- Усі магнітні бурі беруть початок на Сонці, а не в земній погоді.
- Основні причини це корональні викиди маси та швидкі потоки з корональних дір.
- Ключовим є напрямок магнітного поля сонячного вітру: південна орієнтація відкриває шлях енергії в магнітосферу.
- Внесена енергія підсилює електричні струми, викликає аврори і тимчасово спотворює виміряне поле.
- Бурі частіше трапляються поблизу максимуму 11-річного сонячного циклу.
Коли люди говорять про «магнітну бурю», це може звучати так, ніби йдеться про атмосферну негоду з дощем і вітром. Насправді геомагнітна буря не має нічого спільного з хмарами або опадами. Це порушення високо над нами, всередині невидимої магнітної бульбашки, що огортає планету. І причина майже завжди зводиться до одного джерела: Сонця.
Починається все зі Сонця
Наше Сонце не спокійна куля світла. Це кипляча плазма, що несе електричні заряди і породжує потужні магнітні поля. Ці поля перекручуються, накопичують напругу і іноді раптово звільняють енергію. Такий викид може виштовхнути в простір величезну масу плазми разом із заплутаним магнітним полем. Якщо цей «хмарастий» викид летить в наш бік, він може спричинити геомагнітну бурю.
Сонячний вітер і два основні тригери
Навіть в тиші Сонце постійно виділяє заряджені частинки в усі боки, це сонячний вітер. Буря виникає, коли цей потік раптово стає швидшим, густішим або більш магнітним. Є два основні способи доставити удар:
- Корональні викиди маси (CME) це великі одиночні вибухи, що викидають мільярди тонн плазми разом з її магнітним полем. Коли CME потрапляє в напрямку Землі, він може спричинити сильну бурю.
- Корональні діри це холодніші, менш щільні області, де магнітне поле відкрите і випускає тривалі швидкі потоки. Через обертання Сонця такі струмені можуть регулярно приходити кожні кілька тижнів.
Чому напрямок магнітного поля вирішальний
Найважливіше не лише швидкість або щільність вітру, а напрямок його магнітного поля. Земне поле на денній стороні орієнтовано переважно на північ. Якщо міжпланетне магнітне поле направлене на південь, відбувається магнітна рекупноція, поля замикаються і «відкривають двері», через які енергія і частинки активно потрапляють у магнітосферу. Через це повільний, але південний потік може спричинити сильнішу бурю, ніж швидкий, але північний.
Події всередині магнітосфери
Коли енергія входить, кілька процесів йдуть одночасно:
- Зростають електричні струми поблизу Землі.
- Посилюється кільцевий струм, що зменшує виміряне на поверхні магнітне поле.
- Верхні шари атмосфери нагріваються і розширюються.
- Частинки, що прямують до полюсів, зіштовхуються з атомами атмосфери і викликають аврори.
Буря розгортається в три фази: початкова фаза з коротким стиском поля, основна фаза з рекупноцією і піковим падінням поля, та фаза відновлення коли енергія згасає і поле повертається до норми.
Сонячний цикл і частота бур
Сонце має приблизно 11-річний цикл активності. Біля максимуму зростає кількість плям і CME, тому бурі стають частішими і потужнішими. Біля мінімуму великі CME трапляються рідше, і переважають регулярні потоки з корональних дір.
Джерела
NOAA SWPC, NASA, GFZ та інші наукові огляди пояснюють ці процеси і надають спостережні дані про CME, корональні діри і індекс Kp.
