Возмущенное магнитное поле: Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка

Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка

Пик активности Солнца во время предыдущего солнечного цикла пришелся на 2001–2002 годы, когда солнечные ветры исходили с поверхности нашего светила почти постоянно, а солнечные пятна достигли своего максимума. Тогда же специалисты отмечали и крайне неблагоприятные последствия активности и для нашей планеты – электронное оборудование давало сбои, спутники на орбите работали с ошибками.

Самая мощная за всю историю наблюдательной астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года. Ее энергии, как показали расчеты, могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200 млн. лет.

Влияние магнитных бурь на жизнь и здоровье людей

Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.

Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно во время солнечных бурь.

Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления.  Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.

В 1930-х годах в Ницце (Франция) случайно было замечено, что частота инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастала в дни, когда в работе местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения вплоть до полного прекращения связи. Впоследствии было установлено, что нарушения телефонной связи происходят во время магнитных бурь. На этом основании и был сделан вывод, что инфаркты и инсульты, как и сами срывы телефонной сети, связаны с магнитными бурями.

Острые споры вызывал в свое время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизма на транспорте и в производстве. На это впервые указал еще в 1928 году Александр Чижевский, а в 1950-х годах немецкие ученые Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер из анализа около 100 тысяч автокатастроф установили их резкое увеличение на второй день после солнечной вспышки. Позже российский судебный медик из Томска Владимир Десятое обнаружил резкое возрастание числа самоубийств (в 4 ‑ 5 раз по сравнению с днями спокойного Солнца) также на вторые сутки после вспышки на Солнце. А это как раз соответствует началу магнитных бурь.

Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце.

Также замечено, что до 50% населения планеты способны к адаптации, т.е. к уменьшению до нуля реакции на подряд идущие друг за другом несколько магнитных бурь с интервалом 6‑7 дней, и что молодые люди практически не ощущают воздействия магнитных бурь.

У теории влияния магнитных бурь на человека есть противники, которые придерживаются того мнения, что гравитационные возмущения, связанные с изменением взаимного расположения Земли, Луны и планет солнечной системы, неизмеримо малы в сравнении с теми, которым люди подвергаются в обычной жизни (тряска, ускорения и торможения в общественном транспорте, резкий спуск и подъем и т.д.).

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Прогноз геомагнитной обстановки на неделю

Прогноз геомагнитной обстановки на неделю

03.09.2021 — 09.09.2021

---

	     ОБЗОР СОСТОЯНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ 31 АВГУСТА
      	     И ПРОГНОЗ НА ПЕРИОД С 03 ПО 09 СЕНТЯБРЯ 2021 Г.

        ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ НИЗКАЯ.
НА ВИДИМОМ ДИСКЕ СОЛНЦА НАБЛЮДАЛИСЬ ДВЕ ГРУППЫ ПЯТЕН 2859 (N18W60) И
2860 (S27W51). ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ 2859 УВЕЛИЧИЛАСЬ ДО 10 МДП, МАГНИТНАЯ
КОНГУРАЦИЯ ALPHA. ПЛОЩАДЬ ГРУППЫ 2860 НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ (240 МДП), МАГНИТНАЯ
КОНФИГУРАЦИЯ УПРОСТИЛАСЬ ДО BETA. НА ВИДИМОМ ДИСКЕ СОЛНЦА НАХОДИТСЯ
ФЛОККУЛ (РАНЕЕ ГРУППА 2861).

      ВСПЫШЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ - ОЧЕНЬ НИЗКАЯ.
В РЕНТГЕНОВСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО: 3 ВСПЫШКИ КЛАССА В И 13
ВСПЛЕСКОВ КЛАССА В. СРЕДИ НИХ:
ВСПЛЕСК В7.2 В ГРУППЕ 2860, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 17.21 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
20 МИНУТ;
ВСПЫШКА В5.6/SF В ГРУППЕ 2860, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 17.50 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
12 МИНУТ, КООРДИНАТЫ S26W46;
ВСПЫШКА В7.1/SF В ГРУППЕ 2860, ВРЕМЯ МАКСИМУМА 22.11 МСК, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
27 МИНУТ, КООРДИНАТЫ S27W45.
В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ 4 СУБВСПЫШКИ.


	ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
ПО ДАННЫМ СРЕДНЕШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ - ОЧЕНЬ СПОКОЙНОЕ.
ПО ДАННЫМ ВЫСОКОШИРОТНЫХ СТАНЦИЙ - ОТ ОЧЕНЬ СПОКОЙНОГО ДО СЛАБО ВОЗМУЩЕННОГО.


	ПОТОКИ ПРОТОНОВ РЕГИСТРИРОВАЛИСЬ НА УРОВНЕ ФОНОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ.
	РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ТРАССАХ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ НЕВОЗМУЩЕННАЯ.

ИНТЕГРАЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОЖИДАЕТСЯ НИЗКАЯ.
ВСПЫШЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ ОТ ОЧЕНЬ НИЗКОЙ ДО НИЗКОЙ, ВСПЫШКИ КЛАССА М
МАЛОВЕРОЯТНЫ.
ВОЗМУЩЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ РЕККУРЕНТНОГО ХАРАКТЕРА ОЖИДАЮТСЯ
03-04 И 07-09 СЕНТЯБРЯ.
ВОЗМУЩЕНИЯ ВСПЫШЕЧНОГО ХАРАКТЕРА ВОЗМОЖНЫ 03 СЕНТЯБРЯ.

Индексы состояния геомагнитного поля

Дата	Ap Mos-индекс	Характеристика
03.09.2021	12	Спокойное
04.09.2021	8	Спокойное
05.09.2021	7	Спокойное
06.09.2021	8	Спокойное
07.09.2021	8	Спокойное
08.09.2021	8	Спокойное
09.09.2021	10	Спокойное

---

Возмущенность магнитного поля в течение суток количественно характеризуется в Гелиогеофизической службе региональным индексом возмущенности A_p Моs. a_p Mos формируется как среднее из восьми трехчасовых значений a_{p Моs}-индекса, получаемого как среднее из a_k-индексов на каждой из среднеширотных магнитных обсерваторий Евразийского региона (Москва, Подкаменная Тунгуска, Магадан, Паратунка, Санкт-Петербург, Новосибирск, Шамбон, Вингст, Какиока). Для каждой из обсерваторий вначале формируются трехчасовые квазилогарифмические К-индексы, которые отображают в условных единицах изменение магнитного поля от невозмущенного состояния (K=0) до наибольшего наблюдавшегося для данной станции возмущения (K=9). Для сохранения подобия изменений a

k-индекса ходу магнитных возмущений в средних широтах, шкала преобразований K-индекса в a_k такова, что на 50° дипольной широты a_k — индекс приближенно равен половине амплитуды возмущенности наиболее возмущенного компонента магнитного поля, измеренной в нанотеслах:

 

K	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ak	0	4	7	15	27	48	80	140	240	400

 

Степень возмущенности геомагнитного поля может быть оценена по A_p Mos-индексу по следующей таблице:

Значения Ap Mos	0 — 7	8 — 14	15 — 19	20 — 29	30 — 49	>= 50
Состояние магнитного поля	очень спокойное	спокойное	неустойчивое	слабо возмущенное	умеренно возмущенное	сильно возмущенное

Врач рассказал, влияет ли магнитная буря на самочувствие человека

Специалисты Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института РАН спрогнозировали многодневную магнитную бурю. Вспышки начались 22 октября. Рассказываем, как это явление влияет на людей и технику.

Вспышка сверху

Фото: depositphotos/vampy1

Изначально ученые считали, что магнитные бури должны были начаться с класса G1 21 октября и продлиться до 24 числа, после чего явление переросло бы в класс G2. Успокоилась бы магнитосфера Земли только к 29 октября.

Но на днях эксперты Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института РАН скорректировали расчеты. Землю ждет буря только класса G1, и продлится она лишь три дня – до 25 октября.

Классификация магнитных бурь предполагает пять уровней, где G1 самый слабый. По словам ученых, он может спровоцировать незначительные перебои в работе энергосистем и влиять на пути миграций птиц и животных. На более высоких уровнях наблюдаются нарушения коротковолновой связи, сбои напряжения в промышленных сетях, некорректную работу навигационных систем.

В сентябре 2020 года климатолог из Сан-Франциско Мила Зинькова предположила, что магнитные бури могли стать одной из причин гибели знаменитого «Титаника». Дело в том, что выжившие при крушении парохода утверждали, что видели северное сияние – свечение, вызванное взаимодействием атмосферы с заряженными частицами солнечного ветра. А именно он вызывает на Земле магнитные бури, которые могли помешать работе навигационной системы корабля, указывает климатолог.

Не так страшен черт?

Фото: портал мэра и правительства Москвы/Евгений Самарин

Руководитель центра прогнозов космической погоды Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Сергей Гайдаш в разговоре с Москвой 24 отметил, что на данный момент ими прогнозируются слабые возмущения магнитного поля, которые не добирают даже до G1.

«Пока наш прогноз – преимущественно слабо возмущенное магнитное поле с возможными отдельными возмущенными периодами вплоть до малой магнитной бури. Такая же картина может наблюдаться в любой из последующих дней», – заявил эксперт.

На людях это практически никак не скажется. Только если магнитная буря будет максимальной. На работу земной техники такие возмущения тоже не повлияют. На космическую – чуть-чуть, о чем соответствующие службы предупреждены.

Сергей Гайдаш

руководитель центра прогнозов космической погоды Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН

По словам ученого, Земля сейчас находится в минимуме солнечной активности, пик наступит ориентировочно в 2023 году.

«Сейчас бури бывают примерно одна в месяц. И это не от того, что вспышки на Солнце, влияют и другие процессы. Сейчас бури слабые. При максимуме у нас в Москве может быть полярное сияние, такое уже случалось в октябре 2003 года», – вспоминает Гайдаш.

Считается, что магнитные бури негативно влияют на здоровье метеочувствительных людей. Однако врач-терапевт высшей категории Алексей Водовозов с этой точкой зрения не согласен.

«Мы зависим от конкретных погодных условий, и некоторые заболевания действительно могут провоцироваться различными факторами. Например, повышение атмосферного давления чаще всего будет приводить к жаре и сухому воздуху. Для людей, у которых есть, скажем, мигрень, это может стать триггером. И если отмотать назад, то мы сможем головную боль как-то привязать к атмосферному давлению или погоде на солнце, но прямой триггер немного другой», – рассказал Москве 24 терапевт.

Так вот магнитная буря в этом плане не играет ровным счетом никакой роли. Да, сейчас многие люди скажут, что им действительно стало хуже. Но если начать разбираться, а такие исследования проводились неоднократно, то магнитная буря никоим образом оказывалась в итоге не связана с ухудшением самочувствия.

Алексей Водовозов

врач-терапевт высшей категории

Зачастую такая история происходит с метеозависимыми людьми, которые пристально следят за новостями о магнитных бурях, продолжает собеседник Москвы 24.

«И когда начинается магнитная буря, у них может меняться состояние, но это связано не с ней, а с изменением погоды. А люди списывают это на бурю. Если человек знает, что она сейчас происходит, он обязательно у себя что-то начнет искать и обязательно что-нибудь найдет. А если он не в курсе, что идет буря, то в общем-то может ничего и не заметить», – отметил Водовозов.

Эксперт добавил, что существуют и мнения о прямом воздействии магнитных бурь на состояние человека, однако, по его словам, они в основном не имеют под собой никакой научной доказательной базы.

Читайте также

Магнитные бури: как влияют на здоровье и чем от них защититься — Общество

В первые недели осени Национальное управление по исследованию океанов и атмосферы США сообщило о нескольких грядущих магнитных бурях. Особенно сильная буря обрушилась на центральную часть России 7 и 8 сентября. В такие дни врачи отмечают увеличение поступающих жалоб от людей с заболеваниями сосудов и сердца — именно тогда их самочувствие резко ухудшается. С чем это связано? 

Что такое магнитная буря

Вокруг Земли есть невидимая оболочка — магнитосфера, которая защищает нашу планету от солнечной радиации. Из космоса на нее воздействует поток солнечного ветра — так называют ионизированные частицы, которые постоянно разлетаются от Солнца со скоростью 400 км/сек. Обычно сила давления солнечного ветра и давление магнитной оболочки Земли равны.

На эту тему

Но когда на Солнце случаются вспышки, скорость солнечного ветра увеличивается, баланс давления меняется, магнитосфера как бы сжимается над Землей и в ней начинают меняться величины токов. Эту «болтанку» давления ученые и называют магнитной бурей. 

Есть ли связь? 

Однозначного мнения ученых о том, как влияет это природное явление на людей и животных, — нет. Некоторые из них даже считают, что магнитные бури положительно действуют на здоровье, потому что помогают адаптироваться к сложным условиям среды. Другие полагают, что связи между магнитной бурей и сердечном приступом или головной болью нет. Все дело в том, что до сих пор нет крупных исследований на эту тему. 

«Для того чтобы провести исследование влияния магнитной бури на здоровье и состояние человека, необходимо иметь четкие критерии, которые можно измерить, — рассказывает ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Струминский. — Головная боль или тахикардия — это не критерий, такие симптомы могут быть вызваны массой других причин, той же сменой погоды, например, сменой атмосферного давления. А магнитная буря на атмосферное давление не влияет».

Гипертоникам в дни магнитных бурь нужно пить побольше воды и снизить употребление соли, потому что соль задерживает жидкость в организме и ведет к повышению давления. А гипотоникам можно принять тонизирующую настойку элеутерококка или лимонника

Елена Тихомирова

врач-терапевт

Однако у многих врачей — другое мнение. О том, что рекордные по силе вспышки на Солнце, которые наблюдаются последние дни, могут повлиять на самочувствие метеозависимых людей, ТАСС рассказал член-корреспондент РАН Игорь Бобровницкий.

«Вспышки на Солнце, как и другие гео- и гео-гелиомагнитные факторы не на всех людей действуют негативно. Влияют они на так называемых метеочувствительных людей, у которых ослаблены какие-то системы организма, на здоровых людей подобные факторы не действуют», — рассказал академик.

Бобровницкий уточнил, что механизмы воздействия электромагнитных возмущений на человека изучены слабо. Однако даже у пациентов, не знающих о факте солнечной вспышки, наблюдается ухудшение в самочувствии.

Предполагается несколько эффектов воздействия возмущений магнитного поля, возникающих из-за вспышек на Солнце: это повышение артериального давления, снижение работоспособности, головные боли, повышение тревожности и обострения хронических заболеваний, в том числе и аллергии

Игорь Бобровницкий

член-корреспондент РАН

Есть мнение, что колебания магнитного фона Земли человек инстинктивно воспринимает как угрозу жизни. А увеличение гормонов стресса — кортизола и адреналина — ведет к спазму сосудов и повышению давления.

Советы врачей 

Несмотря на то что ученые пока недостаточно изучили, как колебания магнитного поля воздействуют на организм, врачи советуют людям, которые плохо переносят скачки давления, в дни магнитных бурь подстраховаться и соблюдать нехитрые правила. 

«В такие дни мы наблюдаем, что у гипертоников давление подскакивает, а у гипотоников, наоборот, падает, — объясняет терапевт Елена Тихомирова. — Для того чтобы нивелировать эти неприятности, гипертоникам нужно пить побольше воды и снизить употребление соли в этот период, потому что соль задерживает жидкость в организме и ведет к повышению давления. А гипотоникам можно принять тонизирующую настойку элеутерококка или лимонника». 

Метеочувствительным людям во время магнитных бурь также важно хорошо высыпаться, избегать повышенных нагрузок, занятий спортом, утомительных походов по магазинам или садовых работ на даче.  

Карина Салтыкова, Мария Сотскова

как не навредить своему здоровью

10 августа 2021 21:18     Фото: nat-geo.ru

Геомагнитные бури – возмущение магнитного поля Земли длительностью от нескольких часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущенных высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны. Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.

Негативному воздействию магнитных бурь подвержены по разным данным от 50 до 75% населения Земли. При этом момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для различных бурь и для конкретного человека. Многие люди начинают реагировать не на сами магнитные бури, а за 1-2 дня до них, т.е. в момент вспышек на самом Солнце.

Сегодня, 11 августа 2021 года, магнитное поле Земли будет спокойным, вероятность магнитной бури составит 1%.

Несмотря на технический прогресс, человек остается беззащитным перед силами природы. Геомагнитные бури способны вносить корректировки в нашу жизнь, влиять на самочувствие, создавать проблемы в энергосистемах. Возможно, когда-нибудь удастся создать защиту от солнечной активности. Пока же остается выполнять рекомендации специалистов, чтобы не навредить здоровью.

• Не стоит переедать, следите за своим питанием, исключите из своего рациона острую и жирную пищу;
• употребляйте побольше фруктов и овощей;
• откажитесь от алкогольных напитков;
• пейте побольше воды;
• высыпайтесь, отдыхайте если есть такая возможность;
• постарайтесь избежать стрессовых ситуаций;
• почаще проветривайте помещение, в котором находитесь;
• делайте простую физзарядку по утрам;
• постарайтесь совершать прогулки на свежем воздухе;
• носите с собой необходимые лекарства.

Очень импульсивным и сильно раздражительным лицам настоятельно рекомендуем пить успокоительные настойки из трав, чаи.

Магнитные бури

Магнитные бури

    Магнитная буря происходит при взаимодействии магнитосферы с плотными, ускоренными потоками солнечного ветра и контролируется величиной и направлением межпланетного магнитного поля. Характерным проявлением магнитной бури является понижение геомагнитного поля измеряемого на поверхности Земли и описываемого с помощью Dst-индекса. Такая вариация на поверхности Земли создается магнитосферными и ионосферными источникам магнитного поля, а также токами, протекающими в земной коре и препятствующими проникновению внешнего поля внутрь Земли.

Магнитные бури: исторический аспект

    Термин магнитная буря был впервые введен Александром фон Гумбольдтом (1769-1859) в начале 19 века для обозначения периода внезапного понижения горизонтальной компоненты Н геомагнитного поля, измеряемого на поверхности Земли. По его инициативе в 30-х годах 19 века была создана сеть магнитных обсерваторий. Измерения показали, что вариации магнитного поля во время магнитных бурь имеют глобальный характер и демонстрируют общие закономерности развития: резкое понижение поля за 10-20 часов и его последующее восстановление в течение 2-6 суток.

Магнитная буря 6-8 ноября 2004 г. (магнитограмма из обсерватории Каккиока, МЦД Киото, Япония
 http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/magqldir/q/KAKpast.html)

Солнечная активность и магнитные бури

    Источником магнитных бурь являются активные процессы на Солнце.

Солнце в видимом свете

    Потоки солнечных электронов и ионов, воздействуя на геомагнитное поле, создают в околоземном пространстве электрические токи, которые ответственны за его депрессию (Chapman, Ferraro, 1930)

    Наблюдения пятен на поверхности Солнца (начиная с Галилея (1609 г.)) позволили установить наличие 11-летнего цикла солнечной активности (Генрих Швабе). Эдвард Сабайн (Edward Sabine) в 1852 г. обнаружил связь между циклом солнечной активности и возникновением мощных магнитных бурь. В 30-х годах 20 века С.Чепмен и В. Ферраро построили теорию формирования магнитосферных токовых при взаимодействии транзиентных потоков солнечной плазмы с геомагнитным полем.

Факторы, управляющие бурей

    Открытие солнечного ветра (Паркер, 1961) привело к построению современной концепции магнитной бури. Активные процессы на Солнце и связанные с ними вариации динамического давления солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, изменяют размеры и положение токовых систем в магнитосфере Земли и вызывают геомагнитные возмущения. Для развития магнитной бури необходимо наличие двух условий: воздействия ускоренного потока плотной солнечной плазмы на земную магнитосферу и длительное существование ММП южного направления.

    Величина -V_sw · B_z
где V_sw – скорость солнечного ветра, а B_z – величина северо-южной компоненты ММП (отрицательная при южном направлении) может быть использована как показатель геоэффективности потока солнечного ветра, его способности вызвать магнитную бурю.

 

Классификация магнитных бурь

    Главными источниками ускоренного солнечного ветра на Солнце являются корональные дыры, долгоживущие образования из которых истекает ускоренный солнечный ветер и выбросы корональной массы (coronal mass ejection, CME). Долгоживущие корональные дыры приводят к периодическим, рекуррентным магнитным бурям в земной магнитосфере умеренной интенсивности (до 200 нТл), повторяющимся с каждым оборотом Солнца (период – около 27 дней). Выбросы солнечной массы, приводящие к инжекции облака плазмы и сопровождающиеся распространением ударной волны, могут приводить к очень сильным возмущениям магнитосферного магнитного поля (400 нТл и выше).

Рекуррентные магнитные бури

Бури, вызванные выбросами солнечной массы (J. Borovsky, M. Denton)

    Анализ периодов развития магнитных бурь показал, что рекуррентные магнитные бури происходят, как правило, на фазе спада 11-летнего цикла солнечной активности, в то время как магнитные бури, связанные с СМЕ происходят как правило в периоды солнечного максимума.

Плазма в магнитосфере

    Состав магнитосферной плазмы контролируется солнечным ветром. При пересоединении магнитосферного и межпланетного магнитных полей, наиболее эффективном при южном направлении ММП, происходит проникновение плазмы солнечного ветра в плазменный слой хвоста магнитосферы (за время около 2 часов). Магнитосферное электрическое поле переносит плазму из хвоста во внутренние области магнитосферы (конвективный перенос, еще 2 часа), где она захватывается геомагнитным полем и формирует кольцевой ток.

    Другим источником магнитосферной плазмы является земная ионосфера. Ионосферные ионы вытягиваются продольными токами в область плазменного слоя, где начинают участвовать в конвективном движении к Земле.

Движение частиц кольцевого тока

Hess, 1968

    Кольцевой ток расположен на геоцентрических расстояниях 2-9 радиусов Земли и состоит из захваченных геомагнитным полем частиц с энергией 1 — 300 Кэв/нуклон. Захваченные геомагнитным полем частицы совершают вращение вокруг силовой линии и дрейфуют в неоднородном магнитном поле внутренней магнитосферы. При этом положительные ионы движутся на запад, а электроны – на восток. Раздельное движение ионов и электронов приводит к возникновению кольцевого тока. Состав кольцевого тока меняется в зависимости от геомагнитной возмущенности. Спокойный кольцевой ток состоит главным образом из протонов солнечного происхождения, в то время как во время магнитных бурь возникает значительная компонента ионов ионосферного происхождения (ионов кислорода).
    Уравнение Десслера-Паркера-Скопке (Десслер, Паркер, 1959; Скопке, 1966)

связывает полную энергию частиц кольцевого тока с магнитным полем кольцевого тока и, таким образом, позволяют исследовать динамику кольцевого тока во время магнитной бури:

Ионосферные проявления магнитной бури

Положение полосы свечения в зависимости от уровня магнитной активности [Старков и Фельдштейн, 1967]. а — дневные часы, б — ночные.

    Полярные сияния вызываются вторжениями энергичных заряженных частиц в области верхней атмосферы и являются отображением структуры околоземного космического пространства и динамики крупномасштабных магнитосферных токовых систем. Области свечения имеют вид светящихся овалов в высокоширотной ионосфере, смещенных в ночную сторону относительно геомагнитных полюсов (Фельдштейн, 1960; Хорошева, 1961). При геомагнитных возмущениях овал полярных сияний расширяется и может достигать средних широт. Положение овала может использовано для анализа динамики магниосферных токовых систем и плазменных образований во время магнитной бури.

а	б
Полярный овал по наблюдениям КА Polar, a) спокойный, б) во время бури |Dst|max = 2.75 · 104/L4

Dst-индекс

http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/dst1/p/dstprov200411.html

    В настоящее время для анализа магнитной бури используется Dst-индекс. Dst-индекс представляет собой осесимметричную относительно геомагнитного диполя компоненту возмущенного магнитного поля и определяется на основе измерений магнитного поля на четырех приэкваториальных станциях: Сан-Хуан, Херманус, Какиока, Гонолулу. Процедура вывода Dst-индекса описана в (Sugiura, Kamei, 1991). На каждой станции для каждого часа мирового времени определяется величина возмущения магнитного поля
D(T), связанного с состоянием межпланетной среды.

 

 

Observatory	Geographic		Geomagnetic
	Longitude (E)	Latitude	Dipole latitude
Hermanus	19.22°	-34.40°	-33.3°
Kakioka	140.18°	36.23°	26.0°
Honolulu     to April 1960	201.90°	21.30°	21 0°
after April I960	201.98°	21.32°	21.1°
San Juan     to January 1965	293.88°	18.38°	29.9°

Для этого, из горизонтальной компоненты магнитного поля, измеряемого на каждой станции вдоль меридиана (H компонента), исключаются вековые вариации геомагнитного поля (H_base) и солнечно-суточная вариация Sq, порожденная ионосферной двухвихревой токовой системой расположенной в окрестности полуденного меридиана.

D(T) = H(T) – H_base(T) – Sq(T)

Dst определяется как среднее по долготе возмущение, приведенное к экватору (λ – долгота обсерватории).

Магнитосферные токовые системы

1) токи хвоста магнитосферы (TC), 2) кольцевой ток (RC), 3) частичный кольцевой ток (PRC) 4) токи, текущие по магнитопаузе (FAC)

    Магнитная буря является откликом магнитосферы на внезапное увеличение динамического давления солнечного ветра. Она связана с интенсивным энерговыделением в магнитосфере и в ионосфере, которое контролируется главным образом величиной и направлением межпланетного магнитного поля. Главным проявлением магнитной бури является понижение геомагнитного поля измеряемого на поверхности Земли и описываемого с помощью Dst-индекса. Такая вариация на поверхности Земли создается магнитосферными и ионосферными источникам магнитного поля, а также токами, протекающими в земной коре и препятствующими проникновению внешнего поля внутрь Земли.
    Депрессия магнитосферного магнитного поля на поверхности Земли определяется, главным образом, кольцевым током, токами хвоста магнитосферы и токами, текущими по магнитопаузе.

ΔH = H_ring  + H_tail + H_cf 

К настоящему времени не предложены стандартные методики, позволяющие однозначно разделить эффекты основных токовых систем, составляющих магнитосферное магнитное поле, опираясь только на измерения. Однако, их можно вычислить с помощью современных динамических моделей, которые позволяют рассчитать в отдельности поле каждого магнитосферного источника для заданных условий в солнечном ветре.

Основные фазы бури

    При анализе бури выделяют 3 основные фазы ее развития: внезапное начало (SSC – sudden storm commencement) – 1, главная фаза – 2, и фаза восстановления – 3. Внезапное начало связано с непосредственным воздействием ускоренной плазмы солнечного ветра на магнитосферу: поджатие магнитосферы при усилении динамического давления солнечного ветра приводит к усилению токов Чепмена-Ферраро на магнитопаузе. Эти токи производят положительную вариацию северо-южной компоненты магнитного поля в магнитосфере, что проявляется в кратковременном положительном скачке Dst на фазе внезапного начала бури. Развитие кольцевого тока и интенсификация токов хвоста магнитосферы приводят к резкому падению Dst на главной фазе, а смена знака ММП – к распаду кольцевого тока и к последующему восстановлению спокойного уровня геомагнитного поля.

 

    При анализе магнитной бури часто используется Dst^* – индекс: Dst скорректированный на давление солнечного ветра, получаемый вычитанием из Dst эффекта токов на магнитопаузе

Dst^* = Dst – b√P_sw + c.

В отличие от Dst, скорректированный на давление индекс является суперпозицией источников, дающих отрицательный вклад в Dst, (кольцевой ток и токи хвоста магнитосферы). Это позволяет исследовать относительные вклады этих источников в возмущение геомагнитного поля.

Модели магнитного поля

    Существующие динамические модели представляют магнитное поле в околоземном космическом пространстве как суперпозицию вкладов от крупномасштабных магнитосферных токовых систем. Модели Цыганенко (Т01, Т05), параболоидная модель А2000 определяют магнитосферное магнитное поле суммой его составляющих, среди которых – магнитное поле токов Чепмена-Ферраро на магнитопаузе, поле кольцевого тока, поле токов магнитосферного хвоста, поле продольных токов. В каждый момент времени параметры определяют мгновенное состояние магнитосферы, а динамика магнитосферы может быть представлена как последовательность таких состояний. Поскольку разные источники магнитосферного магнитного поля изменяются с собственным характерным временем, каждый источник будет демонстрировать свою собственную динамику во время магнитосферных возмущений.
    По определению, Dst-индекс характеризует изменчивость глобального магнитного поля и содержит вклады от симметричных магнитосферных токовых систем: токов на магнитопаузе, кольцевого тока и токов хвоста магнитосферы. Соотношение между вкладами этих токовых систем в Dst на разных фазах магнитной бури может характеризовать их относительную динамику во время магнитосферных возмущений.

Параболоидная модель магнитосферы A2000

    Параболоидная модель A2000 [Alexeev et al., 1996; Alexeev and Feldstein, 2001] основана на аналитическом решении уравнения Лапласа для каждой крупномасштабной токовой системы с граничным условием на магнитопаузе, которая аппроксимируется параболоидом вращения. Входными параметрами модели являются: угол наклона геомагнитного диполя − ψ , расстояние до подсолнечной точки на магнитопаузе − R₁, расстояние до переднего края слоя хвоста − R₂, магнитный поток через доли хвостаФ, магнитное поле кольцевого тока в центре Земли − br, максимальная интенсивность продольных токов зоны I — I_||. Эти параметры могут быть определены из наблюдательных данных: параметров солнечного ветра, ММП, и геомагнитных индексов.

B_M = B₁+ B₂

B_{1 IGRF} − магнитное поле внутриземных токов,  B₂ − магнитное поле магнитосферных токов

B₂ = B_sd(ψ,R₁) + B_t(ψ, R₁,R₂,Ф) + B_r(ψ,br) + B_sr(ψ, R,br) + B_fac(I_||)

B_sd − поле токов на магнитопаузе; B_t − поле геомагнитного хвоста; B_r − поле кольцевого тока; B_sr − поле токов на магнитопаузе, экранирующих кольцевой ток; B_fac − поле продольных токов.

Структура

    Параболоидная модель имеет трехуровневую структуру: в каждый момент времени эмпирические параметры определяют параметры магнитосферных токовых систем, которые характеризуют мгновенное состояние магнитосферы, а динамика магнитосферы может быть представлена как последовательность таких состояний.

Эмпирические данные

− субмодели

Параметры магнитосферных токовых систем

Магнитосферное поле

    Для вычисления входных параметров модели используются так называемые субмодели, которые связывают параметры модели с величинами, определяемыми экспериментально.

Токи на магнитопаузе и расстояние до подсолнечной точки

    Токи на магнитопаузе реагируют на изменение параметров солнечного ветра почти мгновенно. Поджатие магнитосферы при усилении динамического давления солнечного ветра приводит к кратковременной положительной вариации магнитосферного поля во внутренней и в дневной магнитосфере SSC. Расстояние до подсолнечной точки на магнитопаузе — один из самых важных паpаметpов магнитосферы, хаpактеpизует поджатие магнитопаузы. Его изменения при внезапных скачках динамического давления солнечного ветpа приводят к значительным вариациям магнитосфеpного магнитного поля. Так, поджатие дневной магнитопаузы до 7 R_E во вpемя магнитной буpи 23-27 ноябpя 1986 года привело к тpехкpатному увеличение вклада токов Чэпмена-Феppаpо в Dst. Уменьшение площади экваториальной внутpенней магнитосфеpы между магнитопаузой и пеpедним кpаем токового слоя хвоста магнитосфеpы пpиводит к сжатию пучка уходящих в ночную магнитосферу магнитных силовых линий токовой системы хвоста и, следовательно, к усилению вклада этой токовой системы в магнитное поле во внутренней магнитосфере.
    В настоящее время хорошо установлено, что размер магнитосферы определяется в первую очередь динамическим давлением солнечного ветра. Экспериментальные данные свидетельствуют также о влиянии южной компоненты межпланетного магнитного поля: подсолнечная точка для случая южного ММП в среднем на 1 R_з ближе к Земле, чем для северного. В настоящее время существует ряд моделей, описывающих фоpму и pазмеp магнитопаузы в зависимости от давления солнечного ветpа и B_z компоненты межпланетного магнитного поля. В основе всех моделей лежит аппроксимация массива данных пересечений космическими аппаратами магнитопаузы поверхностью выбранной формы.

Токи хвоста магнитосферы

Ультрафиолетовое свечение полярного овала  (космический аппарат Polar, 4.04.1997 0519 UT) http://sd-www.jhuapl.edu/Aurora/UVI_on_Earth.html Расстояние до переднего края токового слоя геомагнитного хвоста R2 = 1/cos2φk Dst < -10nT φk =74.9-8.6 log10 (-Dst ) Магнитный поток через доли хвоста магнитосферы Ф∞ = Ф0 + Фs Ф0 = 3.7·108 Wb

    Токовая система магнитосферного хвоста включает в себя токи поперек хвоста магнитосферы и токи замыкания на магнитопаузе. Она подвержена воздействию, как факторов межпланетной среды, так и внутримагнитосферных процессов, главным образом суббуревых. Магнитное поле токовой системы хвоста направлено к Солнцу (от Солнца) в северной (южной) доле хвоста ночной магнитосферы, и − с севера на юг во внутренней и в дневной магнитосфере. Отклик магнитного поля этой токовой системы на внешнее воздействие составляет около 15 мин. За это время происходит перестройка магнитосферной конфигурации в области авроральных силовых линий.
    Передний край токового слоя геомагнитного хвоста определяется проектированием приэкваториальной границы полярного овала в плоскость геомагнитного экватора. Магнитный поток через доли хвоста магнитосферы, складывается из магнитного потока , связанного с медленной, адиабатической эволюцией геомагнитного хвоста, и магнитного потока , связанного с развитием суббуревой активности в магнитосфере.

Кольцевой ток

    Кольцевой ток является наиболее инертной частью магнитосферы. Он развивается вследствие инжекции заряженных частиц из хвоста магнитосферы, и разрушается в результате перезарядки с атомами экзосферы, кулоновских столкновений и волновых процессов. Магнитное поле кольцевого тока направлено к югу во внутренней магнитосфере и обеспечивает характерную крупномасштабную структуру вариации измеряемого магнитного поля во время магнитной бури. Для вычисления магнитного поля кольцевого тока в центре Земли может быть использовано уравнение Десслера-Паркера-Скопке. Для этого необходимо оценить полную энергию захваченных частиц кольцевого тока.

ΔB/B₀ = 2E/(3E_m) – уравнение Десслера-Паркера-Скопке

    Модель Бартона представляет процесс развития кольцевого тока как результат инжекции, описываемой функцией F(E), и последующей диссипации, описываемой членом b_r/τ. Функция инжекции F(E) определяется через компоненту электрического поля солнечного ветра Е_у = -VB_z, направленную с утра на вечер, d – коэффициент амплитуды инжекции (|d| – амплитуда инжекции).

dbr/dt = F(E) – b_r/τ – уравнение Бартона (Burton, 1975)

Вычисление «модельного» Dst

    Часовой Dst-индекс представляет собой осесимметричную относительно геомагнитного диполя компоненту возмущенного магнитного поля и определяется на основе измерений магнитного поля на четырех приэкваториальных станциях. Для каждого часа мирового времени, из магнитного поля, рассчитанного на долготе каждой станции, вычитаются магнитное поле внутриземных источников (главное магнитное поле Земли) и вариация магнитного поля, рассчитанного для спокойного дня месяца. Дата последнего определяется на основании непрерывных измерений магнитного поля, собранных в Мировом центре данных в Киото, Япония. При этом следует учесть, что вариации магнитосферного магнитного поля создают в поверхностном слое земной коры индуцированные (теллурические) токи, препятствующие проникновению магнитосферного магнитного поля внутрь Земли. Эти токи порождают магнитные поля, усиливающие магнитное поле магнитосферных источников на земной поверхности. В то время как измеренное на поверхности Земли магнитное поле уже содержит вклад индуцированных токов и, таким образом, их вклад учитывается при вычислении Dst по процедуре [Sugiura and Kamei, 1991], при модельных расчетах Dst вклад индуцированных токов в поле на поверхности Земли должен быть рассчитан отдельно.

«Экспериментальное Dst

«Модельное» Dst

Магнитная буря 9-12 января 1997

    Современные модели магнитосферного магнитного поля позволяют вычислять вклады в Dst от разных магнитосферных токовых систем. Рассчитанные по модели вариации горизонтальной компоненты магнитосферного магнитного поля на поверхности Земли могут быть использованы для определения величины Dst. Для магнитной бури 9-12 января 1997 выполнены расчеты возмущения, спокойного уровня, рассчитанного в самый спокойный день января 1997 года и результирующее Dst.

Вычисление вкладов в Dst токов на магнитопаузе (DCF), кольцевого тока (DR) и токов хвоста (DT)

Магнитные бури 25-26 июня 1998 г. и 21-23 октября 1999 г.: источники Dst

    На верхних рисунках представлены вклады в Dst токов на магнитопаузе (зеленая кривая), кольцевого тока (красная кривая) и токов хвоста магнитосферы (синяя кривая) для магнитных бурь 25-26 июня 1998 г. (слева) и 21-23 октября 1999 г.(справа), рассчитанные с использованием параболоидной модели.
    Токовый слой хвоста магнитосферы дает сопоставимый с кольцевым током вклад в Dst для бурь средней интенсивности (|Dst| ~ 100 – 200 нТл), в то время как для мощных бурь кольцевой ток становится доминирующим источником Dst. Усиление токов хвоста, как правило, начинается до развития кольцевого тока, на начальной стадии бури. Вариации токов хвоста связаны с суббуревой активностью и описывают быстрые изменения профиля Dst. Кольцевой ток вносит определяющий вклад в Dst во время мощных бурь и определяет поведение магнитосферного поля на фазе восстановления бури.

Относительные вклады магнитосферных токовых систем в Dst

    Соотношение между DR и DT зависит от интенсивности бури. Для слабых и умеренных бурь DT может достигать значений, сравнимых со значениями DR, а иногда даже превышать их. Для сильных бурь роль DR возрастает. На бурях средней интенсивности (около –100 – -200 нТл) поле токов хвоста испытывает насыщение, достигая максимально возможного значения, в то время как кольцевой ток находится в условиях, когда он имеет возможность для дальнейшего развития. Мы видим, что для сильных бурь поле кольцевого тока доминирует над полем токов хвоста, не превышающего по абсолютному значению 150 нТл, которое достигается и в бурях меньшей интенсивности.

Статистический анализ 70 бурь 1998-2004 гг.: Красные точки – значение относительного вклада кольцевого тока (левая панель) и токового слоя хвоста (правая панель) в скорректированное Dst в зависимости от мощности бури.

Насыщение магнитного потока хвоста

Во время бурь с максимальным
Dst = -150 происходит насыщение магнитного потока хвоста магнитосферы.
   Объяснение этому факту лежит в пространственных характеристиках исследуемых токовых систем. Магнитное поле хвоста магнитосферы определяется магнитным потоком поперек долей хвоста, эквивалентному магнитному потоку через полярную шапку.
    Величина потока зависит от размеров полярной шапки и достигает значения 2500 МВб уже при радиусе полярной шапки 30^о, очевидно, чрезмерном и никогда не наблюдавшемся.

Динамика кольцевого тока

Анализ 70 бурь 1998-2004 гг.: амплитуда инжекции растет с ростом мощности бури.

    Развитие кольцевого тока контролируется электрическим полем солнечного ветра (величиной E_y-компоненты). В то же время, внутримагнитосферные процессы приводят к нелинейному отклику кольцевого тока на внешнее воздействие. Амплитуда инжекции кольцевого тока изменяется в зависимости от вошмущенности магнитосферы.
    Анализ низкоширотных возмущений магнитного поля на поверхности Земли проявляет сложную динамику магнитосферного магнитного поля во время магнитной бури. При этом различные токовые системы характеризуются отличающейся друг от друга динамикой, временем реакции и распада. Динамика магнитосферы в целом во время бури демонстрирует зависимость глобальных токовых систем как от параметров солнечного ветра, так и от факторов магнитосферного происхождения.

Заключение

    Анализ низкоширотных возмущений магнитного поля на поверхности Земли объясняет сложную динамику магнитосферного магнитного поля магнитной бури. При этом различные токовые системы характеризуются отличающейся друг от друга динамикой, временем реакции и распада. Кольцевой ток порождает медленные и длительные вариации магнитосферного магнитного поля. Усиления токов хвоста магнитосферы связаны приводят к интенсивным кратковременным вариациям магнитосферного магнитного поля, коррелирующим с индексом авроральной активности АЕ. Магнитное поле токов на магнитопаузе отражает мгновенные изменения в параметрах межпланетной среды. Относительные изменения роли магнитосферных токовых систем зависят от мощности бури. Для умеренных бурь (с минимальным Dst более -200 нТл) токи хвоста и кольцевой ток дают сопоставимые вклады в вариацию геомагнитного поля на поверхности Земли. В мощных бурях наступает насыщение магнитного поля токов хвоста и кольцевой ток становится доминирующим источником Dst-вариации. Динамика магнитосферы в целом во время бури демонстрирует зависимость глобальных токовых систем, как от параметров солнечного ветра, так и от факторов магнитосферного происхождения.

 

 

Ученые назвали средство от магнитных бурь — Российская газета

Чем опасны изменения космической погоды? И можно ли снизить негативное влияние магнитных бурь на человека? Об этом корреспондент «РГ» беседует с руководителем лаборатории метеопатологии и магнитобиологии Научного клинического центра доктором медицинских наук Юрием Гурфинкелем.

Юрий Ильич, магнитными бурями нас пугают с завидной регулярностью. Они действительно так опасны для здоровья?

Юрий Гурфинкель: На возмущение геомагнитного поля реагируют абсолютно все. Другое дело — как. Если человек молод и здоров, то в дни магнитных бурь он может почувствовать лишь легкую сонливость. Гораздо хуже пожилым и хроникам. В группе риска прежде всего пациенты с сердечной патологией и перенесшие нарушения мозгового кровообращения.

Механизмы влияния космической погоды на человека до конца еще не изучены. Однако есть данные из Франции, Германии, Китая, Израиля, Литвы, Грузии, ряда российских клиник — везде, где наблюдались больные с ишемией сердца, во время магнитных бурь возрастало примерно в два раза не только число инфарктов, но и смертность от них.

Что происходит с человеком?

Юрий Гурфинкель: Наш организм — это своего рода биокомпьютер, чувствительность которого наиболее высока в диапазоне магнитного поля Земли (до 50 микротесл). Джозеф Киршвинк и его коллеги из Калифорнийского технологического института установили наличие кристаллов магнетита в тканях мозга приматов и в надпочечниках человека. Количество этих наночастиц, восприимчивых к магнитному полю, составляет от одного до 10 миллионов на один грамм ткани. Они «улавливают» колебания в магнитосфере Земли. А это приводит, например, к выбросу адреналина и глюкокортикоидов (гормонов надпочечников).

Адреналин, в свою очередь, повышает свертываемость крови. Во время магнитных бурь она возрастает. Замедляется течение крови в капиллярах. А эритроциты, выражаясь научным языком, агрегируют, то есть склеиваются. Это увеличивает риск образования тромбов. Ухудшается общее состояние, нарушается работа сердечно-сосудистой системы и кровотока в мозгу. Наши исследования показали: движущаяся по сосудам кровь сама по себе может являться сенсором магнитных полей, поскольку красные кровяные клетки содержат гемоглобин и в силу этого обладают магнитным моментом.

Поэтому во время бури нарушается сон и возрастает число психических нарушений?

Юрий Гурфинкель: Геомагнитные возмущения организм человека воспринимает как стресс. Меняется гормональный фон в организме, нарушается работа сосудистой системы, в том числе и в сосудах головного мозга. При этом резко снижается выработка мелатонина, который продуцирует шишковидная железа, располагающаяся в центре головного мозга и управляющая процессами бодрствования и сна. В это время даже здоровый человек может пережить перепады настроения, а у некоторых это сопровождается всплесками агрессии.

Кто особенно подвержен влиянию магнитных бурь?

Юрий Гурфинкель: От 10 до 20 процентов молодых людей имеют повышенную чувствительность к геомагнитным возмущениям. Но чем старше человек, тем болезненней организм реагирует на плохую космическую погоду. Примерно 40 процентов 60-летних плохо себя чувствуют из-за волнения магнитного поля Земли. А среди 70-летних- уже больше чем у половины.

А как я могу понять, что источник моего недуга — повышенная солнечная активность?

Юрий Гурфинкель: Если «земная» причина ухудшения состояния исключена, специалисты советуют последить за прогнозом космической погоды. Например, есть портал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН. Если вы заметили, что вечером «прихватило» сердце, стоит проверить: не было ли в это время магнитной бури. Когда таких совпадений будет 8 из десяти, можно говорить о том, что у вас повышенная восприимчивость. Однако не стоит ориентироваться на долгосрочные прогнозы, которые печатают некоторые СМИ. Достаточно достоверную картину можно составить только на неделю вперед.

Можно ли избежать влияния магнитных бурь на организм?

Юрий Гурфинкель: Нет. Однако можно соблюдать нехитрые правила, чтобы минимизировать негативный эффект. Например, в тяжелые дни лучше ограничить физическую нагрузку, избегать нарушений режима сна, командировок с длительными перелетами. Желательно чаще находиться на свежем воздухе, употреблять достаточное количество жидкости, овощей и фруктов. Важно измерять артериальное давление, вовремя принимать лекарства. Пожилым людям крепкие алкогольные напитки лучше исключить вообще. Но если здоровье позволяет, можно выпить бокал натурального красного вина. Из-за интенсивной выработки адреналина магнитные бури могут вызвать повышенный аппетит. В таком случае не надо увлекаться мясной пищей, лучше обратить внимание на овощи, фрукты, рыбу.

А что делать, если во время магнитной бури «прихватило» прямо на работе?

Юрий Гурфинкель: Самое простое средство — принять обычный аспирин. Во время магнитной бури наиболее эффективен прием 150-200 мг этого препарата. Или комбинацию аспирина и плавикса (75 мг). Но только в том случае, если это пациенту не противопоказано, так как бесконтрольный прием этих препаратов может спровоцировать эрозии и даже язву желудка. Можно рекомендовать прием глицина. Эта незаменимая аминокислота благоприятно действует на головной мозг, уменьшает повышенную возбудимость.

Справка «РГ»

Во время солнечной вспышки всего за несколько минут происходит гигантский выброс энергии и к Земле отправляются потоки заряженных частиц. А через два-три дня нашей планеты достигают облака плазмы, которые и провоцируют бури — возмущение магнитного поля Земли. Периоды солнечной активности повторяются в среднем раз в 11 лет. И сейчас мы переживаем как раз один из них. По оценкам специалистов, в среднем магнитные бури случаются 5-6 раз в год и длятся 2-3 дня.

Магнитные возмущения — обзор

V Связь Солнца и Земли: последствия для деятельности человека

Магнитные возмущения, последовавшие за вспышкой белого света Кэррингтона, оказали драматическое влияние на современную технологию того времени — телеграф. Действительно, во время некоторых особенно сильных полярных сияний телеграфные линии, идущие из Бостона в северные и южные районы, могли работать в течение нескольких часов без использования батарей. Даже при дневном свете, когда северное сияние не было видно напрямую, некоторые телеграфные линии были прерваны, что указывало инженерам на то, что северное сияние все еще должно присутствовать.Сообщалось, что во время ночного эпизода постороннее напряжение, измеренное на бостонской телеграфной линии, изменялось с периодичностью примерно 30 секунд, что совпадало с изменениями в отображении полярных сияний.

Многие из последствий соединения Солнца с Землей на технологическую деятельность связаны с использованием длинных проводов, таких как телефонные и телеграфные линии, а также электрические сети. Эти явления происходят из-за того, что изменяющееся во времени геомагнитное поле, создаваемое переменным солнечным ветром, заставляет электрические токи течь по Земле.Эти токи заземления попадают в длинные проводники в точках, где они заземлены, и могут оказывать вредное воздействие на подключенную электронику. Например, строительство нефтепровода на Аляске непосредственно через авроральную зону означало, что значительные усилия были затрачены на изучение проблемы индукции полярными электрическими токами земных токов в трубе. Необходимо было принять процедуры, чтобы избежать потенциальных трудностей. Хотя земные токи изучаются более века, их описание остается в значительной степени эмпирическим по двум основным причинам.Во-первых, трудно, если вообще возможно, предсказать точные пространственные масштабы возмущенных изменяющихся во времени магнитных полей. Во-вторых, неоднородности в структуре проводимости Земли плохо изучены, так что области ожидаемого более высокого потока тока земли для данной вариации геомагнитного поля нелегко предсказать.

Магнитная буря 13 марта 1989 г. во время 22-го цикла солнечной активности вызвала самые массовые сбои и повреждения электроэнергетических систем в Северной Америке, которые когда-либо наблюдались.Монреаль и большая часть провинции Квебек, Канада, были без электроэнергии на целых 9 часов из-за воздействия полярных токов на длинные линии электропередач, простирающиеся от Гудзонова залива на юг. Сгорели высоковольтные трансформаторы на электростанциях в Нью-Джерси. Северо-восток Соединенных Штатов избежал электрического «затемнения» лишь с небольшим запасом, в первую очередь потому, что наибольшие последствия произошли в середине ночи и потому, что погода была несколько мягкой.Во время магнитной бури на линии электропередачи ретранслятора на оптоволоконном кабеле TAT-8 через Атлантический океан были измерены аномальные колебания напряжения величиной от 700 до 800 В. Сильные колебания напряжения в линии репитера продолжались более суток.

В методах разведки месторождений полезных ископаемых с помощью аэрофотосъемки и спутниковой съемки часто используется магнитное зондирование. Естественные колебания геомагнитного поля могут серьезно ухудшить интерпретацию таких съемок; паразитные колебания должны быть устранены различными аналитическими методами для определения геологически важных особенностей.Особенно сложно выполнять вычитание магнитных возмущений в зонах полярных сияний, и группы наземных и аэрофотосъемочных работ запланированы, чтобы, насколько это возможно, работать во время геомагнитно спокойных интервалов. Возможность прогнозирования таких интервалов все еще в некоторой степени рудиментарна, но, конечно, имеет большое экономическое значение для геологоразведочных компаний.

Развитие более сложных технологий на земле и распространение совершенно новых технологий в космос породили новый и значительный набор практических проблем.На рис. 8 схематично показаны многие современные технологии, на которые оказывает влияние солнечно-земная среда. Как показано, затронутые технологии варьируются от радиопередач и глобального позиционирования до связи и полета человека в самолетах и ​​космических кораблях.

РИСУНОК 8. Схематическое изображение современных технологий, на которые могут оказывать влияние солнечно-земные процессы.

Когда первоначально предлагались спутники связи, конечно, не было признано, что среда, в которой они будут работать, будет чем-либо, кроме благоприятных.Однако быстро стало понятно, что магнитосферная плазма (включая энергичные частицы) может значительно изменить свойства солнечных элементов и защитных одеял космического корабля. Они могут вызвать аномальную зарядку материалов космического корабля и внутри них. Энергичные частицы также могут повредить полупроводниковые компоненты и вызвать аномалии в устройствах памяти. Известно, что космические аппараты внезапно переходят в неконтролируемое состояние из-за радиационного воздействия на электронные компоненты.

Было обнаружено, что космический шаттл и международная космическая станция, летящие на высоте примерно 200–300 км над поверхностью Земли, а также другие космические корабли на аналогичных низковысотных орбитах имеют видимое свечение вокруг себя.Это свечение возникает в результате взаимодействия транспортного средства с космической средой на этих высотах, в основном с ионами кислорода. Однако точные физические и химические процессы в них не совсем понятны. Такое свечение, если оно присутствует вокруг земных телескопов и астрономических телескопов, может повлиять на чувствительность и условия работы этих инструментов.

Возможность того, что человечество в конечном итоге создаст постоянно обитаемую базу на Луне и совершит полет к планете Марс, продолжает будоражить воображение многих людей, в том числе ученых и инженеров.В то же время дискуссии о компромиссах между исследованиями с помощью роботов и отправкой людей по-прежнему вызывают много споров. Вопрос безопасности человека в таких исследованиях имеет первостепенное значение. Воздействие радиационных частиц занимает одно из первых мест в списке проблем безопасности. В условиях максимума солнечной активности наиболее высока вероятность крупных солнечных вспышек и CME, а значит, и больших плотностей излучения. Однако условия солнечного максимума подавляют интенсивности галактического космического излучения, достигающего земной орбиты.Излучение частиц сильно варьируется в пределах солнечного цикла и от цикла к циклу. Например, в 22-м солнечном цикле общий флюенс солнечной радиации от солнечной активности в 1989 году превысил флюенс, измеренный в течение всего предыдущего солнечного цикла. Такой уровень плотности энергии может быть фатальным для космонавтов. Пока еще в значительной степени непредсказуемые явления солнечных вспышек и CME означают, что в настоящее время существует большая неопределенность в отношении безопасности человека при выполнении программы Луна-Марс, неопределенность, которая требует исследования биологических реакций на радиацию, схем прогнозирования солнечной активности и возможностей инженерной защиты.

Возможное влияние переменных свойств Солнца — солнечного оптического излучения (солнечной постоянной), солнечной активности и солнечного ветра — на нижние слои атмосферы Земли, где устанавливаются погодные условия, остается большой загадкой. Статистически определенные элементы климата (и погоды) в некоторых регионах, по-видимому, связаны с изменчивостью солнечной активности, особенно с более длительными солнечными циклами. Некоторые элементы солнечной изменчивости могут быть взаимосвязаны сложным образом, что до сих пор препятствовало пониманию в основном статистических результатов.Изменчивость солнечной постоянной может быть включена в современные модели циркуляции атмосферы для проверки причинно-следственных связей. С другой стороны, связь изменчивости солнечной активности и солнечного ветра с погодой и климатом (если эти величины не связаны с солнечной постоянной) чревата трудностями (не говоря уже о противоречиях) и представляет собой серьезную проблему идентификации физического вождения. механизм (ы). Если такой механизм (или механизмы) существует для связи потоков солнечных частиц и магнитного поля с нижними слоями атмосферы, его еще предстоит обнаружить в сложной и взаимосвязанной системе атмосфера-ионосфера-магнитосфера.Некоторые доказательства этой связи были обнаружены в последнее десятилетие или около того. Оптические измерения над грозовыми облаками до высот до ионосферы продемонстрировали, что существует некоторый тип связи, по крайней мере, иногда. Но важность этого для проблемы погоды / климата остается неопределенной.

Что-то необычное происходит с магнитным полем нашей планеты

Что-то необычное происходит с магнитным полем нашей планеты.

Последние 160 лет он слабеет с угрожающей скоростью.Ученые обеспокоены тем, что однажды наши магнитные полюса могут перевернуться, как это произошло 780 000 лет назад. Когда это произойдет, мы потеряем жизненное силовое поле, которое сдерживает излучение солнца и космоса. Это также подорвет технологии, от которых зависит наше общество.

Есть одно место, которое больше всего беспокоит ученых. Она известна как «Южноатлантическая аномалия» и простирается от Чили до Зимбабве, где поле наиболее слабое. Прямо сейчас это опасно для любых спутников, проходящих через зону, потому что они подвержены высокому уровню радиации.Считается, что южноатлантическая аномалия уничтожила мощный японский спутник для наблюдения за рентгеновскими лучами. НАСА даже сообщило, что ноутбуки Space Shuttle разбились при проезде через зону.

Ученые считают, что аномалия в Южной Атлантике может стать эпицентром переворота магнитных полюсов.

Причина возмущения магнитного поля

Доктор Джон Тардуно, геофизик из Университета Рочестера, хотел поместить нынешнюю аномалию в исторический контекст.Для этого он получил помощь некоторых археологов и некоторое финансирование от Национального научного фонда, чтобы раскопать некоторые археологические данные в южной части Африки.

«То, что мы обнаружили, работая с археологами, — своего рода уникальный рекорд», — сказал он. «Люди банту, которые в настоящее время живут там, они были первыми людьми, которые начали заниматься сельским хозяйством. Так что во время засухи, как вы можете себе представить, это было довольно тяжелым для населения. И они практиковали, по словам археологов, своего рода ритуальное сожжение.Они фактически сожгут свои деревни, а затем начнут все заново ».

Археолог Том Хаффман из Университета Витватерсранда в Южной Африке помогает Джону Тардуно (делает снимок) и его студентам сориентироваться и собрать образцы на полевом участке в южной части Африки. (Джон Тардуно / Университет Рочестера)

Многие из этих структур были сделаны из глины. И когда глина горит, а затем остывает, магнитные минералы в ней фиксируют свойства магнитного поля в то время. Эти сгоревшие структуры в конечном итоге становятся похожими на компас капсулы времени. иглы.Используя это, чтобы оглянуться назад в магнитное прошлое Земли, сказал Тардуно, «мы думаем, что видим несколько эпизодов, которые похожи на то, что происходит сегодня — то есть магнитное поле работает ненормально, если смотреть из Африки».

Мы думаем, что видим несколько эпизодов, похожих на то, что происходит сегодня, то есть магнитное поле работает ненормально, если смотреть из Африки. — Доктор Джон Тардуно, Университет Рочестера

Тардуно считает, что это повторяющееся явление вызвано возмущением во внешнем слое ядра Земли, где генерируется магнитное поле.

Что это означает

«Если мы посмотрим на наши лучшие численные модели переворота магнитного поля, то это тип паттерна, который мы видим прямо перед разворотом», — сказал Тардуно. «Мы не знаем, приведет ли текущая [аномалия] к полному развороту».

Если аномалия продолжит расти, пятно во внешнем ядре под Африкой может быть спусковым крючком к полному изменению полярности.

Если мы посмотрим на наши лучшие численные модели переворота магнитного поля, то это тип паттерна, который мы видим прямо перед разворотом. — Доктор Джон Тардуно, Университет Рочестера

Даже если это не приведет к полному изменению полюсов, если магнитное поле Земли продолжит ослабевать, это все равно может иметь негативные последствия для общества. Наши современные технологии будут менее защищены от приходящей космической радиации и солнечных бурь. И мы были бы менее защищены от вредного ультрафиолетового излучения, исходящего от солнца.

Swarm зонды ослабления магнитного поля Земли

Приложения

20.05.2020 167466 Просмотры 561 классов

На территории от Африки до Южной Америки магнитное поле Земли постепенно ослабевает.Это странное поведение озадачило геофизиков и вызывает технические нарушения на спутниках, вращающихся вокруг Земли. Ученые используют данные созвездия Роя ЕКА, чтобы лучше понять эту область, известную как «Южноатлантическая аномалия».

Магнитное поле Земли жизненно важно для жизни на нашей планете. Это сложная и динамическая сила, которая защищает нас от космического излучения и заряженных частиц Солнца. Магнитное поле в значительной степени создается океаном перегретого закрученного жидкого железа, который составляет внешнее ядро ​​примерно в 3000 км под нашими ногами.Действуя как вращающийся проводник в динамо-машине велосипеда, он создает электрические токи, которые, в свою очередь, создают наше непрерывно изменяющееся электромагнитное поле.

Это поле далеко не статичное и различается как по силе, так и по направлению. Например, недавние исследования показали, что положение северного магнитного полюса быстро меняется.

За последние 200 лет магнитное поле потеряло около 9% своей силы в среднем по миру. Между Африкой и Южной Америкой образовалась обширная область пониженной магнитной напряженности, известная как Южно-Атлантическая аномалия.

Воздействие радиации на Южноатлантическую аномалию

С 1970 по 2020 год минимальная напряженность поля в этой области упала с 24 000 нанотесла до 22 000, в то же время площадь аномалии увеличивалась и перемещалась на запад со скоростью около 20 км в год. За последние пять лет к юго-западу от Африки появился второй центр минимальной интенсивности, что указывает на то, что Южно-Атлантическая аномалия может разделиться на две отдельные ячейки.

Магнитное поле Земли часто визуализируется как мощный диполярный стержневой магнит в центре планеты, наклоненный примерно на 11 ° к оси вращения. Однако рост Южно-Атлантической аномалии указывает на то, что процессы, связанные с генерацией месторождения, намного сложнее. Простые дипольные модели не могут объяснить недавнее развитие второго минимума.

Ученые из кластера данных, инноваций и науки (DISC) используют данные спутниковой группировки ESA, чтобы лучше понять эту аномалию.Спутники Swarm предназначены для идентификации и точного измерения различных магнитных сигналов, составляющих магнитное поле Земли.

Созвездие роя

Юрген Мацка из Немецкого исследовательского центра наук о Земле говорит: «Новый восточный минимум Южно-Атлантической аномалии появился за последнее десятилетие и в последние годы активно развивается. Нам очень повезло иметь на орбите спутники Swarm для исследования развития Южно-Атлантической аномалии.Теперь задача состоит в том, чтобы понять процессы в ядре Земли, вызывающие эти изменения ».

Было высказано предположение, что текущее ослабление поля является признаком того, что Земля движется к значительному изменению полярности полюсов, при котором северный и южный магнитные полюса меняются местами. Такие события происходили много раз на протяжении всей истории планеты, и хотя нам давно пора узнать о средней скорости, с которой происходят эти инверсии (примерно каждые 250 000 лет), падение интенсивности в Южной Атлантике, происходящее сейчас, находится в пределах того, что считается нормальные уровни колебаний.

На уровне поверхности Южно-Атлантическая аномалия не вызывает тревог. Однако спутники и другие космические аппараты, пролетающие через этот район, с большей вероятностью будут иметь технические неисправности, поскольку магнитное поле в этом регионе слабее, поэтому заряженные частицы могут проникать на высоты спутников на низкой околоземной орбите.

Тайна происхождения Южно-Атлантической аномалии еще не решена. Однако одно можно сказать наверняка: наблюдения магнитного поля с помощью Swarm дают новое захватывающее представление о малоизученных процессах, происходящих внутри Земли.

Нравиться

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вам может понравиться только один раз!

геомагнитных бурь | NOAA / NWS Центр прогнозирования космической погоды

Геомагнитная буря — это серьезное нарушение магнитосферы Земли, которое возникает, когда происходит очень эффективный обмен энергией солнечного ветра с космической средой, окружающей Землю. Эти штормы являются результатом изменений солнечного ветра, которые вызывают серьезные изменения токов, плазмы и полей в магнитосфере Земли.Условия солнечного ветра, которые эффективны для создания геомагнитных бурь, — это выдержанные (от нескольких до многих часов) периоды высокоскоростного солнечного ветра и, что наиболее важно, магнитное поле солнечного ветра, направленное на юг (противоположное направлению поля Земли) на дневной стороне. магнитосферы. Это условие эффективно для передачи энергии солнечного ветра в магнитосферу Земли.

Крупнейшие штормы, возникающие в этих условиях, связаны с выбросами солнечной корональной массы (CME), когда около миллиарда тонн плазмы от Солнца с его встроенным магнитным полем прибывает на Землю.CME обычно занимает несколько дней, чтобы прибыть на Землю, но, по наблюдениям, некоторые из самых сильных штормов достигают всего за 18 часов. Еще одно возмущение солнечного ветра, которое создает условия, благоприятные для геомагнитных бурь, — это высокоскоростной поток солнечного ветра (HSS). HSS сталкиваются с более медленным солнечным ветром впереди и создают совместно вращающиеся области взаимодействия, или CIR. Эти регионы часто связаны с геомагнитными бурями, которые, хотя и менее интенсивны, чем штормы CME, часто могут накапливать больше энергии в магнитосфере Земли в течение более длительного интервала.

Штормы также вызывают сильные токи в магнитосфере, изменения радиационных поясов и изменения в ионосфере, включая нагрев ионосферы и верхней части атмосферы, называемой термосферой. В космосе кольцо западного тока вокруг Земли создает магнитные возмущения на земле. Мера этого тока, индекс времени возмущающей бури (Dst), исторически использовался для характеристики размера геомагнитной бури. Кроме того, в магнитосфере возникают токи, которые следуют за магнитным полем, называемые продольными токами, и они связаны с интенсивными токами в авроральной ионосфере.Эти авроральные токи, называемые авроральными электроджетами, также создают большие магнитные возмущения. Вместе все эти токи и магнитные отклонения, которые они создают на земле, используются для генерации индекса планетарного геомагнитного возмущения, называемого Kp. Этот индекс является основой для одной из трех шкал космической погоды NOAA, геомагнитной бури или G-шкалы, которые используются для описания космической погоды, которая может нарушить работу систем на Земле.

Во время штормов токи в ионосфере, а также энергичные частицы, которые осаждаются в ионосфере, добавляют энергию в виде тепла, которое может увеличивать плотность и распределение плотности в верхних слоях атмосферы, вызывая дополнительное сопротивление спутникам при низких температурах. околоземная орбита.Локальный нагрев также создает сильные горизонтальные колебания плотности ионосферы, которые могут изменять путь радиосигналов и создавать ошибки в информации о местоположении, предоставляемой GPS. Хотя штормы создают красивое полярное сияние, они также могут нарушать работу навигационных систем, таких как Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS), и создавать вредные геомагнитные индуцированные токи (GIC) в энергосистеме и трубопроводах.

Что, если магнитное поле Земли исчезнет?

Магнитное поле планеты простирается от Земли, как невидимые спагетти.Созданное в результате взбалтывания ядра Земли, это поле важно для повседневной жизни: оно защищает планету от солнечных частиц, обеспечивает основу для навигации и, возможно, сыграло важную роль в эволюции жизни на Земле.

Но что произойдет, если завтра магнитное поле Земли исчезнет? Большее количество заряженных солнечных частиц будет бомбардировать планету, поставив под угрозу электросети и спутники и увеличив воздействие на человека более высоких уровней вызывающего рак ультрафиолетового излучения.Другими словами, отсутствие магнитного поля будет иметь последствия, которые будут проблематичными, но не обязательно апокалиптическими, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

И это хорошие новости, потому что на протяжении более века он ослабевает. Даже сейчас есть особо непрочные пятна, такие как Южно-Атлантическая аномалия в Южном полушарии, которые создают технические проблемы для низкоорбитальных спутников.

Связано: Что произойдет с Землей, когда Солнце умрет?

Первое, что нужно понять о магнитном поле, это то, что даже если оно ослабеет, оно не исчезнет — по крайней мере, в течение миллиардов лет.Земля обязана своим магнитным полем своему расплавленному внешнему ядру, которое состоит в основном из железа и никеля. По словам Джона Тардуно, геофизика из Университета Рочестера, взбалтывающее внешнее ядро ​​приводится в действие конвекцией тепла, выделяемого при росте и затвердевании внутреннего ядра. (Внутреннее ядро ​​увеличивается примерно на миллиметр в год.)

Этот двигатель магнитного поля, известный как динамо-машина, работал миллиарды лет. Ученые полагают, что нынешнее устройство ядра могло установиться примерно в 1.5 миллиардов лет назад, согласно исследованию по 2015 год, обнаружило скачок в напряженности магнитного поля примерно тогда. Но Тардуно и его команда нашли доказательства наличия магнитного поля на Земле в самых старых минералах планеты, цирконах, возраст которых составляет 4,2 миллиарда лет, что позволяет предположить, что активность в ядре создавала магнетизм в течение очень долгого времени.

Непонятно, почему была запущена динамо-машина, сказал Тардуно Live Science, хотя вполне возможно, что огромное планетарное воздействие, создавшее Луну, могло быть ключевым фактором.Это столкновение, которое произошло, вероятно, через 100 миллионов лет после того, как Земля собралась вместе , могло встряхнуть любое расслоение или расслоение материалов в ядре Земли: представьте себе встряхивание бутылки с маслом и водой в планетарном масштабе. Это нарушение могло способствовать конвекции, которая до сих пор движет динамо-машиной Земли.

В конце концов, внутреннее ядро, вероятно, вырастет настолько, что конвекция во внешнем ядре перестанет быть эффективной, и магнитное поле исчезнет.Но этот сценарий так далек, что не стоит терять много сна.

«Мы говорим о миллиардах лет», — сказал Тардуно.

Ослабление магнитного поля

Намного более важным для жизни людей является ослабление магнитного поля. Ученые измеряли это ослабление напрямую с помощью магнитных обсерваторий и спутников в течение последних 160 лет. Было ли поле нестабильным раньше, это немного неясно, как и то, что оно будет делать дальше. По словам Тардуно, магнитное поле в настоящее время составляет около 80% дипольного.Это означает, что он действует в основном как стержневой магнит. Если бы вы могли положить вокруг планеты железные опилки (и убрать влияние солнца, которое извергает постоянный поток заряженных частиц, называемый , солнечный ветер в сторону Земли, разнося магнитное поле вокруг, как длинные волосы на ветру), в результате получится силовые линии магнитного поля будут четко обозначать север и юг. Но 20% поля недиполярное, а это значит, что все сложнее; есть локальные вариации.

Связано: 5 способов, которыми мир радикально изменится в этом веке

В прошлом магнитное поле перевернулось на , поменяв местами север и юг.Последний из этих переворотов произошел 780 000 лет назад, примерно в эпоху Homo erectus . Этим флипам обычно предшествует ослабление поля, вызывая вопросы о том, неизбежен ли еще один флип-флоп. Но поле также временами ослабевает, а затем снова усиливается без переворота — явление, называемое экскурсией.

Тардуно и его команда обнаружили, что странный водоворот в ядре под Южной Африкой может способствовать некоторым из этих недостатков. Этот вихрь, по-видимому, вызывает Южно-Атлантическую аномалию, известное слабое место в поле, которое простирается примерно на 190 миль (300 километров) к востоку от Бразилии через большую часть Южной Америки.В этой области заряженные частицы солнечного ветра опускаются ближе, чем обычно, к Земле. Южноатлантическая аномалия не особенно заметна на земле. Но спутники на околоземной орбите сталкиваются там с более разрушительными солнечными частицами, и астронавты, которые путешествовали по региону на Международной космической станции, сообщили о визуальных явлениях падающей звезды, которые, как полагают, вызваны относительно высокими уровнями радиации на уровне низкой Земли. орбита там.

Земля без поля

Тардуно и его команда подозревают, что изменение мантии под Южной Африкой могло быть спусковой точкой для инверсий магнитного поля в прошлом.Хорошая новость заключается в том, что даже если поле ослабевает или готовится к перемене, оно не исчезнет; нет никаких доказательств того, что магнитное поле когда-либо полностью исчезало во время инверсии.

Даже если поле изменится на противоположное, «у нас все равно будет какое-то магнитное поле; это просто будет очень слабое магнитное поле», — сказал Тардуно.

Как бы выглядел этот мир с минимальным магнитным полем ? Ну, во-первых, твой компас не работает. «Он просто будет указывать на [область] самого высокого магнитного поля», — сказал Тардуно.«Это могло быть очень близко к вам; это могло быть очень далеко».

Северное и южное сияние будет видно с более низких широт, потому что эти красочные шоу — результат взаимодействия заряженных частиц, выброшенных от Солнца в солнечном ветре и магнитосферы Земли. В настоящее время эти полярные сияния появляются около полюсов, следуя главным образом линиям магнитного поля Земли с севера на юг, но более слабое поле позволило бы частицам проникать в атмосферу Земли, освещая небо ближе к экватору.

Условия аномалии в Южной Атлантике для спутников могут стать обычным явлением для всего земного шара, что вызовет технические сбои. Солнечные частицы могут пинговать электронику, разрушая биты памяти в так называемых одиночных сбоях, или SEU. Когда солнечные частицы взаимодействуют с заряженным слоем атмосферы Земли, называемым ионосферой, они также сбивают электроны с их молекулярных орбит. Эти свободные электроны затем мешают передаче высокочастотных радиоволн, используемых для связи.

Взаимодействие между солнечным ветром и атмосферой Земли также может со временем разрушить озоновый слой, сказал Тардуно, что повысит коллективное воздействие ультрафиолетового излучения на человечество и увеличит риск рака кожи.

«Хотя это, вероятно, не было бы катастрофой для жизни, без магнитного поля на Земле была бы гораздо более высокая доза радиации», — сказал Мартин Арчер, физик космической плазмы из Лондонского университета королевы Марии.

Существует мало свидетельств того, что прошлые изменения магнитного поля влияли на жизнь на Земле.Тем не менее, магнитное поле, несомненно, сформировало поверхность Земли, помогая удерживать хрупкую атмосферу планеты от уноса в космос безжалостной силой солнечного ветра, сказал Арчер Live Science.

Магнитное поле не имеет решающего значения для атмосферы — Венера не имеет магнитного поля и имеет массивную, хотя и неприятную атмосферу, — но оно определенно действует как дополнительный защитный слой. Марс, который раньше имел магнитное поле, но потерял его около 4 миллиардов лет назад, почти полностью лишился своей атмосферы.И если бы существовал способ придать Луне атмосферу земного типа, солнечный ветер свел бы ее к нулю всего за столетие, сказал Арчер.

Первоначально опубликовано на Live Science .

Вам нужно больше места? Вы можете получить 5 выпусков журнала «All About Space» нашего партнера за $ 5 за последними потрясающими новостями с последнего рубежа! (Изображение предоставлено Future plc)

Магнитное поле Марса — DTU Space

DTU Space проводит исследования магнитного поля Марса и разработала магнитометр, который будет использоваться на борту европейской миссии ExoMars.Исследования магнитного поля приводят к новым знаниям как о ядре планеты, так и о ее атмосфере.

Например, ученые института используют измерения магнитного поля для поиска воды и льда в марсианском субстрате. И они изучают, как солнечный ветер взаимодействует с верхними слоями атмосферы, чтобы выяснить, является ли это взаимодействие ответственным за исчезновение атмосферы Марса.

Исследования основаны на магнитных измерениях различных международных спутников, таких как Mars Global Surveyor.

На ранней стадии DTU Space участвовала в разработке магнитометра для европейской миссии ExoMars.

Факты о магнитном поле Марса

В отличие от Земли, Марс не имеет внутреннего динамо-машины для создания главного глобального магнитного поля. Это, однако, не означает, что Марс не имеет магнитосферы; просто он менее обширен, чем у Земли.

Магнитосфера Марса намного проще и менее обширна, чем у Земли.Магнитосфера — это своего рода щит, который не позволяет заряженным частицам достигать поверхности планеты. Поскольку частицы, переносимые солнечным ветром через Солнечную систему, обычно электрически заряжены, магнитосфера действует как защитный экран от солнечного ветра.

Помимо частиц, солнечный ветер несет силовые линии магнитного поля Солнца. Поскольку силовые линии магнитного поля не могут проходить через электропроводящие объекты (например, Марс), они обвиваются вокруг планеты, создавая магнитосферу, даже если планета не обязательно имеет глобальное магнитное поле.

Внешняя граница магнитного поля планеты называется «головной ударной волной». Удары из носа похожи на волны, которые образуются в носовой части корабля и возникают вокруг всех магнитных планет.

За головной ударной волной находится MPB (Magnetic Pileup Boundary), которая отмечает внешнюю границу области, где хранятся электрические частицы и где магнитное поле, следовательно, чрезвычайно сильное. Ниже MPB находится ионосфера или PEB (фотоэлектронная граница), которая является границей, отделяющей частицы, летящие с планеты, от частиц, переносимых солнечным ветром.

Ионосфера Марса не совсем такая же, как и у Земли, и поэтому есть некоторые разногласия относительно того, какой термин использовать, но, проще говоря, его понимают как внешнюю область атмосферы планеты.

Несмотря на то, что на Марсе больше нет внутреннего динамо-машины, способного генерировать большое глобальное магнитное поле, как на Земле, есть основания предполагать, что на Марсе когда-то могло быть такое динамо. Это в основном подтверждается наблюдениями американской спутниковой миссии MGS (Mars Global Surveyor), которая с 1997 по 2006 год измеряла магнитное поле Марса с помощью небольшого магнитометра на высоте 100-400 км над поверхностью планеты.Эти измерения показали наличие на поверхности планеты мощных магнитных полей земной коры, гораздо более мощных, чем те, что есть на Земле.

Наличие этих полей земной коры приводит к появлению локальных мини-магнитосфер, то есть небольших областей, где линии магнитного поля локально защищают поверхность планеты от электрически заряженных частиц. Мини-магнитосферы возникают, когда силовая линия магнитного поля соединяется с двумя разными точками на поверхности Марса, создавая таким образом своего рода пузырь.Между этими «пузырями» один конец силовых линий магнитного поля может быть связан с планетой, а другой — с межпланетным магнитным полем (ММП).

Если эти мини-магнитосферы достаточно мощные и достигают достаточно высокой высоты над поверхностью Марса, они могут нарушить границы в глобальном магнитном поле планеты, тем самым влияя на взаимодействие между солнечным ветром и атмосферой, и это может помочь защитить то, что есть. слева от слабой атмосферы Марса.

Межпланетное магнитное поле (ММП) | Справка

Межпланетное магнитное поле (ММП)

Межпланетное магнитное поле (ММП) играет огромную роль в том, как солнечный ветер взаимодействует с магнитосферой Земли.В этой статье мы узнаем, что такое межпланетное магнитное поле и как оно влияет на авроральную активность здесь, на Земле.

Магнитное поле Солнца

Во время минимума солнечной активности магнитное поле Солнца похоже на магнитное поле Земли. Он немного похож на обычный стержневой магнит с замкнутыми линиями около экватора и открытыми силовыми линиями около полюсов. Ученые называют эти области диполем. Дипольное поле Солнца примерно такое же сильное, как магнит на холодильнике (около 50 гаусс).Магнитное поле Земли примерно в 100 раз слабее.

Около солнечного максимума, когда Солнце достигает своей максимальной активности, на видимом солнечном диске видно много солнечных пятен. Эти пятна наполнены магнетизмом и большими силовыми линиями магнитного поля, которые перемещают по ним материал. Эти силовые линии часто в сотни раз сильнее, чем окружающий диполь. Это приводит к тому, что магнитное поле вокруг Солнца представляет собой очень сложное магнитное поле с множеством возмущенных силовых линий.

Магнитное поле нашего Солнца не остается вокруг самого Солнца.Солнечный ветер переносит его через Солнечную систему до гелиопаузы. Гелиопауза — это место, где солнечный ветер останавливается и сталкивается с межзвездной средой. Поскольку Солнце вращается вокруг своей оси (примерно раз в 25 дней), межпланетное магнитное поле имеет спиральную форму, которая называется спиралью Паркера.

B

_t значение

Значение Bt межпланетного магнитного поля указывает общую напряженность межпланетного магнитного поля.Это комбинированная мера напряженности магнитного поля в направлениях север-юг, восток-запад и направление к Солнцу по сравнению с направлениями вдали от Солнца. Чем выше это значение, тем лучше для улучшенных геомагнитных условий. Мы говорим об умеренно сильном общем межпланетном магнитном поле, когда Bt превышает 10 нТл. Сильные значения начинаются с 20 нТл, и мы говорим об очень сильном общем межпланетном магнитном поле, когда значения превышают 30 нТл. Единицы измерения нано-Тесла (нТл) названы в честь Николы Тесла, известного физика, инженера и изобретателя.

B

_x , B _y и B _z

Межпланетное магнитное поле — это векторная величина с трехосевой составляющей, две из которых (Bx и By) ориентированы параллельно эклиптике. Компоненты Bx и By не важны для авроральной активности и поэтому не представлены на нашем веб-сайте. Третий компонент, значение Bz, перпендикулярен эклиптике и создается волнами и другими возмущениями солнечного ветра.

Взаимодействие с магнитосферой Земли

Направление межпланетного магнитного поля (Bz) с севера на юг является наиболее важным компонентом авроральной активности.Когда направление север-юг (Bz) межпланетного магнитного поля ориентировано на юг, оно соединится с магнитосферой Земли, которая указывает на север. Подумайте об обычных стержневых магнитах, которые есть у вас дома. Два противоположных полюса притягиваются друг к другу! (Сильный) южный Bz может создать хаос в магнитном поле Земли, нарушая магнитосферу и позволяя частицам падать в нашу атмосферу вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Когда эти частицы сталкиваются с атомами кислорода и азота, составляющими нашу атмосферу, они начинают светиться и излучать свет, который мы видим как полярное сияние.

Для развития геомагнитной бури очень важно, чтобы направление межпланетного магнитного поля (Bz) было направлено на юг. Постоянные значения -10 нТл и ниже являются хорошими индикаторами того, что может развиться геомагнитная буря, но чем ниже это значение, тем лучше для авроральной активности. Только во время экстремальных явлений с высокими скоростями солнечного ветра возможно развитие геомагнитной бури (Kp5 или выше) с северным Bz.

Изображение: схематическая диаграмма, показывающая взаимодействие между ММП с южным Bz и магнитосферой Земли.

Важно отметить, что мы все еще не можем предсказать (точно и последовательно) Bz (t), то есть силу, ориентацию и продолжительность межпланетной компоненты магнитного поля Bz север-юг входящей структуры солнечного ветра. Мы не знаем, каковы характеристики солнечного ветра и магнитного поля, пока он не достигнет точки Лагранжа 1 Солнце-Земля (фиксированная точка в пространстве между Землей и Солнцем на расстоянии около 1,5 миллионов километров от Земли), где спутники измеряют свойства приходящий солнечный ветер.Мы узнаем об этом больше в следующем абзаце.

Измерение межпланетного магнитного поля

Данные о солнечном ветре и межпланетном магнитном поле в реальном времени, которые вы можете найти на этом веб-сайте, поступают со спутника Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), который находится на орбите вокруг Солнца-Земли Лагранжа. Точка 1. Это точка в космосе, которая всегда находится между Солнцем и Землей, где гравитация Солнца и Земли одинаково притягивает спутники, что означает, что они могут оставаться на стабильной орбите вокруг этой точки.Эта точка идеально подходит для солнечных миссий, таких как DSCOVR, поскольку это дает DSCOVR возможность измерять параметры солнечного ветра и межпланетного магнитного поля до того, как он достигнет Земли. Это дает нам время предупреждения от 15 до 60 минут (в зависимости от скорости солнечного ветра) о том, какие структуры солнечного ветра находятся на пути к Земле.

Миссия Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) теперь является основным источником данных о солнечном ветре и межпланетном магнитном поле в реальном времени, но есть еще один спутник в точке L1 Солнце-Земля, который измеряет приходящий солнечный ветер, и это Расширенный обозреватель композиции.