, поставив его на замену ACE, но эта инициатива затерялась где-то в верхах.

В апреле 2004 года Фоул возвратился на землю в пассажирской капсуле корабля «Альянс ТМА-3». Затем у него забрали кровь для тщательного изучения. «Грубо говоря, распад моих белых кровяных телец ускорился раз в десять», — сообщил он. Данный процесс возвратился в норму приблизительно через год. «Жизнь столкнулась с действием радиации с самого момента собственного зарождения, — говорит Фоул, — и отечественные клетки обзавелись очень изощренными механизмами самовосстановления».

Но человеческое сообщество в целом стало более хрупким, через чур сложным, дабы действенно защититься от бурных потоков солнечного излучения. А ведь Солнце тем временем бурлит .

«Физические процессы, которыми описываются магнитные Солнца и поля Земли, не претерпели значительных трансформаций. Изменились мы сами.

Мы понастроили множество грандиозных электросетей и, завязав на них все стороны отечественной жизнедеятельности, стали предельно уязвимы перед действием стихий».

Джон Каппенман, компания Storm Analysis Consultants

В чем состоит воздействие солнечной бури

В ходе коронального выброса массы Солнце извергает высокоэнергетические частицы, каковые улетают в космос на скоростях в пара миллионов км/ч. Через сутки либо чуть позднее эти частицы оказываются в магнитном поле Почвы, порождая магнитную бурю.

1. Потоки высокоэнергетических электронов и протонов повреждают электронные схемы и приводят к деградации солнечных батарей космических аппаратов (среди них и Интернациональной космической станции).

2. Под их действием пара нагревается верхний слой воздуха, что вызывает ее «подъем». В следствии увеличивается лобовое сопротивление перемещению низкоорбитальных спутников, что требует коррекции и снижает их сроки нахождения на орбитах.

3. Под действием радиации ионосфера Почвы меняет собственную форму. В ней образуются пузыри плазмы. Проходя через такие территории, сигналы от спутников GPS искажаются либо поглощаются.

В следствии делается неосуществимой правильная спутниковая навигация.

4. Помимо этого, ионизированные частицы воздействуют на распространение радиоволн. Самолеты, летающие в Заполярье (на широтах выше 85 градусов), всецело зависят в собственной навигации от высокочастотной связи, так что в таковой ситуации без шуток рискуют сбиться с курса.

5. Колебания магнитного поля наводят сильные электрические токи в газо- и нефтепроводах, провоцируя так их коррозию.

6. Помимо этого, эти токи наводятся и в инфраструктуре электросетей, к примеру в трансформаторах, каковые смогут из-за резких бросков тока.

Смотрящие за Солнцем

Всего пара спутников имеют на борту устройства, намерено созданные для отслеживания солнечной активности и обнаружения радиационных бурь, устремившихся в сторону Почвы. Добрая половина из этих спутников может отказать в любую 60 секунд.

Solar and Heliospheric Observatory (SOHO)

Запланированная продолжительность экспедиции: 2 года

Дата запуска: 2 декабря 1995 года

SOHO посредством собственного телескопа с коронографом, действующего в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, приобретает изображения солнечной короны высокой четкости и предвещает космическую погоду в реальном времени. Во второй половине 90-ых годов двадцатого века NASA на полтора месяца потеряло сообщение с SOHO. на данный момент данный аппарат действует без участия бортового гироскопа, что раньше стабилизировал его ориентацию в пространстве.

Advanced Composition Explorer (ACE)

Запланированная продолжительность экспедиции: 5 лет

Дата запуска: 25 августа 1997 года

Данный спутник оборудован пятью спектрометрами большого разрешения и тремя устройствами для изучения высокоэнергетических частиц и солнечного ветра, летящих от Солнца. По окончании 15 лет, совершённых в открытом космосе, ACE и по сей день способен выдавать с опережением в 1 час предостережения о геомагнитных бурях.

Solar Terrestrial Relations Laboratory (STEREO)

Запланированная продолжительность экспедиции: 2 года

Дата запуска: 26 октября 2006 года

Два спутника, совместно трудящиеся в экспедиции STEREO, исследуют корональные выбросы массы, что разрешает выдавать более правильные предупреждения о солнечных вспышках. Эти два аппарата всецело вышли на рабочие позиции 6 февраля 2011 года, раздвинувшись относительно друг друга по орбите на 180 градусов. Так, в первый раз за всю историю солнечных изучений стало возмможно взять 360-градусный обзор Солнца.

Solar Dynamics Observatory (SDO)

Запланированная продолжительность экспедиции: 5 лет

Дата запуска: 11 февраля 2010 года

Набор устройств, установленных на SDO, разрешает разглядеть, как формируется и структурируется магнитное поле Солнца, и как оно преобразуется в фантастические картины, происходящие на его поверхности. Все это прорисовывается с качеством, практически не уступающим IMAX.

Geostationary Operational Environment Satellites

Запланированная продолжительность экспедиции: 10 лет

Запуск аппарата GOES-13: 24 мая 2006 года

Запуск GOES-14: 27 июня 2009 года

Запуск GOES-15: 4 марта 2010 года

Основная задача данной серии спутников — неотрывно смотреть за Почвой, но GOES-15 оборудован еще и солнечным фотоаппаратом, солнечным датчиком (оба трудятся в рентгеновском диапазоне) и еще одним УФ-датчиком. Эти устройства оказывают помощь NOAA в формировании прогнозов космической погоды. GOES-13 подстраховывает номер 15-й на протяжении затмений. Действительно, его рентгеновский датчик трудится не так надежно.

GOES-14 висит на орбите в режиме хранения, ждя собственного часа.

Север под ударом

Действие геомагнитных бурь на наземную инфраструктуру в основном проявляется в регионах, родных к магнитным полюсам.

Потому, что в Северном полушарии магнитный полюс смещен по направлению к Канаде, в число самые уязвимых попадают многолюдные районы США и Канады. В Российской Федерации же «под ударом» находятся лишь самые северные территории (Мурманск, Норильск и др.), инфраструктура которых запланирована на жёсткие условия эксплуатации и исходя из этого выстроена с некоторым запасом надежности.

А для космической отрасли (и российской, и других государств) учет влияния солнечных геомагнитных бурь и вспышек в далеком прошлом стал неотъемлемым элементом простой эксплуатации спутников. Но главным вопросом так же, как и прежде остается возможность заблаговременно предвещать геомагнитные бури.Для этого употребляются эти, приобретаемые от солнечных обсерваторий SOHO и ACE, находящихся в точке либрации L1 между Солнцем и Землёй, — говорит Анатолий Петрукович, заведующий отделом физики космической плазмы Университета космических изучений (ИКИ) РАН. — SOHO посредством собственного коронографа разрешает отслеживать корональные выбросы массы и по их динамике и местоположению давать трехдневный прогноз, воображают ли они опасность для Почвы.

ACE оснащен инструментами для изучения солнечного ветра, на базе их данных возможно за час-полтора до начала магнитной бури оценить интенсивность пришедшего к Почва магнитного облака. изображения и Данные большого разрешения от более новых аппаратов STEREO и Solar Dynamics Observatory (SDO) дают весьма полезную данные, но по большей части не для краткосрочных прогнозов, а для построения фундаментальных моделей поведения Солнца.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№118, август 2012).

Играем на отметки Grille 15 в ожидании теста 0.9.17

Интересные записи на сайте:

• Судьбы мироздания: варианты армагеддона
• Человек и лекарство: принимать с осторожностью!
• 10 Малоизвестных рыб-убийц
• Вакцина защищает мышей от опухолей головного мозга
• 10 Странных вещей, которые умеют делать деревья

Подобранные по важим запросам, статьи по теме:

• Пятнистые бури: солнце

  Солнечное цунами Корональные выбросы массы (Coronal mass ejections, CME) «выстреливают» солнечное вещество в космос. Достигая Почвы, эти выбросы смогут…

• Солнечные вспышки оказались в три раза мощнее, чем считалось ранее

  МОСКВА, 8 сен — РИА Новости. Наблюдения с космической обсерватории НАСА SDO (Solar Dynamics Observatory) свидетельствуют, что замечательные взрывные…

• Информационное зондирование

  Парк Гагарина: Представители «ЦСКБ-Прогресс» на недавней пресс-конференции объявили, что планируют выходить на рынок информации дистанционного…

• Нужноли марсу магнитное поле?

  Материал подготовлен Виталием Егоровым, проект «Открытый космос Зелёного кота». Многие еще с уроков природоведения (и стараниями бессчётных…

• Davinci: робот-хирург

  Станислав Берелавичус, научный сотрудник, врач отделения неспециализированной абдоминальной хирургии Университета хирургии им. А. В. Вишневского…

• «Государство и частник: как поделить космос?»

  В издании «Новости космонавтики» №7, 2013 г. опубликована статья «частник и Государство: как поделить космос?». Создатель материала — И. Тёмный —…