Выброс плазмы на Солнце и чем он отличается от солнечной вспышки

«Выброс плазмы» — устойчивое медийное выражение для научного термина корональный выброс массы (CME, coronal mass ejection). Это явление часто упоминается вместе с солнечными вспышками, однако представляет собой принципиально иной процесс. Разберём, что происходит на Солнце, как CME добирается до Земли и чего на самом деле стоит ожидать.

Что такое CME

Корональный выброс массы — это выброс облака намагниченной плазмы из солнечной короны в межпланетное пространство. В типичном CME может содержаться от одного миллиарда до нескольких сотен миллиардов тонн вещества. Плазма движется со скоростью от 250 до 3 000 километров в секунду.

CME происходит в активных областях Солнца — там, где магнитные поля скручиваются и запасают энергию. При внезапном перестройке (магнитное пересоединение) накопленная энергия высвобождается, и плазма выбрасывается наружу.

Вспышка и CME: что общего и в чём разница

Солнечная вспышка и CME — два разных явления. Они могут происходить одновременно, но одно не обязательно влечёт за собой другое.

Солнечная вспышка — это выброс электромагнитного излучения: рентгеновских лучей, ультрафиолета, видимого света, радиоволн. Излучение распространяется со скоростью света и достигает Земли примерно через 8 минут. Оно вызывает радиопомехи на дневной стороне планеты, но само по себе не создаёт геомагнитной бури.

CME — это выброс вещества. Облако плазмы движется значительно медленнее и достигает орбиты Земли за 1–4 суток в зависимости от начальной скорости. При этом между вспышкой и CME часто есть пространственная и временная связь: мощная вспышка нередко сопровождается CME, и наоборот. Но слабые вспышки могут быть без CME, а CME — без заметной вспышки.

Когда CME опасен для Земли

Не каждый CME достигает Земли. Для того чтобы произошло геомагнитное возмущение, необходимо сочетание условий:

• Направление. CME должен быть направлен в сторону Земли. Выброс, ушедший в сторону, пройдёт мимо, не оказав воздействия.
• Скорость. Более быстрые CME создают более сильный удар по магнитосфере.
• Ориентация магнитного поля. Ключевой параметр — Bz-компонента: если магнитное поле CME направлено на юг (противоположно полю Земли), взаимодействие с магнитосферой усиливается и буря становится сильнее. Этот параметр нельзя измерить заранее — только когда облако достигнет точки L1, примерно за 30–60 минут до удара.

Что происходит при геомагнитной буре

Если CME достиг Земли и вызвал геомагнитную бурю, последствия зависят от её интенсивности по шкале G1–G5 NOAA.

Спутники. При сильных бурях увеличивается лобовое сопротивление атмосферы на низких орбитах (LEO) из-за её нагрева и расширения. Это приводит к орбитальному распаду быстрее запланированного. Возможны также нарушения в электронике спутников — зарядка поверхностей, программные сбои.

GPS и навигация. Ионосфера, через которую проходят сигналы GPS, возмущается при геомагнитных бурях и вспышках. Это снижает точность позиционирования — особенно в высоких широтах и при бурях уровня G3 и выше.

Радиосвязь. Коротковолновые частоты (ВЧ-диапазон) нарушаются прежде всего солнечными вспышками, а не CME. Геомагнитные бури могут затруднять связь на высоких широтах.

Энергосети. При мощных геомагнитных возмущениях (G4–G5) в длинных проводниках — линиях электропередачи, трубопроводах — индуцируются геомагнитно-индуцированные токи (GIC). Это может повредить трансформаторы. Операторы энергосистем при получении предупреждения NOAA заранее принимают защитные меры. Сбои при бурях уровня G1–G2 маловероятны.

Полярные сияния. Видимый результат бури — авроры на больших широтах. При буре G3 сияния могут наблюдаться до широты ~50°; при G5 — в средних широтах Европы и Северной Америки.

Что не доказано

Прямая связь между солнечными вспышками, CME или геомагнитными бурями и артериальным давлением, качеством сна, самочувствием или настроением людей не подтверждена научными исследованиями. Эта тема активно изучается, однако доказательная база для таких утверждений на сегодняшний день отсутствует.

Мониторинг и прогнозирование

За CME наблюдают в реальном времени спутники NASA (STEREO, SOHO) и NOAA (GOES). После обнаружения выброса NOAA SWPC выпускает предупреждения и прогнозы с указанием ожидаемого времени прибытия и возможного уровня бури. Данные доступны на сайте swpc.noaa.gov.

Читайте также на pronedra.ru: классы солнечных вспышек A, B, C, M и X — что означает каждый уровень и как читать данные NOAA.