Магнитните бури са явления, които се изучават от около 100 години, а първите въздействия от тях са наблюдавани преди около 200 години. В днешно време магнитните бури са обект на обширно проучване, заедно със слънчевите процеси, които ги предизвикват.
За да разберем същността на явлението магнитна буря, първо трябва да се “запознаем” със земното магнитно поле. Магнитното поле на Земята е подобно на магнитното поле на парче магнит (магнитен дипол):
Магнитното поле на Земята като магнитен дипол
Магнитните полюси са местата върху земната повърхност, където магнитното поле е изцяло вертикално. Линиите на магнитния дипол са затворени, като започват от северния и свършват в южния магнитен полюс. Трябва да споменем, че досега разглежданото магнитно поле е в случаи, при които отсъства външно магнитно поле. Земното магнитно поле изпитва непрекъснато въздействие от външно магнитно поле – това е магнитното поле на слънчевия вятър. Слънчевият вятър се образува в слънчевата корона – най-външната област от слънцето, чиято температура е няколко милиона градуса (за сравнение температурата на повърхността на слънцето е “само” около 6000 градуса). Високо енергетични протони, електрони, малка част хелиеви ядра и по-тежки йони от короната успяват да преодолеят гравитационното притегляне на Слънцето и формират стабилен, движещ се навън поток от вещество, наречен слънчев вятър. Движението на тези електрически заредени частици създава магнитно поле, което се разпространява със създаващия го слънчев вятър. При взаимодействието на магнитното поле на слънчевия вятър с това на Земята, последното се скъсява от дневната страна (страната, която е към Слънцето) и се удължава от нощната страна, като образуваната опашка се нарича магнитоопашка.
Земното магнитно поле и слънчевият вятър, източник: NASA
Слънчевият вятър понякога включва високоскоростна компонента на потока, която поражда смущения на Земното магнитно поле, когато го достигне. Тези смущения са наречени магнитна буря. Най-интензивните магнитни бури обикновено са причинени от коронални изхвърляния на материя – това е огромно количество вещество, изхвърлено от короната на Слънцето. Кратка анимация от NASA визуализира какво се случва по време на магнитна буря:
Ако анимацията не е видна на страницата, можете да я намерите тук.
Коронално масово изхвърляне на материя се сблъсква със земното магнитно поле, като последното започва да изменя силата и посоката си. Реконекция в магнитоопашката позволява на част от заредените частици от короналното масово изхвърляне да се върнат към Земята по силовите линии на земното магнитно поле. Заредените частици навлизат в атмосферата на Земята при полюсите (където силовите линии на земното магнитно поле са отворени), при което индуцират токове, наречени геомагнитни индуцирани токове и предизвикват полярните сияния. Основната фаза на магнитната буря трае от половин до няколко часа, докато възстановяването на земното магнитно поле може да продължи от десетина часа до седмица.
Ефекти от магнитните бури
Магнитните бури имат потенциал сериозно да навредят на някои от технологиите, от които зависи човечеството. Силни геомагнитни индуцирани токове близо до земната повърхност могат да причинят срив в електрозахранващата мрежа и да усилят корозията на тръбопроводите. Геомагнитни токове в йоносферата могат да изменят пропускливостта ѝ на радио комуникация, което може да предизвика затруднена или липса на комуникация със сателити и други обекти извън Земята. Услуги, базирани на сателити в земна орбита са уязвими при магнитни бури, например GPS. Частиците, които навлизат в земната атмосфера около полюсите, са опасни както за електрониката, така и за здравето на живите същества. По време на магнитни бури, се избягват полети около полюсите, като се използват алтернативни маршрути. Потоците частици от магнитните бури са още по-опасни за хора и техника, намиращи се извън земната атмосфера, в околоземна орбита и в Слънчевата система, тъй като атмосферата спира част от частиците и по този начин осигурява ефективна защита.
Магнитните бури могат да окажат и косвен ефект върху човешкото здраве, чрез предизвиканата променливост на земното магнитно поле. Кръвта съдържа йони и тяхното движение е ток, който се движи във външно магнитно поле – това на Земята. Интензивната променливост на земното магнитното поле предизвиква колебания в потока от йони в кръвта, които могат да предизвикат негативни усещания. Затова е препоръчително възрастни и/или хора със сърдечно-съдови заболявания да не излизат на открито по време на основната фаза на силна магнитна буря. Затворените помещения осигуряват малка защита от промените на земното магнитно поле, която е за предпочитане пред никаква.
Примери за ефекти от магнитни бури
- Спиране на телеграфната услуга – 2.09.1859 г.
- Срив в електропреносната мрежата на Hydro-Quebec, причинен от геомагнитни индуцирани токове – 13.03.1989 г. Причината е трансформаторна повреда, 6 милиона души са без ток повече от 9 часа. Коронално масово изхвърляне от Слънцето на 9.03.1989 г. е причината за магнитната буря и последствията от нея.
- По време на управляемите лунните мисии Аполо не се е случило нито едно голямо изхвърляне на високоенергийни частици от Слънцето. Обаче, такова събитие се е състояло между две мисии – Аполо 16 и 17 на 7.08.1972 г. Ако това явление се бе случило по време на една от мисиите, дозата лъчение, погълнато от един астронавт извън защитата на земното магнтино поле, би била животозастрашаваща.
