Что такое магнитная буря

Откуда берутся бури

Солнце постоянно выбрасывает в космос поток плазмы — солнечный ветер. Он несёт с собой магнитное поле Солнца и обтекает Землю, как река обтекает камень: магнитное поле планеты защищает её, как щит. Буря начинается, когда к Земле приходит особенно быстрый или плотный поток, а его магнитное поле направлено против земного. Тогда поля «сцепляются», энергия солнечного ветра проникает внутрь щита, и магнитное поле Земли начинает колебаться.

Есть два главных источника бурь.

• Корональные выбросы массы. После вспышки Солнце может выбросить облако плазмы в миллиарды тонн. Если облако летит в сторону Земли, оно долетает за 1–3 суток, самые быстрые — меньше чем за сутки. Такие выбросы вызывают самые сильные бури, но заранее их не предскажешь: прогноз появляется, только когда выброс уже произошёл.
• Корональные дыры. Это области на Солнце, откуда солнечный ветер дует в два-три раза быстрее обычного. Бури от них обычно слабые или умеренные, зато предсказуемые: Солнце поворачивается вокруг своей оси примерно за 27 суток (если смотреть с Земли), поэтому долгоживущая дыра снова «стреляет» по Земле через 27 дней. На этом построен прогноз на месяц.

Как измеряют силу бури: индекс Kp

На каждой магнитной обсерватории считают местный индекс K — насколько сильно колебалось магнитное поле за три часа, по шкале от 0 до 9. Планетарный индекс Kp — это усреднённое значение по 13 обсерваториям в разных частях света. Его официально рассчитывает немецкий исследовательский центр GFZ Potsdam, а в реальном времени — по своей сети магнитометров — американская служба NOAA, чьи данные и прогноз показывает этот сайт.

Kp считают в третях: 5−, 5o, 5+, затем 6− и так далее. Поэтому на сайте вы увидите значения вроде 4,67 (это 5−) или 5,33 (5+). Индекс общий для всей планеты: буря идёт везде одновременно, отличается только местное время, в которое она начинается.

Шкала Kp нелинейная. Чтобы сравнивать бури, используют индекс ap, который растёт пропорционально колебаниям поля: при Kp 5 он равен 48, а при Kp 9 — уже 400. Суточный индекс Ap — среднее восьми трёхчасовых значений; по нему составлен наш рейтинг самых сильных бурь с 1932 года.

Шкала бурь G1–G5

Служба космической погоды NOAA делит бури на пять уровней. Чем выше уровень, тем реже он бывает и тем заметнее последствия для техники.

При слабых бурях возможны небольшие колебания напряжения в энергосетях высоких широт и сияния на Крайнем Севере. При сильных — сбои спутниковой навигации и коротковолновой радиосвязи, сияние видно в средней полосе. При экстремальных — риск аварий в энергосистемах и потеря радиосвязи на КВ на сутки-двое.

По шкале NOAA уровень G1 начинается уже с Kp 5− (4,67), поэтому на сайте буря отмечается с этого значения.

Солнечный цикл

Число пятен, вспышек и выбросов на Солнце растёт и падает с периодом около 11 лет. Текущий, 25-й цикл начался в декабре 2019 года, а в октябре 2024 года NASA и NOAA объявили, что Солнце вошло в период максимума. Около максимума и в первые годы спада бури случаются в разы чаще, чем в спокойные годы. Но сильная буря возможна в любой фазе цикла: знаменитые Хэллоуинские бури 2003 года пришлись уже на спад предыдущего цикла.

Насколько точен прогноз

Прогноз на 1–3 дня строят по снимкам Солнца: видно вспышку и облако плазмы, по его скорости рассчитывают, когда оно долетит до Земли. Время прихода известно примерно с точностью до полусуток. Силу бури уточняют, только когда облако проходит мимо спутников в точке либрации L1, в 1,5 миллиона километров от Земли: там измеряют скорость частиц и направление магнитного поля. Это происходит за 15–60 минут до начала бури.

Прогноз на 27 дней предсказывает повторяющиеся бури от корональных дыр и не видит будущих выбросов. Поэтому он полезен, чтобы прикинуть неспокойные дни, а точные часы смотрите в прогнозе по часам и прогнозе на неделю.

Знаменитые бури

• 1–2 сентября 1859 года, событие Кэррингтона — сильнейшая известная буря. Искрили и загорались телеграфные аппараты, а полярное сияние видели даже в тропиках.
• 13–14 марта 1989 года — авария энергосистемы канадской провинции Квебек: около 6 миллионов человек на 9 часов остались без электричества.
• 29–31 октября 2003 года, Хэллоуинские бури — сбои и повреждения спутников, отключение электричества в шведском Мальмё, изменённые маршруты самолётов над полюсом.
• 10–11 мая 2024 года — первая экстремальная буря G5 с 2003 года. Полярное сияние видели в средней полосе России и даже на юге Европы.

Как бури влияют на технику

• Энергосети. Колебания магнитного поля наводят токи в длинных линиях электропередачи и перегревают трансформаторы. Больше всего рискуют сети в высоких широтах.
• Спутники. Во время бури атмосфера нагревается и «разбухает», спутники на низких орбитах тормозятся. В феврале 2022 года из-за небольшой бури SpaceX потеряла до 40 из 49 только что запущенных спутников Starlink.
• Навигация и связь. Ионосфера искажает сигналы GPS и ГЛОНАСС — точность падает. Коротковолновая радиосвязь, на которой работают, например, самолёты над полюсом, может пропадать.

На телефоны, компьютеры и бытовую технику магнитные бури не влияют.

Бури и самочувствие

Многие говорят, что во время бурь у них болит голова, скачет давление или хуже спится. Научные данные противоречивы. Часть исследований находит связь: крупная работа 2019 года по 263 городам США (Zilli Vieira и соавторы, журнал Environmental Health) связала геомагнитные возмущения с небольшим ростом смертности от сердечно-сосудистых причин. Обзор 2006 года (Palmer и соавторы, журнал Surveys in Geophysics) отмечает, что результаты разных работ расходятся, а механизм влияния не установлен.

Большинство людей бурь не замечает. Самочувствие часто ухудшается из-за перепадов погоды, недосыпа или стресса, а когда знаешь о буре, легко связать с ней обычную головную боль. Поэтому на сайте есть опрос самочувствия: каждый день видно, что отмечают жители вашего города, а в личном дневнике — как меняется ваше самочувствие вместе с индексом Kp.

Что делать, если вы чувствуете бури

• Высыпайтесь и не сбивайте режим.
• Пейте воду, меньше кофе и алкоголя.
• Не отменяйте лекарства, которые назначил врач, и не начинайте новые без консультации.
• Если у вас гипертония — измеряйте давление тонометром, а не ориентируйтесь на прогноз.
• При резком ухудшении — к врачу; в экстренном случае звоните 103 или 112.

Это общие советы, а не медицинская рекомендация.

Полярные сияния

Сияние — это свечение верхних слоёв атмосферы, куда врываются частицы солнечного ветра. Обычно оно стоит кольцом вокруг магнитного полюса, а во время бурь кольцо расширяется к югу. В Мурманске сияние видно почти каждую тёмную ясную ночь, в Петербурге — при Kp от 4, в Москве — при Kp от 6, низко над северным горизонтом. Где сияние возможно в ближайшие дни, — на странице «Северное сияние».

Источники

• NOAA Space Weather Scales — шкала бурь G1–G5 и частота уровней.
• Matzka J. et al. The geomagnetic Kp index and derived indices of geomagnetic activity. Space Weather, 2021, doi:10.1029/2020SW002641.
• Zilli Vieira C. L. et al. Geomagnetic disturbances driven by solar activity enhance total and cardiovascular mortality risk in 263 U.S. cities. Environmental Health, 2019, doi:10.1186/s12940-019-0516-0.
• Palmer S. J., Rycroft M. J., Cermack M. Solar and geomagnetic activity, extremely low frequency magnetic and electric fields and human health at the Earth's surface. Surveys in Geophysics, 2006, doi:10.1007/s10712-006-9010-7.