В мае 2024 года серия извержений на Солнце привела к крупнейшей геомагнитной буре на Земле за два десятилетия. Самая крупная после солнечных бурь 2003 года произошла с 10 по 13 мая, вызвав полярные сияния на юге вплоть до Канарских островов у берегов Африки, Флорида-Кис в США и полуострова Юкатан в Мексике. На другом конце света южное сияние было замечено в Квинсленде, Австралии, Намибии и на юге Бразилии, а также во многих других местах.
Недавно учёные раскрыли солнечное и межпланетное происхождение этих событий, объединив наблюдения со спутников и данные наблюдений с Земли, что ещё больше подтверждает гипотезу о том, что солнечные супербури являются «идеальными бурями», говорит Ин Лю, ведущий автор статьи из Университета Китайской академии наук в Пекине.
«Майский супершторм 2024 года был вызван скоплением корональных выбросов массы, а не одним корональным выбросом массы [CME]. По сути, это "идеальный шторм", то есть сочетание обстоятельств, приведшее к событию необычной величины», — отметил Лю.
Последние несколько месяцев, по-видимому, стали пиком текущего солнечного цикла, который считается 25 циклом. Он был сильнее, чем 24-й, пик которого пришёлся на начало 2014 года, но слабее, чем другие пики солнечной активности с 1970 года.
Источник: DALL-E
В первой трети мая 2024 года на солнце образовалась большая «активная область» из-за слияния двух активных групп солнечных пятен, которые появились в конце апреля и начале мая. 13 мая эта активная область исчезла за западным краем солнца, переместившись к дальней стороне солнца, если смотреть с Земли. Но в предыдущие дни, вращаясь с востока на запад на поверхности солнца, она производила солнечные вспышки класса M / X и выбросы корональной массы.
Буквенная классификация солнечных вспышек относится к максимальному количеству мягкой рентгеновской электромагнитной энергии, которую они переносят на квадратный метр пространства, при этом вспышки класса X переносят примерно в 10 раз больший максимальный поток, чем вспышки класса M. Кроме того, активные области производят выбросы корональной массы, представляющие собой скопления перегретого вещества (плазмы), выбрасываемого Солнцем, которые распространяются в космосе, иногда в направлении Земли.
Когда корональные выбросы массы достигают магнитной области, окружающей Землю, они вызывают геомагнитные бури и могут повредить электросети и, влияя на ионосферу, некоторое радио и вещательное оборудование. Самым интенсивным таким штормом, когда-либо наблюдавшимся, было событие Кэррингтона 1859 года, которое позволило некоторым телеграфным передачам работать без электричества и даже вызвало пожары на некоторых телеграфных станциях.
Одним из способов измерения интенсивности геомагнитных бурь для учёных является индекс времени возмущения бури, обозначенный как Dst. Это мера силы кольцевого тока вокруг Земли, вызванного солнечными протонами и электронами, — кольцевой ток создаёт магнитное поле, которое прямо противоположно магнитному полю Земли, а Dst отображает, насколько ослаблено магнитное поле Земли, выражаясь отрицательным числом.
Геомагнитная буря в мае 2024 года имела Dst в -412 нТл (нанотесла), для сравнения, на поверхности магнитное поле Земли составляет около 45 000 нТл. Солнечная буря «Хэллоуин 2023» года имела Dst около -401 нТл, а событие Кэррингтона, по оценкам, имеет Dst в диапазоне -850 нТл.
Используя спутник STEREO A, последний из пары спутников-близнецов, вращающихся вокруг Солнца, учёные обнаружили, что активная область Солнца произвела последовательные корональные выбросы массы.
Исследовательская группа смогла получить ключевые выводы относительно формирования солнечных супербурь и того, как промежуточные вариации CME влияют на «геоэффективность» на Земле, то есть способность CME вызывать геомагнитные бури.
Учёные отметили, что исторические записи некоторых экстремальных солнечных событий также подтверждают эту гипотезу, например, событие Кэррингтона 1859 года и шторм в марте 1989 года (вызвавший девятичасовое отключение системы распределения электроэнергии в Квебеке), причём оба события были вызваны последовательными корональными выбросами массы из одних и тех же активных областей Солнца.
Параметры солнечного ветра супербурь мая 2024 года. Вверху — плотность протонов, затем — скорость плазмы, температура протонов, напряжённость магнитного поля, β протонов, компоненты магнитного поля и индекс D st . Источник: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad7ba4
Первые сложные выбросы в мае 2024 года показали «значительные различия в магнитном поле и связанной с ним геоэффективности между Землёй и STEREO A», написала группа, несмотря на лишь промежуточное расстояние между солнечными пятнами. И два разных случая сложных выбросов имели контрастную геоэффективность на Земле, что, как заключает группа, «в значительной степени обусловлено различными конфигурациями магнитного поля в пределах одной и той же активной области».
«Результаты показывают, что экстремальные события происходят чаще, чем мы себе представляем. Природа и частота солнечных супербурь бросают вызов существующим моделям и методам, используемым для прогнозирования космической погоды, а также вызывают серьёзную обеспокоенность относительно того, что следует делать с точки зрения развития инфраструктуры, чтобы быть лучше подготовленными к экстремальной космической погоде», — сказал Лю, подчеркнув, что эти результаты подтверждают гипотезу «идеального шторма», которую он разработал вместе с коллегами в 2019 году.
Эта работа имеет важное значение для понимания солнечной активности и её влияния на Землю. Геомагнитные бури могут иметь серьёзные последствия для нашей инфраструктуры, включая электросети, коммуникационные системы и навигационные технологии. Понимание механизмов, которые приводят к таким бурям, может помочь лучше подготовиться к будущим подобным событиям и минимизировать их влияние.