После недавней мощной Х-вспышки на Солнце астрономы наблюдали редкое явление: в окрестностях Земли вечером 19 января разыгралась мощнейшая радиационная буря, «сломавшая» спутники. Более того, на планету обрушился сильнейший геомагнитный шторм, имеющий все шансы дорасти до максимального уровня.

Надежда Эспино

В окрестностях Земли вечером 19 января была зафиксирована мощнейшая радиационная буря уровня S4. Как сообщали в Лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН, максимальный уровень — S5 — существует только теоретически, и за современную историю наблюдений не достигался ни разу.

Рекордными в истории считались достигнутые еще в прошлом веке значения около 40 000 единиц. Однако в этот раз всего за час поток солнечных протонов вырос в разы: с 10 000 до 37 000 единиц.

Видео: Официальный телеграм-канал лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН. В окрестностях Земли вечером 19 января была зафиксирована мощнейшая радиационная буря уровня S4

Последний раз шторм подобной силы был зафиксирован 29 октября 2003 года. Это произошло в связи с мощнейшим выбросом, который породил легендарную (хеллоуинскую) магнитную бурю G5.

На изображении ниже показано, что происходит со спутниками во время солнечных радиационных бурь. Так, слева направо показаны снимки с двух разных приборов SOHO. Слева видно, как обычно выглядят изображения при отсутствии радиационного шторма. Справа показано, что происходит во время мощного события, в частности, бури уровня S4. В сенсор камеры ударяется так много протонов, что на изображениях появляется сильный «шум». Снимки в итоге становятся почти непригодными для использования.

На фото указано, что происходит со спутниками во время солнечных радиационных бурь. В качестве примера — событие 2003 года. Фото: spaceweatherlive.com

Позднее стало известно, что измерения скорости солнечного ветра и температуры плазмы на спутнике ACE (Advanced Composition Explorer), похоже, вышли из строя. По оценкам экспертов, поток пронесся со скоростью около 1700 км/с, что соответствует уровню «экстремально быстро».

• ACE — это автоматическая межпланетная станция, запущенная NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства Explorer. Ее орбита — вблизи точки Лагранжа L1 (точки гравитационного равновесия между Землей и Солнцем, на расстоянии примерно 1,5 млн км от Земли). Расположенные там спутники первыми видят, что к планете летит поток.

Каналы измерения скорости и температуры плазмы на спутнике ACE, судя по всему, вышли из строя. Фото: Лаборатория солнечной астрономии ИКИ РАН/xras.ru

Радиационную и магнитную бури не следует путать. В первом случае речь идет о явлении в космосе (солнечное протонное событие, SPE), а во втором — о возмущении магнитного поля Земли, которое вызвано солнечной активностью.

Радиационная буря: что это

• Солнечная радиационная буря (иначе — событие солнечных протонов, SPE) часто возникает после мощных вспышек на Солнце, когда протоны выбрасываются с невероятно высокой скоростью — иногда до нескольких десятков тысяч км/с. Такой шторм способен преодолевать расстояние Солнце — Земля всего за 30 минут и длиться несколько дней.

Так, с 2000 года сильный радиационный шторм уровня S4 регистрировался семь раз. Самый мощный произошел в конце октября 2003 года. Тогда поток солнечных протонов составил 33 700 единиц. Рекордным по уровню выбросов протонов — 43 000 единиц — стал шторм в 1991 году.

Нынешняя буря оказалась самой сильной в XXI веке.

Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) применяет пятиуровневую систему (S-шкалу) для обозначения категорий солнечной радиационной бури. Для каждого уровня S установлен порог в pfu (proton flux unit — единица потока протонов).

• S1 — Незначительная буря. В этом случае регистрируются незначительные воздействия на HF-связь (радиосвязь высокой частоты) в полярных регионах.
• S2 — Умеренная. Здесь также возможны определенные воздействия на HF-связь в полярных регионах и на работу спутников.
• S3 — Сильная. При таком шторме HF-связь в полярных регионах ухудшается, регистрируются ошибки определения навигационного положения. Воздействие бури испытывают и спутники (ухудшение работы систем получения изображений и токов солнечных панелей).
• S4 — Тяжелая. Здесь уже наблюдается полное отключение HF-связи в полярных регионах и возможны ошибки навигационного положения в течение нескольких дней. В случае со спутниками — сильно ухудшенные изображения и проблемы с устройствами памяти.
• S5 — Экстремальная. Отсутствие HF-связи в полярных регионах и ошибки положения делают навигацию чрезвычайно сложной. Потеря некоторых спутников и сбои памяти приводят к сбою в управлении.

NOAA применяет пятиуровневую систему (S-шкалу) для обозначения категорий солнечной радиационной бури. Вечером 19 января был зафиксирован шторм значения S4. Фото: spaceweatherlive.com

Есть ли опасность для людей?

По заверению экспертов, солнечные радиационные бури не опасны для людей на Земле — нас защищают магнитное поле планеты и атмосфера.

Один из эффектов, который мы можем ощущать при таких событиях, — это повышенный риск того, что люди на трансполярных авиарейсах получат более высокую дозу радиации, чем обычно, отмечают специалисты. Трансполярные рейсы иногда приходится перенаправлять или отменять из-за таких бурь. Другой эффект — возможные проблемы со связью в полярных регионах.

Эти протоны также представляют радиационную угрозу для астронавтов, особенно во время выходов в открытый космос.

Магнитная буря: в шаге от максимальных значений

Тем временем данные о магнитной бури, обрушившейся на Землю в ночь на 20 января, первое время сильно разнились. Эксперты РАН указывали, что «по непонятным причинам» задерживается часть данных с некоторых станций измерения геомагнитного индекса Kp. Из-за этого не удавалось сформировать корректный планетарный индекс.

Впрочем, по данным NOAA, магнитная буря уровня G4 (Kp 8) продолжается на Земле с 22:38 мск 19 января.

Центр в Потсдаме, ответственный за формирование планетарного индекса, по своим предварительным данным указывал уровень G4.33 (максимальный — G5). При этом по официальным каналам транслировалось значение G2.33, отметили в Лаборатории солнечной астрономии.

Позднее была подтверждена магнитная буря уровня G4.33. Спустя пару часов она «доросла» до G4.7. Сейчас, говорят астрономы, ключевой вопрос — будет ли уже в ближайшие часы достигнута высшая отметка G5.

• Напомним, за последние 20 лет буря такой силы наблюдалась только один раз — в мае 2024 года.

Ведущий специалист центра погоды «Фобос» Михаил Леус предупредил, что при магнитной буре такого высокого уровня возможны проблемы, в частности, в энергосистемах, связанные с регулированием напряжения. Кроме того, некоторые защитные системы могут по ошибке отключить ключевые объекты от сети.

Сейчас эксперты гадают: будет ли уже в ближайшие часы достигнут высший уровень G5. Фото: Официальный телеграм-канал лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН

Необъяснимое событие

• Как правило, облако плазмы достигает нашей планеты за два-четыре дня, в этот раз оно пришло удивительно быстро — за 25 часов.

Накануне утром специалисты прогнозировали, что облако плазмы Солнца после мощной (X1.95) вспышки ударит по планете только в середине 20 января.

«Момент удара по Земле будет сопровождаться сильными геомагнитными возмущениями уровня до G4. Вероятность магнитных бурь высшего, 5-го уровня, составляет около 10%», — отмечали эксперты.

Дальше события разворачивались стремительно: уже спустя несколько часов стало известно, что к орбите нашей планеты массово пришли ускоренные протоны от Солнца, сформировав эффект «снежного шторма» на снимках телескопов и увеличив радиационную нагрузку на космические аппараты.

• NOAA, в свою очередь, объявило 19–20 января днями «критической метеообстановки».

Позднее поток солнечных протонов показал стремительный рост, достигнув — на тот момент — самого высокого значения, регистрировавшегося, как минимум, за последнее десятилетие. К вечеру он вышел на 20-летние максимумы.

«Причина столь высоких энергий протонов не вполне понятна. Есть вероятность, что скорость выброса плазмы <…> является недооцененной, и выброс является еще более скоростным. В целом, на фоне общей низкой активности Солнца, событие абсолютно необъяснимое, выглядящее на данный момент как результат исключительно редкого стечения обстоятельств», — прокомментировали астрономы.