Большая солнечная буря может создать большие проблемы для спутников ГНСС

Самая крупная геомагнитная буря в истории человечества произошла более 150 лет назад. Сейчас наступает ещё один период солнечного максимума.

В сентябрьскую ночь 1859 года Ричард Каррингтон и Ричард Ходжсон стали свидетелями примечательного события. Британские астрономы наблюдали за Солнцем в телескопы, когда из огненной звезды вырвался мощный выброс. Потом жители Земли заметили красочные полярные сияния, проносящиеся по небу, и телеграфные линии — передовые технологии того времени в Европе и Северной Америке — вспыхивали искрами. Вспышка на Солнце стала известна как событие Каррингтона.

С тех пор Земля испытала на себе последствия нескольких значительных геомагнитных бурь, которые приводили к отключению электроэнергии и повреждению спутников. В результате энергетические компании и производители спутников встроили в свои технологии системы сопротивления. Но что произойдёт, если сегодня произойдет ещё одна вспышка на Солнце уровня события Каррингтона? Готовы ли мы к этому?

«Нам ещё многому предстоит научиться, – говорит Алекса Хэлфорд, заместитель начальника научного отдела гелиофизики Центра космических полётов имени Годдарда НАСА».

Вспышки длятся несколько минут, иногда дольше. Они связаны с выбросами корональной массы, которые выдувают газовый материал и магнитные поля. Но не каждая солнечная вспышка или выброс корональной массы окажут влияние на Землю; это зависит как от размера вспышки, так и от направления, в котором она движется. Например, если солнечная вспышка произойдёт на дальней стороне Солнца, это вряд ли повлияет на нас.

Даже если это происходит на ближней стороне, направление вспышки часто не попадает в нас — так как мы довольно далеко и относительно маленькая цель по сравнению с Солнцем. Это произошло, например, в 2001 году, когда одна из крупнейших солнечных вспышек в истории человечества взорвалась выбросом корональной массы со скоростью около 4,5 миллионов миль в час. К счастью, выброс пронёсся мимо нас в космос.

В 1859 году, когда произошло событие Каррингтона, людям приходилось отсоединять телеграфные провода, чтобы остановить вырывающиеся из них искры. «Пришлось отключить их, но у них всё ещё было достаточно энергии и тока, чтобы работать в течение определённого периода времени», - говорит Хэлфорд.

Конечно, были и более ранние вспышки на Солнце, последствия которых ощущались на Земле. Солнечная буря, произошедшая в 993 году н.э., оставила следы на стволах деревьев, которые археологи до сих пор используют для датировки древних древесных материалов, таких как краткое поселение викингов в Северной и Южной Америке. Ещё одна значительная вспышка на Солнце произошла во время Первой мировой войны.

Большой выброс корональной массы обрушился на Землю в марте 1989 года, и вызванная им геомагнитная буря вызвала серьезный хаос на Земле. Вспышка вывела из строя электросети в Квебеке и некоторых районах Новой Англии. Коммунальная компания Hydro-Quebec отключилась на девять часов. Силовые трансформаторы расплавились из-за перегрузки электроэнергии в сети.

Это событие 1989 года, наконец, привлекло внимание специалистов по планированию инфраструктуры. Энергетические компании начали внедрять меры безопасности в электросети, чтобы предотвратить каскадные сбои. Если мощность увеличивается слишком быстро, эти растяжки запрограммированы на отключение, чтобы повреждения были ограничены и трансформаторы не перегорали, как в 1989 году.

В октябре прошлого года вспышка на Солнце вызвала выброс корональной массы и геомагнитную бурю, которая обрушилась на Землю и на спутники. Спутники особенно уязвимы, потому что они не пользуются относительной защитой нашей атмосферы. Хотя большинство спутников, запущенных за последние два десятилетия, были построены достаточно прочно, чтобы быть устойчивыми к перезарядке.

Ионизированные частицы от солнечных вспышек переключают функцию битов памяти. Это может вызвать большие проблемы для спутников ГНСС, которые влияют на всё – от навигации до точного бурения. Даже банковское дело полагается на спутник ГНСС, чтобы определять время транзакций. «Такого рода провал действительно повредил бы экономике, - говорит Хэлфорд. – Это важно и определённо то, о чём нам следует беспокоиться. Хотя спутники в настоящее время более надёжны, и маловероятно, что шторм выведет из строя достаточное количество спутников GPS, чтобы вызвать множество серьёзных проблем. Эти проблемы также иногда можно легко устранить, включив питание или просто перезапустив повреждённое устройство. Октябрьская вспышка вызвала некоторые незначительные проблемы, но Федеральное управление гражданской авиации не сообщило о каких-либо серьёзных проблемах с навигацией».

Когда происходят эти события, они увеличивают плотность верхних слоев атмосферы Земли. По сути, атмосфера на короткое время поднимается в высоту. Это может повлиять на орбиты спутников, потенциально вызывая проблемы, но это также может повлиять на орбиты космического мусора, плавающего там. Дополнительное сопротивление может привести к тому, что этот мусор упадет на орбиту и сгорит.

Еще одним потенциально положительным эффектом для землян, живущих ближе к экватору, является повышенная видимость полярных сияний. Северное сияние и южное сияние возникают, когда солнечные частицы попадают в атмосферу и сталкиваются с частицами газа. Обычно это происходит на полюсах, где магнитное поле слабее. Но во время солнечных вспышек большее количество частиц проникает в атмосферу. Северное сияние было видно в Нью-Йорке во время октябрьской солнечной бури.

Эти возможности будут только увеличиваться по мере приближения к периоду солнечного максимума, когда мы наблюдаем наибольший период солнечной активности каждые 11 лет или около того.

Это также может быть вероятным временем для еще одной крупной солнечной вспышки. По словам Хэлфорд, это будет шанс увидеть, насколько хорошо меры безопасности могут справиться с этим наплывом солнечных частиц. «Исследование, опубликованное в 2019 году, показало, что вероятность того, что событие, подобное Каррингтону, произойдет до 2029 года, составляет менее 1,9%».

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал