Ученые Сколково разработали методику изучения экстремальных явлений космической погоды
AstroNews.ru - 16 Августа 2020 19:54:31
Ученые Сколковского института науки и технологий (Сколтех) вместе с коллегами из Университета Карла-Франценса в Граце, обсерватории Канцельхёэ (Австрия), Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института (США), Helioresearch (США) и Институт космических исследований РАН (Россия) разработали метод изучения быстрых корональных выбросов массы, мощных выбросов намагниченного вещества из внешней атмосферы Солнца.
Результаты могут помочь лучше понять и предсказать самые экстремальные явления космической погоды и их потенциал вызывать сильные геомагнитные бури, которые напрямую влияют на работу инженерных систем в космосе и на Земле. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal.
Корональные выбросы массы - одно из самых мощных извержений в нашей Солнечной системе и главный источник космических погодных явлений. Огромные облака плазмы и магнитного потока выбрасываются из атмосферы Солнца в окружающее пространство со скоростью от 100 до 3500 км/с. Эти гигантские облака солнечной плазмы и сопровождающие их мощные ударные волны могут достичь нашей планеты менее чем за сутки, вызывая серьезные геомагнитные бури, представляющие опасность для астронавтов и техники в космосе и на Земле.
Одно из самых сильных событий произошло в 1859 году, когда вызванная геомагнитная буря обрушила всю телеграфную систему в Северной Америке и Европе, которая в те дни была основным средством связи для деловых и личных контактов. Если такое событие произойдет сегодня - современные устройства ничем не защищены. Мы можем оказаться без электричества, телевидения, Интернета и радиосвязи, что приведет к значительным и каскадным последствиям во многих сферах нашей жизни.
Всего несколько лет назад, в июле 2012 года, на Солнце произошла вспышка, сопоставимая с событием 19 века, но нам повезло, потому что она не затронула Землю. По мнению некоторых экспертов, ущерб от такого экстремального явления может стоить до нескольких триллионов долларов, а восстановление инфраструктуры и экономики может занять до 10 лет. Таким образом, понимание и прогнозирование наиболее опасных экстремальных явлений имеет первостепенное значение для защиты общества и технологий от глобальных опасностей космической погоды.
В текущем исследовании было показано, что самые сильные и самые интенсивные геомагнитные бури вызываются быстрыми корональными выбросами массы, взаимодействующими в межпланетном пространстве с другим корональным выбросом массы. Такие межпланетные взаимодействия между корональными выбросами массы происходят, в частности, когда они запускаются последовательно один за другим из одной и той же активной области.
Этот тип выброса можно охарактеризовать с помощью концепции кластеров, которые также создают повышенное ускорение частиц по сравнению с изолированным плазменным облаком. В целом, обнаружение кластеров имеет важное применение во многих других экстремальных геофизических явлениях, таких как наводнения и сильные землетрясения, а также в междисциплинарных областях (гидрология, телекоммуникации, финансы и исследования окружающей среды).
«Понимание характеристик экстремальных солнечных извержений и экстремальных погодных явлений в космосе может помочь нам лучше понять динамику и изменчивость Солнца, а также физические механизмы, лежащие в основе этих событий», - говорит научный сотрудник Сколтеха и первый автор исследования, доктор Дженни Марсела Родригес Гомес.
Сейчас мы находимся в начале нового 11-летнего цикла солнечной активности, который, согласно прогнозам, не будет очень сильным.
«Однако это не означает, что никаких экстремальных явлений не может произойти», - говорит профессор Астрид Верониг, соавтор исследования и директор обсерватории Канцельхёэ Университета Граца. Исторически экстремальные явления космической погоды происходили во время не очень сильных циклов или во время нисходящей фазы цикла. На пике солнечного цикла огромное количество энергии выделяется в виде многочисленных солнечных вспышек и корональных выбросов массы, тогда как во время нисходящей фазы цикла энергия накапливается и может высвобождаться единичными, но очень мощными событиями.
«Поэтому современному технологическому обществу необходимо отнестись к этому серьезно, изучить экстремальные явления космической погоды, а также понять все тонкости взаимодействия между Солнцем и Землей. И какие бы штормы ни бушевали, мы желаем всем хорошей погоды в космосе, - говорит Татьяна Подладчикова, доцент Космического центра Сколтеха и соавтор исследования.