Ровно год назад представители NASA и около 30 других правительственных агентств США собрались на специальное совещание, чтобы смоделировать и устранить угрозу, нависшую над космосом. Угроза была не в астероиде или инопланетянах, а в нашем собственном солнце, дающем жизнь.

Первые учения Space Weather Tabletop Exercise должны были стать учебным мероприятием, на котором эксперты могли бы в режиме реального времени отработать последствия геомагнитной бури, глобального нарушения магнитного поля Земли. Вызванные солнечными извержениями , геомагнитные бури могут уничтожать спутники, перегружать электросети и подвергать астронавтов опасному излучению. Минимизация последствий таких бурь требует тесной координации, и эта встреча стала для них шансом попрактиковаться.

Затем их моделирование превратилось в реальность.

«План состоял в том, чтобы прогнать гипотетический сценарий, выявив, где наши существующие процессы работают, а где их нужно улучшить», — сказал Джейми Фейворс, директор Программы космической погоды NASA в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «Но затем наш гипотетический сценарий был прерван вполне реальным».

10 мая 2024 года на Землю обрушилась первая за последние два десятилетия геомагнитная буря G5 или «жесткая». Событие, названное бурей Ганнона в память о ведущем физике космической погоды Дженнифер Ганнон, не вызвало никаких катастрофических разрушений. Но год спустя ключевые выводы из бури Ганнона помогают нам понимать и готовиться к будущим геомагнитным бурям.

Последствия шторма

Шторм Ганнона оказал влияние как на нашу планету, так и за ее пределами.

На земле оборвались некоторые высоковольтные линии, перегрелись трансформаторы, а управляемые GPS тракторы отклонились от курса на Среднем Западе США, что еще больше нарушило посевную, которая и так была отложена из-за сильных дождей той весной.

«Не все фермы пострадали, но те, которые потеряли, в среднем потеряли около $17 000 на ферму», — сказал Терри Гриффин, профессор сельскохозяйственной экономики в Университете штата Канзас. «Это не катастрофично, но им будет не хватать этого».

В воздухе угроза более высокого уровня радиации, а также потери связи и навигации вынудили трансатлантические рейсы изменить курс.

Во время шторма верхний слой атмосферы Земли, называемый термосферой, нагрелся до необычно высоких температур . На высоте 100 миль температура обычно достигает пика в 1200 градусов по Фаренгейту, но во время шторма она превысила 2100 градусов по Фаренгейту . Миссия GOLD ( Global-scale Observations of the Limb and Disk ) НАСА наблюдала, как атмосфера расширяется от жары, создавая сильный ветер, который поднимает тяжелые частицы азота выше.

На орбите расширенная атмосфера увеличила сопротивление тысяч спутников. ICESat-2 NASA потерял высоту и перешел в безопасный режим, в то время как CubeSat NASA CIRBE преждевременно сошел с орбиты через пять месяцев после шторма. Другим, таким как миссия Sentinel Европейского космического агентства , требовалось больше энергии для поддержания своих орбит и выполнения маневров, чтобы избежать столкновений с космическим мусором.

Буря также резко изменила структуру атмосферного слоя, называемого ионосферой. Плотная зона ионосферы, которая обычно покрывает экватор ночью, опустилась к Южному полюсу в форме галочки , вызвав временный разрыв вблизи экватора.

Шторм Ганнона также потряс магнитосферу Земли, магнитный пузырь, окружающий планету. Данные миссий НАСА MMS (Magnetospheric Multiscale) и THEMIS-ARTEMIS — сокращение от Time History of Events and Macroscale Interactions-Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun — показали гигантские, закручивающиеся волны частиц и свернутые магнитные поля вдоль края корональных выбросов массы. Эти волны были идеального размера, чтобы периодически сбрасывать дополнительную магнитную энергию и массу в магнитосферу при ударе, создавая самый большой электрический ток, наблюдаемый в магнитосфере за 20 лет.

Поступающая энергия и частицы от Солнца также создали два новых временных пояса энергичных частиц внутри магнитосферы. Обнаруженные CIRBE, эти пояса образовались между радиационными поясами Ван Аллена, которые постоянно окружают Землю. Открытие пояса важно для космических аппаратов и астронавтов, которые могут подвергаться опасности со стороны высокоэнергетических электронов и протонов в поясах.

Необычные полярные сияния

Шторм также вызвал полярные сияния по всему миру, включая места, где эти небесные световые шоу редки. Проект NASA Aurorasaurus был завален более чем 6000 отчетами наблюдателей из более чем 55 стран и всех семи континентов.

Фотографы помогли ученым понять, почему полярные сияния, наблюдаемые по всей Японии, были пурпурными, а не типичными красными. Исследователи изучили сотни фотографий и обнаружили, что полярные сияния были на удивление высокими — примерно в 600 милях над землей (на 200 миль выше, чем обычно появляются красные полярные сияния).

В статье , опубликованной в журнале Scientific Reports , исследовательская группа утверждает, что странный цвет, вероятно, возник в результате смешения красных и синих полярных сияний, вызванных молекулами кислорода и азота, поднявшимися выше обычного, когда шторм Ганнона нагрел и расширил верхние слои атмосферы.

«Обычно для этого нужны какие-то особые обстоятельства, как мы видели в мае прошлого года», — сказал соавтор Джош Петтит из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА о пурпурных полярных сияниях в Японии. «Действительно уникальное событие».

Потусторонние эффекты

Воздействие усиленной солнечной активности Солнца не закончилось на Земле. Активная солнечная область, которая спровоцировала шторм Ганнона, в конечном итоге отвернулась от нашей планеты и перенаправила свои выбросы в сторону Марса.

Когда энергичные частицы Солнца сталкивались с атмосферой Марса, орбитальный аппарат НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) наблюдал, как с 14 по 20 мая на Красной планете наблюдались полярные сияния.

Солнечные частицы заполнили звездную камеру на орбитальном аппарате NASA Mars Odyssey 2001 (который использует звезды для ориентации космического аппарата), в результате чего камера отключилась почти на час.

На поверхности Марса изображения с навигационных камер марсохода Curiosity НАСА были испещрены «снегом» — полосами и пятнышками, вызванными заряженными частицами. Между тем, детектор оценки радиации Curiosity зафиксировал самый большой всплеск радиации с момента посадки марсохода в 2012 году. Если бы астронавты были там, они бы получили дозу радиации в 8100 микрогрей — эквивалент 30 рентгенограмм грудной клетки.

Еще больше впереди

Шторм Ганнона распространил полярные сияния на необычно низкие широты и был назван наиболее документированным геомагнитным штормом в истории. Год спустя мы только начали распутывать его историю. Данные, полученные во время этого исторического события, будут анализироваться в течение многих лет, открывая новые уроки о природе геомагнитных бурь и о том, как лучше всего их выдерживать.