Самый мощный супершторм за 20 лет: магнитосфера Земли сжалась почти в пять раз

Геомагнитные супершторма остаются одними из самых редких и мощных проявлений космической погоды. Они возникают тогда, когда Солнце выбрасывает колоссальные объёмы плазмы, магнитного поля и энергии, достигающие Земли и резко нарушающие её защитные слои.

Майский супершторм стал событием, сопоставимым с крупнейшими бурями последних десятилетий, и подарил исследователям возможность наблюдать динамику плазмосферы и ионосферы в непрерывном режиме. Эти данные позволили проанализировать, как быстро может сжиматься плазменный слой, какие процессы управляют его восстановлением и почему даже современные спутники сталкиваются с серьёзными проблемами в такие периоды.

Что произошло во время супершторма

Шторм "Гэннон", названный в честь Дня матери, стал самым сильным за более чем двадцать лет. Его мощность позволила увидеть процессы, которые обычно недоступны для прямого наблюдения. Серия солнечных вспышек вызвала выброс миллиардов тонн плазмы, что привело к стремительному сжатию плазмосферы Земли. Граница этого слоя опустилась с примерно 44 000 км до всего 9 600 км. Это означает, что защитная оболочка планеты уменьшилась почти в пять раз всего за несколько часов.

Особенно удачным для учёных стало расположение спутника Arase, который оказался в зоне максимальных изменений и смог фиксировать плазменные волны и параметры магнитного поля с высокой точностью. Это позволило увидеть одновременно сжатие плазмосферы, её постепенное истощение и длительный период восстановления.

"Мы отслеживали изменения в плазмосфере по данным спутника Arase и использовали наземные GPS-приемники для контроля ионосферы — источника заряженных частиц, наполняющих плазмосферу. Одновременное наблюдение обоих слоев позволило понять, насколько резко сжалась плазмосфера и почему ее восстановление затянулось", — объясняет геофизик Ацуки Синбори.

На что повлиял супершторм: реакции плазмосферы и ионосферы

Плазмосфера в обычных условиях служит буфером, ограничивающим проникновение солнечных частиц. Но мощные выбросы нарушили её стабильность. За девять часов она потеряла почти четыре пятых своего объёма, а затем восстанавливалась дольше четырёх суток — рекорд за всю историю измерений спутником Arase.

Одновременно в ионосфере возникли процессы истощения: резкое нагревание, изменение химического состава и уменьшение плотности кислородных ионов. Это снизило приток частиц в плазмосферу и замедлило её восстановление.

"Мы увидели, что сначала шторм вызвал сильное нагревание в полярных областях, а затем — резкое истощение заряженных частиц в ионосфере, что замедлило восстановление. Это длительное нарушение может влиять на точность GPS, на работу спутников и затруднять прогнозы космической погоды", — говорит исследователь.

Сравнение обычных геомагнитных бурь и супершторма "Гэннон"

Советы шаг за шагом: как современные технологии защищают себя от суперштормов

1. Использование радиационно-стойких микросхем для спутников;

2. корректировки орбит, чтобы избежать максимальной плотности частиц;

3. временное отключение чувствительных приборов;

4. переход на резервные частоты радиосвязи;

5. использование моделей космической погоды для прогнозирования возмущений.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

1. Ошибка: эксплуатация спутников без учёта рисков космической погоды.
   Последствие: потеря связи, повреждение аккумуляторов, сбой навигации.
   Альтернатива: оснащать аппараты защитой от заряженных частиц и программируемыми режимами энергосбережения.

2. Ошибка: игнорирование ионосферных возмущений при работе GPS.
   Последствие: ошибки позиционирования на десятки километров.
   Альтернатива: использование корректирующих наземных станций.

3. Ошибка: отсутствие средств мониторинга плазмосферы.
   Последствие: невозможность прогнозировать последствия супершторма.
   Альтернатива: установка межспутниковых датчиков и интеграция данных Arase, SWARM и DSCOVR.

А что если…

…подобные супершторма будут происходить чаще?

Это потребует усиления защищённости всех космических систем, включая спутники связи и навигации.

…Землю накроет супершторм, сравнимый с "Кэррингтонским"?

Возможны сбои энергосетей, прекращение радиосвязи и масштабное воздействие на электронику.

…изменить орбиты спутников перед штормом?

Такой манёвр иногда уменьшает повреждения, но точно спрогнозировать интенсивность события сложно.

Плюсы и минусы суперштормов для науки

FAQ

Почему супершторм вызвал такие яркие сияния?

Из-за сильного сжатия магнитосферы заряженные частицы проникли ближе к экватору, расширив авроральный овал.

Как долго восстанавливается плазмосфера после подобных событий?

От нескольких дней до недели в зависимости от состава ионосферы.

Какие технологии страдают больше всего?

GPS, радиосвязь, спутники наблюдения, аппараты на низких орбитах.

Мифы и правда

1. Миф: суперштормы могут уничтожить атмосферу Земли.
   Правда: атмосфера слишком массивна, но магнитосфера временно ослабевает.

2. Миф: полярные сияния появляются только у полюсов.
   Правда: во время суперштормов сияния видны в средних широтах.

3. Миф: суперштормы можно точно предсказать.
   Правда: их характеристики крайне сложно моделировать заранее.

Сон и психология

Наблюдение полярных сияний воздействует на человека не только визуально, но и эмоционально. Яркие цвета и динамика свечения влияют на настроение, уровень стресса и ощущение вовлечённости в природные явления. Учёные отмечают, что восприятие космической погоды влияет на психологическое состояние, поскольку напоминает о масштабах внешних факторов, которые человек не контролирует.

Исторический контекст

Суперштормы фиксировались задолго до появления космических аппаратов. Самым известным остаётся событие 1859 года — "Событие Кэррингтона". Тогда телеграфные системы воспламенялись, а сияния наблюдали вплоть до Карибского бассейна. Современные технологии намного чувствительнее, что делает изучение таких бурь особенно важным для защиты инфраструктуры.

Три интересных факта

1. Авроральный овал во время шторма "Гэннон" охватил территории, где сияния не видели более ста лет.

2. Плазмосфера может сжиматься почти мгновенно, а восстанавливаться — в разы дольше.

3. Некоторые спутники автоматически переходят в безопасный режим при обнаружении резкого потока частиц.