Такие сведения помогают собрать важнейшую информацию о том, как зарождаются солнечные бури. Солнце работает как гигантская динамо-машина, от полюса до полюса оплетенная силовыми линиями глобального магнитного поля, словно птичья клетка. Силовые линии локальных полей, опутанные плазмой в конвективной зоне, изгибаются и вылезают на поверхность, образуя петли.

 

Супербури масштаба «события Кэррингтона» происходят лишь раз в несколько столетий. Но такие явления даже меньшей силы могут причинить серьезный ущерб в наше время, когда люди становятся все более зависимы от высокотехнологичного оборудования, запущенного в космос. Солнечные бури возмущают ионосферу – слой земной атмосферы, в котором возникает северное сияние, расположенный более чем в 100 километрах над поверхностью планеты. Пилоты почти 11 тысяч коммерческих рейсов, ежегодно пролетающих над Арктикой севернее 80-го градуса северной широты – то есть вне зоны охвата спутников связи, орбиты которых проходят над экватором, – держат связь с Землей с помощью коротковолновых радиосигналов, отражающихся от ионосферы. Когда космическая непогода вызывает возмущения в ионосфере и нарушает коротковолновую связь, пилоты обязаны изменить маршрут – авиакомпании это может обойтись в 100 тысяч долларов за рейс. Возмущения в ионосфере воздействуют и на сигналы системы GPS, что приводит к ошибкам в определении местонахождения – до 50 метров. Это означает, что плавучие нефтяные платформы могут сдвинуться с места, а пилотам нельзя будет при посадке полагаться на показания GPS-навигаторов, которые сегодня все шире применяются в аэропортах. Да и радиационная безопасность пилотов и пассажиров снижается.

Рентгеновское излучение, испускаемое во время солнечных вспышек, также может влиять на низкоорбитальные спутники, поскольку нагревает атмосферу и тем самым увеличивает ее сопротивление. По оценкам НАСА, в периоды солнечной активности Международная космическая станция опускается более чем на 300 метров в день. Солнечные бури могут воздействовать и на электронную начинку спутников связи, превращая их в «спутники-зомби» – кружащиеся вокруг Земли мертвые болванки.

У космических спутников, впрочем, есть встроенная защита от мощных геомагнитных бурь, а вот у большинства энергетических сетей ее нет. Поскольку крупные трансформаторы заземлены, электрический ток, порожденный геомагнитными бурями, может привести к их перегреву, возгоранию и даже взрыву. Ущерб от этого может быть катастрофическим. По мнению Джона Кэппенмэна, главы консалтинговой компании Storm Analysis Consultants, изучающего воздействие космической погоды на энергетические сети, солнечная буря вроде той, что произошла в мае 1921 года, сегодня погрузила бы во тьму половину Северной Америки, а буря масштаба 1859 года способна обесточить энергетическую систему всего континента, и тогда сотни миллионов человек окажутся отброшенными в доэлектрическую эпоху на недели, а может быть, и месяцы. Мы, по выражению Кэппенмэна, «играем с Солнцем в русскую рулетку».

Но, по крайней мере, играем мы не вслепую. В 1859 году в мире существовал весьма ограниченный набор инструментов для изучения Солнца – фактически только телескопы и несколько геофизических станций, наблюдавших за состоянием магнитного поля. Сегодня ученые постоянно следят за нашей родной звездой с помощью армады спутников, которые могут делать снимки в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, чего нельзя сделать с поверхности Земли. Почтенный космический аппарат ACE (Advanced Composition Explorer), запущенный в августе 1997 года и до сих пор пребывающий в добром здравии, отслеживает интенсивность солнечного ветра, находясь на орбите вокруг точки L1 – гравитационно стабильного участка на расстоянии примерно полутора миллионов километров от Земли в сторону Солнца. SOHO (Солнечная и гелиосферная обсерватория) располагает 12 датчиками, которые принимают и обрабатывают огромную информацию – от движения высокоскоростных протонов солнечного ветра до медленных звуковых волн, производимых Солнцем. Космическая система STEREO состоит из двух спутников, один из которых летит впереди Земли на ее орбите, а другой следует за ней. Вместе они создают трехмерные изображения Солнца, на которых видно, как коронарные выбросы массы отрываются от его поверхности и уносятся в открытое пространство. Тем временем Обсерватория солнечной динамики, выведенная на геостационарную орбиту в феврале 2010 года, ежедневно передает 1,5 терабайта информации об атмосфере и магнитном поле нашей звезды.

Поскольку последствия солнечной бури отчасти зависят от того, как ее магнитное поле будет взаимодействовать с магнитным полем Земли, ученые не могут точно предсказать силу приближающейся бури, пока она не достигнет спутника АСЕ – а оттуда на то, чтобы добраться до Земли, ей может хватить всего 20 минут.

Поэтому усилия ученых сосредоточены на том, чтобы прогнозировать потенциальную силу бури и приблизительное время ее встречи с Землей. Это позволит подготовить к встрече с ней наиболее уязвимые системы. В октябре прошлого года Центр прогнозирования космической погоды ввел в действие новую компьютерную модель, названную «Энлиль» в честь шумерского бога ветра. «Энлиль» может предсказывать, когда коронарный выброс массы достигнет Земли с точностью плюс-минус шесть часов, то есть вдвое точнее, чем предыдущие модели. Задача «Энлиля» очень сложна, в частности потому, что выброс активно взаимодействует с обычным солнечным ветром и магнитным полем Солнца. Как бы то ни было, в своем прогнозе относительно бури, достигшей Земли 8 марта этого года, «Энлиль» ошибся всего на 45 минут. Буря, правда, оказалась скорее из тех, что бывают в стакане воды – но в следующий раз нам может повезти куда меньше.