В текущем 11-летнем солнечном цикле пик активности звезды начался со значительным опережением графика. Полярные сияния стали возникать далеко на юге, радуя людей даже на широте Краснодара. Ко всей этой красоте могут добавиться регулярно сгорающие в атмосфере спутники Starlink. Как выяснилось, участившиеся геомагнитные бури на сутки выводят спутники из-под контроля операторов, что может привести к столкновениям на орбите.

Источник изображения: NASA

О проблемах со множеством спутников на низкой околоземной орбите в свете участившихся геомагнитных бурь высокой интенсивности сообщил на днях на ежегодном собрании Американского геофизического союза Уильям Паркер (William Parker) из Массачусетского технологического института. Пара наиболее сильных геомагнитных бурь в этом году (одна в мае, другая в октябре) привела к беспрецедентной «массовой миграции» тысяч спутников на низкой околоземной орбите, что создает новые опасения по поводу координации космического движения.

Это явление впервые в полном масштабе проявило себя в мае. Случившийся тогда солнечный шторм на порядок, или даже больше, повысил плотность атмосферы на низкой околоземной орбите. Это привело к увеличению лобового сопротивления для спутников, и они массово начали терять высоту. Проблема здесь в том, что службы прогнозирования космической погоды не могут с большой точностью сообщить о времени начала такого явления, его силе и продолжительности. Как оказалось впоследствии, низкая точность прогноза привела к погрешностям в расчётах суточных орбит спутников Starlink на 20 км. С такой погрешностью говорить о мерах по предотвращению столкновений вообще не имеет смысла, признаются операторы. Спутники и операторы разошлись во мнении, кто где находится и что должен делать.

Проблема усугублялась незнанием величины погрешности, а принимать взвешенное решение о манёвре, можно только имея чёткое представление о происходящем.

Вторая проблема возникла вскоре после пика бури. К этому моменту множество спутников снизились так низко, что они начали автоматические манёвры по повышению индивидуальных орбит. И если 20 лет назад во время солнечной бури аналогичной силы свои орбиты вынужденно повышали 20–30 спутников в сутки, то в мае этого года в одночасье на орбите начали манёвры более 5000 спутников при допустимом уровне 300 манёвров в сутки. Похоже, нам крупно повезло, что ничего фатального не случилось. «Это стало крупнейшей массовой миграцией [спутников] в истории», — сказал Паркер.

То же самое повторилось в октябре, но уже с добавленными сотнями новых спутников Starlink, которые компания SpaceX успела запустить к тому времени. Рекорд по одновременному автоматическому маневрированию спутников на НОО обновился. В такой ситуации люди на несколько дней теряют возможность предсказывать столкновения. Остаётся полагаться на удачу. Многие операторы, кстати, не оценили ни погрешности, ни степени опасности манёвров в условиях тесноты, продолжая управлять своими спутниками как ни в чём ни бывало.

Это было бессмысленно и опасно, заключает Паркер, поскольку не соответствовало реальному положению дел. А ведь группировка только Starlink должна увеличиться до 40 тыс. спутников. Десятки тысяч запустит Китай, сотни — Россия и ЕС. С этим определённо что-то надо делать, но пока никто не предлагает что именно.

Первая задокументированная экстремальная солнечная магнитная буря в 1859 году была настолько сильной, что вывела из строя телеграфную связь в Северной Америке и Европе, вызвав местами даже пожары. Но в истории Земли такие катаклизмы были и намного мощнее — мегаэкстремальной интенсивности. Если бы такое произошло сегодня, это вызвало бы хаос во всём цивилизованном мире. Хуже всего, что оно рано или поздно произойдёт. Учёные хотят быть готовы к нему.

Выброс корональной массы 31 августа 2012 года. Источник изображения: NASA/GFSC/SDO

Можно ли подготовиться к солнечной буре невероятной интенсивности? По словам исследователей, да. Для этого необходимо, как минимум, искать признаки экстремальных солнечных бурь в прошлом, чтобы суметь верно оценить вероятность и даже признаки появления их в будущем.

В 2012 году группа учёных под руководством Фуса Мияке (Fusa Miyake) из Университета Нагои в Японии обнаружила, что экстремальные солнечные бури могут вызывать резкие изменения концентрации радиоуглерода (C14), обнаруженного в кольцах деревьев. В сочетании с подсчётом годовых колец и используя другие методы определения возраста объектов можно обнаружить признаки сильных солнечных бурь на Земле и датировать их с большой точностью.

Новое исследование не стало первой попыткой датирования солнечных бурь по годовым кольцам деревьев. Ранее группа Мияке показала, что одна из самых сильных солнечных бурь на Земле произошла в 774 году н.э., которая по своей интенсивности затмила бы геомагнитную бурю 1859 года. Связанные с этой бурей полярные сияния нашли отражения в письменных источниках того времени, что косвенно подтверждает правильность применяемой методики датирования.

Другими датами наиболее интенсивных солнечных бурь назвали 993 год н.э., 660 год до н.э., 5259 год до н.э. и 7176 год до н.э. Но самая сильная солнечная буря произошла около 14 370 лет назад, ближе к концу последнего ледникового периода. Интенсивность её была такова, что практически всем спутникам на орбите Земли выше магнитосферы точно не поздоровилось бы.

Справедливости ради следует признать, что некоторые из детектируемых событий могли быть вызваны также космическим излучением, например, гамма-вспышками от сверхновых или от других явлений. И всё же, учёные настаивают, что Солнце, как и подобные ему относительно холодные и спокойные звёзды, способно преподнести сюрприз технологически развитой цивилизации, а к такому надо готовиться заранее, чтобы минимизировать последствия. Падающие на головы спутники и тотальное отключение связи и электричества способны привести к хаосу на планете с далеко идущими последствиями.

Во вторник, 23 июля 2024 года, произошла мощнейшая в текущем цикле активности нашей звезды вспышка на Солнце. Она была класса X14 и почти в два раза превзошла по силе майскую вспышку класса X8.7, после которой полярные сияния наблюдались далеко на юге нашей страны и многих других регионах. К счастью, мощнейшая за многие годы вспышка произошла на обратной стороне Солнца, что уберегло нас от последствий.

Источник изображения: Helioviewer.org

Вспышка 23 июля сопровождалась впечатляющим корональным выбросом массы с Солнца. Это облако плазмы — заряжённых частиц, которые способны вызвать сбои в работе радиосвязи на Земле и в работе спутников вплоть до их полного повреждения и даже сходов с орбиты по причине расширения атмосферы Земли под воздействием солнечного ветра. Поскольку вспышка произошла на обратной стороне Солнца, «выстрел» КВМ ушёл в пустое пространство.

«В соответствии с классификацией GOES — это была самая крупная вспышка на сегодняшний день, — рассказал Сэмюэл Крукер (Samuel Krucker), ведущий сотрудник спектрометра и телескопа для получения рентгеновских снимков (STIX) на SolO. — Другие крупные вспышки, которые мы обнаружили, произошли 20 мая 2024 года (X12) и 17 июля 2023 года (X10). Все они произошли с обратной стороны Солнца».

Если бы породившее вспышку гигантское пятно на Солнце смотрело в сторону Земли, а это лишь вопрос синхронизации по времени вращения звезды, то нас поразила бы геомагнитная буря мощнее майской. Полярные сияния были бы видны далеко на юге. С другой стороны, могла пострадать энергетическая и другая инфраструктура на планете, в чём для индустриальной цивилизации мало хорошего. Под воздействием солнечного возмущения магнитное поле Земли приходит в движение, что вызывает наведение постоянных токов в протяжённых металлических конструкциях — рельсах, трубопроводах, линиях электропередач. Это создаёт критическую нагрузку на электронное и электрическое оборудование с риском аварий.

В начале недели и вчера на Солнце произошли мощнейшие за последний год вспышки, которые сопровождались выбросами коронарной массы звезды. По нашей планете одновременно ударила очередь из пяти выбросов солнечной плазмы и возникшая вчера поздно вечером рентгеновская вспышка. «Спутники Starlink под ударом, но пока держатся», — написал в сети Х Илон Маск. Также под ударом оказались энергетические сети на земле.

Солнце 10 мая 2024 года через ультрафиолетовые фильтры. Источник изображения: NOAA

Солнце продвигается к очередному пику своей 11-летней активности, который в этот раз может произойти раньше — не к середине 2025 года, а уже осенью 2024 года. Этот период характеризуется частым появлением пятен на Солнце, которые провоцируют сильнейшие вспышки в рентгеновском диапазоне, а также могут сопровождаться выбросами коронарной массы — облака плазмы вещества звезды.

Каждое из этих явлений по-своему влияет на магнитосферу нашей планеты, вызывая в общем случае перебои коротковолновой радиосвязи, наведение постоянного тока в линиях электропередач и в протяжённых металлических конструкциях — трубопроводах и железнодорожных рельсах. В качестве утешения человечеству остаётся наблюдать красочные полярные сияния, которые по мере увеличения активности Солнца смещаются всё дальше и дальше к южным районам Земли.

Полярное сияние в небе 10 мая 2024 года в штате Мичиган. Источник изображения: Adam Gumbrecht

Ночью 11 мая магнитная буря на Земле достигла экстремального уровня мощности G5, что обещает стать самым серьёзным событием такого рода с октября 2003 года. Тогда это привело к перебоям в подаче электроэнергии в Швеции и повреждению трансформаторов в Южной Африке, поясняют в Bloomberg. Возможно, в этот раз тоже произойдут сбои. Пока же Илон Маск в социальной сети X (бывшая Twitter) посетовал, что спутники интернет-связи Starlink находятся под давлением, хотя пока держатся. Магнитная буря очевидным образом может нарушить связь с ними и вызвать сбои в системах ориентирования.

Также велика опасность, что раздувшаяся под воздействием магнитных возмущений ионосфера будет сильнее тормозить спутники на низкой орбите, что приведёт к их сходам с орбиты и падением на Землю. В прошлом такое уже случалось как раз со спутниками сети Starlink.

По данным Института прикладной геофизики РФ (ИПГ), уровень бури достиг показателя G5 в два подряд трехчасовых периода с 00:00 до 06:00 мск. Поскольку в пятницу на Солнце произошли новые вспышки экстремальной интенсивности, магнитная буря на Земле продлиться все выходные и может захватить первые дни новой недели. Но сильнее всего учёных поразила серия последовательных как из пулемёта коронарных выбросов массы, прогнозировать воздействие которых на Землю тяжело вследствие их плотного взаимодействия друг с другом. Такое явление встречается очень редко и поэтому плохо изучено.

Стало известно, что 19 июня на Солнце произошли две сильные вспышки, из-за чего частично нарушалась коротковолновая радиосвязь на Земле. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные Гелиогеофизической службы ФГБУ «Институт прикладной геофизики».

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

«19 июня в 06:37 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.4 (S12E89) продолжительностью 21 минута, в 15:14 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.1 (S12E81) продолжительностью 12 минут. Вспышки сопровождались нарушением КВ-радиосвязи», - говорится в сообщении.

По данным мониторинга космической погоды, влияние солнечных рентгеновских всплесков на ионосферу Земли по шкале из пяти уровней (R5 — максимальный, R1 — слабый) в настоящее время соответствует уровню R1. При таком воздействии наблюдаются нарушения низкочастотной радиосвязи, что влияет на определение местоположения кораблей и самолётов.

В апреле этого года была зафиксирована мощнейшая вспышка класса M1.7/2N с выбросом корональной массы в сторону Земли со скоростью 1100 км/с. Она привела к возникновению самой сильной и продолжительной магнитной бури на Земле. Напомним, в зависимости от мощности рентгеновского излучения солнечные вспышки делятся на пять классов: A, B, C, M и X. Минимальный класс A0.0 соответствует мощности излучения на орбите Земли в 10 нановатт на квадратный метр. Переход к следующей букве означает увеличение мощности в 10 раз. Обычно вспышки сопровождаются выбросами солнечной плазмы, облака которой достигают нашей планеты и могут провоцировать магнитные бури.