В последнее время многие люди по всему миру смогли наблюдать северное и южное сияние невооруженным глазом. Это редкое явление вызвано мощной солнечной бурей, которая повлияла на магнитное поле Земли.
Солнце сейчас находится на пике своей активности в 11-летнем цикле, что означает, что мы можем ожидать больше вспышек частиц. При определенных условиях это приводит к появлению красивых полярных сияний и геомагнитных бурь, которые могут повредить инфраструктуру, такую как электросети и спутники.
Что же вызывает эти явления? Северное и южное сияние обычно видны на высоких и низких широтах. Частицы высокой энергии от Солнца направляются к Земле магнитным полем Солнца и попадают в магнитное поле Земли в процессе, известном как переподключение.
Эти быстрые и горячие частицы движутся по линиям магнитного поля Земли до тех пор, пока не сталкиваются с нейтральными атмосферными частицами, такими как кислород, водород или азот. При этом часть энергии теряется, что нагревает окружающую среду. Атмосферные частицы высвобождают часть этой энергии в виде видимого света. В зависимости от того, какой элемент нагревается, можно увидеть разные цвета.
Полярные сияния обычно видны в высоких широтах, но мощные солнечные бури могут сделать их видимыми и на более низких широтах. Синий и фиолетовый цвета полярного сияния исходят от азота, а зеленый и красный — от кислорода. Этот процесс происходит постоянно, но из-за формы магнитного поля Земли, напоминающего стержневой магнит, видимые зоны находятся на высоких и низких широтах.
Так почему полярные сияния стали видны южнее в северном полушарии?
Магнитное поле Земли может сжиматься и расширяться под воздействием солнечной активности. Это можно представить как два наполовину надутых воздушных шара, прижатых друг к другу: если один из них надуть больше, давление увеличится, и он оттолкнет другой. Когда давление уменьшается, второй шарик возвращается.
Сильное давление от солнечной активности приводит к тому, что силовые линии магнитного поля отодвигаются ближе к экватору, что позволяет увидеть полярные сияния дальше на юге. Однако это движение магнитного поля создает токи в проводящих электричество объектах.
В современной инфраструктуре наибольшие токи возникают в линиях электропередачи, железнодорожных путях и трубопроводах. Скорость этого движения важна и измеряется по индексу времени возмущенного шторма. Геомагнитные бури 10 и 11 мая были особенно сильными, что создает риск возникновения токов в инфраструктуре. Линии электропередач защищены от таких воздействий, но металлические трубопроводы подвержены коррозии от прохождения тока. Это медленный процесс, но может серьезно повлиять на инфраструктуру.
В космосе токи представляют еще большую угрозу. Спутники могут выйти из строя из-за скачков напряжения, что приводит к потерям инвестиций.
Изменения магнитного поля Земли также влияют на прохождение света. Это может ухудшить точность GPS, так как сигналы зависят от времени между устройством и спутником. Увеличение плотности электронов заставляет волну изгибаться, что увеличивает время передачи. Геомагнитные бури также могут нарушить спутниковый Интернет и радиосвязь, а также повлиять на концентрацию озона.
Полярные сияния можно наблюдать и на других планетах, что помогает изучать их магнитные поля. Специальные приборы, такие как планетерелла, моделируют эти явления в лабораторных условиях.
Полярные сияния — это удивительное природное явление. С каждой сильной геомагнитной бурей мы совершенствуем наши технологии для защиты от потенциального ущерба в будущем.
