Народные волнения: что такое геомагнитные бури и как они влияют на нашу жизнь
В августе 1859 года ученые во всем мире с изумлением наблюдали за тем, как на солнечном диске увеличивается число темных пятен. Среди наблюдателей был Ричард Кэррингтон, астроном-любитель из английского городка Редхилл. Первого сентября Кэррингтон делал наброски странных солнечных пятен, и вдруг его ослепила вспышка белого света, которая продлилась пять минут. В последующие дни на планете произошло множество странных событий: перестали работать телеграфы в Европе и Северной Америке, а при попытке их починить операторов било током. В тропиках вспыхнуло северное сияние, а в восточных штатах США оно было настолько ярким, что люди читали газеты, не включая свет. Птицы запели среди ночи, решив, что наступило утро, а тысячи людей бросились молиться — в полной уверенности, что настал апокалипсис.
Впрочем, уже через день необычные явления закончились, а Ричарда Кэррингтона осенило, что причиной произошедшего была мощнейшая геомагнитная буря, вызванная, в свою очередь, той самой белой вспышкой на солнце. До этого ученые знали о возмущениях геомагнитного поля Земли, но не связывали их с солнечной активностью. Кэррингтон рассказал о своем открытии на ежегодном съезде британских астрономов, а супербурю 1859 года официально назвали «Событием Кэррингтона». Более ста лет спустя выяснилось, что гениальный ученый-самоучка постиг природу магнитных бурь, хотя и не до конца.
Почему происходят геомагнитные бури
Простыми словами: геомагнитные бури возникают из-за воздействия солнечного ветра на магнитное поле Земли — тут Кэррингтон был прав. И это не экстраординарное событие, а непрерывный процесс, который начался на заре возникновения Солнечной системы и продолжается до сих пор. Поток заряженных частиц, исходящих от Солнца, непрерывно ударяется о магнитное поле Земли — именно поэтому оно представляет собой асимметричную вытянутую структуру. Но не всегда этот поток однородный и стабильный.
«Плотность и скорость солнечного ветра зависят от активности солнечных пятен. Последние исследования в гелиофизике говорят о наличии на Солнце корональных дыр, которые обуславливают выбросы плазмы в межпланетное магнитное поле, — объясняет Сергей Анисимов, директор геофизической обсерватории «Борок» (филиал ИФЗ РАН), доктор физико-математических наук. — Солнечная плазма движется по силовым линиям межпланетного магнитного поля и при определенных условиях может взаимодействовать с магнитными силовыми линиями Земли. Если возмущенные потоки солнечного ветра при значительных скоростях и плотностях потока взаимодействуют с магнитосферой Земли, то образуются магнитные бури».
Магнитные бури длятся от нескольких часов до нескольких дней и бывают разными по уровню интенсивности. Национальная администрация океанических и атмосферных явлений США в 1999 году разработала так называемый G-индекс для обозначения мощности магнитных бурь. «Это утилитарная оценка, характеризующая интенсивность магнитной бури по ее влиянию на земное окружение: людей, животных, технические системы, средства связи и навигацию», — поясняет Сергей Анисимов. Чаще всего происходят слабые бури уровня G-1: они могут вызывать незначительные погрешности в работе спутников. Умеренные бури G-2 часто приводят к перепадам напряжения и повреждениям трансформаторов, а также помехам радиосвязи. Сильные бури G-3 сопровождаются серьезными нарушениями спутниковой навигации, а мощные бури G-4 могут генерировать электротоки в трубопроводах. Реже всего встречаются экстремальные бури G-5, которые приводят к серьезным нарушениям работы энергосетей и спутников.
Интересно, что долгосрочные прогнозы магнитных бурь носят очень приблизительный характер, ведь солнечная активность не до конца предсказуема. Наиболее точные сводки можно получить за двое суток и непосредственно за час до воздействия солнечного ветра на магнитное поле.
Какие последствия у магнитных бурь
Самый безобидный и зрелищный эффект магнитных бурь — северное сияние. Вот как это работает: электрически заряженные частицы солнечного ветра перенаправляются к магнитным полюсам Земли. Когда эти частицы сталкиваются с атомами и газами, входящими в состав верхних слоев атмосферы, часть образовавшейся энергии выделяется в виде фотонов света. Мы видим их как зарницы и всполохи на ночном небе. Во время сильных магнитных бурь спектр северного сияния (так называемые авроральные овалы) увеличивается и достигает более низких широт. Именно поэтому, например, во время магнитной бури уровня G-4, произошедшей в Центральной России 23–24 апреля, северное сияние было видно в Московской и Ленинградской областях.
Магнитные бури влияют на технику: навигационные системы, спутники, радиоволновые системы связи и электросети. «Представим себе ситуацию 50-летней давности. Экипаж судна, находящегося в открытом море, ориентируется в пространстве по магнитному компасу ввиду отсутствия GPS, — объясняет Сергей Анисимов. — При сильных магнитных бурях их физическое влияние на компас будет составлять около 1% от среднего значения магнитного поля, и, несмотря на такой, казалось бы, малый процент, это весьма существенно для навигации, так как показатели компаса будут искажены относительно спокойного поля».
Как говорит Анисимов, магнитные бури оказывают физически очевидное влияние на системы, принцип действия которых основан на прохождении сигнала через ионосферу (например, GPS и радиосвязь). Во время магнитной бури ионосфера изменяет свои физические свойства, в результате возможны отклонения и ошибки. Магнитные бури также влияют на системы энергоснабжения: так, геомагнитная буря 13–14 марта 1989 года вывела из строя трансформаторы и оборудование линий электропередачи в канадской провинции Квебек.
Ученые подсчитали, что если бы «событие Кэррингтона» произошло сейчас, экономика США пострадала бы на $2,6 трлн. За геомагнитной бурей такой силы последовали бы годы блэкаутов, вызванные серьезными повреждениями трансформаторов. А это, в свою очередь, сказалось бы на всех сферах жизни, от работы больниц до финансовых рынков. «Именно такие сильные магнитные бури могут вывести из строя некоторые системы, если не следить за безусловной исправностью электротехнического оборудования, системами снабжения, подключением трансформаторов, согласованием с ними. Все профилактические работы должны проводиться четко и заблаговременно во избежание непредвиденных ситуаций», — комментирует Сергей Анисимов.
Как магнитные бури влияют на человека
Множество людей уверены, что во время магнитных бурь ухудшается самочувствие и обостряются хронические заболевания, но доказательная наука это отрицает. Например, официальная позиция Геологической службы США: что магнитные бури могут быть опасны только для пилотов, летающих на большой высоте, и астронавтов в связи с повышением уровня радиации во время солнечной активности. «Реккурентные магнитные бури — это естественный природный процесс, — объясняет Сергей Анисимов. — В течение миллиардов лет эволюция всего живого на нашей планете проходила в условиях сложившейся магнитосферы, которая немного менялась в зависимости от того, как изменялся фоновый поток солнечного ветра. Выживали те биологические виды, которые приспосабливались к жизни в геомагнитном поле. Если организм здоровый и адаптированный, не потерял иммунитет, то магнитные бури влияют на него в меньшей степени».
Наталья Шиндряева, врач-невролог, д.м.н., профессор кафедры неврологии ИПО Сеченовского университета, уверена, что в большинстве случаев проблемы со здоровьем во время магнитных бурь — чистое совпадение. «К сожалению, наши граждане часто пропускают прием препаратов при хронических заболеваниях, в результате чувствуют ухудшение, начинают искать причину и списывают все на магнитные бури».
Александр Ванигасурия, врач-невролог клиники «К+31», напоминает, что при МРТ на пациента воздействует крайне интенсивное магнитное поле, во много раз превышающее «природное», и на самочувствие это не влияет. «Во многих случаях у людей складывается ложное впечатление о влиянии магнитных бурь на самочувствие. Это порой и вопрос внушаемости со стороны (сила общественного влияния), и особенностей нашего внимания, которое склонно связывать вещи между собой: плохо бывало и до, и после магнитной бури, но в памяти осталось именно сочетание одного с другим. После не значит вследствие, но нашему мозгу проще иметь предсказуемое представление об окружающем». В то же время Ванигасурия считает, что некоторые люди действительно могут чувствовать перемены погоды и магнитные бури, хотя они могут выступать не как реальная причина, а скорее как триггер: организм чувствует перемены в атмосфере и реагирует на них привычным способом, используя как повод сбросить накопленное психоэмоциональное напряжение.