Магнитная буря - это сильное возмущение магнитного поля Земли, которое возникает, когда к планете приходит поток заряженных частиц и магнитных полей от Солнца. Она вызывает полярные сияния, сбои спутников, радиосвязи и навигации, а при очень сильных бурях - аварии в энергосетях. Влияние на здоровье людей изучается давно, но надежных доказательств того, что буря напрямую вызывает головную боль или скачки давления у большинства людей, пока нет.
Откуда берется магнитная буря
Земля окружена магнитосферой - областью, где ее магнитное поле отклоняет заряженные частицы солнечного ветра. Солнечный ветер дует постоянно, но иногда его скорость и плотность резко возрастают. Это происходит в двух главных случаях:
- Корональный выброс массы. Солнце выбрасывает облако плазмы массой в миллиарды тонн со своим магнитным полем. До Земли оно добирается обычно за 1-4 суток.
- Высокоскоростной поток из корональной дыры. Из областей короны с открытыми силовыми линиями ветер дует быстрее обычного. Такие дыры живут несколько оборотов Солнца, поэтому вызванные ими умеренные бури могут повторяться примерно через 27 дней.
Самое важное - направление магнитного поля, принесенного к Земле. Если оно направлено на юг, то есть против земного поля у дневной стороны, силовые линии соединяются, и энергия солнечного ветра потоком вливается в магнитосферу. Возникают сильные электрические токи в верхней атмосфере и вокруг планеты, и магнитное поле на поверхности начинает колебаться. Если поле облака направлено на север, даже мощный выброс может пройти почти без последствий.
Масштаб колебаний стоит представлять правильно. Магнитное поле у поверхности Земли составляет примерно 25-65 тысяч нанотесла в зависимости от широты. Во время сильной бури оно меняется на сотни, редко на несколько тысяч нанотесла, то есть обычно на доли процента - несколько процентов. Для сравнения, обычный магнит на холодильнике создает вплотную к себе поле примерно в сто раз сильнее земного.
Индекс Kp и шкала G1-G5
Силу геомагнитной активности описывают планетарным индексом Kp. Он рассчитывается по данным сети магнитометров по всему миру за каждые три часа и принимает значения от 0 до 9. Значения от 0 до 3 означают спокойную обстановку, 4 - возмущенную, а начиная с 5 говорят о магнитной буре.
Космическая служба погоды США (NOAA SWPC) использует шкалу G из пяти уровней, привязанную к индексу Kp. Именно ее часто цитируют в новостях.
| Уровень | Kp | Название | Возможные последствия |
|---|---|---|---|
| G1 | 5 | Слабая | Сияния на высоких широтах |
| G2 | 6 | Умеренная | Помехи радиосвязи на севере |
| G3 | 7 | Сильная | Сбои GPS, нагрузка на сети |
| G4 | 8 | Очень сильная | Проблемы энергосистем, спутников |
| G5 | 9 | Экстремальная | Возможны отключения электричества |
Бури уровня G1 случаются сотни раз за 11-летний солнечный цикл, а G5 - в среднем несколько раз за цикл, иногда ни разу. В России прогнозы публикуют, например, Институт прикладной геофизики и Лаборатория солнечной астрономии ИКИ РАН. Прогноз на 1-3 дня вперед достаточно надежен по времени прихода облака, а вот силу бури трудно предсказать заранее: направление магнитного поля в облаке становится известно лишь за 30-60 минут, когда оно проходит мимо спутников в точке Лагранжа L1.
Влияет ли магнитная буря на самочувствие
Это самый популярный вопрос о магнитных бурях, и ответ на него осторожный.
Что показывают исследования
Ряд эпидемиологических работ находил небольшие статистические связи между периодами высокой геомагнитной активности и числом обращений по поводу сердечно-сосудистых событий, колебаниями артериального давления и вариабельностью сердечного ритма. Однако результаты разных групп часто не совпадают, эффекты малы, а механизм не установлен. Корреляция в таких исследованиях не доказывает, что причиной была именно буря: на те же дни могут приходиться перепады атмосферного давления, температуры, сезонные факторы.
Физически колебания поля во время бури слабые: они меньше, чем изменения поля, которые человек испытывает, проезжая в метро или электричке, рядом с мощными электродвигателями. В аппарате МРТ поле в десятки тысяч раз сильнее земного, и это не вызывает у пациентов приступов мигрени. Поэтому большинство ученых считает прямое влияние бурь на организм здорового человека маловероятным или очень слабым.
Почему людям кажется, что голова болит из-за бури
Значительную роль играет эффект ноцебо: если человек с утра прочитал, что сегодня магнитная буря и будет плохо, он внимательнее прислушивается к ощущениям и связывает с бурей обычную усталость или головную боль. Магнитные бури объявляют часто, и совпадения неизбежны. Кроме того, многие одновременно чувствуют смену погоды, а метеозависимость связана прежде всего с атмосферным давлением и температурой, а не с геомагнитной обстановкой.
Что делать, если плохо самочувствие
Если в дни бурь регулярно беспокоят головная боль, скачки давления или перебои в сердце, это повод обратиться к врачу и проверить давление и сердце, а не списывать симптомы на Солнце. Сильная боль в груди, внезапная слабость в руке или ноге, нарушение речи требуют вызова скорой помощи в любой день, независимо от прогноза космической погоды.
Полярные сияния - самое красивое следствие
Во время бури частицы, накопленные в хвосте магнитосферы, устремляются вдоль силовых линий к полярным областям и врезаются в атмосферу на высоте примерно 100-300 км. Атомы кислорода светятся зеленым (на высоте около 100-200 км) и красным (выше 200 км), азот дает синие и фиолетовые оттенки. В спокойное время сияния видны за полярным кругом, а при сильной буре овал сияний расширяется к экватору.
В мае 2024 года экстремальная буря уровня G5, самая сильная за два десятилетия, подарила сияния жителям средних широт: их фотографировали в Подмосковье, на юге России, в Европе и в южных штатах США. Камеры смартфонов фиксируют сияние лучше глаз, потому что при долгой выдержке собирают больше света, и розовые оттенки на снимках ярче, чем в реальности.
Как бури бьют по спутникам, GPS и энергосетям
- Спутники. Буря разогревает верхнюю атмосферу, она расширяется и тормозит низколетящие аппараты. В феврале 2022 года после умеренной бури SpaceX потеряла около 40 только что запущенных спутников Starlink: они не смогли подняться на рабочую орбиту и сгорели. Заряженные частицы также накапливают заряд на корпусах и вызывают сбои электроники.
- GPS и ГЛОНАСС. Ионосфера становится неоднородной, сигналы навигационных спутников искажаются, точность падает с метров до десятков метров, а иногда приемник теряет сигнал. Это важно для точного земледелия, геодезии и авиации.
- Радиосвязь. Коротковолновая связь в высоких широтах может пропадать на часы, поэтому авиакомпании иногда меняют маршруты полярных рейсов.
- Энергосети. Быстрые изменения поля наводят в длинных линиях электропередачи постоянные токи. Они перегревают трансформаторы. 13 марта 1989 года из-за сильной бури энергосистема канадской провинции Квебек за полторы минуты отключилась, и около 6 миллионов человек остались без электричества примерно на 9 часов.
- Трубопроводы. Наведенные токи ускоряют коррозию длинных металлических труб, поэтому их защиту рассчитывают с учетом геомагнитной активности.
Событие Кэррингтона 1859 года
1 сентября 1859 года британский астроном Ричард Кэррингтон, зарисовывая пятна на Солнце, увидел две ярких вспышки белого света внутри группы пятен. Меньше чем через сутки к Земле пришел мощнейший выброс, и началась самая сильная магнитная буря из достоверно зафиксированных. Полярные сияния наблюдали на Кубе, на Гавайях и в Колумбии, а на северо-востоке США ночью было так светло, что люди читали газеты.
Главной электрической сетью того времени был телеграф. Операторы получали удары током, бумага на аппаратах загоралась от искр, а некоторые линии продолжали работать даже с отключенными батареями, питаясь током, наведенным бурей. Если подобная буря повторится сегодня, ущерб для энергосистем, спутников и связи может быть огромным, поэтому такие сценарии моделируют энергетики и страховые компании. В июле 2012 года выброс похожей силы прошел мимо Земли: планета находилась в другой точке орбиты, и удар пришелся в пустоту.
Что еще спрашивают о магнитных бурях
Как долго длится магнитная буря
Обычно от нескольких часов до 1-2 суток. После резкого начала следует главная фаза с максимальными колебаниями поля, а затем фаза восстановления, которая может растянуться еще на несколько дней.
Опасна ли буря в самолете
На обычных маршрутах средних широт дополнительная доза облучения во время бури незначительна. На полярных рейсах при сильных солнечных событиях авиакомпании могут снижать высоту или менять маршрут.
Можно ли предсказать бурю за неделю
Только приблизительно: зная, что через 27 дней корональная дыра снова повернется к Земле, можно ожидать повторения умеренной бури. Прогноз бурь от выбросов массы возможен лишь после самого выброса, то есть за 1-3 дня.
Влияет ли буря на смартфон
На сам смартфон нет. Может ухудшиться точность определения местоположения по спутникам, но мобильная связь и интернет в городах работают как обычно.