Космическото време рядко попада в заглавията на медиите, но на 10 май 2024 г. стана невъзможно да се игнорира. На този ден мощна геомагнитна буря връхлита Земята, нарушавайки работата на спътници, електрически мрежи и навигационни системи.
Наречена на името на физика, специализирал в космическото време Дженифър Ганън (Jennifer Gannon), бурята разкри скрити уязвимости и изложи Земята на явления, считани преди за редки.
Учените сега анализират данните, събрани по време на бурята и това, което научават, би могло да промени представата ни за космическото време.
Тренировката се превръща в бедствие
Преди година НАСА и над 30 правителствени агенции на САЩ се събират за тренировъчно учение. Тяхната мисия е да симулират ефектите от геомагнитна буря и да оценят слабостите в съществуващите системи.
Докато се провежда учението, Земята е връхлетяна от истинска геомагнитна буря, превръщайки упражнението в пълномащабни действия в реални условия. Бурята Ганън, геомагнитно събитие от клас G5, става най-силното по рода си от над две десетилетия. Изведнъж симулацията става реална – и последствията са тежки.
Геомагнитната буря нарушава електропреносната мрежа
Бурята Ганън създава хаос на земната повърхност. Електрическите мрежи се сблъскват с внезапни пренапрежения, тъй като високоволтови линии се прекъсват, а трансформаторите прегряват.
В Средния Запад на САЩ трактори, насочвани с GPS, се отклоняват от курса си, което добавя проблеми за фермерите, които вече се борят с проливните дъждове. Като загубите за немалко ферми са десетки хиляди долара.
Авиокомпаниите се опитват да пренасочат трансатлантическите полети с оглед безопасността заради повишените нива на радиация. Междувременно в термосферата температурите са скочили до над 1150 градуса по Целзий. Буйни ветрове, а азотните частици се издигат по-високо, задвижвани от интензивната слънчева енергия.
Бурята дърпа сателитите надолу
В орбита спътниците се борят с нарастващото атмосферно съпротивление. ICESat-2 на НАСА рязко губи височина, докато CIRBE – CubeSat, натоварен с радиационен мониторинг – преждевременно излиза от орбита. Мисията Sentinel на Европейската космическа агенция се сблъска с недостиг на енергия и използва допълнително гориво, за да остане в орбита.
Йоносферата, зареденият горен слой на атмосферата на Земята, се измества драстично по време на геомагнитната буря. Плътната лента от частици, обикновено намираща се над екватора, се придвижва към Южния полюс, създавайки огромна празнина над екватора.
Комуникационните системи "заекват", тъй като сигналите се мъчат да преминат през променения йоносферен пейзаж.
Енергията на геомагнитните бури
И в магнитосферата цари хаос. Мисиите MMS и THEMIS-ARTEMIS на НАСА регистрират масивни вълни от частици, разбиващи се в ръба на магнитосферата. Тези вълни изхвърлят безпрецедентна магнитна енергия, генерирайки най-силните електрически токове от две десетилетия.
Връхлитащите слънчеви частици създавати два нови пояса от високоенергийни частици. Инструментът REPTile-2 на сателита на НАСА CIRBE идентифицира новите радиационни пояси, разположени между поясите на Ван Алън.
Поясите са изпълнени от високоенергийни електрони и протони, застрашаващи спътници и космически мисии.
Слънчевата буря от май 2024 г. създаде два допълнителни радиационни пояса, разположени между двата постоянни пояса на Ван Алън. Единият от новите пояси, показан в лилаво, включваше популация от протони, което му придаваше уникален състав, невиждан досега. Кредит: NASA/Goddard Space Flight Center/Kristen Perri
Бурята създава радиационни зони
Преди бурята, инструментът REPTile-2 на сателита на НАСА CIRBE (Colorado Inner Radiation Belt Experiment) регистрира минимална активност на частиците в областта около L = 2,5–3,5. След това пространството се превърна в плътен пояс от електрони с енергии в диапазона от 1,3 до 5 MeV.
Този нов пояс се задържа седмици наред, оспорвайки предположенията за поведението на частиците по време на геомагнитни бури на Земята.
CIRBE също така открива протонен пояс при L = 2, където се събират протони с енергия от 6,8 до 20 MeV.
Протонният пояс останал ненарушен от последващи бури, което е уникална стабилност. Докато електронният пояс се разсейва по време на магнитна буря на 28 юни, протонният пояс се е запазил.
Данните от геомагнитната буря
Данните с висока резолюция, получени от REPTile-2, предоставят безпрецедентна представа за радиационните пояси. Преди бурята, регионът около L = 2,5–3,5 остава относително спокоен. След това той се превръща в оживена зона от 1,3 до 5 MeV електрони, образувайки отчетлив пояс.
Електроните се запазили, съпротивлявайки се на механизмите на разсейване, които обикновено изчерпват такива високоенергийни частици. За разлика от електроните с по-ниска енергия, тези частици са изглеждали непроницаеми за обичайните взаимодействия вълна-частица – потенциално показващи нови измерения във физиката на космическото време.
Бурята създава радиационни зони. Кредит: CIRBE
Редки полярни сияния осветяват небето
На Земята полярните сияния се появяват на неочаквани места. Проектът Aurorasaurus получил хиляди съобщения от 55 държави, включително наблюдения в Япония, където полярните сияния светели в маджента, вместо в обичайното червено.
Изследователите са проследили пурпурния оттенък до смес от червени и сини сияния. Молекулите на кислорода и азота, издигнати по-високо от обикновено, са създали поразителните цветове, когато са се сблъсквали със слънчеви частици.
Радиация удря Червената планета
Марс понася основната тежест от бурята Ганън. Орбиталният апарат MAVEN на НАСА наблюдава полярни сияния, разпростиращи се по повърхността на Марс между 14 и 20 май 2024 г. Тези полярни сияния, за разлика от тези на Земята, обхващат цялата планета.
Орбиталният апарат на НАСА Mars Odyssey губи звездната си камера за близо час, тъй като е претоварен от слънчеви частици.
На повърхността, роувърът Curiosity регистрира най-високия радиационен скок от кацането си през 2012 г. Слънчеви частици обсипват камерите на роувъра, създавайки ивици и петънца, напомнящи космически сняг.
Устойчивият протонен пояс
Докато електронният пояс се разпада след 28 юни, протонният пояс се запазва. Данните от REPTile-2 показват нива на протони над 6,8 MeV, рядка и опасна концентрация. Протоните в този пояс остават стабилни, което предполага минимални загуби от сблъсъчни процеси.
За космически кораби в геостационарни трансферни орбити, този протонен пояс представлява значителен риск. Космическите кораби трябва да преминават през поясите на Ван Алън многократно, потенциално сблъсквайки се със смъртоносни нива на радиация.
Необходим е допълнителен анализ, за да се оцени дългосрочното въздействие върху сателитните системи и електронните компоненти.
Рисковете от космическо време се увеличават
Година след бурята Ганън, изследователите все още анализират данните. Инструментът REPTile-2 на CIRBE продължава да предоставя важна информация и да хвърля светлина върху динамиката на космическото време и образуването на радиационни пояси.
Електронните и протонните пояси, идентифицирани след бурята, предоставят рядка възможност за изучаване на дългосрочните ефекти върху космическото време. С наближаването на период на повишена активност на Слънцето, необходимостта от ефективен мониторинг на космическото време става все по-належаща.
Бъдещите мисии трябва да дадат приоритет на събирането на данни с висока резолюция и наблюдението в реално време, за да откриват и смекчават подобни събития. Бурята Ганън послужи като зов за събуждане, подчертавайки необходимостта от готовност, тъй като слънчевата активност се засилва.
Подготовка за геомагнитни бури
Магнитната защита на Земята се изправи пред сериозно изпитание по време на бурята Ганън. Сателитите губят височина, комуникационните системи се повреждат, а полярните сияния танцуват в неочаквани небеса.
Междувременно, новообразуваните радиационни пояси се задържат в космоса, представлявайки постоянна заплаха за космическите кораби.
Поуките от бурята Ганън са ясни: системите за наблюдение на космическото време трябва да се развиват, за да откриват и реагират на нововъзникващи заплахи. С увеличаването на слънчевата активност бъдещите бури може да се окажат още по-интензивни.
Засега новите радиационни пояси остават ярко напомняне за непредсказуемата сила на Слънцето.
Справка: A New Electron and Proton Radiation Belt Identified by CIRBE/REPTile-2 Measurements After the Magnetic Super Storm of 10 May 2024; Xinlin Li, Zheng Xiang, Yang Mei, Declan O'Brien, David Brennan, Hong Zhao, Daniel N. Baker, Michael A. Temerin; Journal of Geophysical Research: Space Physics 2025 https://doi.org/10.1029/2024JA033504
Източник: Massive geomagnetic storm reveals Earth's technological vulnerabilities, Eric Ralls, Earth.com
Още по темата
Земята
"Електрони-убийци" играят пинбол с космическото време около Земята
Земята
Полярното сияние показва бързо разрушаване на озоновия слой и влияе върху електропотреблението в Северна Европа
Земята
Събитието Карингтън - най-силната в историята геомагнитна буря
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Как увеличаването на температурите може да повиши риска от домашно насилие?
dolivo
Магнитната мистерия на Луната: Защо някои скали на Луната са силно магнитни?
dolivo
Древните араби са използвали психоактивно растение преди 2700 години
dolivo
Китай инсталира прекъсвачи в слънчеви панели, продавани на Запад