Разрушитель мифов

Где-то с началом конца перестройки, в широкие массы вошло такое понятие как магнитная буря. Вдруг оказалось, что эти бури очень влияют на наше самочувствие. И сразу стало понятно, чем объясняется внезапно свалившаяся головная боль и общее недомогание. Крайним оказалось Солнце.

Наша планета надежно защищена от космических воздействий атмосферой и магнитным полем Земли. И только настоящие космические ненастья - солнечные вспышки и магнитные бури могут потревожить обитателей нашей планеты. Несмотря на всю незначительность влияния на живое, для обычного, немного мнительного человека одного лишь сообщения о грядущей буре бывает достаточно, чтобы забеспокоится о своем здоровье.

Мы остановимся сейчас только на одном, наиболее интересном проявлении космической погоды - на геомагнитной активности. Так обычно называют быстрые и резкие изменения геомагнитного поля, которые всегда сопровождают магнитные бури.

Прежде чем углубиться в детали космического прогноза, полезно провести аналогию с прогнозом обычной - атмосферной - погоды. Обращаясь к сообщениям Гидрометцентра, мы хотим узнать, холодной ли будет зима, будет ли ясно в следующие выходные и брать ли зонтик завтра. Чем ближе интересующий период, тем конкретнее и точнее должны быть предсказания. Перед выходом на улицу достаточно просто посмотреть в окно, чтобы получить достоверную информацию о том, сияет ли Солнце или небо затянули тучи. Прогноз на ближайшие дни предупреждает о возможном приходе атмосферного фронта с осадками. Сводка же погоды на месяц вперед никогда не содержит предупреждений о конкретном  дождике в "следующий четверг". Тем не менее, квалифицированный "дальний" прогноз температуры и осадков по-своему необходим для сельского хозяйства, коммунальных служб, речников и энергетиков.

Такие же простые соображения применимы и для понимания космической погоды: предупреждения о начинающейся магнитной буре должны иметь стопроцентную достоверность, а месячные сводки содержат скорее сведения о среднем состоянии магнитосферы, чем о конкретных магнитных возмущениях. Более того, геомагнитный прогноз даже в чем-то проще обычного прогноза погоды. Прежде всего, потому, что, в отличие от сложной динамики взаимосвязанных процессов в земной атмосфере, механизм электромагнитного влияния Солнца на Землю, можно описать как единую цепь следующих друг за другом событий.

Первопричиной всех космических ненастий служат различные проявления солнечной активности, в частности солнечные вспышки. При их появлении возникают магнитные облака, которые, вылетев из атмосферы Солнца, со скоростью 300-1500 км/с достигают Земли спустя несколько дней после своего рождения. А солнечный свет проводит в пути всего лишь 8 минут. Эта разница во времени создает определенные удобства для прогноза магнитной бури.

Кроме того, геомагнитные вариации во время магнитных бурь имеют глобальный характер: их проявления в умеренных широтах практически одинаковы по всему земному шару. Отдельно в прогнозах отмечают только ночную авроральную зону - пояс между 60-м и 80-м градусами магнитной широты на противоположной от Солнца стороне Земли, где геомагнитная активность значительно более высока.

Но это все то, что касается кратковременных прогнозов. В чем же сложность долговременных и возможны ли они? Дело в том, что группы пятен на поверхности Солнца часто существуют дольше, чем длится один оборот, и на основании наблюдений за предыдущие дни можно составить примерную карту пятен на один-два следующих оборота. Но при этом время существования отдельных солнечных вспышек, длительность которых не превышает нескольких часов, предсказать практически невозможно. Реально лишь попытаться предугадать время предполагаемого прохода уже известной активной области на поверхности Солнца через центральный меридиан, откуда ее воздействие на Землю наиболее вероятно. Именно на эти интервалы времени и предсказывают слабовозмущенную геомагнитную обстановку. Добиться большей конкретности прогноза можно только на ближайшие три - семь дней. В этом случае достаточно сведений о видимой в данный момент части солнечной поверхности.

Как только из-за восточного (левого, если смотреть с Земли) края солнечного диска появляется новая активная область - группа пятен, выдается предупреждение о повышенной вероятности возникновения солнечных вспышек и соответственно бурных всплесков геомагнитной активности в ближайшие дни. Хотя конкретное время начала вспышки или бури предсказать довольно трудно.
Эти несколько расплывчатые прогнозы запрашивают, например, космические агентства, учитывающие радиационные опасности магнитных бурь при планировании работ космонавтов в открытом космосе.

За вспышками наиболее удобно следить, измеряя рентгеновское излучение Солнца на космических аппаратах: во время вспышки его интенсивность подскакивает в сотни и тысячи раз. С Земли проводить подобный мониторинг невозможно, потому что рентгеновское излучение полностью поглощается атмосферой. Поэтому наблюдения проводят геостационарные спутники. Наземные солнечные телескопы позволяют зарегистрировать наиболее крупные вспышки в оптическом диапазоне и определить их координаты на солнечном диске, но по понятным причинам наземные наблюдения невозможно проводить непрерывно.

После того как солнечная вспышка зарегистрирована, дать прогноз, казалось бы, просто - событие уже произошло. Однако после подавляющего большинства вспышек магнитных бурь не происходит. В чем же дело? Во-первых, достаточно мощные выбросы солнечного вещества, способные преодолеть притяжение Солнца и превратиться в магнитное облако, рождаются далеко не всегда. Во-вторых, хотя поперечник облаков у орбиты Земли может достигать нескольких миллионов километров, они все же остаются достаточно малыми в масштабах Солнечной системы (напомним, что расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров). Поэтому далеко не все магнитные облака опасны. Траектория вылета выбросов обычно близка к радиальной, поэтому наиболее велика вероятность "попасть" по Земле из центральных участков видимого солнечного диска - вблизи линии, соединяющей центр Солнца с Землей. Облака от вспышек, происходящих на периферии солнечного диска и на обратной стороне Солнца, скорее всего, пролетят мимо.

Итак, если вспышка достаточно мощная, а ее местоположение на солнечном диске "подходящее", то предупреждение о "неминуемой сильнейшей магнитной буре", ожидаемой в ближайшие двое-трое суток, обычно широко освещается прессой. Однако определить заранее точное время начала бури (определяемое скоростью магнитного облака) и ее силу (зависящую от распределения магнитного поля в облаке) все равно еще невозможно. Зачастую даже сам факт приближения облака к Земле нельзя подтвердить достоверно. В дополнение ко всем бедам часто магнитные бури средней величины вызываются не магнитными облаками, а областями с повышенной плотностью солнечного ветра, образующимися при столкновении быстрых и медленных его течений и никак не связанными с солнечной активностью. Все же, несмотря на некоторое несовершенство, этот тип прогноза многие годы был своего рода последним рубежом на подступах к Земле: после регистрации "подходящей" солнечной вспышки оставалось лишь обреченно ждать начала магнитной бури.

Вплоть до недавнего времени не представлялось возможным обнаружить магнитное облако после его расставания с Солнцем и до соударения с магнитным полем Земли, что значительно увеличило бы надежность прогноза. Это объясняется исключительно малой плотностью межпланетной плазмы: несколько частиц на кубический сантиметр, по земным меркам - глубокий вакуум. Однако высокочувствительные приборы на борту космических аппаратов способны "ощутить" погружение аппарата в облако. Главная проблема состоит в том, как на длительное время "прицепить" спутник к линии, соединяющей Землю и Солнце, - наиболее вероятному направлению приближения магнитных облаков. Ведь все космические аппараты вращаются вокруг Земли или движутся по межпланетным траекториям и пересекают эту линию лишь изредка. Но, как оказалось, есть и промежуточный вариант. В так называемой точке либрации, находящейся на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли в сторону Солнца, гравитационные силы Земли и Солнца уравновешиваются; искусственный спутник может "зависнуть" здесь на длительное время, как бы балансируя на границе между двумя притягивающими центрами.

Так как радиосигнал распространяется почти в тысячу раз быстрее солнечного ветра, то, сразу же передав на Землю информацию о прохождении магнитного облака, можно опередить магнитную бурю за несколько десятков минут. В отличие от всех других типов прогноза, достоверность такого, своего рода штормового предупреждения о надвигающемся ненастье близка к ста процентам, так как оно основано на прямых наблюдениях магнитного облака у самых границ околоземного пространства. Несмотря на свою относительную краткосрочность, этот вид прогноза в настоящее время стал необходимой составной частью службы космической погоды, особенно важной для технических подразделений, которые не могут прекращать свою деятельность "на всякий случай" после каждой солнечной вспышки.

Тем, кто находится в полярных районах Земли во время магнитной бури, имеет смысл в ночное время выйти на улицу и полюбоваться на полярные сияния. Их вызывают потоки электронов, высыпающиеся в атмосферу из магнитосферы Земли. Это единственное проявление солнечной и геомагнитной активности, которое может увидеть человек невооруженным глазом. Не будет преувеличением сказать, что полярные сияния, по-видимому, служат единственным "положительным", то есть радующим глаз, следствием космических бурь.

Кандидат физико-математических наук А. Петрукович, доктор физико-математических наук Л. Зеленый. Земля (Sol III).

ПРОГНОЗЫ И ПРОГНОЗИСТЫ

Раз существует геомагнитная активность, то логично было бы предположить, что найдутся люди, пожелавшие на этом
заработать. И действительно в СМИ часто публикуются так называемые "геомагнитные прогнозы неблагоприятных дней". Специалистам давно ясно, что эти "прогнозы" носят все признаки шарлатанства и не имеют под собой никакой научной основы. Для непосвященной публики отвечу на несколько наиболее часто встречающихся вопросов.

1. Существует ли вообще проблема воздействия геомагнитных возмущений на биообъекты?

Да, существует. Многочисленными тонкими тщательно поставленными экспериментами показано, что такое влияние есть. Следует, однако, заметить, что воздействие это весьма мало, выявить его удается только с помощью очень тонких экспериментов на большой статистике. Оно замаскировано большим числом других воздействий и сильно зависит от предыстории исследуемого биообъекта.

2. Можно ли прогнозировать геомагнитную  активность  за месяц с точностью до нескольких часов?

Это абсолютно исключено. Специально созданные прогностические центры, используя сиюминутные данные телескопов и спутников, могут дать прогноз не более чем на сутки вперед с коэффициентом корреляции 0.7. На третьи сутки коэффициент корреляции падает до 0.3.

3. Какое же отношение ко всему этому имеют "прогнозы" неблагоприятных дней, публикующиеся в газетах?

Да никакого. Многочисленные проверки, выполненные в организациях, профессионально занимающихся измерениями геомагнитных возмущений и их прогнозированием, показали, что никакой корреляции между "геомагнитными прогнозами" и реальными моментами магнитных бурь нет. Были направлены письма в средства массовой информации, некоторые из них перестали печатать эти прогнозы, но многие продолжают это делать.
Для оценки я взял данные за январь и апрель 2006 г. Как известно, степень геомагнитной возмущенности оценивается так называемым А-индексом, который может меняться от 0 до 9 и измеряется каждые 3 часа. Так вот среднее значение А-индекса в дни и часы, указанные в одной из газет как неблагоприятные, составило 1.87+/-1,58. Каждому, кто знаком со статистикой, понятно, что цена таким прогнозам нулевая, а огромная ошибка и означает, что прогнозист случайным образом попадает то на спокойные часы (которых очень много), то на возмущенные.

4. Имеет ли в такой ситуации смысл давать в средствах массовой информации сведения и прогноз геомагнитной обстановке?

Имеет, в той же мере, как имеет смысл информация и прогноз погоды на Земле. С точки зрения воздействия на здоровье число метеочувствительных людей гораздо больше, чем число магниточувствительных. Но главное состоит в том, что список потребителей данных о геомагнитной активности отнюдь не исчерпывается людьми, заботящимися о своем здоровье. Геомагнитные бури нарушают работу кабельных линий связи, высоковольтных линий, трубопроводов. Зарегистрированы случаи магнитоиндуцированных переключений светофоров на высокоширотных железнодорожных трассах. Нарушаются условия навигации и радиосвязи. Возможна опасность для пилотов и пассажиров трансполярных авиаперелетов и многое другое.

Потребность общества в информации и прогнозах геомагнитной активности в целом весьма велика. Но прогнозы геомагнитных возмущений должны делать профессионалы, с указанием реальной достоверности и "срока годности". Иначе мы дойдем до того, что надежность очередного космического аппарата будут определять экстрасенсы, а государственные деятели будут принимать решения, ориентируясь на прогнозы астрологов. Впрочем, в истории такое уже бывало и иногда мне кажется, что это происходит и сейчас.

Во всяком случае, следует понимать, что публикуемый в широкой печати прогноз "неблагоприятных" дней на недели и месяцы вперед не основан на научных методах и не может считаться "геомагнитным" прогнозом.

Доктор физико-математических наук В.Н. Обридко, Земля (Sol III).

Источник: НПИ "Открытия и гипотезы" №1, 2009 г.

Постоянный адрес статьи.

Комментарии.

Архив новостей проекта "Соединяющий Миры".

Подписаться на ВСЕ новости проекта "Соединяющий Миры".