Магнитные бури и солнечная активность в 2025 году: влияние на Землю и человека

Как предупредил замдиректора Института прикладной геофизики Вадим Коломин, в 2025 году ожидается пик солнечной активности. Вследствие этого увеличится интенсивность магнитных бурь, которые в первую очередь негативно влияют на технику и электронику.

«Есть пики солнечной активности, циклы в 11 лет происходят. <...> В 2025 году как раз будет пик солнечной активности. Но надо понимать, что магнитные бури имеют достаточно серьезные последствия в наш век, когда идет интенсивное развитие техники, электроники. Просто наблюдать за магнитными бурями неправильно, мы должны вырабатывать механизм принятия решений для корпораций и министерств, которые подвержены влиянию магнитных бурь», — пояснил эксперт.

НаукаРядом с Землей находится источник сверхмощных космических лучей

НаукаАрхивные данные «Вояджера-2» объяснили загадку магнитосферы Урана

Он также уточнил, что от магнитных бурь в значительной степени страдает космическая техника, самолеты, газопроводы, нефтепроводы, электромагистрали. При этом наиболее сильное воздействие на технику оказывается в северных широтах.

Солнечная активность: что это такое и какова ее цикличность

Под солнечной активностью понимается совокупность явлений и процессов, происходящих в связи с образованием и распадом в атмосфере Солнца сильных магнитных полей. Интенсивность солнечной активности напрямую связана с уровнем ее воздействия на околосолнечное и околоземное пространство, а также на земные сферы.

Солнечная активность не статична, она постоянно меняется: специалисты ежедневно наблюдают изменения в количестве и характеристиках солнечных пятен. Какая-либо закономерность в этих изменениях, на первый взгляд, отсутствует, однако в долгосрочной перспективе отмечаются устойчивые повторяющиеся изменения. Это позволило ученым выделить циклы солнечной активности продолжительностью 27 суток, 1 год, а также 11, 22, 87, 210, 2300 и 6000 лет. О некоторых из них расскажем подробнее:

• цикл длительностью 27 суток связан с вращением Солнца вокруг своей оси. За счет этого расположение солнечных пятен, источников излучения и выбросов вещества на стороне звезды, которая обращена к Земле, все время меняется. Именно поэтому среднесрочные прогнозы солнечной активности и космической погоды даются чаще всего на 27 суток;

• цикл длительностью 1 год обусловлен изменением расстояния от Земли до Солнца в ходе движения нашей планеты по орбите, которое в начале января минимально, а в начале июля — максимально. Соответственно, изменяются при этом попадающие на Землю потоки солнечной электромагнитной энергии, ультрафиолетового и рентгеновского излучений, что приводит к сезонным колебаниям параметров ионосферы и распространения радиоволн. Однако годовой цикл активности Солнца, как и 27 суточный, не дает истинного понимания об уровне всех процессов на звезде, поскольку позволяет лишь получить представление об изменениях на стороне наблюдателя;

• циклы длительностью 11 лет и 22 года имеют прямое отношение к внутренним процессам Солнца, а также к параметрам магнитного поля небесного светила. Сегодня точная продолжительность 11-летнего цикла составляет 11,1 года (в минувшем столетии это значение составляло 10,5 лет). В течение этого цикла количество солнечных пятен, фоновый уровень и амплитуда вспышек рентгеновского и ультрафиолетового излучений, а также поток радиоизлучения возрастают до максимальных значений, затем вновь падают до минимума. Полный цикл солнечной активности с возвратом Солнца к исходному состоянию состоит из двух 11-летних циклов, которые в совокупности образуют еще один цикл — 22-летний.

Таким образом, в 2025 году Солнце в ныне действующем цикле достигнет максимума своей активности, что определенным образом повлияет на космическую погоду и спровоцирует на Земле множественные магнитные бури. Однако, как пояснил заведующий лабораторией солнечной астрономии Института космических исследований (ИКИ) и Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) РАН Сергей Богачев, точно спрогнозировать вспышки на Солнце и магнитные бури на Земле не представляется возможным — можно лишь говорить об общих тенденциях геомагнитной обстановки.

Современные методы измерения солнечной активности

Подробные представления о солнечной активности очень важны, так как позволяют статистически спрогнозировать ее уровень и космическую погоду. Для оценки происходящих на Солнце процессов используются данные о количестве и параметрах солнечных пятен, а также об уровне радиоизлучения на длине волны 10,7 см (F10.7).

Как правило, информация о солнечной активности собирается при помощи солнечных телескопов, которые дают возможность вести наблюдение за Солнцем в разных диапазонах электромагнитного излучения. Кроме того, солнечную активность также измеряют посредством анализа солнечных вспышек (внезапных выбросов энергии на Солнце) и корональных выбросов (потоков плазмы, вылетающих в космическое пространство из солнечной короны после вспышек).

Наконец, при определении уровня солнечной активности также учитываются солнечный ветер (поток частиц, выбрасываемый Солнцем в космическое пространство со скоростью до 1000 км/с) и магнитное поле звезды.

Статистика солнечной активности

Отсчет солнечных циклов ведется с 1755 года, когда началось активное наблюдение за изменениями на Солнце и солнечными пятнами. В настоящее время идет 25-й по счету цикл солнечной активности, который начался в декабре 2019-го и продлится примерно до 2030 года.

Согласно данным из официальных источников, 22 июля 2024 года было зафиксировано примерно на 33% больше солнечных пятен в день, чем 22 июля 2013 года — то есть во время 24-го цикла, который был четвертым по величине за всю историю наблюдений и наиболее слабым за последнюю сотню лет. В целом же статистика за предыдущие периоды гласит, что:

• в первом году 25-го цикла (декабрь 2019-го — ноябрь 2020 года) на Солнце фиксировалось на 101% больше пятен в день, чем в первом году 24-го цикла;

• во втором году 25-го цикла (декабрь 2020-го — ноябрь 2021 года) пятен в день было больше примерно на 7%, чем во втором году 24-го цикла;

• в третьем году 25-го цикла (декабрь 2021-го — ноябрь 2022 года) пятен в день наблюдалось больше примерно на 8%, чем в третьем году 24-го цикла;

• в четвертом году 25-го цикла (декабрь 2022-го — ноябрь 2023 года) на Солнце было зафиксировано в среднем на 41% больше пятен в день, чем в четвертом году 24-го цикла;

• в пятом году 25-го цикла (1 декабря 2023-го — 22 июля 2024 года) ученые насчитали пятен на 63% больше в день, чем за аналогичный период 24-го цикла.

Прогнозы солнечной активности на 2024 и 2025 годы

По официальной информации, опубликованной на сайте Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ, солнечная активность в мае 2024 года достигла своего максимального значения за последние два цикла — 24-й и 25-й.

«В предыдущем, 24-м цикле, максимальные значения индекса были достигнуты в ноябре 2011 года (значение — 139) и в феврале 2014 года (значение — 146). В текущем, 25-м цикле, солнечная активность уже превышала эти значения летом 2023 года, когда вырастала до уровня около 160. Измерения в прошедшем мае месяце показали, что Солнце превысило и этот уровень. Поступившее значение индекса активности за май составило около 172. Таким образом, текущий солнечный цикл уже приблизительно на 20% превысил пики предыдущего цикла», — отмечается в сообщении.

Что же касается пика текущего цикла, то он, согласно прогнозу, может быть достигнут в июле 2025 года. Ученые не исключают, что магнитная буря в следующем году может нарушить электроснабжение на большей части нашей планеты или, как минимум, оставить людей без Интернета — вероятность этого крайне мала, но она, тем не менее, есть. Последствия такого разрушительного воздействия могут устраняться годами, что на десятилетия отбросит назад все достижения технического прогресса.

Что такое магнитные бури и как они формируются

Магнитные бури — это сильное возмущение магнитного поля Земли, резко нарушающее плавный суточный ход элементов земного магнетизма. Магнитные бури формируются под воздействием потоков солнечной плазмы, которые вырываются из активных областей Солнца и «накрывают» нашу планету в тот момент, когда межпланетная ударная волна, идущая впереди плазменного потока, достигает магнитосферы Земли.

Магнитная буря является частью магнитосферной бури, включающей в себя полярные сияния, ионосферные возмущения, а также рентгеновское и низкочастотное излучение, возникающее в верхних слоях атмосферы.

Нередко магнитные бури сопровождаются циклонами, которые появляются из-за разогрева верхней атмосферы с последующей передачей тепла в тропосферу. Такие явления, как магнитные бури, в среднем происходят 5-6 раз в год и могут продолжаться от нескольких часов до нескольких дней.

Взаимосвязь солнечной активности и магнитных бурь

Когда плазма, выброшенная Солнцем в космическое пространство, «упирается» в магнитосферу Земли, последняя сопротивляется чужеродному вторжению. Однако в какой-то момент «силы» уравновешиваются, давление с обеих сторон становится одинаковым. Граница земной магнитосферы, «подпираемая» с внешней стороны потоком солнечной плазмы, устанавливается на расстоянии при­мерно 10 земных радиусов от поверхности Земли, и плазма начинает обтекать магнитосферу.

Частицы плазмы деформируют силовые линии магнитосферы, вытягивая их, в результате чего на противоположной от Солнца стороне образу­ется своеобразный шлейф, который простирается за орбиту Луны. А Земля оказывается внутри этого корпускулярного потока, по своей силе сравнимого с мощным ураганом. И когда этот «ураган» налетает на магнитную оболочку земного шара, она еще сильнее сжимается с подсолнечной стороны, и на планете разыгрывается магнитная буря.

А всем известное полярное (северное) сияние — это последствия столкновения протонов и электронов корпускул, прорвавшихся в земную атмосферу и оказавшихся в полярных широтах на высоте 100-1000 км, с частицами воздуха. Так, 6 марта 1989 года на Солнце произошла мощная вспышка, после которой корпускулярные потоки до такой степени «расшевелили» магнитосферу Земли, что по планете прокатилась сильнейшая магнитная буря, а северное сияние было видно даже жителям Калифорнии в США.

Системы мониторинга магнитных бурь

Земля вся находится в окружении магнитных полей, и эти магнитные поля известны как магнитосфера. Она защищает нашу планету от деструктивных потоков космических частиц и солнечного ветра, но в ряде случаев некоторая доля частиц солнечного ветра все же проникает в пространство, окружающее Землю. Из-за вспышек на Солнце происходят магнитные бури, которые негативно влияют не только на здоровье и самочувствие людей, но и на работу техники.

Ныне существующие способы прогнозирования геомагнитных бурь малоэффективны, поскольку позволяют составлять лишь краткосрочные прогнозы «космической погоды» — это делается на основе измерений солнечного ветра и межпланетного магнитного поля (ММП) в близкой к Земле точке Лагранжа.

Однако российские ученые вместе с коллегами из европейских стран разработали метод прогнозирования геомагнитных бурь, основанный на результатах наблюдения за корональными дырами на Солнце. По мнению авторов метода, это поможет повысить прогнозирование вероятности возникновения магнитных бурь с нескольких часов до нескольких дней, что, в свою очередь, позволит принять необходимые меры для защиты от неблагоприятных воздействий инженерных систем на Земле и в космосе.

Последствия магнитных бурь для спутниковой связи и навигации

Магнитные бури способны оказывать существенное влияние на ионосферу Земли — верхнюю часть атмосферы, расположенную на высоте от 50 км и насыщенную свободными ионами и электронами. А нестабильность ионосферы, в свою очередь, не только мешает радиосвязи, работе спутников, и передаче данных через интернет, но и способна нарушить работу телерадиовещания.

Кроме того, мощные магнитные бури могут вызывать скачки напряжения, отключение электроэнергии и поломку электрооборудования.

Самые сильные магнитные бури в истории

За всю историю наблюдений на Земле происходило множество магнитных бурь. Вот три самых сильных из них:

• в августе-сентябре 1859 года произошла наиболее мощная магнитная буря, которая стала причиной массового сбоя в работе телеграфных систем в Европе и Северной Америке. Кроме того, можно было наблюдать северное сияние буквально из любого уголка земного шара, в том числе — в южных широтах. Считается, что такие масштабные геомагнитные колебания случаются не чаще одного раза в 500 лет;

• весной 1921 года астрономы обнаружили на Солнце пятно, радиус которого составлял порядка 150 тысяч километров. Спустя пару дней после солнечной вспышки, 15 мая, Землю «накрыла» сильнейшая магнитная буря, которая вывела из строя половину техники Нью-Йоркской Центральной железной дороги и привела к нарушениям в работе телеграфа и телефонной связи во всем мире. 

• 16 января 1938 года на Солнце произошла сразу серия мощных выбросов, которые продолжались 11 дней. После этого на Земле ожидаемо разразилась магнитная буря, которая стала причиной прекращения всех трансатлантических сообщений на целых 12 часов, а жители Европы получили уникальную возможность полюбоваться северным сиянием, практически не выходя из собственных домов.

В дальнейшем были магнитные бури, которые приводили к сбою в работе коммуникационных и электрических сетей (1972 г.); нарушению работы высокочастотной связи и техники на спутниковых аппаратах (1989 г.); возникновению катаклизмов, прозванных с легкой руки работников НАСА «Хэллоуинскими бурями», и выведению из строя спутниковых систем (2003 г.); нарушениям в работе спутников и других космических аппаратах, находившихся на околоземной орбите (2022 г.) и др.

Магнитные бури и здоровье человека: мифы и реальность

Давно известно, что не самым лучшим образом магнитные бури влияют и на самочувствие людей. Объясняется это тем, что некоторые частоты геомагнитных пульсаций приближены к частотам сердечных сокращений. При этом поводу взаимосвязи «магнитные бури — плохое самочувствие» существуют разные мнения, некоторые из которых являются мифами. Рассмотрим подробнее некоторые из них.

• К магнитным бурям чувствительны только люди с проблемами со здоровьем. Это не так — к колебаниям магнитного поля чувствительны абсолютно все люди.

• Люди начинают реагировать на магнитную бурю только спустя 22 дня от ее начала. Неверно — как правило, реакция на это явление начинается за одни сутки до начала магнитной бури.

• Магнитная буря чаще всего «бьет» по сердцу и сосудам. Не совсем так — ее «мишенью» чаще всего становится любой больной орган, по принципу «где тонко — там рвется».

• Магнитная буря — безусловное зло для жителей Земли. Некорректное утверждение, так как магнитная буря не может быть «злом» или «добром», она представляет собой, скорее, некий синхронизатор внутренних ритмов отдельного человека и общества в целом. Проводились исследования, которые показали, что в от­сутствие магнитных бурь свыше одного месяца субъективное и объективное состояние здоровых обследуемых людей ухудшается.

Как обезопасить себя от магнитных бурь: рекомендации врачей

Врач-терапевт одной из российских медицинских компаний Марина Константинова рекомендовала  в период магнитных бурь уменьшить физическую нагрузку, побольше гулять на свежем воздухе, не нагружать пищеварительную систему жирной, острой и соленой пищей.

Кроме того, специалисты советуют пить больше чистой воды, избегать стрессовых ситуаций, высыпаться и на всякий случай иметь при себе аптечку со средствами первой помощи на случай обострения хронических заболеваний.

Как защитить технику от магнитных бурь

Для защиты техники от пагубного воздействия магнитных бурь необходимо снизить на нее нагрузку, а лучше — вообще отключить, считает завлабораторией физики околоземного пространства Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, доктор физико-математических наук Вячеслав Пилипенко.

«Если это спутник, можно выключить аппаратуру, и она не так пострадает. Если это наземные системы — высокоширотные линии электропередачи, — операторы сети могут снизить нагрузку. Сейчас сети ЛЭП существенно расширились и все они связаны между собой. Если бы в одном месте произошло катастрофическое нарушение, то “посыпалась” бы вся сеть», — пояснил эксперт.

Между тем специалисты из Тольятти создали систему для нейтрализации влияния высокой солнечной активности на работу силовых трансформаторов. Она предназначена для защиты электросетей от сбоев во время магнитных бурь.

Доказано, что перебои в работе вызываются не самими геомагнитными бурями, а генерируемыми ими геоиндуцированными токами, которые нагревают металлические элементы трансформаторов и способны полностью вывести их из строя. Ученые из Тольяттинского университета (ТГУ) же разработали устройство, которое будет отслеживать геомагнитные возмущения и блокировать их негативное воздействие.

«Устройство состоит из системы мониторинга на основе датчика Холла (измерительный преобразователь для измерения величины магнитного поля. – Прим. ред.) и системы управления режима нейтрали силового трансформатора. При геомагнитном возмущении геоиндуцированные токи будут втекать в нейтрали и обмотки трансформаторов. Система отследит этот момент и даст сигнал на отключение нейтрали – сработает защита, и трансформатор не почувствует воздействия геоиндуцированных токов из-за геомагнитной бури», — говорится в сообщении на официальном сайте ТГУ.

Опасность магнитных бурь для озонового слоя

В наши дни ученые пришли к выводу, что магнитные бури способствуют разрушению озонового слоя Земли — в частности, в течение суток может разрушиться примерно до четверти озонового экрана в полярной мезосфере на высоте порядка 75 км. Это нередко связано с высыпаниями энергичных частиц — протонов, электронов и альфа-частиц, которые проникают в атмосферу Земли на высоты от 100 километров и ниже из магнитосферы.

Предполагается, что данная информация может пригодиться для составления более точного прогноза касательно будущего озонового слоя и климата Земли, а также для анализа распространения радиоволн.