Земля имеет магнитное поле, которое защищает ее от радиации Солнца и дальнего космоса. Это магнитное поле называют магнитным щитом. Щит обеспечивает существование биосферы и жизни на Земле. Те планеты, где нет магнитного поля, считаются мертвыми по сравнению с Землей, несмотря на то что там могут присутствовать признаки жизни. Время от времени на Солнце происходят активные явления: выбросы массы, вспышки, ударные волны. Эти явления приводят к возникновению энергетических частиц, которые разлетаются от Солнца во все стороны, в том числе в направлении Земли, и попадают в магнитосферу. Когда ударная волна, которая возникает перед выбросом массы, сталкивается с магнитосферой, магнитное поле Земли начинает возмущаться, колебаться, дрожать.
Этот процесс и называется магнитной бурей. А теперь все немного подробнее и сложнее …
По современным представлениям, основанным на исследованиях межпланетного пространства с помощью различных инструментов, магнитные бури происходят в результате взаимодействия высокоскоростных потоков намагниченной солнечной плазмы (протонов и электронов) с магнитосферой Земли. Поскольку температура верхних слоев атмосферы Солнца (корона) около миллиона градусов, атомы водорода и гелия (основные ее составляющие) приобретают такие громадные скорости, что при столкновениях выбивают друг у друга электроны и оказываются буквально «голыми». Благодаря этой так называемой «столкновительной ионизации» в короне Солнца остаются только «голые» ядра атомов - протоны и выбитые из атомов электроны. Эта смесь частиц и есть плазма. В результате многочисленных столкновений некоторые частицы развивают такие большие скорости, что им удается преодолеть притяжение Солнца и навсегда уйти в окружающее космическое пространство. Происходит как бы «испарение» протонов и электронов. Эти потоки плазмы, берущие свое начало в короне Солнца и двигающиеся в обычных условиях со скоростью около 300 км/с, и получили название «солнечный ветер». Солнечный ветер сравнительно недавно был обнаружен космическими аппаратами даже у самых границ Солнечной системы.
Когда плазма солнечного ветра встречает на своем пути магнитное поле Земли (как известно, оно напоминает поле плоского магнита), она, повинуясь законам физики, сначала сжимает магнитные силовые линии, а затем начинает обтекать Землю, как поток воды обтекает твердое препятствие. На обращенной к Солнцу стороне Земли граница обтекания устанавливается на расстоянии 10-12 радиусов Земли (примерно 70 тыс. км). На ночной стороне магнитное поле вытягивается в виде шлейфа, похожего на хвост кометы, до расстояний около 1000 радиусов Земли (примерно 6 млн. км). Вся эта область, в которой заключено магнитное поле и околоземная плазма, называется магнитосферой Земли.
Пока «дует» регулярный солнечный ветер со скоростью около 300 км/с, никаких возмущений в магнитосфере Земли не происходит, это так называемый геомагнитный «штиль». Но вот на Солнце появилась большая группа пятен, представляющая собой всплывшее из недр Солнца сильно намагниченное вещество (магнитное поле пятен в тысячи раз сильнее магнитного поля Земли). При случайном сближении пятен с различной магнитной полярностью происходит нечто похожее на гигантское «короткое замыкание» с выделением поистине космического количества энергии. Оно сравнимо с извержением 10 млн вулканов или взрывом нескольких десятков водородных бомб. Астрономы называют это явление солнечной вспышкой.
В это время также происходит выброс высокоскоростных потоков заряженных частиц - электронов и протонов. Когда этот возмущенный солнечный ветер, несущий с собой магнитное поле, встречает на своем пути магнитосферу Земли, в месте контакта начинают происходить беспорядочные и порой очень сильные изменения напряженности магнитного поля Земли, что и составляет суть магнитной бури.
Поскольку скорость такого возмущенного солнечного ветра от вспышек колеблется в диапазоне от 500 до 1000 км/с, магнитная буря обычно начинается через сутки - двое после вспышки на Солнце. Именно столько времени требуется плазме, чтобы пройти 150 млн км от Солнца до Земли.
Магнитные бури носят планетарный характер и оказывают глобальное воздействие на Землю и околоземное пространство. Во время магнитной бури возмущается все магнитное поле Земли. Эти возмущения приводят к разным явлениям. Все слои земной атмосферы, ионосфера, плазмосфера, магнитосфера подвергаются изменениям. Возникают потоки энергичных частиц и токи.
Воздействие магнитных бурь на технические объекты, иногда катастрофические, вызвано индукционным электрическим полем, возникающим при быстром изменении напряженности магнитного поля на Земле. Впервые ощутимые эффекты этого рода отмечались во время сильной магнитной бури 1 сентября 1859 года, которую заслуженно связывают с именем английского астронома Кэррингтона, который изучал солнечные пятна. Он проектировал картинки пятен с телескопа на экран и зарисовывал их. Однажды в группе пятен Кэррингтон увидел два ярких белых пятнышка, которые уже через несколько минут начали затухать и погасли (рис. 1). Белые пятнышки видели и раньше, но как-то не обращали на них внимание. А на этот раз через сутки после того, как Кэррингтон наблюдал хромосферную вспышку, разразилась магнитная буря, которая, по оценкам специалистов, была самой мощной за прошедшие с того времени полтора столетия.
В те дни на Земле было еще не так много электрических приборов, но разрушения оказались заметными: мощные токи вывели из строя телеграфные линии, сгорел трансформатор на электростанции… C тех пор количество технических аварий, коррелирующих с космофизическими показателями, существенно выросло.
Магнитная буря 24 марта 1940 года вызвала нарушения в электроснабжении в Новой Англии, Нью-Йорке, Пенсильвании, Миннесоте, Квебеке и Онтарио. Перегрузка в 2600 вольт была зарегистрирована в Атлантическом кабеле между Шотландией и Ньюфаундлендом.
13 марта 1989 года мощная буря позволила миллионам людей любоваться полярными сияниями не только на Аляске или в Скандинавии, но и на побережье Средиземного моря и в Японии. Но эта же «буря года» разрушила трансформатор на атомной станции в Салеме (Нью-Джерси, США). Она же блокировала работу высоковольтной сети в Квебеке и на 9 часов оставила 6 млн человек без электричества. После аварии в Салеме выяснилось, что даже небольшое увеличение силы постоянного тока может вывести из строя трансформатор, предназначенный для преобразования переменного тока. Эта добавка вводит его в режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника, что приводит к перегреву обмоток и в конце концов к аварии всей системы.
Максимальной интенсивности геомагнитная буря достигла 13 марта, когда планетарный индекс Ap достиг значения 246, третьего за всё время наблюдений с 1932 года:272, а Dst-индекс геомагнитной активности (англ. Disturbance Storm Time Index) между 1:00 и 2:00 по всемирному времени 14 марта достиг значения -589 нТл (или даже -640 нТл по другим данным), рекордного с 1957 года[
В СССР во время этой геомагнитной бури была нарушена радиосвязь с пунктами на высоких широтах, а полярное сияние наблюдалось даже в Симферополе
Воздействие вызывается электродвижущей силой, индуцируемой короткопериодическими вариациями геомагнитного поля. Наводимая разность потенциалов невелика и составляет примерно несколько вольт на километр (максимальное значение было зарегистрировано в 1940 году в Норвегии и составило около 50 В/км), но в протяженных проводниках с низким сопротивлением - линиях связи и электропередач, трубопроводах, рельсах железных дорог - полная сила индуцированных токов может достигать десятков и сотен ампер. Наибольшее воздействие испытывают электрические линии, протянутые с востока на запад в полярных районах. Американский совет по энергетической надежности отнес магнитные бури марта 1989 года и октября 1991 года к тому же классу нанесенного экономике урона, что и ураган Хьюго и землетрясение в Сан-Франциско.
Значение магнитных бурь увеличивается с годами, потому что техносфера Земли разрастается. Раньше человечество наблюдало только полярные сияния, самое мощное из которых зарегистрировано в 1859 году. Английский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал на Солнце мощнейшую за всю историю наблюдений вспышку, с которой были связаны полярные сияния практически на всей территории Земли, в том числе и на экваторе. В 1859 году у Земли не было такой обширной техносферы, спутников, линий электропередач, поэтому эти явления не ощущались так ясно. Но в 1989 году, когда человечество уже запустило спутники, разработало протяженные линии электропередач и трубопроводы, магнитная буря стала очень значимой и сильно отразилась на энергосистеме Квебека.
Техносфера Земли расширяется. Практически все современные технологии - GPS, ГЛОНАСС и прочие - являются спутниковыми, а спутники сильно подвержены воздействию активности Солнца. Электроника может выходить из строя за счет воздействия энергичных частиц. И чем больше мы внедряем спутниковые технологии и чем протяженнее мы делаем линии электропередач, тем более ощутимы для Земли магнитные бури. Индукционный эффект бури зависит от размера этих систем.
Это говорит о том, что при разработке, создании спутниковых систем и расширении техносферы нужно учитывать факторы, которые раньше не принимались во внимание. С другой стороны, нужно наблюдать активность Солнца и связанную с ним геомагнитную возмущенность на Земле.
Другой аспект влияния магнитных бурь связан с тем, что во время магнитной бури изменяется среда, нагревается атмосфера, и это может приводить к изменению давления в атмосфере Земли. Эти изменения, как считают медики, могут влиять на состояние здоровья людей, у которых ослаблена адаптация. Статистика показывает, что во время магнитных бурь количество вызовов скорой помощи по поводу ухудшения самочувствия у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается примерно на 20%. При этом сами возмущения магнитного поля, которые происходят на Земле, ничтожны относительно самого поля. Чаще всего они составляют примерно 1/300–1/1000 часть от самого поля. Но эффект носит планетарный характер. В мозге человека есть резонансы, которые совпадают с резонансами ионосферы - примерно 10 Гц. В человеческом сердце также есть резонансы, совпадающие с резонансами магнитосферы - примерно 1 Гц. Если резонансные области ионосферы и магнитосферы возбуждены и в них повышается плотность электромагнитного излучения, то это может оказывать влияние на состояние здоровья больных людей. Эти взаимосвязи сейчас активно исследуются медиками и биофизиками.
На современном этапе астрономы изучают возможности прогнозирования космической погоды и всей совокупности явлений, которые происходят в системе Солнце - Земля. Для прогнозирования погоды надо иметь информацию о Солнце, его активных областях, их магнитной конфигурации и возможности возникновения вспышек и выбросов. Если выброс уже произошел, то он летит до Земли от двух до трех суток в зависимости от скорости. За это время можно понять, какой это выброс, в какой части Солнца он произошел, и предсказать его эффект. Как правило, наиболее геоэффективной является правая часть Солнца.
Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения. Во многом эффект магнитных бурь зависит от мощности и скорости выброса массы, а также от ориентации этой оси по отношению к направлению выброса в момент столкновения Земли с плазменным облаком. Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 11 градусов. Она может быть обращена к Солнцу или в противоположную сторону от Солнца при столкновении плазменного облака с магнитосферой Земли. Космические явления не бывают одинаковыми, выбросы массы из Солнца происходят случайно, у них разная амплитуда и скорость. Поэтому явления космической погоды редко совпадают, их трудно предсказать с большой вероятностью. Тем не менее некоторые прогнозы вполне осуществимы. Ими сейчас активно пользуются при запусках космических аппаратов и управлении космическими полетами.
В чем виновны СМИ?
В том, что связь между активностью Солнца и самочувствием людей существует, ни у кого уже нет сомнений. Но каков сам механизм ее действия? На этот вопрос однозначного ответа нет - мнения специалистов расходятся. Объяснения, сводящиеся к тому, что на людей влияют создаваемые магнитными бурями электромагнитные поля, малоубедительны. Во-первых, действие плазменной материи несоизмеримо слабее прямых потоков света и тепла того же Солнца. А во-вторых, оно просто не идет ни в какое сравнение с теми «магнитными бурями», которые действуют на человека в повседневной жизни. В метро, например, электромагнитные поля, возникающие при резком наборе скорости или торможении поездов, бьют по нам в сотни раз сильнее, чем геомагнитные ураганы. Тем не менее достаточно частые случаи сердечных приступов в метро не превращаются в «эпидемии», рождаемые магнитными бурями!
Именно поэтому подавляющее большинство медиков считает, что ухудшение самочувствия людей связано с… мнительностью. Они считают, что СМИ уделяют этой теме слишком много внимания, да еще и сообщают точные даты ожидаемой бури. Разумеется, в указанные дни у населения начинают в полной мере проявляться все описанные прессой симптомы.
Кто посеял панику?
Существует и другое мнение: причиной недомогания людей действительно является паника, но вызывают ее не сообщения СМИ. За последние годы поразительное единство человека с окружающим миром стало очевидным. Оказалось, мы не только настроены на воздействие слабых сигналов определенной ритмики, но и зависимы от них. Еще в 1960 году ученые обратили внимание на близость частоты колебаний земных полей и частот, на которых работает человеческий мозг.
Что же происходит во время магнитной бури? Колебания магнитного поля Земли принимают хаотический характер, мозг не может расшифровать эту информацию и воспринимает ее как помехи, угрожающие жизнедеятельности человека. Тут же включается защитная химия организма, выражающаяся в мощном выбросе адреналина (в психиатрии это называется «панической атакой»). Возникают учащенное сердцебиение, усиленное потоотделение, нервозность - это и приводит человека в состояние, которое описывается при магнитных бурях…
Итак, мнения специалистов расходятся. Но, казалось бы, какое нам дело до спора ученых? Главное, что и те и другие признают: причиной «магнитных эпидемий» является всего лишь паника. Но ставить на этом точку неверно. Выбор между двумя научными мнениями может решить вопрос жизни и смерти для многих людей.
Если один подход заключается в борьбе с паникой путем лишения общества информации о магнитных бурях, то другой - в решении этой проблемы с помощью информированности - тогда пожилые и нездоровые люди заблаговременно примут лекарства, снижающие уровень адреналина в крови, а молодые и здоровые сожгут его активной деятельностью. Предупрежден - значит, вооружен.
Земли, которое может продолжаться от нескольких часов до нескольких дней. Возникает она в результате взаимодействия солнечных ветряных потоков и магнитосферы планеты. Магнитная буря (геомагнитная) является важнейшей составляющей физики взаимодействия Земли и Солнца и называется "космической погодой". Для описания бури и ее мощности используют индексы Dst и Kp. Чаще всего подобные возмущения полей наблюдаются в средних и низких широтах Земли.
Зарождение бури
Солнце - это огромный чан, наполненный бурлящими атомами. Чем дальше светило от нашей планеты, тем сильнее оно способно оказывать влияние на нее мощью своего ветра. Если скорость потока примерно 300 км/с, то на Земле все в порядке, наблюдается геомагнитный штиль.
Периодически на Солнце возникают пятна, именуемые вспышками. Их магнитное поле намного сильнее земляного. Их мощь можно сравнить с одновременным извержением 10 млн вулканов или с сильнейшим взрывом 200-250 водородных бомб. В результате подобных вспышек в космос выбрасывается большое количество протонов и электронов. Земля, являясь сильным магнитом, притягивает их к себе, нарушает собственное поле, и оно начинает изменять свои свойства. Отсюда следует вывод, что геомагнитная буря - это резкие изменения магнитного постоянства нашей планеты в результаты высокой активности Солнца.
Связь между человеком и бурей
Доказано, что на общее самочувствие человека влияет целый ряд внешних природных факторов. Одно из первых мест среди них занимает геомагнитная буря. Влияние на человека она оказывает сильное, в первую очередь затрагивая сердечно-сосудистую систему. Замечено, что в такие дни люди быстрее устают, наблюдается неправильная работа тахикардия. Согласно статистическим данным по случаям инфаркта миокарда по Московской области, за последние 3 года 13% случаев приходилось именно на периоды геомагнитной нестабильности. После проведенного исследования ученые предложили снабдить бригады "скорой помощи" приборами, показывающими изменение магнитного поля Земли.
Помимо этого, доказано, что во время геомагнитных бурь увеличивается количество автокатастроф, а также число самоубийств возрастает в 4-5 раз по сравнению с благоприятными днями. Около 60% всего населения мира восприимчивы не только к изменениям магнитного поля, но и к самим вспышкам на Солнце. Скрыться от неблагоприятного воздействия невозможно, но есть места, в которых на человека оказывается самое сильное воздействие:
- В самолете. На высоте 10 000 м человек не защищен воздушным слоем, как на Земле. Авиакатастрофы случаются чаще в неспокойные дни.
- На Севере. Жители городов, расположенных севернее 60-й параллели, чаще остальных подвергаются космической непогоде.
- В подземных туннелях и метро. Здесь наблюдаются низкочастотные электромагнитные поля, которые намного опаснее, чем природные вспышки и бури. Наибольшая их концентрация зафиксирована в кабине машиниста, у края платформы и в вагонах. Вот почему практически у всех водителей подземного транспорта диагностирована ишемическая болезнь сердца, а у пассажиров часты случаи сердечных приступов.
Воздействие на приборы и вычислительную технику
Геомагнитная буря - это враг не только для здоровья человека, но и для различных сфер его деятельности. Нарушается связь, отключаются навигационные системы самолетов, морских и космических кораблей, появляются свободные заряды на поверхности трансформаторов и трубопроводов. Также может произойти сбой в энергетических системах. Поэтому очень важно заранее прогнозировать дни нестабильности геомагнитного поля.
Как помочь себе в период вспышек и изменений магнитного поля?
Привести в тонус всю сосудистую систему, сердце, взбодрить тело и дух поможет 20-минутный контрастный душ. Врачи рекомендуют в эти дни придерживаться правильного питания: кушать овощи, рыбу, бобовые, пить больше жидкости в виде минеральной воды с лимоном. Не подвергать себя повышенным физическим нагрузкам. Категорически запрещается курить и употреблять алкогольную продукцию. Следует стараться не нервничать, избегать конфликтных ситуаций. Людям, страдающим пониженным или повышенным давлением, всегда держать при себе необходимые лекарства.
Событие Кэррингтона
Геомагнитная буря 1859 года получила такое название в честь британского астронома Ричарда Кэррингтона. Накануне он наблюдал за вспышками на Солнце. Кэррингтон зафиксировал одну наиболее сильную и сделал вывод, что скоро на Земле будет геомагнитная буря.
Это действительно оказался мощнейший накрывший почти все страны. В начале сентября северное сияние наблюдали по всему миру, даже над Карибским морем. Очень пострадали от магнитного урагана работники телеграфа. Америка и Европа лишились телеграфного сообщения. Некоторые приборы продолжали работать, несмотря на то что их обесточили.
Лицо современного апокалипсиса
Если бы такой форс-мажор случился в наши дни, то это можно было бы смело назвать концом света. Человечество бы осталось без телевидения, всех способов связи: телефона, интернета. Единственное, что продолжило бы свою работу, так это секретные военные разработки, которые защищены от воздействия радиации.
На Земле практически постоянно происходит умеренная геомагнитная буря. На южном и северном полюсах наблюдаются регулярные северные сияния, которые видно даже астронавтам. Умеренные колебания не вызывают резкого ухудшения здоровья у людей. К подобным изменениям магнитного поля земли человечество уже привыкло.
Длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущенных высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны. Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.
В результате вспышек на Солнце в космическое пространство выбрасывается огромное количество вещества (в основном протонов и электронов), часть которого, двигаясь со скоростью 400-1000 км/с, за один - два дня достигает земной атмосферы. Магнитное поле Земли захватывает из космического пространства заряженные частицы. Слишком сильный поток частиц возмущает магнитное поле планеты, из-за чего быстро и сильно изменяются характеристики магнитного поля.
Таким образом, геомагнитная буря - это быстрые и сильные изменения в магнитном поле Земли, возникающие в периоды повышенной солнечной активности.
Пик активности Солнца во время предыдущего солнечного цикла пришелся на 2001-2002 годы , когда солнечные ветры исходили с поверхности нашего светила почти постоянно, а солнечные пятна достигли своего максимума. Тогда же специалисты отмечали и крайне неблагоприятные последствия активности и для нашей планеты - электронное оборудование давало сбои, спутники на орбите работали с ошибками.
Самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года . Ее энергии, как показали расчеты, могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200 млн. лет.
Влияние магнитных бурь на жизнь и здоровье людей
Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.
Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно во время солнечных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления. Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.
В 1930-х годах в Ницце (Франция) случайно было замечено, что частота инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастала в дни, когда в работе местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения вплоть до полного прекращения связи. Впоследствии было установлено, что нарушения телефонной связи происходят во время магнитных бурь. На этом основании и был сделан вывод, что инфаркты и инсульты, как и сами срывы телефонной сети, связаны с магнитными бурями.
Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 году Александр Чижевский, а в 1950-х годах немецкие ученые Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер из анализа около 100 тысяч автокатастроф установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска Владимир Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 ‑ 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.
Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце.
Также замечено, что до 50% населения планеты способны к адаптации, т.е. к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6‑7 дней, и что молодые люди практически не ощущают воздействия магнитных бурь.
У теории влияния магнитных бурь на человека есть противники , которые придерживаются того мнения, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, неизмеримо малы в сравнении с теми, которым люди подвергаются в обычной жизни (тряска, ускорения и торможения в общественном транспорте, резкий спуск и подъем и т.д.).
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
В статье рассказывается о том, что такое магнитная буря, в результате какой космической активности она возникает и чем может быть опасна для людей.
Космос
Мы окружены бесконечным пустым пространством, где лишь иногда встречаются скопления планет или звезд. И последние, кстати, еще с древних времен приковывали к себе человеческое внимание и даже помогали, как это было с Полярной звездой или Млечным путем, по которому ориентировались торговцы солью.
А еще люди почти каждый день видят то, чему мы обязаны жизнью. Это - Солнце. Будь оно чуть ярче, больше, или же наша планета находилась бы вне условного пояса обитаемости, возможно, жизнь на Земле никогда и не зародилась бы. Помимо обогрева Земли, Солнце может таить в себе и опасности. И это не жара и не солнечные ожоги, а самые настоящие бури. Магнитная буря - это явление, которое возникает в результате Она порождает такой феномен, как космическая погода. Но обо всем по порядку. Так что же это такое и чем подобные бури могут быть опасны для людей и техники?
Солнечный ветер
Если использовать научную классификацию, то магнитная буря - это возмущение Земли, которое продолжается от нескольких часов, до нескольких дней. Происходят такие явления в результате солнечной активности, когда солнечный ветер вступает во взаимодействие с геомагнитным полем нашей планеты. И в результате проявления и усиления кольцевых токов, которые постоянно присутствуют в радиационных поясах планеты, на поверхности происходят те или иные явления, которые затрагивают как электронные приборы, так и физическое самочувствие людей. Так что магнитная буря - это явление, которое пусть и незаметное внешне, но оказывающее влияние на окружающий нас мир.
Если говорить более просто, то в определенные моменты активность ядерной реакции на солнце увеличивается, происходят выбросы плазмы, которые и достигают Земли, где усиливают ее магнитное поле и кольцевые токи.
Интенсивность
Учеными давно было замечено, что подобные космические явления происходят с разной интенсивностью. Зависит это от 11-летнего цикла солнечной активности. Так, если среднее количество бурь в год составляет около 30, то во время максимальной активности нашего светила их число увеличивается до 50. Как уже стало ясно, они носят довольно частый характер, поэтому нельзя сказать, что каждая магнитная буря - это нечто сверхъестественное и жутко опасное. По подсчетам ученых при средней длительности жизни в 75 лет, 15 из них человек проводит именно во времена подобной солнечной активности.
Если говорить о возмущении магнитного поля у поверхности нашей планеты, то во времена бурь оно увеличивается малозначительно, всего лишь на 1% от постоянной нормы.
Опасность
По-настоящему опасные явления подобного рода происходят очень редко, примерно раз в 500 лет. И в древние времена они прошли практически бесследно, так как тогда отсутствовала тонкая и обычная электроника, на которой все это могло отразиться. Последнее такое событие случилось 1859 году и было названо «Солнечным суперштормом». Выброс коронарной массы был столь велик и силен, что достиг Земли всего за 18 часов, хотя обычно для этого нужно несколько дней. Этот день вошел в историю, как крупнейшее геомагнитное явление. В то время большая часть развитых стран уже активно использовала телеграф, и в результате бури все станции вышли из строя, а по всему миру можно было наблюдать
В 1921 и 1960 годах были похожие случаи, но бури тогда имели гораздо меньшую силу, и по всему миру наблюдались сильные помехи или отказ радиосвязи.
Подобное случиться может и в наше время, когда электроника применяется повсюду, особенно та, которая не любит сильных магнитных возмущений и использует беспроводную связь. И если космическая буря будет особенно сильной, то есть вероятность, что большинство электроники выйдет из строя.
Расписание магнитных бурь
С освоением околокосмического пространства Земли и выводом на орбиту спутников с телескопами стало возможным предсказывать подобные явления. В основном они делятся на 7-суточный, 2-суточный и 1-часовой прогнозы. Точность первых двух составляет 30% и 50%, а последнего - 95%. Многие новостные и погодные агентства в Интернете предоставляют такую информацию для метеочувствительных людей.
Влияние на нас
Магнитные бури действительно влияют на самочувствие людей. Еще в 1928 году академик Чижевский обратил внимание на то, что в периоды такой активности у человека появляются некоторые симптомы, которые выражаются в общем недомогании, головной боли, повышении или понижении артериального давления, ухудшении настроения и так далее. Кстати, некоторые люди могут реагировать на бури за несколько дней до их начала, по сути, предсказывая моменты выброса коронарной массы с поверхности солнца. Но к счастью, к смертельным исходам такие явления сами по себе не приводят.
Имеет магнитное поле, которое защищает ее от радиации Солнца и дальнего космоса. Это магнитное поле называют магнитным щитом. Щит обеспечивает существование биосферы и жизни на Земле. Те планеты, где нет магнитного поля, считаются мертвыми по сравнению с Землей, несмотря на то что там могут присутствовать признаки жизни. Время от времени на Солнце происходят активные явления: выбросы массы, вспышки, ударные волны. Эти явления приводят к возникновению энергетических частиц, которые разлетаются от Солнца во все стороны, в том числе в направлении Земли, и попадают в магнитосферу. Когда ударная волна, которая возникает перед выбросом массы, сталкивается с магнитосферой, магнитное поле Земли начинает возмущаться, колебаться, дрожать. Этот процесс и называется магнитной бурей.
Магнитные бури носят планетарный характер и оказывают глобальное воздействие на Землю и околоземное пространство. Во время магнитной бури возмущается все магнитное поле Земли. Эти возмущения приводят к разным явлениям. Все слои земной атмосферы, ионосфера, плазмосфера, магнитосфера подвергаются изменениям. Возникают потоки энергичных частиц и токи.
Индукционный эффект магнитной бури отражается и на поверхности Земли, затрагивает протяженные проводящие системы: линии электропередач, трубопроводы и прочее. Это может приводить к катастрофам. Одна из таких катастроф произошла в марте 1989 года, когда в канадской провинции Квебек, включая столицу Оттаву, из-за наведенных магнитной бурей электрических токов в энергосистеме провинции перегорели трансформаторы. Атмосфера Земли нагрелась, разбухла, поднялась вверх. Низколетящие спутники изменили орбиты, некоторые из них были потеряны. Впоследствии их пришлось искать и восстанавливать группировку. Магнитная буря обычно длится от нескольких часов до суток. В случае с Квебеком буря продлилась 9 часов.
Photo by Jonina G. Oskarsdottir/Barcroft Media/Getty Images
Другие явления, которые возникают из-за магнитных бурь, - это полярные сияния. На полюсах магнитное поле входит в Землю в виде открытых силовых линий. Магнитный щит Земли не пропускает энергетические частицы и защищает Землю, запрещая частицам перемещаться поперек поля. Но энергетические частицы могут проникать на магнитных полюсах. Вторгаясь в атмосферу, они взаимодействуют с атомами атмосферы и создают красочное свечение, которое мы называем полярным сиянием.
Активность Солнца испытывает 11-летний цикл. Это значит, что от минимума до минимума, от максимума до максимума активности проходит примерно 11 лет. Максимумы активности бывают низкими и высокими. Если максимум цикла высокий, то на Солнце происходят вспышки и выбросы массы. В конце ноября 2003 года на Солнце возникла мощная активная область, которая проходила по диску Солнца в течение двух недель. Она дала серию мощных вспышек и выбросов массы, которые привели к мощным магнитным бурям на Земле и повышенной геомагнитной активности в течение целой недели. Такие экстремальные события случаются редко, примерно раз в 50 лет, и они могут приводить к катастрофам, подобным той, что возникла в Квебеке.
Значение магнитных бурь увеличивается с годами, потому что техносфера Земли разрастается. Раньше человечество наблюдало только полярные сияния, самое мощное из которых зарегистрировано в 1859 году. Английский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал на Солнце мощнейшую за всю историю наблюдений вспышку, с которой были связаны полярные сияния практически на всей территории Земли, в том числе и на экваторе. В 1859 году у Земли не было такой обширной техносферы, спутников, линий электропередач, поэтому эти явления не ощущались так ясно. Но в 1989 году, когда человечество уже запустило спутники, разработало протяженные линии электропередач и трубопроводы, магнитная буря стала очень значимой и сильно отразилась на энергосистеме Квебека.
Техносфера Земли расширяется. Практически все современные технологии - GPS, ГЛОНАСС и прочие - являются спутниковыми, а спутники сильно подвержены воздействию активности Солнца. Электроника может выходить из строя за счет воздействия энергичных частиц. И чем больше мы внедряем спутниковые технологии и чем протяженнее мы делаем линии электропередач, тем более ощутимы для Земли магнитные бури. Индукционный эффект бури зависит от размера этих систем.
Это говорит о том, что при разработке, создании спутниковых систем и расширении техносферы нужно учитывать факторы, которые раньше не принимались во внимание. С другой стороны, нужно наблюдать активность Солнца и связанную с ним геомагнитную возмущенность на Земле.
Другой аспект влияния магнитных бурь связан с тем, что во время магнитной бури изменяется среда, нагревается атмосфера, и это может приводить к изменению давления в атмосфере Земли. Эти изменения, как считают медики, могут влиять на состояние здоровья людей, у которых ослаблена адаптация. Статистика показывает, что во время магнитных бурь количество вызовов скорой помощи по поводу ухудшения самочувствия у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается примерно на 20%. При этом сами возмущения магнитного поля, которые происходят на Земле, ничтожны относительно самого поля. Чаще всего они составляют примерно 1/300–1/1000 часть от самого поля. Но эффект носит планетарный характер. В мозге человека есть резонансы, которые совпадают с резонансами ионосферы - примерно 10 Гц. В человеческом сердце также есть резонансы, совпадающие с резонансами магнитосферы - примерно 1 Гц. Если резонансные области ионосферы и магнитосферы возбуждены и в них повышается плотность электромагнитного излучения, то это может оказывать влияние на состояние здоровья больных людей. Эти взаимосвязи сейчас активно исследуются медиками и биофизиками.
На современном этапе астрономы изучают возможности прогнозирования космической погоды и всей совокупности явлений, которые происходят в системе Солнце - Земля. Для прогнозирования погоды надо иметь информацию о Солнце, его активных областях, их магнитной конфигурации и возможности возникновения вспышек и выбросов. Если выброс уже произошел, то он летит до Земли от двух до трех суток в зависимости от скорости. За это время можно понять, какой это выброс, в какой части Солнца он произошел, и предсказать его эффект. Как правило, наиболее геоэффективной является правая часть Солнца.
Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения. Во многом эффект магнитных бурь зависит от мощности и скорости выброса массы, а также от ориентации этой оси по отношению к направлению выброса в момент столкновения Земли с плазменным облаком. Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 11 градусов. Она может быть обращена к Солнцу или в противоположную сторону от Солнца при столкновении плазменного облака с магнитосферой Земли. Космические явления не бывают одинаковыми, выбросы массы из Солнца происходят случайно, у них разная амплитуда и скорость. Поэтому явления космической погоды редко совпадают, их трудно предсказать с большой вероятностью. Тем не менее некоторые прогнозы вполне осуществимы. Ими сейчас активно пользуются при запусках космических аппаратов и управлении космическими полетами.
доктор физико-математических наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, действительный член Международной академии астронавтики
