В этом солнечном цикле Солнце более активное, чем прогнозировалось
Полярное сияние — это свет, испускаемый частицами верхних слоев атмосферы, когда они взаимодействуют с заряженными частицами из магнитосферы. Для ученых полярное сияние — это бесконечно сложное сочетание динамики ионосферы, проявление внутренней связи Земли с Солнцем. Для промышленности это фактор риска.
В феврале 2022 года SpaceX запустила 49 интернет-спутников Starlink на низкую околоземную орбиту (НОО). В день запуска из-за выброса корональной массы на Солнце в атмосфере Земли на высоте примерно от 100 до 500 километров началась геомагнитная буря.
Огромное количество электромагнитной энергии было выброшено прямо в верхние слои атмосферы Земли. Это создавало красивые полярные сияния, но энергия также увеличивала плотность воздуха. Более высокая плотность воздуха, как правило, не имеет большого значения для спутников НОО, поскольку она чрезвычайно мала на обычных эксплуатационных высотах (свыше 400 километров).
Starlink, однако, изначально был запущен на высоту 210 километров. Это гораздо ближе к Земле, с экспоненциально более высокой плотностью воздуха. Тридцать восемь из 49 запущенных спутников впоследствии были потеряны из-за атмосферного сопротивления плотных слоев атмосферы.
Солнце проходит 11-летний цикл, в течение которого его активность периодически увеличивается и уменьшается. На пике цикла мы видим больше солнечных пятен на поверхности Солнца, больше испускаемого излучения и больше солнечных вспышек. Геомагнитные бури, подобные той, которая вызвала разрушение Starlink, являются относительно распространенным явлением, особенно когда Солнце достигает пика цикла.
В предыдущем цикле, который закончился в 2019 году (24—й отслеживаемый цикл с 1755 года), было 927 штормов, классифицированных только как умеренные или слабые — в среднем по одному каждые пять или около того дней.
В настоящее время мы находимся на четвертом году 25-го солнечного цикла, и этот цикл уже оказался удивительным. Предполагалось, что максимальная активность 25-го цикла наступит в 2025 году, но солнечная активность уже превысила этот показатель. Это означает, что мы наблюдаем больше геомагнитных бурь, больше полярных сияний (и на более низких широтах, чем обычно) и, потенциально, более опасные условия для спутников НОО.
Если геомагнитные бури так распространены, почему они не вызывают больше проблем? Реальность такова, что последствия бурь гораздо менее очевидны, чем сгорание спутников в атмосфере.
Например, когда энергия космической погоды попадает в верхние слои атмосферы Земли, состав ионосферы меняется в дополнение к тому, что воздух становится плотнее. Высокочастотная, или «коротковолновая», радиосвязь зависит от предсказуемой ионосферы для передачи на большие расстояния.
Геомагнитные бури, влияющие на состав ионосферы, могут вызвать перебои в радиосвязи, такие как сбой в Северной Америке в августе. Даже незначительные штормы могут привести к ухудшению качества радиосигналов, используемых в военных и морских системах, авиационной связи или любительском радио.
Сильные штормы могут привести к отключению радиосвязи на несколько часов. Они также могут вызвать более заметные проблемы, такие как девятичасовое отключение электроэнергии, с которым столкнулась компания Hydro-Québec в 1989 году.
Мы можем определить, когда солнечная вспышка покидает поверхность Солнца, и приблизительно предсказать, когда она повлияет на Землю, предупреждая об определенных типах штормов и шансах увидеть полярное сияние. Однако для многих штормов возможности прогнозирования очень малы или вообще отсутствуют, поскольку это зависит от того, как магнитное поле Земли взаимодействует с солнечным ветром, который труднее увидеть.
Прогнозирование текущей погоды является одним из важнейших инструментов. С помощью таких приборов, как наземные радары и магнитометры на спутниках, мы можем оценить электромагнитную энергию космической погоды, поступающую в атмосферу, почти мгновенно.
