В прошлом месяце жители многих уголков планеты стали свидетелями удивительного зрелища – северного и южного полярных сияний, наблюдаемых невооруженным глазом даже на низких широтах. Это необычное явление было вызвано мощнейшей солнечной бурей, которая повлияла на магнитное поле Земли. Солнце приближается к пику своей активности в рамках 11-летнего цикла, что сулит нам еще больше взрывных выбросов частиц. В определенных условиях именно они порождают завораживающие полярные сияния, а также геомагнитные бури, способные вывести из строя энергосистемы и орбитальные спутники.
Содержание
Танец света и магнитных полей
Полярные сияния обычно наблюдаются в высоких широтах. Высокоэнергетические частицы, испускаемые Солнцем, устремляются к Земле, следуя линиям солнечного магнитного поля. В процессе, называемом магнитным переподключением, эти частицы передаются на магнитное поле Земли и с огромной скоростью устремляются вдоль его силовых линий, пока не столкнутся с нейтральными частицами атмосферы – кислородом, водородом или азотом. При столкновении часть энергии передается атмосферным частицам, нагревая их. Избыток энергии высвобождается в виде видимого света, и мы становимся свидетелями красочного небесного представления.
Цвет сияния зависит от того, какой элемент нагревается. Азот дает синий и фиолетовый цвет, а кислород – зеленый и красный. Этот процесс происходит постоянно, но форма магнитного поля Земли, напоминающая форму стержневого магнита, концентрирует энергетические потоки в высоких широтах. Что же произошло на этот раз, что позволило увидеть сияние гораздо южнее?
Магнитное поле под давлением
Представьте себе два частично надутых воздушных шара, прижатых друг к другу. Если надуть один шар сильнее, давление возрастет, и он оттеснит меньший шар. Когда давление спадает, меньший шар возвращается на место. Аналогичный процесс происходит с магнитным полем Земли: чем сильнее солнечный ветер, тем ближе к экватору смещаются силовые линии магнитного поля, и тем южнее можно наблюдать полярные сияния.
Невидимая угроза
В этом и кроется опасность: движущееся магнитное поле может генерировать электрический ток в любых проводниках. Для современной инфраструктуры наибольшую угрозу представляют токи, наведенные в линиях электропередач, железнодорожных путях и подземных трубопроводах. Геомагнитные бури 10 и 11 мая были чрезвычайно сильными. В 1989 году аналогичная буря привела к расплавлению трансформатора в Квебеке (Канада), что вызвало многочасовое отключение электроэнергии. Металлические трубопроводы подвержены коррозии под воздействием электрического тока. Этот процесс не мгновенен, но постепенно разрушает материал, что может привести к серьезным последствиям.
Космические неприятности
В космосе угроза ещё более серьезна. Электрический импульс может вывести из строя приборы и системы связи спутников. Потерявший связь аппарат становится неуправляемым, что приводит к значительным финансовым потерям. Изменения магнитного поля Земли влияют на прохождение световых волн, что сказывается на точности GPS-навигации и скорости спутникового интернета. Геомагнитные бури могут смещать радиационные пояса Земли – тороидальные области с высокой концентрацией заряженных частиц, расположенные на расстоянии около 13 000 км от поверхности. Попадая в нижние слои атмосферы, эти частицы могут создавать помехи для радиосвязи самолетов и влиять на концентрацию озона.
Изучение полярных сияний
Полярные сияния – не только земное явление. Они наблюдаются и на других планетах, предоставляя ценную информацию об их магнитных полях. Для моделирования этого явления используется специальный прибор – “планетерелла”, созданный в начале XX века норвежским ученым Кристианом Биркеландом. Магнитная сфера (Земля) помещается в вакуумную камеру, а солнечный ветер имитируется потоком электронов. Изменяя напряженность магнитного поля и расстояние между объектами, можно наблюдать, как меняется форма и положение полярных сияний.
Заключение
Полярные сияния – завораживающее природное явление, но за их красотой скрывается потенциальная угроза. К счастью, каждая сильная геомагнитная буря дает нам ценный опыт и позволяет совершенствовать системы защиты от подобных событий в будущем.
Читайте также: Удивительный сдвиг солнечного цикла обнаружен в древних корейских записях редких красных полярных сияний
