Чем объясняют появление магнитных бурь
Полный блэкаут: почему магнитные бури угрожают всей нашей цивилизации
Откуда берутся магнитные бури
На Солнце есть пятна — зоны с пониженной температурой. На них формируются области так называемой особой магнитной активности, которые извергают облака с магнитными частицами. Они быстро двигаются в сторону Земли. Достигнув нашей планеты, они влияют на ее магнитное поле, что в свою очередь выводит из строя электрические устройства. При достаточно сильной буре планета на несколько месяцев может погрузиться в каменный век.
Катастрофа в XIX веке
Самая сильная геомагнитная буря в истории произошла 1 сентября 1859 года. Ночное небо Северного полушария озарилось яркими вспышками. Это было похоже на северное сияние, и его было видно даже на Гавайях. Люди только начинали использовать электричество, но ее уже было достаточно, чтобы заметить серьезный ущерб. Например, телеграфные линии оказались перегруженными и загорелись.
Как пишет National Geographic, сейчас аналогичное событие «может повредить больше трансформаторов, чем хранится на складах энергетических компаний, в результате чего миллионы людей останутся без света, питьевой воды, канализации, отопления, кондиционеров, телефонной связи, а также без скоропортящихся лекарств и продуктов питания — на несколько месяцев, которые потребуются, чтобы произвести и установить новые трансформаторы».
Интернет-апокалипсис
На конференции по коммуникациям в августе 2021 года американская исследовательница Сангита Абду Джоти представила доклад под названием «Геомагнитные бури: готовимся к интернет-апокалипсису». Абду Джоти обнаружила, что местная и региональная интернет-инфраструктура несильно пострадает даже при интенсивных вспышках на Солнце. Причина: на оптоволокно, из которого состоят провода, геомагнитные бури практически не могут повлиять. Однако разрушатся длинные подводные кабели, которые соединяют континенты и страны. Прекращение их работы отключит планету от интернета.
Пока есть время
Сангита Абду Джоди говорит: «Во время пандемии мы увидели, насколько мир был не готов. Не было никакого протокола по борьбе с болезнью. То же самое — с жизнестойкостью интернета. Наша инфраструктура не готова к крупным вспышкам на Солнце. Мы обладаем очень ограниченным знанием по поводу масштаба разрушений».
Что такое магнитная буря
Без Солнца, жизнь на Земле и само существование нашей планеты были бы невозможны. Солнце оказывает сильное влияние на различные стороны нашей жизни. И, к сожалению, оно несет нам не только свет и тепло. Его активность является причиной и негативных явлений, называемых геомагнитными бурями. В наши дни, их вред нашей планете и здоровью ее обитателей уже не вызывает сомнений. О том, в чем он состоит, мы поговорим позже. А для начала разберемся в том, что такое магнитная буря и каковы причины ее возникновения.
Причины магнитных бурь
В отличие от большинства планет Солнечной системы, Земля обладает магнитным полем. Вдоль него, в космическом пространстве движутся заряженные частицы. Они захватываются магнитным полем нашей планеты.
В периоды повышения солнечной активности, количество заряженных частиц, попадающих в магнитное поле Земли, возрастает. Это приводит к его возмущению и влечет за собой геомагнитные бури. Основными видами солнечной активности, приводящими к появлению бурь, являются вспышки на Солнце, выбросы корональной массы и корональные дыры.
Некоторые исследователи не делают различия между корональными выбросами массы и вспышками на Солнце, считая их разными внешними признаками одного явления. Разделение во взглядах обусловлено трудностями в наблюдении этих процессов, а также тем, что очень часто выбросы корональной массы и вспышки наблюдаются почти одновременно, с минимальными временными промежутками. Однако по официальной классификации, сегодня принято считать, что эти два явления имеют различную природу.
Как солнечная активность вызывает магнитную бурю
Солнечные вспышки представляют собой выбросы плазмы в космическое пространство. Энергия вращения Солнца при этом переходит в магнитную энергию. Ее количество очень велико — за время одной вспышки высвобождаются миллиарды килотонн энергии в тротиловом эквиваленте.
Во время корональных выбросов массы энергия светила не реализуется в виде магнитного излучения, а тратится на ускорение огромного количества вещества, выделяющегося с поверхности Солнца в окружающее пространство.
Корональными дырами называют участки солнечной короны, на которых снижена плотность и температура плазмы. В среднем, ее плотность там в 100 раз ниже обычного. Обычно линии магнитного поля на поверхности Солнца замкнуты, что препятствует вытеканию плазмы в космическое пространство. Но иногда в результате взаимодействия между разными линиями некоторые из них размыкаются. Сила магнитного поля на данном участке не позволяет удерживать плазму, которая свободно улетучивается и удаляется от Солнца. А температура плазмы и ее плотность на данном участке естественным образом падает.
В результате появления корональных дыр, вспышек на Солнце и выбросов корональной массы в окружающее пространство попадает большое количество заряженных частиц, которые с космическим ветром летят в сторону Земли. В среднем, они достигают ее примерно на вторые-третьи сутки. В тот момент, когда они долетают до нашей планеты, ее магнитное поле возмущается, и наступает геомагнитная буря. Ее длительность может составлять от нескольких часов до нескольких дней.
Частота возникновения магнитных бурь
Исследователи выяснили, что периодичность геомагнитных бурь напрямую связана с 11-летним циклом солнечной активности. В годы солнечного максимума количество магнитных бурь в году может достигать 50. А когда активность Солнца минимальна, может произойти всего 1-2 бури в год. Из этих заключений можно сделать вывод о том, в годы пиковой солнечной активности мы живем в условиях магнитных бурь около половины времени. А за всю жизнь на долю магнитных бурь приходится около 20�ашего времени.
Сегодня ученые научились делать прогнозы магнитных бурь, основанные на наблюдении явлений, происходящих на Солнце. Эти наблюдения ведутся как с Земли, так и со спутников и космических кораблей. Существуют 1-часовой, 2-суточный, недельный и 27-45-суточные прогнозы. Однако, лишь 1-часовой прогноз дает результаты, достоверные на 95Двухдневные прогнозы оказываются верными лишь на 30-50 а остальные – и того меньше. Таким образом, хоть мы уже точно знаем, что такое магнитная буря, мы еще не научились точно прогнозировать время ее появления.
Возможно, в скором времени ученые научатся своевременно и с большой точностью узнавать о начале новых бурь. Ведь изучать их начали относительно недавно. Но сразу после начала космической эры исследователи существенно продвинулись в данной сфере. Во многом это обусловлено тем, что появилась возможность изучать магнитные бури с помощью внеземных средств наблюдения.
Как магнитные бури влияют на организм человека
К сожалению, людям геомагнитные бури причиняют только вред. Особенно сильно ощущают его метеочувствительные люди. Но и у многих других состояние здоровья в такие моменты ухудшается. По наблюдениям ученых, от 50 до 75 процентов всех жителей Земли, так или иначе, страдают во время магнитных бурь. Особенно плохо приходится пожилым людям, беременным женщинам и маленьким детям.
Наибольший вред магнитные бури приносят сердечнососудистой системе. В эти дни учащаются случаи сердечных приступов и инфарктов. Кроме того, во время магнитных бурь у людей повышается количество тромбоцитов в крови, отчего она становится более густой и вязкой. В результате у многих повышается артериальное давление и возрастает риск тромбоза. А еще во время бурь чаще обычного обостряются любые заболевания, включая и психические. Замечено также, что даже здоровые люди в эти периоды времени ощущают повышенную утомляемость, слабость, упадок сил, раздражительность или, напротив, апатию. Для того чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия магнитных бурь, желательно отказаться во время них от тяжелых физических нагрузок, употребления перегруженной калориями пищи и алкогольных напитков.
Расписание магнитных бурь на сегодня
Магнитные бури на сегодня (11 декабря, 2021 год) вы можете посмотреть на сайте по ссылке, указанной ниже. Расписание магнитных бурь составлены по данным лаборатории рентгеновской астрономии Солнца, ФИАН.
Надеемся, теперь вы получили четкое представление о том, что такое магнитная буря и как она влияет на нашу жизнь.
Чем объясняют появление магнитных бурь
Когда плазма солнечного ветра встречает на своем пути магнитное поле Земли (как известно, оно напоминает поле плоского магнита), она, повинуясь законам физики, сначала сжимает магнитные силовые линии, а затем начинает обтекать Землю, как поток воды обтекает твердое препятствие. На обращенной к Солнцу стороне Земли граница обтекания устанавливается на расстоянии 10—12 радиусов Земли (примерно 70 тыс. км). На ночной стороне магнитное поле вытягивается в виде шлейфа, похожего на хвост кометы, до расстояний около 1000 радиусов Земли (примерно 6 млн. км). Вся эта область, в которой заключено магнитное поле и околоземная плазма, называется магнитосферой Земли.
В это время также происходит выброс высокоскоростных потоков заряженных частиц — электронов и протонов. Когда этот возмущенный солнечный ветер, несущий с собой магнитное поле, встречает на своем пути магнитосферу Земли, в месте контакта начинают происходить беспорядочные и порой очень сильные изменения напряженности магнитного поля Земли, что и составляет суть магнитной бури.
Поскольку скорость такого возмущенного солнечного ветра от вспышек колеблется в диапазоне от 500 до 1000 км/с, магнитная буря обычно начинается через сутки — двое после вспышки на Солнце. Именно столько времени требуется плазме, чтобы пройти 150 млн км от Солнца до Земли.
Магнитные бури носят планетарный характер и оказывают глобальное воздействие на Землю и околоземное пространство. Во время магнитной бури возмущается все магнитное поле Земли. Эти возмущения приводят к разным явлениям. Все слои земной атмосферы, ионосфера, плазмосфера, магнитосфера подвергаются изменениям. Возникают потоки энергичных частиц и токи.
Воздействие магнитных бурь на технические объекты, иногда катастрофические, вызвано индукционным электрическим полем, возникающим при быстром
изменении напряженности магнитного поля на Земле. Впервые ощутимые эффекты этого рода отмечались во время сильной магнитной бури 1 сентября 1859 года, которую заслуженно связывают с именем английского астронома Кэррингтона, который изучал солнечные пятна. Он проектировал картинки пятен с телескопа на экран и зарисовывал их. Однажды в группе пятен Кэррингтон увидел два ярких белых пятнышка, которые уже через несколько минут начали затухать и погасли (рис. 1). Белые пятнышки видели и раньше, но как-то не обращали на них внимание. А на этот раз через сутки после того, как Кэррингтон наблюдал хромосферную вспышку, разразилась магнитная буря, которая, по оценкам специалистов, была самой мощной за прошедшие с того времени полтора столетия.
В те дни на Земле было еще не так много электрических приборов, но разрушения оказались заметными: мощные токи вывели из строя телеграфные линии, сгорел трансформатор на электростанции… C тех пор количество технических аварий, коррелирующих с космофизическими показателями, существенно выросло.
Магнитная буря 24 марта 1940 года вызвала нарушения в электроснабжении в Новой Англии, Нью-Йорке, Пенсильвании, Миннесоте, Квебеке и Онтарио. Перегрузка в 2600 вольт была зарегистрирована в Атлантическом кабеле между Шотландией и Ньюфаундлендом.
13 марта 1989 года мощная буря позволила миллионам людей любоваться полярными сияниями не только на Аляске или в Скандинавии, но и на побережье Средиземного моря и в Японии. Но эта же «буря года» разрушила трансформатор на атомной станции в Салеме (Нью-Джерси, США). Она же блокировала работу высоковольтной сети в Квебеке и на 9 часов оставила 6 млн человек без электричества. После аварии в Салеме выяснилось, что даже небольшое увеличение силы постоянного тока может вывести из строя трансформатор, предназначенный для преобразования переменного тока. Эта добавка вводит его в режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника, что приводит к перегреву обмоток и в конце концов к аварии всей системы.
В СССР во время этой геомагнитной бури была нарушена радиосвязь с пунктами на высоких широтах, а полярное сияние наблюдалось даже в Симферополе
Воздействие вызывается электродвижущей силой, индуцируемой короткопериодическими вариациями геомагнитного поля. Наводимая разность потенциалов невелика и составляет примерно несколько вольт на километр (максимальное значение было зарегистрировано в 1940 году в Норвегии и составило около 50 В/км), но в протяженных проводниках с низким сопротивлением — линиях связи и электропередач, трубопроводах, рельсах железных дорог — полная сила индуцированных токов может достигать десятков и сотен ампер. Наибольшее воздействие испытывают электрические линии, протянутые с востока на запад в полярных районах. Американский совет по энергетической надежности отнес магнитные бури марта 1989 года и октября 1991 года к тому же классу нанесенного экономике урона, что и ураган Хьюго и землетрясение в Сан-Франциско.
Значение магнитных бурь увеличивается с годами, потому что техносфера Земли разрастается. Раньше человечество наблюдало только полярные сияния, самое мощное из которых зарегистрировано в 1859 году. Английский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал на Солнце мощнейшую за всю историю наблюдений вспышку, с которой были связаны полярные сияния практически на всей территории Земли, в том числе и на экваторе. В 1859 году у Земли не было такой обширной техносферы, спутников, линий электропередач, поэтому эти явления не ощущались так ясно. Но в 1989 году, когда человечество уже запустило спутники, разработало протяженные линии электропередач и трубопроводы, магнитная буря стала очень значимой и сильно отразилась на энергосистеме Квебека.
Техносфера Земли расширяется. Практически все современные технологии — GPS, ГЛОНАСС и прочие — являются спутниковыми, а спутники сильно подвержены воздействию активности Солнца. Электроника может выходить из строя за счет воздействия энергичных частиц. И чем больше мы внедряем спутниковые технологии и чем протяжённее мы делаем линии электропередач, тем более ощутимы для Земли магнитные бури. Индукционный эффект бури зависит от размера этих систем.
Это говорит о том, что при разработке, создании спутниковых систем и расширении техносферы нужно учитывать факторы, которые раньше не принимались во внимание. С другой стороны, нужно наблюдать активность Солнца и связанную с ним геомагнитную возмущенность на Земле.
Другой аспект влияния магнитных бурь связан с тем, что во время магнитной бури изменяется среда, нагревается атмосфера, и это может приводить к изменению давления в атмосфере Земли. Эти изменения, как считают медики, могут влиять на состояние здоровья людей, у которых ослаблена адаптация. Статистика показывает, что во время магнитных бурь количество вызовов скорой помощи по поводу ухудшения самочувствия у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями увеличивается примерно на 20%. При этом сами возмущения магнитного поля, которые происходят на Земле, ничтожны относительно самого поля. Чаще всего они составляют примерно 1/300–1/1000 часть от самого поля. Но эффект носит планетарный характер. В мозге человека есть резонансы, которые совпадают с резонансами ионосферы — примерно 10 Гц. В человеческом сердце также есть резонансы, совпадающие с резонансами магнитосферы — примерно 1 Гц. Если резонансные области ионосферы и магнитосферы возбуждены и в них повышается плотность электромагнитного излучения, то это может оказывать влияние на состояние здоровья больных людей. Эти взаимосвязи сейчас активно исследуются медиками и биофизиками.
На современном этапе астрономы изучают возможности прогнозирования космической погоды и всей совокупности явлений, которые происходят в системе Солнце — Земля. Для прогнозирования погоды надо иметь информацию о Солнце, его активных областях, их магнитной конфигурации и возможности возникновения вспышек и выбросов. Если выброс уже произошел, то он летит до Земли от двух до трех суток в зависимости от скорости. За это время можно понять, какой это выброс, в какой части Солнца он произошел, и предсказать его эффект. Как правило, наиболее геоэффективной является правая часть Солнца.
Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения. Во многом эффект магнитных бурь зависит от мощности и скорости выброса массы, а также от ориентации этой оси по отношению к направлению выброса в момент столкновения Земли с плазменным облаком. Магнитная ось наклонена к оси вращения примерно на 11 градусов. Она может быть обращена к Солнцу или в противоположную сторону от Солнца при столкновении плазменного облака с магнитосферой Земли. Космические явления не бывают одинаковыми, выбросы массы из Солнца происходят случайно, у них разная амплитуда и скорость. Поэтому явления космической погоды редко совпадают, их трудно предсказать с большой вероятностью. Тем не менее некоторые прогнозы вполне осуществимы. Ими сейчас активно пользуются при запусках космических аппаратов и управлении космическими полетами.
Учёные занимаются магнитными бурями уже достаточно долго. В частности, влияние магнитных бурь на организм человека, и особенно на больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, было выявлено французскими медиками в 1915-1919 гг. Они установили, что во время таких бурь больных охватывают продолжительные приступы болей, длящиеся 2-3 дня.
Почти полжизни посвятил изучению этого явления великий русский учёный А.Л. Чижевский. В 1931 году он написал книгу «Земля в объятьях солнца». В ней впервые было прослежено влияние солнечной активности — «космической погоды» — на биологические и социальные явления: изменение численность животных, возникновение эпидемий и даже начало войн и революций.
В течение жизни человек испытывает на себе влияние 2000-2500 магнитных бурь – каждая со своей продолжительностью (1-4 дня) и интенсивностью. Четкого графика у магнитных бурь нет – они могут «накрыть» днем или ночью, в летнюю жару и зимой, а их влияние сказывается абсолютно на всех и всем. Более 50 процентов жителей планеты ощущают на себе последствия магнитных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащённым сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, снижением жизненного тонуса, резким изменением давления. Что же происходит? Во время магнитных бурь у человека густеет кровь (у здорового человека это меньше проявляется). Из-за такого сгущения крови ухудшается кислородный обмен, и первыми реагируют на нехватку кислорода мозг и нервные окончания. Нет никого, кто был бы свободен от воздействия геомагнитного поля. Мужчины более подвержены воздействию магнитных бурь, чем женщины. В магнитоактивные дни число инфарктов увеличивается более чем в три, инсультов – в два, приступов стенокардии – в полтора раза. Из всех заболеваний, которые подвержены воздействию магнитосферных бурь, сердечно-сосудистые были выделены, прежде всего, поскольку их связь с солнечной и магнитной активностью была наиболее очевидной. Исследования сердечного ритма показали, что слабые возмущения магнитного поля Земли не вызывали увеличения числа нарушений сердечного ритма. Но в дни с умеренными и сильными геомагнитными бурями нарушения ритма сердца происходят чаще, чем при отсутствии магнитных бурь. Это относится как к наблюдениям в состоянии покоя, так и при физических нагрузках.
Наблюдения за больными гипертонической болезнью показали, что часть больных реагировала за сутки до наступления магнитной бури. Другие чувствовали ухудшение самочувствия в начале, середине или по окончании геомагнитной бури. Только на вторые сутки после бури артериальное давление у больных стабилизировалось. Проведённые исследования показали, что наиболее пагубно на больных действует буря в её начальный период. Анализ многочисленных медицинских данных вывел также сезонный ход ухудшения здоровья во время магнитных бурь; он характеризуется наибольшим ухудшением в весеннее равноденствие (23 марта), когда увеличивается число и тяжесть сосудистых катастроф (в частности, инфарктов миокарда).
Проводя мониторинг вызовов скорой помощи, был сделан вывод, что в магнитоактивные дни вызовов скорой помощи больше (намного), чем в магнитоспокойные дни.
Исследованиями в разных странах на большом фактическом материале было показано, что число несчастных случаев и травматизма на транспорте увеличивается во время солнечных и магнитных бурь, что объясняется изменениями деятельности центральной нервной системы. При этом появляется заторможенность, медлительность, ухудшается сообразительность, увеличивается вероятность принятия неверных решений.
Проводились наблюдения влияния магнитных бурь на больных, страдающих психическими заболеваниями, в частности, маниакально–депрессивным синдромом. Было установлено, что у них при высокой магнитной бури преобладали маниакальные фазы, а при низкой – депрессивные.
Чаще других от магнитных «беспорядков» страдают те жители планеты, которые обитают ближе к полюсам. То есть, чем ближе к экватору – тем ниже влияние магнитных бурь. Например, если в Санкт-Петербурге от последствий магнитных бурь страдает 90 процентов населения, то у Черного моря – не более 50 процентов.
Бьет магнитная буря всегда по самым уязвимым точкам организма, отражаясь депрессией на одном, обострением хронических недугов – на другом, мигренью – на третьем, и пр. Тяжелее всех приходится сердечникам и людям, страдающим от ВСД и избыточного веса.
Мы реагируем на бурю как на сигнал предупреждения о возможной опасности. Организм впадает в стресс, мобилизует все силы для борьбы. Так что метеозависимость – один из способов борьбы за выживание. Вы довольно легко можете определить насколько вы зависимы от погоды, то есть метеочувствительны. Если ваше самочувствие при перемене климата ухудшается, снижается работоспособность, появляется депрессия и повторяются одни и те же признаки ухудшения самочувствия, то вы метеочувствительны.
Известно, что магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды, электрические токи, постоянные магниты. В биологических системах, в том числе в организме человека, существуют упорядоченные движения электрических зарядов (электронов и ионов). Кроме токов и зарядов в живом организме имеются маленькие магнитики – молекулы различных веществ, прежде всего воды. Известно, что магниты взаимодействуют. Именно поэтому меняющееся магнитное поле вызывает переориентацию этих маленьких магнитиков в организме. Отклоняясь от обычного направления, они перестают нормально выполнять свои функции, от чего начинает страдать весь организм. В организме человека возникают дополнительные биотоки, что ещё больше нарушает нормальную жизнедеятельность. Тело человека – это электромагнитные биотоки.
Спрятаться от магнитной бури, конечно, некуда. Но будет не лишним узнать, что наиболее сильным воздействие бури станет:
Перед бурей (в этот период организм испытывает наиболее серьезную «перегрузку») и во время бури следуйте рекомендациям специалистов:
P.S. Специалисты, представляющие лабораторию рентгеновской астрономии Солнца Физического института имени Лебедева РАН, заявили, что сегодня, 24 октября, нашу планету ожидают значительные геомагнитные волнения. С вероятностью около 65 процентов возмущение будет столь сильным, что его можно будет квалифицировать как магнитную бурю. Предполагается, что она продлится до 27 октября.
По словам учёных, в настоящее время на противоположных сторонах нашего светила наблюдаются источники двух плотных потоков солнечного ветра. Полный оборот вокруг своей оси относительно Земли Солнце делает за 27 дней, если учитывать как вращение звезды вокруг своей оси, так и движение планеты по её орбите. Таким образом, Земля оказывается в одном из двух потоков энергии дважды на протяжении данного периода, то есть каждые две недели. В прошлом это уже стало причиной почти пятидневных магнитных возмущений, продлившихся с 11 по 15 октября. Аналогичное событие произойдёт в ближайшие дни, а затем 6-7 ноября и так далее. Специалисты считают, что при текущей конфигурации солнечного ветра Земле придется жить «в ритме магнитных бурь». Пока учёные не могут с уверенностью сказать, когда именно ситуация может измениться. Согласно одному из предположений, это может произойти лишь через несколько месяцев.
Пусть подобное на первый взгляд может показаться парадоксальным, столь «регулярные» магнитные бури характерны для периода, когда солнечная активность близка к минимуму (сейчас на нашем светиле наблюдается именно в этот этап 11-летнего цикла изменений активности). По словам специалистов, дело в том, что новые магнитные области и пятна на звезде почти не появляются, и, как следствие конфигурация потоков солнечного ветра становится очень стабильной.
Так или иначе, учёные призывают не слишком опасаться ближайшей магнитной бури — по всей вероятности, её мощность не превысит 2 по пятибальной шкале, что позволяет отнести её к умеренным, или средним. Как правило, для жителей Земли магнитные бури такой силы протекают почти незаметно. При этом 6-7 ноября геомагнитные возмущения могут оказаться более значительными, отмечают исследователи. (по информации МК)