Ученые Сколтеха совместно с коллегами из Грацского университета имени Карла и Франца и обсерватории Канцельхох (Австрия), Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института (США), Helioresearch (США) и Института космических исследований Российской академии наук разработали метод изучения быстрых корональных выбросов массы – мощных выбросов энергии из атмосферы Солнца. Полученные результаты могут помочь в понимании и прогнозировании экстремальных космических погодных явлений, оказывающих прямое влияние на работу технологических систем в космосе и на Земле.
Разработан метод изучения экстремальных событий космической погоды / ©cdn.britannica.com
Результаты исследования опубликованы в журнале the Astrophysical Journal. Корональные выбросы массы – это одно из самых энергичных и мощных явлений в нашей Солнечной системе и основной источник значительных событий космической погоды.
Огромные магнитные облака плазмы магнитного потока выбрасываются из атмосферы Солнца в окружающее пространство со скоростями 100-3500 км/с. Эти выбросы гигантского облака солнечной плазмы и связанной с ним мощной ударной волны могут достичь Земли меньше, чем за один день, и вызвать сильные геомагнитные бури, что представляет опасность для космонавтов и технологий в космосе и на нашей планете.
Одно из самых сильных событий космической погоды произошло в 1859 году, когда мощная геомагнитная буря вывела из строя телеграф в Северной Америке и Европе – основное средство связи для ведения бизнеса и личных контактов. Если подобное событие произойдет в наши дни, то современные устройства никак не защищены. Мы окажемся без электричества, телевидения, интернета, радиосвязи, что в итоге приведет к значительному и каскадному эффекту во многих сферах нашей жизни.
Всего несколько лет назад, в июле 2012 года на Солнце произошел выброс энергии, сравнимый с событием в XIX веке, но нам повезло, потому что эти выбросы не задели Землю. По оценкам специалистов, ущерб от подобного экстремального события может составить несколько триллионов долларов и восстановление инфраструктуры и экономики до 10 лет. Поэтому понимание и прогнозирование самых опасных экстремальных явлений имеет первостепенное значение для защиты нашего общества и технологий от опасностей космической погоды.
Данное научное исследование является продолжением более ранней работы Александра Рузмайкина, бывшего аспиранта академика Якова Зельдовича, и Джоан Фейнман, внесшей значительный вклад в изучение солнечно-земных связей, солнечного ветра и его влияния на магнитосферу Земли и являющейся младшей сестрой нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана. В данной работе статистически было показано, что сильнейшие и наиболее интенсивные геомагнитные бури связаны с быстрыми корональными выбросами массы, которые взаимодействуют с другими корональными выбросами массы в межпланетном пространстве.
Такие межпланетные взаимодействия корональных выбросов массы происходят, в частности, когда они распространяются одно за другим из одного и того же активного региона на Солнце. Подобный тип выбросов можно охарактеризовать, используя концепцию кластеров, что в итоге приводит к образованию частиц с повышенным ускорением по сравнению с одним изолированным облаком плазмы. Детектирование кластеров может также использоваться для анализа других экстремальных геофизических явлений, таких как наводнения и сильные землетрясения, а также и для междисциплинарных областей (гидрология, телекоммуникации, финансы и экологические исследования).
«Понимание свойств экстремальных солнечных извержений и экстремальных явлений космической погоды может помочь нам лучше понять динамику и изменчивость поведения Солнца, а также физические механизмы, лежащие в основе этих событий», – говорит научный сотрудник Космического центра Сколтеха и первый автор исследования Дженни Марсела Родригес Гомес.
Сейчас мы находимся в начале нового 11-летнего цикла солнечной активности, который по прогнозам, будет не очень сильным. «Тем не менее, это не означает, что экстремальное событие не может случиться», – говорит профессор Астрид Верониг, соавтор исследования и директор обсерватории Канцельхох Грацского университета. Исторически экстремальные события космической погоды произошли во время не очень сильных циклов или в течение фазы падения цикла.
На пике солнечного цикла огромное количество энергии высвобождается в виде многочисленных вспышек и корональных выбросов массы, в то время как в течение фазы падения цикла энергия копится и может выплеснуться в виде одного, но очень мощного события. «Поэтому наше современное технологическое общество должно серьезно к этому относиться, изучать экстремальные события космической погоды, а также понимать все тонкости взаимодействия между Солнцем и Землей. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем вам хорошей космической погоды», – говорит профессор Космического центра Сколтеха, соавтор исследования, Татьяна Подладчикова.
