Как подготовиться к глобальному кризису, исходящему от Солнца
Полное отключение электроэнергии, умолкшее радио, крах интернета — это фильмы о конце света или что-то такое, что когда-нибудь произойдёт с нами? Вопрос, что называется, неправильный. Одна из самых больших угроз глобальной инфраструктуре исходит от Солнца.
Когда мы говорим о погоде, мы обычно имеем в виду снегопад, сильный ветер или просто мелкий дождь. Но в космосе тоже есть погода, и эта погода включает в себя штормы. Солнце — самое бурное место в Солнечной системе, большой шар хаотично вращающейся бурлящей плазмы. Линии магнитного поля Солнца постоянно движутся.
Большую часть времени этот поток производит регулярные неоднородности, заметные на Земле только в виде полярных сияний, таких как северное сияние. Но в других случаях запутанные линии этого поля вырываются наружу и взрываются, высвобождая в космос огромные выбросы энергии.
Эти взрывы могут вызвать так называемую солнечную вспышку — выброс радиации, который может создавать помехи высокочастотным радиосигналам и спутникам на солнечной стороне земного шара. Примерно в половине случаев эти вспышки сопровождаются «корональными выбросами массы» (КВМ). Вспышки — это, по сути, свет, но КВМ, как объясняет физик Райан Френч, представляют собой настоящую «физическую материю»: огромные облака заряженных частиц, которые могут двигаться со скоростью тысячи километров в секунду и расширяться по мере приближения к Земле. Заставляя избыточное электричество течь по земле, они могут нанести катастрофический ущерб электросетям и, возможно, даже подводным интернет-кабелям.
Солнечная буря, ударившая на расстоянии 93 миллионов миль, не является теоретической. Это уже происходило, иногда незаметно, иногда драматично. Солнечные вспышки случаются часто, но, как правило, недостаточной силы, чтобы оказать вредное воздействие на Землю. Учёные могут идентифицировать за последние 150 лет три шторма достаточной силы, чтобы вызвать реальные разрушения: один в 1859 году, один в 1872 году и один в 1921 году. Первый из них, известный как «Событие Кэррингтона», привёл к поломке телеграфных аппаратов по всему миру. Некоторые из них вспыхнули; другие перестали работать; некоторые отправляли странные сообщения, не подсказанные ни одним человеком.
Сегодня поводов для беспокойства гораздо больше. Почти всё, на что опирается современный мир, может потерпеть крах, если его выведет из строя достаточно серьёзная солнечная буря. Такие явления, как крупные солнечные вспышки и КВМ, наиболее распространены в периоды «солнечного максимума», которые происходят примерно каждые 11 лет; следующий – примерно в 2025 году. Хорошая новость то, что, по оценкам исследователей, штормы достаточной силы, способные вызвать настоящий хаос, происходят только раз в сто или около того лет. Плохая новость – мы, вероятно, уже опоздали.
Не нужно паниковать. К этому нужно подготовиться.
Самое страшное в солнечных вспышках — это короткий промежуток времени, в течение которого люди должны на них реагировать — около восьми минут, чтобы чему-либо, движущемуся от Солнца со скоростью света, удалось достичь атмосферы Земли. Самые сильные вспышки «Х-класса» могут высвободить такое же количество энергии, как и 10 миллиардов мегатонн тротила, что может нарушить нашу ионосферу и нарушить любой процесс, основанный на сигналах, излучаемых из космоса.
Радио может полностью отключиться, что сделает невозможными не только прослушивание попсы на местной радиостанции, но и связь с самолётами и кораблями. Системы ГНСС (ГЛОНАСС, GPS, BeiDou и Galileo) могут стать неточными, что немаловажно для военных операций или нефтяных и газовых буровых установок, которые зависят от абсолютной точности данных о местоположении. Другие отрасли, которые зависят от столь же точных временных данных, от финансов до СМИ, также могут столкнуться с проблемами.
Спутники, расположенные ближе к нам, на более низкой околоземной орбите, также могут пострадать от достаточно сильного шторма. Они могут отклоняться от своего обычного положения из-за сопротивления после того, как радиация повышает плотность окружающей их атмосферы. Это может привести к их столкновению на орбите или к падению спутников на Землю. Именно это случилось с 38 из 49 новых спутников флота Starlink Илона Маска в 2022 году, причём вызвавший это шторм считался довольно умеренным.
Корональные выбросы массы, напротив, обеспечивают более длительное окно реакции: по крайней мере, полдня, а иногда и несколько дней. Люди могут предвидеть их приближение, но, когда они прибудут, они могут вызвать разрушения на земле — как КВМ, обрушившийся на планету в 1989 году, разрушивший всю энергосистему Квебека и отключивший электричество у 6 миллионов человек на девять часов.
Риск наиболее высок не для электрического тока, идущего локально от ближайшей подстанции к вашему дому, школе или офису, а для электроэнергии, поступающей на эти подстанции от крупных центральных объектов, где вырабатывается электроэнергия. Это означает, что от отключения электроэнергии могут одновременно пострадать множество людей. Нет, люди не будут «отправлены обратно в каменный век», как предупреждают гиперболисты. Чипы в смартфонах и даже в тостерах вполне подошли бы. Но розетки в стенах могут выйти из строя.
КВМ угрожают спутникам и иначе, чем простые солнечные вспышки. Спутники могут получить физический урон от частиц, в том числе от сверхзаряженных «электронов-убийц», которые врезаются прямо в ключевые части аппаратного обеспечения и выводят всю машину из строя. Последнее беспокойство: подводные кабели, которые позволяют интернету путешествовать по всему миру. По крайней мере, существует внешняя вероятность того, что КВМ может привести к поломке некоторых из них, лишив людей доступа к веб-сайтам, которые хранят данные.
По-настоящему катастрофическая солнечная буря может обойтись очень дорого. Например, ущерб Соединённым Штатам может составить 2 триллиона долларов только за первый год. Людям придётся не только заменять сгоревшие трансформаторы и другое оборудование, но и каждый час отключения электроэнергии, которое может длиться несколько месяцев, наносит огромный ущерб, ставя экономику и повседневную жизнь на паузу.
Катастрофическая солнечная буря — это событие «низкочастотное, с серьёзными последствиями», что означает, что оно, конечно, срочное, но очень редкое. Институтам гораздо легче игнорировать такие явления, чем более мелкие катастрофы, от которых планета страдает чаще. Отрадно, что правительства обращают на это внимание.
Учёные не могут предсказать солнечные вспышки, по крайней мере, пока. Лучшее, что у них есть, — это вероятностные модели, основанные на зловещих пятнах, появляющихся на поверхности Солнца. Учёные работают над моделями с поддержкой искусственного интеллекта, которые когда-нибудь смогут улучшить эти догадки.
Люди должны знать, что делать. Некоторые шаги могут быть предприняты заранее, чтобы защитить сеть от любого потенциального удара — такие простые, как замена старых трансформаторов на более новые, более надёжные, или такие сложные, как размещение своего рода силового поля, называемого клеткой Фарадея, вокруг критически важного оборудования.
Должна быть такая же степень планирования подводных интернет-кабелей, как и спутников, возможно, в сотрудничестве с международными партнёрами, учитывая глобальный характер этих сетей.
«Солнечная буря» - звучит устрашающе. Но чтобы всё пошло не так, всё действительно должно пойти не так: чтобы люди застряли в аналоговом мире в эпоху цифровых технологий, спутниковая навигация может пропасть, электричество должно отключиться, интернет – тоже. Наиболее опасные для землян мегабури, вероятно, не сделают всего этого, особенно при правильной подготовке. Но они всё равно могут оказаться чрезвычайно разрушительными. Правительства должны быть готовы к солнечным бурям так же, как к пандемии: готовясь в первую очередь к предотвращению катастрофы, а также путём наращивания потенциала для быстрого реагирования, если она всё равно произойдёт.
Всем остальным, конечно, не нужно накапливать запасы или строить бункеры на заднем дворе. Фактически, спрятавшись под землей, люди упускают кучу возможностей. Потрясающие полярные сияния могут появиться в неожиданных местах: небесно-голубые, зелёные и пурпурные в более низких широтах. При правильной подготовке наихудшим сценарием может стать сильный шторм в пасмурную ночь.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников