В мае 2024 года Земля столкнулась с самыми мощными геомагнитными бурями с 2003 года. Их причиной стала исключительно активная область на Солнце, известная как NOAA 13664. Это явление вызвало впечатляющие полярные сияния, которые, по словам профессора Луизы Харра из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, «были видны даже на юге, вплоть до Швейцарии».
Наблюдение за такими активными регионами с Земли ограничено, поскольку Солнце совершает полный оборот примерно за 28 дней. Это означает, что любая область на его поверхности видима нам не более двух недель, после чего скрывается из виду на такой же срок. «К счастью, миссия Solar Orbiter, запущенная Европейским космическим агентством (ЕКА) в 2020 году, расширила наши перспективы», – говорит Иоаннис Контогианнис, физик-гелиофизик из ETH Zurich и Института солнечных исследований в Локарно. Благодаря своей уникальной орбите аппарат может наблюдать за участками Солнца, включая его обратную сторону, которые обычно скрыты от земных обсерваторий.
Чтобы лучше понять, как формируются и развиваются экстремальные солнечные регионы, международная исследовательская группа под руководством Харра и Контогианниса объединила данные с двух космических аппаратов. Solar Orbiter предоставил данные с обратной стороны Солнца, а Обсерватория солнечной динамики НАСА обеспечила непрерывные наблюдения за стороной, обращенной к Земле. Это позволило ученым почти без перерыва отслеживать регион NOAA 13664 в течение 94 дней, с его появления 16 апреля до затухания после 18 июля 2024 года.
«Это самая длинная непрерывная серия изображений, когда-либо созданная для одной активной области: это веха в физике Солнца», – заявляет Контогианнис. Впервые ученые смогли проследить за суперактивным регионом на протяжении трех полных оборотов Солнца. Это позволило увидеть его полный жизненный цикл – от зарождения и постепенного усложнения магнитной структуры до затухания.
Активные области на Солнце характеризуются мощными и сложными магнитными полями. Когда намагниченная плазма поднимается из недр звезды и прорывается на ее поверхность, магнитные поля могут запутываться и становиться нестабильными. В конечном итоге это приводит к резкому высвобождению энергии в виде солнечных вспышек – интенсивных выбросов излучения, а также к выбросам огромного количества плазмы в космос, создавая солнечные бури, которые распространяются по всей Солнечной системе.
Помимо красочных полярных сияний, суровая космическая погода может вызывать серьезные сбои в работе энергосистем и систем связи, а также повышать радиационное облучение для экипажей самолетов. Особенно уязвимы спутники: так, в феврале 2022 года из-за повышенной солнечной активности были потеряны 38 из 49 спутников Starlink компании SpaceX всего через два дня после запуска. «Даже сигналы на железнодорожных путях могут быть затронуты и переключаться с красного на зеленый или наоборот, – отмечает Харра. – Это действительно пугает».
В мае 2024 года регион NOAA 13664 вызвал и другие сбои. «Особенно пострадало современное цифровое сельское хозяйство, – говорит ученая. – Сигналы со спутников, дронов и датчиков были нарушены, что привело к потере рабочих дней у фермеров и неурожаю со значительными экономическими потерями». «Это хорошее напоминание о том, что Солнце – единственная звезда, которая влияет на нашу деятельность, – добавляет Контогианнис. – Мы живем с этой звездой, поэтому очень важно наблюдать за ней и пытаться понять, как она работает и влияет на нашу среду».
Благодаря длительному наблюдению исследователи увидели, как магнитные поля в регионе NOAA 13664 становились все более сложными и в итоге образовали плотно переплетенную структуру. Эта концентрация энергии привела к самой мощной солнечной вспышке за последние двадцать лет, которая произошла 20 мая на обратной стороне Солнца.
Ученые надеются, что эти наблюдения позволят усовершенствовать методы прогнозирования солнечных бурь и их потенциального воздействия на Землю. «Когда мы видим на Солнце область с чрезвычайно сложным магнитным полем, мы можем предположить, что там сосредоточено большое количество энергии, которая должна будет высвободиться в виде солнечных бурь», – объясняет Харра.
Однако точно предсказать время и силу извержений пока сложно. Исследователи еще не могут определить, вызовет ли регион одно крупное событие или несколько более мелких и когда именно это произойдет. «Мы еще не достигли этой цели. Но в настоящее время в ЕКА мы разрабатываем новый космический аппарат под названием Vigil, который будет предназначен исключительно для улучшения нашего понимания космической погоды», – говорит ученая. Запуск миссии запланирован на 2031 год.
