Магнитные бури покажет мерцание звезд: Российские ученые придумали гениальную идею

На Земле начинается магнитная буря, когда к нам прилетают от Солнца плазменные облака. Фото: muratart/Shutterstock/Fotodom

Ждем магнитной бури, боимся, она никак не наступает? Или наоборот, сваливается, как гром с ясного неба? Есть шанс, что с неопределенностью скоро будет покончено. Ученые из Физического института им. Лебедева РАН предложили концепцию нового радиотелескопа, который увеличит точность прогнозирования магнитных штормов до часа. Поразительно, но телескоп направлен вовсе не на Солнце, откуда к нам и летят «подарки». А на квазары и пульсары в глубоком космосе. Статья опубликована в журнале «Солнечно-земная физика». KP.RU объясняет, как все это устроено.

СЕРАЯ ЗОНА

На Земле начинается магнитная буря, когда к нам прилетают от Солнца плазменные облака. Проблема в том, что мы их не видим, пока не прилетят. На угольно-черном фоне небе эти облака не выделяются никак.

Собственно, это обстоятельство делает прогноз космической погоды таким неточным. Мы знаем: Солнце плазму выбросило. Мы предполагаем (только предполагаем), как и когда она доберется до Земли. Между событием на Солнце и полярным сиянием с головной болью и отказывающей из-за бури электроникой на Земле – «слепая зона».

Проблема отчасти решается через спутниковые группировки. Когда облако пролетает мимо спутника, датчики срабатывают. Мы получаем хотя бы несколько реперных точек в глубоком космосе: смотрите, облако было вот тут, значит, на Земле будет тогда-то. Но спутников мало, и, даже если их будет много, до конца это проблему не решит (об этом ниже).

ЗЛОВЕЩЕЕ МЕРЦАНИЕ

В Физическом институте предложили оригинальную идею. Выйдете ночью под звездное небо. Видите, как мерцают звезды? На самом деле они, конечно, светят ровно. Космонавты с МКС не видят никакого мерцания. Это дрожит земная атмосфера. А что, если наблюдать очень далекие объекты? Когда плазменное облако пройдет между Землей и объектом, оно же немного исказит ровный свет. Объект «замерцает».

Только смотреть надо не в видимом свете, а по радио. Радиоволны – такие же «световые» волны, как обычный свет. Но, поскольку длины волн у радио на порядки выше, чем у света, они лучше реагируют на плазменные облака. И на роль отдаленных источников радиоволн хорошо подходят квазары (активные ядра галактик) и пульсары (вращающиеся нейтронные звезды).

Радиотелескоп, который показали в Физическом институте, на «телескоп», и даже на спутниковую тарелку, не похож. И это нормально. Такие типы устройств называются антенными полями. Они дешевле «тарелок», и работают на длинах волн, с которыми «тарелки» не справятся.

«Поле» антенн по размеру (судя по фото) – скорее огородик. Шестнадцать стоек, на каждой по четыре маленькие антенны (всего 64). Рядом – ящик с оборудованием. В институте предполагают, что таких станций слежения можно сделать много-много, и разместить в разных частях страны. Точность прогноза повысится.

Как это будет работать на практике? Тут надо спросить тех, кто ежечасно следит за космической погодой и выдает прогнозы, которыми мы пользуемся. И лучше других знает, почему предсказать получается не все.

Ученые работают с «мерцаниями» уже много лет, а в последние годы стали применять этот метод для прогнозирования космической погоды, рассказала KP.RU руководитель Центра прогнозов космической погоды Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Мария Абунина:

- Это точный метод в том случае, когда облако направлено прямо на Землю.

К сожалению, пока что методика «мерцаний» позволяет фиксировать только мощные облака, а слабый «электромагнитный туман» - не видит. Но лиха беда начало.

СПУТНИК, ВИСЯЩИЙ НА «ГВОЗДИКЕ»

Чтобы подстраховаться ото всех неожиданностей, в идеале было бы хорошо наполнить космос спутниками слежения. Прямо-таки окружить ими Солнце. Но этот идеал, вероятно, недостижим.

Дело в том, что вы не можете просто «повесить» спутник в любой заданной точке. Например, между Солнцем и Землей. Спутнику надо за что-то гравитационно «зацепиться». Такими «крючками» или «гвоздиками» являются так называемые точки Лагранжа, места, где гравитация Земли, Луны, Солнца уравновешивается, и спутник просто парит.

Сейчас зонды бдят в так называемой точке Л1 (она чуть ближе к Солнцу, чем Земля).

- Если аппараты в точке Л1 что-то фиксируют, можно быть уверенным, через час и нам приготовиться, - говорит Мария Абунина.

Плохо, что мы не всегда наблюдаем обратную сторону дневной звезды. А ведь там могут возникать активные области, которые наделают дел на Земле через пару недель.

Хуже всего с позицией «между нами и Солнцем» (а не наискось, как точка Л1). Там нет зон Лагранжа, и спутник ни к чему не «прицепить».

- Иметь там постоянно работающую станцию – мечта, - вздыхает Мария Абунина, давая понять, что – пока несбыточная.

Так и выходит, что «глаз» у нас недостаточно, и «достаточно» в ближайшее время не будет.

НОВЫЙ КАНАЛ ИНФОРМАЦИИ

Пока что точность прогноза составляет около 7 часов, говорит Мария Абунина. Предугадывать точнее – дело сложное. Угадаешь - молодец, не угадаешь – не молодец.

Радиотелескоп, фиксирующий «мерцания», существенно поможет, особенно относительно больших выбросов, летящих «в лоб».

- Неоспоримое преимущество этого метода – он наблюдает ситуацию в пространстве между Солнцем и Землей, тогда как солнечные спутники видят, по сути, только поверхность светила и ближайшие окрестности, - говорит Мария Абунина.

Чтобы метод работал лучше, таких радиотелескопов должно быть много, и они должны мониторить постоянно, следить за плазменными облаками в динамике.

ОТКУДА ЧТО ВЗЯЛОСЬ

Особого внимания заслуживают истории, когда магнитная буря гремит с «ясного неба».

- Такое редко, но бывает, было и этим летом, - говорит Мария Абунина.

Часто это вопрос трактовки данных, а не истории про то, как «коварное облако подкралось сбоку».

- Мы видим, как летит спокойное, медленное плазменное «волокно». Думаем, что его «мощности» хватит разве что на слабенькую бурю. А оно неожиданно вызывает серьезное возмущение, - рассказывает Мария Абунина.

Тонкость в том, что «штормовой потенциал» определяется конфигурацией магнитного поля в облаке, о чем остается только догадываться.

- Есть модели, которые пытаются определить особенности «облачного магнетизма» по внешнему виду, но в реальности они работают плохо, - говорит Мария Абунина.

Сами ученые из таких ситуаций проблем не делают:

- Из тридцати медленных облаков, с «сюрпризом» окажется разве что одно. А может даже меньше, - указывает Мария Абунина.

Так или иначе, наблюдая «результат» на Земле, ученые могут отследить его источник на Солнце. Всегда. Ну, почти:

- Крайне редко мы видим эффект на Земле, а на Солнце – ничего. И не понимаем, откуда что взялось. Солнце – сложный организм. Скажем, наблюдая в ультрафиолетовом диапазоне, мы исследуем «поверхность», а «сюрприз» прибыл из более высоких слоев, - резюмирует Мария Абунина. Но такое происходит, повторюсь, крайне редко.

… Человечество существует благодаря Солнцу, это наш единственный источник энергии. Но и погибнуть наша цивилизация от Солнца может - как минимум, в своем нынешнем, электронно-компьютерном, виде. Очень мощная вспышка на дневной звезде в состоянии вывести из строя технику, обрушить интернет, да так, что восстанавливать будем долго. Поэтому – бдим. И наше недостаточное знание о природе магнитных бурь – факт крайне неприятный. Но ученые стараются и предлагают новые методы. Так что будем оптимистами. Предупреждены – значит, вооружены.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Российские ученые нашли у перелетных птиц аварийную систему: Она включается во время магнитных бурь

Магнитная буря с ясного неба: как Солнце наносит скрытый удар по Земле