Солнечная погода¶

Солнечная погода — совокупность процессов в солнечной атмосфере и солнечном ветре, сопровождающих изменение состояния межпланетной среды в результате возмущений на Солнце. Термин описывает периоды, когда поток солнечного излучения, поток заряженных частиц и магнитное поле Солнца существенно отклоняются от спокойного состояния, что оказывает влияние на магнитосферу, ионосферу и техносферу Земли.

¶Основные проявления

Солнечная погода формируется под действием нескольких взаимосвязанных процессов:

• Солнечные вспышки — кратковременные выбросы энергии в атмосфере Солнца, сопровождающиеся усилением рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Излучение достигает Земли за около 8 минут и вызывает ионизацию ионосферы.
• Выбросы корональной массы (CME) — выбросы плазмы и магнитного поля из солнечной короны, распространяющиеся в межпланетном пространстве со скоростью от нескольких сотен до более чем 2000 км/с. При достижении Земли вызывают магнитные бури.
• Повышенная солнечная активность — рост числа солнечных пятен, протуберанцев и солнечных радиоизлучений, связанный с 11-летним циклом солнечной активности.

¶Солнечный ветер

Основной переносчик возмущений от Солнца к Земле — солнечный ветер, поток плазмы, истекающий из солнечной короны. В спокойном состоянии скорость солнечного ветра составляет 300–400 км/с, плотность — около 5–10 частиц на кубический сантиметр. При солнечных возмущениях скорость возрастает до 600–1000 км/с и более, плотность и магнитное поле резко увеличиваются. Межпланетное магнитное поле, переносимое солнечным ветром, взаимодействует с магнитным полем Земли, определяя характер геомагнитных возмущений.

¶Влияние на Землю

¶Магнитосфера и ионосфера

При столкновении возмущённого солнечного ветра с магнитосферой возникают магнитные бури, сопровождаемые усиленными токовыми системами в ионосфере. Магнитные бури классифицируют по планетарному индексу Kp и по шкале G (NOAA):

¶Техносфера

Солнечная погода оказывает практическое влияние на:

• Спутниковые системы — радиационные пояса и потоки заряженных частиц вызывают деградацию солнечных панелей и электроники, нарушение навигационных сигналов GPS/GLONASS.
• Радиосвязь — ионизационные возмущения нарушают коротковолновые радиоканалы и сигналы, проходящие через ионосферу.
• Энергосистемы — индуцированные токи в длинных линиях электропередачи и трубопроводах могут вызывать перегрузку трансформаторов. Крупнейший известный случай — Квебекская магнитная буря 13 марта 1989 года, приведшая к блэкауту в Канаде.
• Полярные авиарейсы — при сильных бурях повышается радиационная обстановка на полярных маршрутах, что учитывается при планировании полётов.

¶Наблюдения и прогноз

Наблюдения за солнечной погодой ведутся с Земли и с космических аппаратов. Ключевые обсерватории и миссии:

• SOHO (1995) — солнечная обсерватория на точке Лагранжа L1, обеспечивающая непрерывный мониторинг Солнца.
• SDO (2010) — Solar Dynamics Observatory, снимающая изображения солнечной атмосферы с высоким временным разрешением.
• ДСНС (Роскосмос) — российская система предупреждения о неблагоприятных солнечных явлениях, работающая с 1970-х годов.
• Космическая обсерватория «Спектр-РГ» и ряд российских ионосферных станций — обеспечивают данные для геофизических исследований.

Прогноз солнечной погоды строится на основе моделирования распространения выбросов корональной массы в межпланетном пространстве (например, моделей ENLIL и WSA-ENLIL) и статистических закономерностей солнечного цикла. Точность прогноза времени прихода возмущения к Земле составляет в среднем около 6–12 часов.

¶Солнечный цикл

Солнечная погода имеет циклический характер, связанный с 11-летним циклом солнечной активности. Максимум цикла сопровождается увеличением числа солнечных пятен, частоты вспышек и CME, что приводит к более частым и сильным магнитным бурям. Минимум цикла характеризуется спокойной солнечной погодой. Нынешний 25-й цикл солнечной активности начался в декабре 2019 года, максимум ожидается в 2024–2025 годах.

¶История изучения

Систематическое изучение солнечной погоды началось в XX веке. В 1908 году Джордж Эллери Хейл установил связь солнечных пятен с магнитным полем. В 1930-е годы были обнаружены корреляции между солнечной активностью и геомагнитными возмущениями. В 1950-е годы, в период Международного геофизического года, были созданы первые системы мониторинга солнечной активности. С началом космической эры проблема прогнозирования солнечной погоды приобрела практическое значение для обеспечения безопасности пилотируемых полётов и работы спутниковых систем.

¶Источники

• «Солнечная физика» — под редакцией А. Б. Северного
• «Солнечная активность и её влияние на Землю» — А. А. Гуртова
• Сборник «Солнечная погода и её влияние на техносферу» — ИЗМИРАН
• NASA Space Weather Prediction Center — обзоры солнечной активности
• С. И. Шабанов, «Солнечная погода: наблюдения и прогноз»