Солнечный максимум

Очень коротко напомним, что в мае прошлого года произошла крупнейшая за последние двадцать лет геомагнитная буря, вызванная последовательными выбросами корональной массы (КВМ). Это принесло масштабные полярные сияния, которые распространились так далеко, что пересекли даже экватор. В октябре высокий уровень солнечной активности снова вызвал сильную геомагнитную бурю на Земле, что привело к еще одному появлению сияний далеко на юге. Видели их несколько раз и в Украине. После этого события NASA и NOAA объявили в совместном пресс-релизе, что мы официально находимся в периоде солнечного максимума в рамках текущего 25-го солнечного цикла, пишет 24 Канал.

Смотрите также 2024 год в науке: важнейшие открытия и события, которые всколыхнули мир

Солнечная активность периодически растет и спадает в течение 11-летнего цикла. Каждый такой цикл начинается и заканчивается в периоды низкой активности, а пик приходится на середину цикла. Периоды низкой и высокой активности называются солнечным минимумом и солнечным максимумом соответственно.

По историческому определению, первый солнечный цикл состоялся между 1755 и 1766 годами. Таким образом текущий цикл является 25-м с момента начала наблюдений за нашей звездой. По состоянию на конец 2024 года и начало 2025-го мы находимся в периоде солнечного максимума. Однако здесь следует понимать, что конкретный солнечный максимум определяется как 13-месячный период с самым высоким количеством солнечных пятен, по сравнению с другими периодами. Таким образом сделать вывод о наступлении максимума можно лишь постфактум, когда активность начинает устойчиво спадать.

Тем не менее ученые сделали заявление о наступлении максимума прямо во время самого вероятного максимума, что крайне удивило других ученых по всему миру. Поэтому нам все равно следует относиться к этому объявлению с определенным скептицизмом, поскольку окончательно солнечный максимум будет подтвержден только тогда, когда пройдет много месяцев, а возможно даже год, после того, как все закончится.

Что ждет нас в 2025 году

Уже некоторое время известно, что нынешний солнечный цикл превзошел по своей мощности предыдущий, пик которого приходился на 2014 год. Однако это, кажется, только начало, потому что впереди нас ожидает как минимум год повышенной активности. Кроме того, ученые недавно сделали открытие, которое назвали "зоной боевых действий Солнца", которая также грозит немалыми последствиями для космической погоды и Земли.

Даже если пик солнечного максимума уже прошел, о чем мы еще не знаем, 2025 год все равно будет годом, когда активность будет уменьшаться постепенно, так же, как она понемногу нарастала. Хотя точный уровень солнечной активности предсказать невозможно, ожидается большое количество солнечных пятен, которые с большей вероятностью будут продуцировать вспышки. Некоторые из этих вспышек могут заканчиваться корональными выбросами массы. Если такие выбросы будут направлены к Земле, то солнечная плазма будет сталкиваться с магнитным полем нашей планеты, вызывая магнитные бури.

Эти бури, как вы могли видеть из многочисленных материалов на Техно 24, происходят постоянно, но не все из них ощутимы для нас. Геомагнитные бури разделяют по специальной шкале космической погоды NOAA:

  • G1 или незначительный уровень. На этом уровне возможны слабые колебания в электросети из-за появления незначительных дополнительных токов. Но предохранители электростанций не должны срабатывать. Влияние на работу спутников лишь незначительное. Полярное сияние на этом уровне возможно лишь на самых высоких северных широтах. Мигрирующие животные способны чувствовать даже это самое слабое воздействие.
  • G2 или умеренный уровень. В высокоширотных энергосистемах могут возникать аварийные ситуации с напряжением, длительные штормы могут вызвать повреждение трансформаторов. Космические аппараты могут потребовать корректировки положения, поскольку из-за раздувания атмосферы Земли в результате бури возможно их падение с орбиты. Здесь уже ощущается влияние на радиосигналы на планете, которые могут угасать на высоких широтах. Полярное сияние спускается до 55 градусов широты.
  • G3 или сильный уровень. Может потребоваться коррекция напряжения в энергетических системах, могут срабатывать тревожные предохранители на некоторых устройствах защиты. На компонентах спутников может возникать поверхностный заряд, а на низкоорбитальных спутниках увеличивается аэродинамическое сопротивление вследствие раздувания атмосферы, из-за чего требуется корректировка положения в космосе путем включения двигателей. Возникают проблемы со спутниковой навигацией и низкочастотной радионавигацией, радио работает с перебоями. Полярные сияния доходят до 50 градусов широты.
  • G4 или суровый уровень. Возможны широкомасштабные проблемы с контролем напряжения из-за появления сильных дополнительных токов в сетях. Защитные системы еще чаще отключают ключевые объекты от сети и еще дальше на юг. Могут возникнуть проблемы с зарядкой спутников и их отслеживанием с поверхности планеты. Требуется корректировка положения. Ухудшается спутниковая навигация, порой на много часов. Исчезает низкочастотная радионавигация. Полярные сияния доходят до 45 градуса широты, то есть вплоть до Крыма.
  • G5 или экстремальный уровень. Могут возникнуть широкомасштабные проблемы с контролем напряжения и защитными системами, некоторые электросети могут испытать полный коллапс или отключение электроэнергии. Возможно повреждение трансформаторов. На спутниках возникает поверхностный заряд, проблемы с ориентацией, восходящей/нисходящей связью и отслеживанием положения. Токи в проводах могут достигать сотен ампер, радиосвязь может быть недоступна во многих районах в течение одного-двух дней, спутниковая навигация может ухудшиться на несколько дней, низкочастотная радионавигация может не работать часами, а полярное сияние может наблюдаться на 40 градусе широты и еще дальше на юг.

Хотя солнечная активность 2024 года принесла красивые полярные сияния, она также имела и негативные стороны. Во время октябрьского брифинга NASA и NOAA стало известно, что майская экстремальная геомагнитная буря нарушила работу спутниковых навигационных систем, что стоило сельскохозяйственной отрасли, которая в значительной степени полагается на автоматизацию, полмиллиарда долларов только в США. Мы писали о том, что техника, которая работает благодаря GPS-ориентированию, буквально сошла с ума, когда не смогла определить свое положение. Фермы были вынуждены останавливать посевную кампанию, чтобы переждать бурю.

Предыдущая настолько экстремальная геомагнитная буря в 2003 году вызвала повреждения электросетей в Швеции и Южной Африке. Поскольку повышенная солнечная активность продлится в 2025 году, все отрасли, полагающиеся на спутники и электросети, остаются в состоянии повышенной готовности к потенциальным солнечным воздействиям.

Однако все эти события можно предсказать лишь за несколько дней до их начала. Дело в том, что прогнозировать солнечную активность практически невозможно, ведь наши технологии несовершенны, а сами звезды – слишком сложны для нашей науки. Поэтому мы можем только наблюдать за фактическими вспышками, распознавать выбросы плазмы, а затем моделировать их траекторию, чтобы узнать, столкнется ли КВМ с земным магнитным полем, и какими будут последствия.

Как бы там ни было, но можно не сомневаться, что впереди нас ждет немало эпических полярных сияний, много геомагнитных возмущений, гигантских солнечных вспышек и других сопутствующих явлений. Ученые говорят, что исторически крупные солнечные вспышки и геомагнитные бури чаще случаются в фазе спада после солнечного максимума. Например, крупнейшие вспышки 24-го солнечного цикла (X13.3 и X11.9) произошли через три года после максимума 2014 года, в 2017 году. В прошлом году Солнце выбросило вспышку мощностью X12, однако, к нашему счастью, она взорвалась с другой стороны Солнца, направленного от нас. В 2025 году следует ожидать чего-то подобного. Если мы уже прошли пик, то этот год станет еще более сложным с точки зрения космической погоды, чем предыдущий.

Смотрите также Солнечный зонд NASA приблизился к Солнцу на рекордно малое расстояние

Солнце приближается к "зоне боевых действий"

Группа ученых недавно сделала интересное открытие, предупредив человечество, что мы быстро приближаемся к моменту, когда даже нынешний солнечный максимум будет казаться нам легкой прогулкой. Эксперты по космической погоде заявили, что активность звезды не просто сохранится, но и даже возрастет после того, как солнечный максимум закончится, ведь мы войдем в особую фазу солнечного цикла, получившую название "зона боевых действий".

Эта малоизученная фаза цикла, во время которой на Солнце появляются гигантские корональные дыры, может оказаться катастрофической для спутников, вращающихся вокруг Земли. Со времени последнего солнечного цикла количество аппаратов возросло, а это означает значительно более высокие риски.

На середине 11-летнего цикла магнитное поле Солнца полностью меняется местами. Но в процессе этой смены есть определенный момент, когда гигантские полосы магнитного поля вступают в нечто похожее на борьбу за влияние. Активность в верхних слоях атмосферы звезды в это время может увеличиться на 50%. А продолжаться это может вплоть до 2028 года.

Эти магнитные линии называются полосами цикла Хейла. Они возникают на полюсах Солнца и медленно мигрируют к солнечному экватору (независимо от более широкого магнитного поля Солнца). Ученые заметили, что когда в каждом из полушарий есть по одной полосе, возникает магнитный дисбаланс по всему Солнцу с более слабыми магнитными полями вблизи экватора, что позволяет увеличивать количество черных пятен вокруг "талии" нашей звезды. Но когда появляется вторая полоса, она "уменьшает дисбаланс" и затрудняет образование солнечных пятен.

Зона боевых действий – это новый термин для описания периода, когда две полосы цикла Хейла соревнуются за доминирование в каждом из полушарий Солнца, пока не возникнут еще две другие полосы, которые уравновесят нашу звезду и сделают невозможным образование солнечных пятен.

Причина того, что зона битвы является потенциально более опасной, чем солнечный максимум, заключается в двух факторах:

  • Во-первых, количество солнечных вспышек, возникающих на Солнце, остается высоким в течение нескольких лет после солнечного максимума, а это означает, что на Землю будут направляться столько же выбросов, сколько и сейчас.
  • Во-вторых, это магнитное "перетягивание каната" между полосами цикла Хейла приводит к образованию корональных дыр – гигантских темных пятен, созданных магнитным полем Солнца, которые пронизывают солнечную корону, или внешнюю атмосферу.

Корональные дыры опасны тем, что могут создавать короткие и экстремальные порывы солнечного ветра – постоянного фонового потока заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем во все стороны. Солнце выбрасывает этот "ветер" все время на фоне, но когда образуется корональная дыра, она позволяет звездной плазме вытекать быстрее, увеличивая ее количество. Поэтому возрастает нагрузка на магнитное поле нашей планеты, если такая дыра обращена к нам. Таким образом корональные выбросы массы – это кратковременные всплески, а корональные дыры являются более длительными, но не такими мощными по своему влиянию.

Для большинства людей на Земле "зона боевых действий" представляет очень незначительную угрозу. Для охотников за полярными сияниями это может быть даже хорошей новостью, поскольку шансы увидеть эпические световые шоу в этот период еще выше. Однако этот период может быть очень сложным для спутниковых операторов, поскольку вся эта дополнительная активность может вызвать раздувание верхних слоев атмосферы. Когда это происходит, орбитальные космические аппараты могут испытывать дополнительное сопротивление, что заставляет их падать обратно на Землю.