Космическая непогода: как Солнце создает на Земле бури, от которых страдают люди и техника
Взаимоотношения Земли с Солнцем противоречивы. Благодаря звезде на нашей планете есть жизнь. При этом натиск солнечной энергии слишком велик: если бы не надежный магнитный щит, все живое могло бы «сдуть» солнечным ветром.
Что такое геомагнитная буря
Ядро Земли — это раскаленный железо-никелевый сплав: твердый внутри и жидкий снаружи. Внешнее ядро, словно океан из раскаленного металла, постоянно движется. Это движение порождает электрический ток, который создает электромагнитное поле Земли и магнитосферу — пространство вокруг планеты, где движение заряженных частиц определяется ее магнитным полем. Магнитосфера защищает нас от солнечного ветра — потока заряженных частиц, которые распространяются от Солнца в космос. Источник ветра — солнечная корона: это верхний, самый разреженный слой атмосферы звезды, состоящий из плазмы.
Как считают ученые, Марс лишился своей атмосферы из-за отсутствия постоянного геомагнитного щита и солнечного ветра.
Солнечный ветер «дует» всегда, а наша магнитосфера стабильно отклоняет его потоки. Их скорость обычно не превышает 400 километров в секунду. Иногда в короне Солнца возникают области открытого магнитного поля — корональные дыры. Из них солнечный ветер вырывается, как вода из шланга, со скоростью в 2–3 раза больше обычной.
Если одна из дыр направлена на Землю, то через день или два у нас происходит геомагнитная буря. Она напоминает обычную бурю, только разворачивается в магнитосфере Земли, а вместо воды «бурлят» линии магнитного поля.
Как космическая погода влияет на технику
Космическая непогода дарит нам красивейшие полярные сияния, но может вызывать временные перебои в работе техники. Более всего под угрозой спутники и другие космические аппараты: из-за удаленности от Земли они меньше защищены геомагнитным щитом.
Сильные возмущения магнитосферы могут повлиять на наземную технику. В металлах есть свободные электроны. Изменение магнитного поля заставляет их двигаться в одном направлении — получается электрический ток. Если металлический объект длинный, то ток может быть сильным. Например, на линиях электропередачи во время магнитной бури образуется дополнительный ток, который может перегрузить систему и вызвать отключение электроснабжения. Выглядит это так, как если бы вы подключили слишком много устройств к одной розетке и из-за перегрузки сети выбило бы пробки.
Трансформаторы, которые преобразуют электричество для бытового использования, тоже подвержены воздействию магнитных бурь: они перегреваются и выходят из строя. Уязвимы к геомагнитным возмущениям морские и воздушные системы навигации, использующие высокочастотные радиосигналы.
Чтобы защитить технику, инженеры снижают нагрузку во время космической непогоды: на спутниках, например, отключают часть аппаратуры. Технику можно спрятать за собственным магнитным щитом. Для этого нужно создать вокруг нее магнитное поле, пустив ток по периметру, установить батареи конденсаторов, накапливающие излишнюю энергию, или клетку Фарадея, которая заблокирует электромагнитное излучение и рассеет излишки энергии.
Как магнитные бури влияют на организм
О влиянии геомагнитных бурь на здоровье человека одним из первых заговорил советский биофизик Александр Чижевский. Он основал новую отрасль науки — гелиобиологию, которая изучает влияние солнечной активности на биологические процессы.
По мнению ученых, в человеческом организме геомагнитные бури вызывают сбой суточных ритмов и нарушение работы биологических часов, которые управляют режимом сна и бодрствования. Авторы одного из научных исследований считают, что геомагнитная активность может усугубить сердечно-сосудистые заболевания: они пришли к выводу, что магнитные бури косвенно связаны с увеличением количества инсультов на 19%.
Во время геомагнитных возмущений перелетные птицы сбиваются с пути, поскольку ориентируются по магнитному полю Земли. У ученых есть предположение, что птицы буквально видят магнитное поле благодаря криптохрому — особому белку, чувствительному к свету.
