Допомога

На цій сторінці ви знайдете загальний огляд всього того, що входить до поняття “космічна погода”. Більш докладний опис з зображеннями та іншими корисними інструментами можна побачити, якщо натиснути на посилання, які ви знайдете під кожним параграфом. Якщо у вас є нагальне питання, будь-ласка, залиште повідомлення на нашому форумі і ми докладемо всіх зусиль, щоб допомогти вам.

Основи Космічної Погоди

Космічна погода розпочинається на Сонці. Сонце - це набагато більше, ніж просто яскрава гаряча куля посеред нашої Сонячної системи. Сонце дуже динамічне і відіграє ключову роль у всій Сонячній системі.

Перше, що нам потрібно зрозуміти, це те, що космос не такий порожній, як виглядає. Космос заповнений постійним потоком, що складається з сильно заряджених частинок (електронів), що надходять із Сонця. Цей потік - це те, що ми називаємо сонячним вітром. Магнітне поле, що оточує нашу планету, гарантує, що кожен, хто живе тут, захищений від цього сонячного вітру. Якби у нас не було магнітного поля навколо нашої планети, Земля виглядала б точно так само, як Марс: безплідна планета без атмосфери, де люди не змогли б вижити. Хоча це чудово, що ми маємо це магнітне поле навколо нашої планети, щоб захистити нас, це магнітне поле не є на 100% непроникним. Сонячний вітер все ще здатний проникати в нашу атмосферу поблизу слабких місць овальної форми навколо магнітних полюсів нашої планети. Сонячний вітер стикається там з атомами кисню та азоту, які утворюють нашу атмосферу на висоті від 80 до 600 кілометрів. Коли сонячний вітер стикається з цими атомами, атоми в нашій атмосфері тимчасово отримують більше енергії. Ця енергія змушує атоми в нашій атмосфері тимчасово вивільняти фотони, що є формою енергії, яку ми бачимо як світло. Ці атоми випромінюють світло, поки не заспокоюються. Світло, яке випромінюють ці атоми, - це полярне сяйво, яке ми бачимо у нічному небі.

Сонячний вітер - це перший фрагмент головоломки, про який нам потрібно знати, щоб повністю зрозуміти, про яку космічну погоду йдеться. Другий фрагмент головоломки має відношення до магнітного поля Сонця. Це те що ми називаємо міжпланетним магнітним полем. Міжпланетне магнітне поле розноситься скрізь по Сонячній системі сонячним вітром і його властивості постійно змінюються. Міжпланетне магнітне поле постійно змінюється як по силі, так і по напрямку. Для полярного сяйва нам потрібно, щоб сумарна сила міжпланетного магнітного поля була максимально високою (зазначено в Bt) і щоб Z-компонент (Bz) міжпланетного магнітного поля повертався на південь. На графіку, який ви можете знайти на нашому сайті, ви побачите негативне значення, коли Z-компонент (Bz) міжпланетного магнітного поля повернеться на південь.

Але чому для нас так важливо, що Z-складова міжпланетного магнітного поля повертається на південь? Це насправді досить легко зрозуміти, якщо ви коли-небудь гралися з магнітами. Якщо ви візьмете два звичайних магніти і спробуєте з’єднати обидва північні (або південні) полюси разом, ви побачите, що магніти хочуть відійти один від одного. Вони відштовхують одне одного. Якщо скласти північний і південний полюси разом, ви побачите, що вони притягують один одного! Протилежні полярності приваблюють один одного! Точно такий же принцип відбувається в космосі, де міжпланетне магнітне поле і магнітне поле Землі зустрічаються, оскільки лінії магнітного поля від Землі вказують з півдня на північ. Це Z-складова магнітного поля Землі, і вона завжди вказує на північ. Коли Z-складова міжпланетного магнітного поля також вказує на північ, ми побачимо, що подібно до магнітів, сонячний вітер відштовхується і йомуне вдається встановити зв’язок із магнітним полем Землі, що ускладнює вхід в нашу атмосферу.

Тепер зробимо вигляд, що Z-компонент (Bz) міжпланетного магнітного поля повернув на південь. Тепер ми знаємо, що оскільки магнітне поле Землі спрямоване на північ, міжпланетне магнітне поле з південною Z-складовою набагато простіше з’єднується з магнітним полем нашої планети. Подумайте про штабові магніти! Південь і північ приваблюють один одного! За допомогою цього зв’язку сонячному вітру буде набагато легше увійти в атмосферу. На графіку, який ви можете знайти на нашому сайті, ми хочемо побачити негативне значення. Це означає, що Z-складова (Bz) міжпланетного магнітного поля спрямована на південь.

Сонячний вітер і міжпланетне магнітне поле не є постійними за своєю силою, напрямком, щільністю та швидкістю. Ці значення можуть кардинально відрізнятися залежно від часу. Сонячний вітер тут на Землі має нормальну швидкість близько 300 км/с. Однак ця швидкість може різко зрости завдяки певним подіям на Сонці до 1000 км/с або іноді навіть більше! Щільність сонячного вітру (кількість частинок сонячного вітру на квадратний сантиметр) також може бути абсолютно різною час від часу. Навіть міжпланетне магнітне поле може різко збільшити силу, що, в свою чергу, може спричинити набагато сильнішу реакцію при взаємодії з магнітним полем Землі. З високою швидкістю та щільністю сонячного вітру та сильним міжпланетним магнітним полем, орієнтованим на південь, ми можемо побачити, що магнітне поле Землі переповнюється сонячним вітром, що, в свою чергу, призводить до того, що все більше й більше частинок сонячного вітру досягають атмосфери. Полярне сяйво стає яскравішим, а полярний овал розширюватиметься до нижчих широт, ніж зазвичай. Коли це відбувається, ми говоримо про геомагнітну бурю. Ми повернемося до цього пізніше, тому що спочатку нам потрібно дізнатися, що викликає ці збурені космічні погодні умови. Щоб знайти причину цього, нам, звичайно, потрібно ще раз зосередити свою увагу на Сонці. У нас є два важливі явища, про які нам потрібно дізнатися: корональні діри та викиди корональної маси.

Корональні діри

Починаємо з корональних дір. Корональна діра - це область на Сонці, де лінії магнітного поля Сонця простягаються далеко в космос. Це призводить до утворення отвору в короні - найбільш зовнішньому шарі нашого Сонця. Ці корональні діри - це ділянки на Сонці, де сонячний вітер може виходити з більшою швидкістю, ніж звичайно. Коли така область стикається із Землею, сонячний вітер такого коронального отвору почне наздоганяти звичайний сонячний вітер, який часто значно повільніший, ніж сонячний вітер з корональної діри. Це спричиняє утворення ударної хвилі, де сонячний вітер має більшу щільність і несе із собою набагато сильніше міжпланетне магнітне поле. Коли ударна хвиля пройде, ми побачимо, що щільність і напруженість міжпланетного магнітного поля зменшуються, а швидкість сонячного вітру збільшується. Корональні діри часто є джерелом незначних та помірних геомагнітних штормів тут, на Землі.

Корональні викиди маси

Найбільш вражаючі ефекти космічної погоди виникають завдяки так званим викидам корональної маси. Викидання корональної маси (або коротко - CME) - це в основному гігантська хмара сонячної плазми, пронизана лініями сонячного магнітного поля, які випускаються Сонцем під час таких подій, як сонячні спалахи та виверження ниток. Пізніше ми подивимось, що являють собою спалахи на Сонці та виверження ниток, але розумно запам’ятати ці два терміни, тому що вони часто згадуються в наших аналізах!

Але давайте глибше поглянемо на викиди корональної маси. Викид корональної маси - це величезна хмара частинок сонячного вітру, яка часто набагато швидша і щільніша за навколишній сонячний вітер. Міжпланетарне магнітне поле в межах такого викиду корональної маси також часто набагато сильніше. Міжпланетне магнітне поле зазвичай має загальну силу (Bt) близько 6 наноТесла тут на Землі, але всередині викиду корональної маси вона може зрости до 40nT чи навіть більше! Ви можете собі уявити, що магнітне поле Землі може бурхливо реагувати, коли сила міжпланетного магнітного поля настільки зростає!

Важлива річ, яку нам потрібно зрозуміти, це те, що викиди корональної маси можуть бути запущені в будь-якому напрямку. Найчастіше вони будуть спрямовані подалі від Землі. Якщо нам пощастить, і така плазмова хмара наблизиться до нашої планети, то, маючи трохи удачі, ми можемо насолоджуватися фантастичними полярними сяйвами часто на набагато нижчих широтах, ніж зазвичай.

Сонячні плями, сонячні спалахи та нитки

Ми вже знаємо, що таке викид корональної маси, але як Сонце випускає ці величезні хмари плазми? Для цього ми, звичайно, ще раз звертаємо свою увагу на Сонце. Найсильніші викиди корональної маси майже завжди є наслідком сонячних спалахів. Сонячні спалахи - це інтенсивні вибухи на Сонці, які відбуваються у складних областях сонячних плям. Сонячний спалах настільки потужний, що нам важко уявити його силу. Один сонячний спалах дорівнює потужності мільйонів ядерних бомб. Ці вибухи можуть порушити лінії магнітного поля поблизу області сонячної плями та викинути частину сонячної атмосфери (корони) у космос. Плазма, яка викидається і починає свою подорож міжпланетним простором, - це те, що ми називаємо викидом корональної маси.

Але більше про ці сонячні плями, тому що без сонячних плям у нас не буде сонячних спалахів. Сонячні плями - це темніші та прохолодніші ділянки сонячної поверхні, де сильні лінії магнітного поля виходять із внутрішніх частин Сонця через сонячну поверхню. Коли ці лінії магнітного поля заплутуються одна з одною і зриваються, вони вивільняють величезну кількість енергії, яку ми називаємо сонячним спалахом. Але сонячні плями - це не те, що ми завжди можемо знайти на нашому Сонці. Сонце слідує моделі приблизно 11 річного періоду, коли воно переходить від майже повної відсутності сонячних плям до дуже великої кількості сонячних плям, і знову повертається до стану без сонячних плям. Це те, що ми називаємо сонячним циклом.

Також так звані виверження ниток можуть запускати корональну масу в космос. Нитки - це хмари іонізованих газів, які утворюються над сонячними поверхнями між областями протилежних магнітних полярностей. Коли нитка стає нестабільною, вона часто руйнується і реабсорбується Сонцем. Інша можливість полягає в тому, що вона вивергається і їй вдається вирватися з сили тяжіння Сонця, отримана плазмова хмара називається… дійсно ви здогадалися… викидом корональної маси.

Бурхливі сонячні події, такі як сонячні спалахи та виверження ниток, іноді викидають велику кількість заряджених частинок у космос. Найважливіші частинки - протони, які можуть завдати шкоди супутникам і зробити важким або навіть неможливим високочастотний радіозв’язок на полярних широтах. Коли ці протони перевищують певний поріг, ми говоримо про сонячну радіаційну бурю.

Полярне сяйво

Гаразд, ми вже багато знаємо про космічну погоду. Давайте резюмуємо: ми знаємо, що космічна погода починається на Сонці, де постійний потік сильно заряджених частинок, які називаються сонячним вітром, виходить з Сонця. Іноді ми бачимо різкий сплеск активності сонячного вітру: потоків сонячного вітру з корональних дір та викидів корональної маси. Сонячний вітер забирає з собою магнітне поле Сонця, яке ми називаємо міжпланетним магнітним полем. Коли Z-компонент (Bz) міжпланетного магнітного поля повертається на південь (негативний), це спричиняє сильний зв’язок із магнітним полем Землі, завдяки чому сонячний вітер більш активно проникає у нашу атмосферу. Коли всі шматочки головоломки поєднуються, ми бачимо різке зростання полярної активності, що призводить до того, що полярне сяйво стає видним з нижчих широт, ніж зазвичай. Це ми називаємо геомагнітною бурею.

Таким чином, геомагнітна буря є результатом потоку сонячного вітру з корональної діри або викиду корональної маси, що надходить на Землю. Коли ми знаємо, що може бути шанс посилення полярної активності, настав час перевірити, що нам говорять магнітометри. Магнітометри - це дуже чутливі датчики, які розташовані по всьому світу і вимірюють порушення магнітного поля навколо нашої планети. В Інтернеті ми можемо знайти багато графіків в Інтернеті з магнітометрів по всьому світу, і якщо ми поєднаємо всі ці дані, ми можемо досить мати добре уявлення про те, наскільки сильна геомагнітна буря зараз і в яких широтах ми можемо побачити полярне сяйво. За даними цих магнітометрів ви можете надати геомагнітним збуренням певне значення Kp. Kp-індекс починається з 0 і переходить до 9. Геомагнітний шторм починається з Kp 5, що є незначною геомагнітною бурею і аж до Kp 9, що було б екстремальною геомагнітною бурею. Таким чином, Kp-індекс є основним способом сказати нам, наскільки великий полярний овал і наскільки сильне полярне сяйво.

Комп’ютери також намагаються передбачити, яким буде Kp-індекс найближчим часом, використовуючи сонячний вітер та дані IMF. Це не завжди на 100% надійно, але для початківців це чудовий інструмент, щоб робити грубі прогнози, чи з’явиться шанс на полярне сяйво найближчої години. Для більш детальної інформації ми пропонуємо вам прочитати статті нижче.

<< На попередню сторінку