Материал проверил: А.В. Ребриков, член жюри всероссийской олимпиады школьников по астрономии, тренер команды Московской области, преподаватель МФТИ, Центрального университета и ОЦ «Сириус»
В мае 2024 года жители средней полосы снимали на телефоны малиновое небо: полярное сияние спустилось на пару тысяч километров южнее обычного. Спутниковая навигация врала, а в США посреди сева остановились тракторы с GPS-автопилотом.
Всё это — одна магнитная буря, сильнейшая за двадцать лет: встряска магнитного поля Земли облаком солнечной плазмы.
Солнце непрерывно испускает поток заряженных частиц — обломков разобранных жаром атомов, летящих со скоростями в сотни километров в секунду. Этот поток называют солнечным ветром. Магнитное поле Земли отклоняет заряженные частицы, как зонт отклоняет дождь, и выкраивает вокруг планеты защищённую полость — магнитосферу. Её граница проходит там, где напор ветра уравновешивается упругостью поля: чем ближе к Земле, тем поле сильнее, и в какой-то точке эта «пружина» останавливает поток. В спокойный день граница стоит примерно в десяти земных радиусах с дневной стороны.
Пружина эта жёсткая, и жёсткая нелинейно. Подойдите к Земле вдвое ближе — поле усилится в восемь раз: оно растёт как куб приближения. А давление, которым поле отвечает на напор, растёт как квадрат самого поля: восемь в квадрате — шестьдесят четыре. Значит, вдавить границу вдвое ближе к Земле может только напор в 64 раза больше обычного. Поэтому даже сильнейшие бури магнитосферу сжимают, но не срывают: в мае 2024-го граница ныряла ниже орбит геостационарных спутников, до шести с половиной земных радиусов, — и на этом всё.
Иногда с внешнего слоя солнечной атмосферы — короны — срывается целое облако: миллиарды тонн плазмы, то есть газа, в котором электроны сорваны с атомов, — а вместе с ним и его собственное магнитное поле. Это корональный выброс массы. Время в пути — арифметика для пятого класса: при скорости 800 км/с облако проходит 150 миллионов километров за
Главное происходит при встрече, и решает направление поля в облаке. Если оно смотрит туда же, куда земное, облако по большей части обтекает магнитосферу и уходит дальше. Если против — линии двух полей размыкаются и сшиваются заново (физики называют это пересоединением), в границе открывается дверь, и энергия ветра вливается внутрь. Она разгоняет частицы и зажигает в околоземном пространстве гигантские электрические токи: кольцо тока, опоясывающее планету на высоте нескольких её радиусов, и струи тока в верхней атмосфере над полюсами. А у всякого тока есть собственное магнитное поле. Эти новые поля накладываются на земное — и приборы по всей планете фиксируют отклонение. Это и есть буря.
Насколько она велика? Спокойное поле у экватора — около 30 000 нанотесла (тесла — единица магнитного поля, нанотесла — её миллиардная доля). Силу бури описывают просадкой этого уровня, индексом Dst: сильная буря — минус сотня, буря мая 2024-го — минус 412, рекордные события за полтора века — за минус пятьсот. Заметьте масштаб: даже сильнейшая буря сдвигает поле лишь на процент-полтора. Человек этого не чувствует вовсе — а вот техника, настроенная на стабильное поле и стабильную ионосферу, чувствует прекрасно.
Хвост той же цепочки виден глазами. Разогнанные частицы ссыпаются вдоль магнитных линий в верхнюю атмосферу, врезаются в молекулы воздуха и передают им энергию — а те сбрасывают её светом: кислород светится зелёным и красным, азот — синим и лиловым.
Обычно это свечение держится кольцом вокруг магнитных полюсов, где линии поля втыкаются в атмосферу. Но в сильную бурю кольцо разбухает — и сияние приходит в средние широты.
Проверьте сами. Прогнозы космической погоды публикуются открыто; ориентир — планетарный индекс Kp. При Kp от семи в ясную ночь посмотрите на север: камера телефона с выдержкой в несколько секунд увидит сияние раньше глаза — именно так сняты майские кадры 2024 года.
Тот же принцип. У встряски есть цена: разогретая верхняя атмосфера расширяется и сильнее тормозит спутники, а быстро меняющееся поле наводит токи в длинных проводниках — в бурю марта 1989 года это на девять часов оставило без электричества канадский Квебек. Магнитная буря
— это погода в пространстве между нами и Солнцем; в спокойный день компас показывает на север просто потому, что наверху всё тихо.
✓ проверено экспертом
Научно-популярный туризм