Ученые не могут понять причину загадочной геомагнитной бури 17 марта

Рекордная по силе за последние четыре года магнитная буря планетарного масштаба продолжается на Земле уже более суток. Первые признаки усиления геомагнитного поля были зарегистрированы 17 марта около 7 утра по московскому времени, когда геомагнитный индекс Kp, по которому классифицируются колебания земного магнитного поля, превысил уровень 5 – порог после которого геомагнитное событие называется бурей. Около 9 утра по Москве индекс вырос до 6, а около 3 часов дня скачком увеличился до значения 8, что соответствует магнитной буре одного из высших баллов, лишь на 1 балл уступающей максимальному значению шкалы. Последний раз в истории наблюдений возмущения такой интенсивности наблюдались около 4 лет назад – 26 сентября 2011 года. С тех пор уровень Kp ни разу не превышал значения 7.

Магнитные бури наряду с полярными сияниями – наиболее известные и сильные проявления воздействия Солнца на Землю. При этом, если полярные сияния происходят в верхних слоях атмосферы и лишь на определенных широтах, то колебания магнитного поля регистрируются во всем его объеме, как в космосе, так и на поверхности и даже под поверхностью Земли, то есть имеют общепланетарный характер.

Буря всегда представляет собой реакцию на приход к Земле из космоса облаков плазмы, выброшенных из Солнца в результате активного события, чаще всего солнечной вспышки. Такие облака, которые кроме плазмы (заряженных частиц) содержат еще и собственные магнитные поля, наносят кинетический удар по магнитному поля Земли, выполняющему роль своеобразного щита. В результате такого внешнего удара земное магнитное поле выходит из равновесия, начинает колебаться, формировать избыточные токи. Кроме того, пришедшие облака плазмы насыщают окружающее пространство заряженными частицами, резко увеличивая радиационный фон в ближнем космосе.

Явления бурь продолжаются от нескольких часов до порой 1-2 суток, что связано как со временем, необходимым полю Земли, чтобы вернуться к равновесию, так и с гигантскими размерами пришедших облаков плазмы, составляющими порой десятки миллионов километров. Таким образом размер облаков часто значительно превышает размер самого Солнца, что связано с их газодинамическим расширением на пути от Солнца к Земле.

Магнитные бури, в целом, делятся на 5 уровней, из которых первый соответствует минимальным колебаниям магнитного поля с отклонением порядка 70-120 нТл от средней величины магнитного поля, а последний пятый уровень, представляющий экстремально сильные бури, сопровождающиеся колебаниями поля с амплитудой более 550 нТл. Последний раз буря высшего пятого уровня наблюдалась на Земле почти 10 лет назад – 11 сентября 2005 года и была реакцией на одну из самых крупных за последнее десятилетие солнечных вспышек.

На что среагировала Земля на этот раз сказать намного труднее. За последние 4 дня на Солнце не произошло ни одной вспышки высшего балла и даже ни одной вспышки, которую можно было бы назвать просто крупной Наиболее вероятным кандидатом на источник бури является солнечная вспышка, произошедшая 15 марта около 5 утра по московскому времени и сопровождавшаяся довольно сильным выбросом массы.

Между тем сама вспышка, виновник бури, не входит даже в десятку крупнейших событий этого года, не говоря уже о прошедших 4 годах, и прогноз на событие такой силы никто дать не мог. Столь резкая реакция земного магнитного поля на относительно слабое событие оказалась сюрпризом.

Если кандидат на источник бури выбран верно, то облакам плазмы потребовалось около 2 суток, чтобы преодолеть расстояние в 150 млн. км от Солнца до Земли, и двигались они со скоростью более 850 км/час, что почти в два раза превышает нормальную скорость, составляющую 400-500 км. Кинетическая энергия плазмы, квадратично зависящая от ее скорости, таким образом превышает обычную в четыре раза, что в сочетании в некоторыми другими факторами могло бы объяснить столь сильное воздействие.

В целом, в соответствии с классификацией Национальной службы США магнитные бури четвертого (предпоследнего уровня) могут приводить к следующим последствиям: (1) воздействие на энергетические системы: проблемы со стабильностью напряжения, частичные разрушения энергетических систем и отключение защитных систем; (2) воздействие на космические аппараты: поверхностный заряд и проблемы слежения и ориентации; (3) воздействие на наземные системы: наведенные токи в трубопроводах требуют мер защиты, спорадическое прохождение ВЧ радиоволн, ухудшение спутниковой навигации на несколько часов, отказ низкочастотной радионавигации, и полярные сияния видны до тропиков.

В настоящее время интенсивность колебаний магнитного поля снизилась, но все еще остается высокой и классифицируется как продолжающаяся буря. Прогноз по возврату магнитного поля в невозмущенное состояние относится на 15-21 час по московскому времени.