Індекс оцінки стану магнітного поля землі від спокійної геомагнітної обстановки до сильної магнітної бурі. Як магнітні бурі впливають здоров'я людини. Вплив магнітних бур на людське здоров'я

Негативний вплив впливу магнітних бур схильні за різними даними від 50 до 70% населення всього світу. Причому початок такої стресової реакції у конкретної людини при різних бурях може зміщуватися на різний час.

У когось реакція виникає за 1-2 дні до геомагнітного обурення, коли відбуваються спалахи на сонці, хтось починає погано почуватися в пік магнітної бурі, у деяких нездужання проявляється лише через якийсь час після неї.

Якщо прислухатися до себе, поспостерігати за змінами стану здоров'я та провести аналіз, можна виявити зв'язок погіршення здоров'я з прогнозом геомагнітної обстановкиземлі.

Що таке магнітні бурі?

Магнітні бурі найчастіше виникають у низьких та середніх широтах планети, що тривають від кількох годин до кількох днів. Це походить від ударної хвилі високочастотних потоків сонячного вітру. Від спалахів на сонці до космосу відбувається викид великої кількостіелектронів і протонів, які з величезною швидкістю прямують до землі та протягом 1-2 днів досягають її атмосфери. Заряджені частинки сильним потоком змінюють магнітне поле планети. Тобто це явище виникає у період високої сонячної активності, що обурює магнітне поле землі.

На щастя, такі спалахи бувають не більше 2-3 разів на місяць, що можуть передбачати вчені, фіксуючи спалахи і рух сонячного вітру. Геомагнітні бурі можуть бути різної інтенсивності, від незначної до дуже агресивної. При потужних обуреннях, як, наприклад, 11 вересня 2005 року, відбувалися порушення функцій супутникових навігацій та відключення зв'язку в деяких районах. Північної Америки. У 50-х роках минулого століття вчені проаналізували майже 100 000 автокатастроф, і в результаті встановили, що на 2 день після спалахів на сонці кількість аварій на дорогах різко зростала.

Найбільш небезпечні магнітні бурі для людей, які страждають на серцево-судинні захворювання, артеріальну гіпотонію або гіпертонію, вето-судинну дистонію або психічні захворювання. Молоді, здорові люди практично не відчувають впливу магнітних коливань.

Як проявляється вплив магнітних бур на стан здоров'я?

Геомагнітні бурі здатні впливати і на діяльність людини - руйнування енергетичних систем, погіршення зв'язку, збої систем навігації, на почастішання випадків травматизму на виробництві, авіа і автомобільних катастроф, а також і на стан здоров'я людей. Медиками також було встановлено, що саме під час магнітних бур у 5 разів збільшується кількість самогубств. Особливо сильно страждають від геомагнітних коливань жителі Півночі, шведи, норвежці, фіни, жителі Мурманська, Архангельська, Сиктивкара.

Тому через кілька днів після спалахів на сонці збільшується кількість суїциду, інфарктів, інсультів, гіпертонічних кризів. За різними даними під час магнітних бур їх кількість збільшується на 15%. Виявлятися негативний впливна здоров'я людини може наступними симптомами:

• Мігрень (див. )
• Головні болі, болі у суглобах
• Реакція на яскраве світло, різкі гучні звуки
• Безсоння, або навпаки, сонливість
• Емоційна нестабільність, дратівливість
• Тахікардія (див. )
• Стрибки артеріального тиску
• Погане загальне самопочуття, слабкістю, занепад сил
• Загострення хронічних захворювань у людей похилого віку

Вчені пояснюють погіршення стану здоров'я у метеозалежних людей тим, що за зміни магнітного поляЗемля, в організмі сповільнюється капілярний кровотік, тобто утворюються агрегати кровоносних тілець, кров густіє, може відбуватися кисневе голодування органів і тканин, насамперед гіпоксію відчувають нервові закінчення і мозок. Якщо магнітні бурі йдуть підряд з перервою на тиждень, то більшість населення організм здатний адаптуватися і реакцію наступні повторні хвилювання вони практично немає.

Що робити метеочутливим людям, щоб зменшити ці прояви?

Метеозалежним людям, а також особам з хронічними захворюваннями слід відслідковувати наближення магнітних бур та заздалегідь виключити на цей період будь-які події, дії, які можуть призвести до стресу, найкраще в цей час бути у спокої, відпочивати та скоротити будь-які фізичні та емоційні навантаження. . Що слід також уникати або виключити:

• Стреси, фізичні навантаження, переїдання - збільшують навантаження на серцево-судинну систему
• Виключити прийом алкоголю, обмежити жирну їжу, що підвищує холестерин
• Не можна різко вставати з ліжка, це посилить головний біль та запаморочення.
• Особливо сильно відчувається негативний вплив бур у літаку, метро (при різкому розгоні та зупинці поїзда) - намагайтеся не користуватися метро в цей період. Помічено, що машиністи метро часто страждають на ішемічну хворобу серця, а серед пасажирів метро часто трапляються серцеві напади.
• І в перший, і на другий день після бурі у водіїв уповільнюється реакція в 4 рази, тому за кермом слід бути обережними, якщо ви метеозалежні - не сідайте за кермо в цей період.

Що можна зробити для пом'якшення такого негативного впливу:

• Люди, які страждають на захворювання ССС, гіпертонію, та ін. повинні подбати заздалегідь і завжди мати звичні лікарські засоби під рукою
• Якщо немає протипоказань, то рекомендується прийняти 0,5 таблетки аспірину, який розріджує кров і може знизити ризик розвитку проблем із судинами та серцем.
• Дуже добре знижує вплив магнітних бур звичайна вода - прийом душа, ще краще контрастного душу, навіть просте умивання може полегшити стан
• Якщо людина в такі періоди відчуває тривогу, безсоння, дратівливість, необхідний прийом — валеріана, собача кропива, півонія і ін.
• Добре допомагає чай із м'ятою, малиною, чай із листя суниці, звіробою, меліси.
• З фруктів бажано вживати абрикос, чорницю, журавлину, смородину, лимон, банани, родзинки.

Як завжди, будь-яка думка практично з будь-якого питання знаходить як прихильників, так і супротивників, це стосується і впливу магнітних бур. Противники цієї теорії стверджують, що гравітаційні обурення, які чинить на людину Місяць, Сонце, інші планети сонячної системине настільки сильно впливають на організм людини, набагато більша шкода людині завдає щоденних стресів у звичайного життя- різкий підйом або спуск (атракціони, американські гірки, повітряні перельоти), різке гальмування та тряска транспорту, сильний шум, емоційні перенапруження, перевтома, відсутність повноцінного відпочинку, недосипання.

Прогноз та моніторинг магнітних бур на місяць

Рівень геомагнітних бур

На графіку нижче представлений індекс геомагнітної збуреності. Цей індекс визначає рівень магнітних бур.

Чим він більший, тим обурення сильніше. Графік автоматично оновлюється раз на 15 хвилин. Час вказано Московський

Стан магнітного поля залежно від КР індексу

K p< 2 — спокойное;
K p = 2, 3 - слабообурене;
K p = 4 - обурене;
K p = 5,6 - магнітна буря;
K p = 7, 8 - сильна магнітна буря;
K p = 9 – дуже сильний геомагнітний шторм.

Магнітна буря - це обурення магнітного поля нашої планети. Це природне явищезазвичай продовжуються від кількох годин до доби і більше.

Де зараз видно полярне сяйво?

Подивитися на полярне сяйво онлайн можна.

На зображенні нижче ви можете спостерігати викид потоків радіації нашим Сонцем при спалахах. Своєрідний прогноз магнітних бур. Земля позначена жовтою точкою, а час і дата вказано у верхньому лівому кутку.

Стан Сонячної атмосфери

Нижче надана коротка інформація про стан Сонячна атмосфера, магнітосфери Землі, а також прогноз магнітної активності на три дні для Москви та Санкт-Петербурга

Поверхня Сонця знята у період з 14 до 30 жовтня 2014 року. На відео показано групу сонячних плям AR 2192, найбільших за останні два сонячні цикли (22 роки).

Одним із ключових навичок будь-якого мисливця за DX на КВ діапазонах є здатність оцінювати умови проходження у довільний момент часу. Відмінні умови проходження, коли на діапазонах чути багато станцій з усього світу, можуть змінюватися так, що діапазони пустіють і лише поодинокі станції пробиваються крізь шум і тріск ефіру. Для того, щоб зрозуміти, що і чому відбувається в радіоефірі, а також оцінити його можливості в даний момент часу, використовуються три основних індекси: потік сонячного випромінювання (solar flux), A p і K p . Хороше практичне розуміння того, що являють собою ці значення і який їх сенс, є незаперечною перевагою навіть для радіоаматора з найкращим і сучасним комплектом зв'язкової апаратури.

Земна атмосфера

Іоносферу можна як щось багатошарове. Кордони шарів досить умовні та визначаються областями з різкою зміною рівня іонізації (Рис. 1). Іоносфера безпосередньо впливає на характер поширення радіохвиль, тому що в залежності від ступеня іонізації окремих її шарів, радіохвилі можуть переломлюватися, тобто траєкторія їх поширення перестає бути прямолінійною. Досить часто ступінь іонізації досить високий, так що радіохвилі відбиваються від високоіонізованих шарів і повертаються на Землю (Рис. 2).

Умови проходження радіохвиль на діапазонах КВ безперервно змінюються в залежності від зміни рівнів іонізації іоносфери. Сонячна радіація, досягаючи верхніх шарів земної атмосфери, іонізує молекули газів, породжуючи позитивні іони та вільні електрони. Вся ця система знаходиться в динамічній рівновазіза рахунок процесу рекомбінації, зворотного іонізації, роки вступають у взаємодію один з одним позитивно заряджені іони та вільні електрони знову утворюють молекули газів. Що ступінь іонізації (що більше вільних електронів), то краще іоносфера відбиває радіохвилі. Крім того, що вищий рівень іонізації, то вище можуть бути частоти, на яких забезпечуються хороші умови проходження. Рівень іонізації атмосфери залежить від багатьох факторів, включаючи час доби, пору року, та найголовнішого фактора – циклу сонячної активності. Достовірно відомо, що інтенсивність сонячного випромінювання залежить кількості плям на Сонце. Відповідно, максимум випромінювання, отриманого від Сонця, досягається у періоди максимальної сонячної активності. Крім того, у ці періоди зростає і геомагнітна активність через посилення інтенсивності потоку іонізованих частинок від Сонця. Зазвичай цей потік досить стабільний, але через спалах, що виникають на Сонці, він може значно посилюватися. Частинки досягають навколоземний простір і вступають у взаємодію Космосу з магнітним полем Землі, викликаючи його обурення і породжуючи магнітні бурі. Крім того, ці частинки можуть стати причиною виникнення іоносферних бур, при яких радіозв'язок на коротких хвилях стає скрутним, а іноді й взагалі неможливим.

Потік сонячного випромінювання

Величина, відома як потік сонячного випромінювання, є основним індикатором сонячної активності та визначає рівень випромінювання, що отримується Землею від Сонця. Він вимірюється в одиницях сонячного потоку (SFU) та визначається рівнем радіошуму, що випромінюється на частоті 2800 МГц (10.7 см). Радіоастрономічна обсерваторія Пентіктона у Британській Колумбії, що у Канаді, щодня публікує це значення. Потік сонячного випромінювання безпосередньо впливає на ступінь іонізації і отже концентрації електронів в області F 2 іоносфери. В результаті він дає дуже добре уявлення про можливість встановлення радіозв'язку на далекі відстані.

Розмір сонячного потоку може змінюватися не більше 50 - 300 одиниць. Невеликі значення вказують на те, що максимально застосовна частота (МПЧ) буде низькою, а загальні умови проходження радіохвиль будуть поганими, особливо на високочастотних діапазонах. (Мал. 2)Навпаки, великі значення сонячного потоку свідчать про достатню іонізацію, що дозволяє встановлювати дальні зв'язки більш високих частотах. Проте, слід пам'ятати, що потрібно кілька днів поспіль із високими значеннями величини сонячного потоку, щоб умови проходження відчутно покращали. Зазвичай у періоди високої сонячної активності величина сонячного потоку перевищує 200 з короткочасними сплесками до 300.

Геомагнітна активність

Існують два індекси, які використовуються для визначення рівня геомагнітної активності – A та K. Вони показують величини магнітного та іоносферного збурень. Індекс K показує величину геомагнітної активності. Щодня, кожні 3 години, починаючи з 00:00 UTC, визначаються максимальні відхилення значення індексу щодо значень для спокійного дня обраної обсерваторії, та вибирається найбільша величина. З цих даних обчислюється значення індексу K. Індекс K є квазилогарифмической величиною, тому його не можна усереднювати щоб одержати довгострокової історичної картини стану магнітного поля Землі. Для вирішення цієї проблеми існує індекс A, який є денним середнім. Обчислюється він досить просто - кожен вимір індексу K, зроблений, як говорилося вище, з 3-х годинним інтервалом, по Табл. 1

перетворюється на еквівалентний індекс. Отримані протягом дня значення цього індексу усереднюються і в результаті виходить значення індексу A, який у звичайні дні не перевищує 100, а під час дуже серйозних геомагнітних бур може досягати 200 і навіть більше. Значення індексу A можуть бути різними у різних обсерваторій, оскільки обурення магнітного поля Землі можуть мати локальний характер. Щоб уникнути різночитань, індекси A, отримані різних обсерваторіях, усереднюються й у результаті виходить глобальний індекс A p . Так само виходить значення індексу K p - середнє значення всіх індексів K, отриманих у різних обсерваторіях земної кулі. Його значення між 0 та 1 характеризує спокійну геомагнітну обстановку, і це може вказувати на наявність добрих умовпроходження на короткохвильових діапазонах за умови достатньої високої інтенсивності потоку сонячного випромінювання. Значення між 2 і 4 вказують на помірну або навіть активну геомагнітну обстановку, що, ймовірно, негативно вплине на умови проходження радіохвиль. Далі за шкалою значень: 5 свідчить про незначну бурю, 6 - сильна буря і 7 - 9 говорять про дуже сильну бурю, в результаті якої проходження на КВ швидше за все не буде. Незважаючи на те, що геомагнітні та іоносферні бурі взаємопов'язані, варто ще раз відзначити, що вони є різними. Геомагнітна буря – це обурення магнітного поля Землі, а іоносферна буря – це обурення іоносфери.

Інтерпретація значень індексів

Найпростіший спосіб використання значень індексів полягає в тому, щоб ввести їх як вихідні дані в програму розрахунку прогнозу проходження радіохвиль. Це дозволить отримати більш менш достовірний прогноз. У своїх розрахунках ці програми враховують додаткові фактори, такі як шляхи розповсюдження сигналів, тому що для різних трас вплив магнітних бур буде різним.

За відсутності програми непоганий оцінний прогноз можна зробити самостійно. Очевидно, що великі значення індексу сонячного потоку – це добре. Взагалі кажучи, чим інтенсивніший потік, тим краще будуть умови проходження на високочастотних КВ діапазонах, включаючи діапазон 6 м. Однак, слід мати на увазі так само значення потоку за попередні дні. Збереження великих значень протягом кількох днів забезпечить більш високий рівень іонізації шару F2 іоносфери. Зазвичай значення, що перевищують 150 гарантують хороше проходження на КВ. Високі рівнігеомагнітної активності мають так само і несприятливий побічний ефект, що значно знижує МПЛ. Що рівень геомагнітної активності згідно з індексами Ap і Kp, то нижче МПЧ. Фактичні значення МПЧ залежать не тільки від сили магнітної бурі, але також від її тривалості.

Висновок

Слідкуйте за змінами значень індексів сонячної та геомагнітної активності. Ці дані є на сайтах www.eham.net, www.qrz.com, www.arrl.org та багатьох інших, а також їх можна отримати через термінал при підключенні до DX-кластерів. Непогане проходження на КВ можливе в періоди, коли потік сонячного випромінювання перевищує 150 протягом декількох днів, а індекс K p у той же час тримається нижче 2. Коли ці умови виконуються, перевіряйте діапазони – напевно, там вже працює якийсь хороший DX!

За матеріалами Understanding Solar Indices By Ian Poole, G3YWX

На професійному сленгу магнітними бурями називають один з різновидів геомагнітних проявів. Природа цього явища тісно пов'язана з активною взаємодією магнітної сфери Землі з потоками сонячного вітру. Згідно зі статистикою, близько 68% населення нашої планети відчувають на собі вплив зазначених потоків, що іноді надходять на Землю. Саме тому фахівці рекомендують людям, особливо чутливим до змін в атмосфері, заздалегідь дізнаватися коли передбачаються магнітні бурі, прогноз на місяць можна завжди побачити на нашому сайті.

Магнітні бурі: що це?

Якщо казати простою мовоюЦе реакція земної кулі на спалахи, що виникають на поверхні Сонця. Внаслідок цього відбуваються коливання, після чого Сонцем в атмосферу викидаються мільярди заряджених частинок. Їх підхоплює сонячний вітер, забираючи на величезній швидкості. До поверхні Землі ці частки можуть долетіти лише за кілька діб. Наша планета має унікальне електромагнітним полем, що виконує захисну функцію. Однак мікрочастинки, які в момент наближення до Землі розташовані перпендикулярно до її поверхні, здатні проникати навіть у глибокі шари земної кулі. Внаслідок цього процесу відбувається реакція земного магнітного поля, яке за короткий період багато разів змінює свої характеристики. Це і прийнято називати магнітної бурею.

Що таке метеозалежність? Якщо ви без видимих ​​причинвідчули нездужання, не поспішайте до лікарів, почекайте годину-другу. Можливо, ви стали заручником магнітної бурі, яка обумовлена ​​різкою зміною в погоді. Щоб упевнитись у цьому, вивчіть прогноз магнітних бур на 3 дні. До погодних змін можна віднести перепад атмосферного тиску, температури та ступеня вологості повітря, а також фону геомагнітного випромінювання. Щодо атмосферного тиску, воно виступає основним фактором розвитку метеозалежності. Тих, хто особливо не реагує на зміни у погоді, називають метеостабільними. Це означає, що серйозних збоїв у роботі внутрішніх органіві систем у цих «щасливчиків» немає. Їх організм знаходиться у відмінній формі, легко пристосовуючись до різких атмосферних перепадів. Отже, залежністю від метеорологічних показників є певні болючі реакції організму.

Увага!Ви маєте можливість з'ясувати, чи передбачаються магнітні бурі сьогодні онлайн. Для цього скористайтесь графіком, який дозволяє проводити онлайн моніторинг погодних показників, що свідчать про швидкий настання геомагнітної бурі.

Магнітні бурі прогноз на сьогодні та завтра: онлайн моніторинг

• 0 - 1 бал- Магнітної бурі немає.
• 2 -3 бали- слабка магнітна буря, що не впливає на самопочуття.
• 4 - 5 балів- Середня магнітна буря, можливе легке нездужання.
• 6 -7 балів- сильна магнітна буря, метеозалежним людям варто подбати про своє здоров'я.
• 8 - 9 балів -дуже сильна магнітна буря: можливі головний біль, нудота, збільшений артеріальний тиск.
• 10 балів -екстремальна магнітна буря: найкраще провести день удома, сідати за кермо небезпечно.

Вплив магнітних бур на самопочуття

Найбільш типовими реакціями на зміну погоди є головний біль і почастішання пульсу. Дані прояви можуть супроводжуватися такими симптомами, як:

• підвищення АТ;
• запаморочення;
• слабкість у всьому тілі;
• тремор кінцівок;
• безсоння;
• зниження активності;
• підвищена втома.

Відчути наближення геомагнітного шторму люди можуть за кілька діб. Виникне нездужання, крім перерахованої симптоматики, пояснюється і тим, що під час бурі відбувається згущення крові. Це перешкоджає нормальному кисневому обміну в організмі. Звідси занепад сил, дзвін у вухах та запаморочення.

Чому для метеозалежних людей важливо відслідковувати прогноз магнітних бур?Людям, які належать до метеочутливих, медики наполегливо радять вивчати розклад магнітних бур на завтра. Звичайно, ідеальним варіантом стане відстеження прогнозу на кілька тижнів уперед, оскільки різкі зміни метеорологічних параметрів прямо впливають на функціональні можливості організму. Стрибки артеріального тиску у бік підвищення вважаються найнебезпечнішою реакцією на магнітні бурі. Адже такий стан може спричинити крововилив у мозок. Тим, хто не страждає на серйозні хвороби, переживати не варто. До групи ризику потрапляють люди з патологіями серця, судин та органів дихальної системи.

Як запобігти наступу «погодного» нездужання?Профілактика виникнення нездужання внаслідок впливу магнітних штормів дуже важлива. Напередодні метеорологічних «сюрпризів», щоб уникнути проявів метечутливості або хоча б послабити їх, потрібно прийняти відповідні медикаменти.

Які послабити вплив магнітних бур на організм?На ці питання повинен відповісти ваш лікар, знайомий з особливостями вашого організму. Важливо! При призначенні лікарського засобу фахівець зобов'язаний врахувати клінічну картину, а також динаміку ваших хронічних захворювань. Не приймайте будь-які препарати, які можуть призвести до значних змін у роботі організму, без приписів профільного лікаря.

• Сонячні космічні промені (СКЛ) - протони, електрони, ядра, що утворилися у спалахах на Сонці і досягли орбіти Землі після взаємодії з міжпланетним середовищем.
• Магнітосферні бурі та суббурі, спричинені приходом до Землі міжпланетної ударної хвилі, пов'язаної як з КВМ та КВВ, так і з високошвидкісними потоками сонячного вітру;
• Іонізуюче електромагнітне випромінювання (ІЕІ) сонячних спалахів, що викликає розігрів та додаткову іонізацію верхньої атмосфери;
• Зростання потоків релятивістських електронів у зовнішньому радіаційному поясі Землі, пов'язані з приходом Землі високошвидкісних потоків сонячного вітру.

Сонячні космічні промені (СКЛ)

Енергійні частинки, що утворилися у спалахах, - протони, електрони, ядра - після взаємодії з міжпланетним середовищем можуть досягти орбіти Землі. Прийнято вважати, що найбільший внесок у сумарну дозу роблять сонячні протони з енергією 20-500 МеВ. Максимальний потік протонів з енергією вище 100 МеВ від потужного спалаху 23 лютого 1956 р. становив 5000 частинок на см -2 з -1.
(Див. докладніше матеріали до теми "Сонячні космічні промені").
Основне джерело СКЛ-Сонячні спалахи, в рідкісних випадках- Розпад протуберанця (волокна).

СКЛ як основне джерело радіаційної небезпеки в ОКП

Потоки сонячних космічних променівзначно підвищують рівень радіаційної небезпеки для космонавтів, а також екіпажів та пасажирів висотних літаків на полярних трасах; призводять до втрат супутників та виходу з ладу апаратури, що використовується на космічних об'єктах. Про шкоду, яку радіація завдає живим істотам досить добре відомо (детальніше див. матеріали до теми "Як космічна погода впливає на наше життя?"), але також велика доза опромінення може виводити з ладу та електронне обладнання, встановлене на космічних апаратах (див. докладніше лекцію 4 та матеріали до тем з впливу зовнішнього середовища на космічні апарати, їх елементи та матеріали).
Чим складніша і сучасніша мікросхема, тим менші розміри кожного елемента і тим більша ймовірність збоїв, які можуть призвести до її неправильної роботи і навіть до зупинки процесора.
Наведемо наочний приклад того, як потоки СКЛ високих енергійвпливають стан наукової апаратури, встановленої на космічних апаратах.

На малюнку для порівняння наведені фотографії Сонця, зроблені приладом EIT (SOHO), зроблені до (07:06 UT 28/10/2003) та після потужного спалаху на Сонці, що стався близько 11:00 UT 28/10/2003, після якого ОКП потоки протонів з енергіями 40-80 МеВ зросли майже 4 порядку. За кількістю "снігу" на правому малюнку видно, наскільки матриця, що реєструє, приладу пошкоджена потоками спалахових частинок.

Вплив зростання потоків СКЛ на озоновий шар Землі

Оскільки джерелами оксидів азоту та водню, вмістом яких у середній атмосфері визначається кількість озону, можуть бути і високоенергійні частинки (протони та електрони) СКЛ, їх вплив має бути враховано при фотохімічному моделюванні та інтерпретації даних спостережень у моменти сонячних протонних подій або сильних геомагнітних воз.

Сонячні протонні події

Роль 11-річної варіацій ГКЛ при оцінці радіаційної безпеки довгострокових космічних польотів

При оцінці радіаційної безпеки тривалих космічних польотів(Таких, наприклад, як планована експедиція на Марс) стає необхідним облік вкладу в радіаційну дозу галактичних космічних променів (ГКЛ) (детальніше дивись лекцію 4). Крім того, для протонів з енергією вище 1000 МеВ величина потоків ГКЛ та СКЛ стає порівнянною. При розгляді різних явищ на Сонці та в геліосфері на тимчасових інтервалах завдовжки кілька десятиліть і більш визначальним їх фактором є 11-річна і 22-річна циклічність сонячного процесу. Як очевидно з малюнка, інтенсивність ГКЛ змінюється протифазі з числом Вольфа. Це дуже важливо, оскільки в мінімумі СА міжпланетне середовище обурене слабко, а потоки ГКЛ максимальні. Маючи високий рівень іонізації і будучи всепроникающими, в періоди мінімуму СА ГКЛ визначають дозові навантаження на людину в космічних та авіаційних польотах. Однак процеси сонячної модуляції виявляються досить складними і не зводяться лише до антикореляції з числом Вольфа. .

На малюнку показано модуляцію інтенсивності КЛ в 11-річному сонячному циклі.

Сонячні електрони

Сонячні електрони високих енергій можуть викликати об'ємну іонізацію КА, а також виступати як «електрони-кілери» для мікросхем, встановлених на космічних апаратах. Через потоки СКЛ порушується короткохвильовий зв'язок у приполярних районах та виникають збої в навігаційних системах.

Магнітосферні бурі та суббурі

Іншими важливими наслідками прояву сонячної активності, що впливають на стан навколоземного простору, є магнітні бурі- сильні (десятки та сотні нТл) зміни горизонтальної складової геомагнітного поля, виміряного на поверхні Землі на низьких широтах. Магнітосферна буря- це сукупність процесів, що відбуваються в магнітосфері Землі під час магнітної бурі, коли відбувається сильне стиснення межі магнітосфери з денного боку, інші значні деформації структури магнітосфери, формується кільцевий струм енергійних частинок у внутрішній магнітосфері.
Термін "суббуря" було введено у 1961р. С-І. Акасофу для позначення авроральних збурень у зоні сяйв тривалістю близько години. У магнітних даних ще раніше були виділені бухтоподібні обурення, що збігаються за часом із суббурею в полярних сяйвах. Магнітосферна суббуря– це сукупність процесів у магнітосфері та іоносфері, яку у загальному випадку можна характеризувати як послідовність процесів накопичення енергії у магнітосфері та її вибухового вивільнення. Джерело магнітних бур− прихід до Землі високошвидкісної сонячної плазми (сонячного вітру), а також КОВ та пов'язаної з ними ударної хвилі. Високошвидкісні потоки сонячної плазми в свою чергу діляться на спорадичні, пов'язані з сонячними спалахами і КВМ, і квазістаціонарні, що виникають над корональними дірками. Магнітні бурі відповідно до їхнього джерела поділяються на спорадичні та реккурентні. (Докладніше див. лекцію 2).

Геомагнітні індекси – Dst, AL, AU, AE

Чисельною характеристикою, що відбиває геомагнітні збурення, є різні геомагнітні індекси – Dst, Kp, Ap, AA та інші.
Амплітуду варіацій магнітного поля Землі часто використовують як найбільш загальну характеристику сили магнітних бур. Геомагнітний індекс Dstмістить інформацію про планетарні обурення під час геомагнітних бур.
Для вивчення процесів суббурі тригодинний індекс не годиться, цей час суббуря може розпочатися і закінчитися. Детальну структуру флуктуацій магнітного поля через струми авроральної зони ( авроральний електрострум) характеризує індекс аврорального електроструму AE. Для обчислення індексу AE використовуються магнітограми Н-компонентівобсерваторій, розташованих на авроральних чи субавроральних широтах та рівномірно розподілених за довготою. В даний час індекси АЕ обчислюються за даними 12 обсерваторій, розташованих у північній півкулі на різних довготах між 60 і 70 ° геомагнітної широти. Для чисельного опису суббурової активності використовуються також геомагнітні індекси АL (найбільша негативна варіація магнітного поля), АU (найбільша позитивна варіація магнітного поля) та AЕ (різниця АL та АU).

Dst-індекс за травень 2005 р.

Кр, Ар, АА індекси

Індекс геомагнітної активності Кр розраховують кожні три години за вимірюваннями магнітного поля на кількох станціях, розташованих у різних частинах Землі. Він має рівні від 0 до 9, кожному наступному рівню шкали відповідають варіації у 1,6-2 рази більші за попередній. Сильним магнітним бурям відповідають рівні Кр більше 4. Так звані супербурі з Кр = 9 трапляються досить рідко. Поряд з Кр використовують також індекс Ар, рівний середній амплітуді варіацій геомагнітного поля по земній куліза добу. Він вимірюється в нанотеслах (земне поле дорівнює приблизно
50000 нТл). Рівню Кр = 4 відповідає Ар, рівний 30, а рівню Кр = 9 відповідає Ар більше 400. Очікувані значення таких індексів і становлять основний зміст геомагнітного прогнозу . Ар-індекс став розраховуватися з 1932 року, тому для більш ранніх періодів використовується АА-індекс – середньодобова амплітуда варіацій, що розраховується за двома антиподальними обсерваторіями (Грінвіч і Мельбурн) з 1867 р.

Комплексний вплив СКЛ та бур на космічну погоду за рахунок проникнення СКЛ у магнітосферу Землі під час магнітних бур

З точки зору радіаційної небезпеки, яку несуть потоки СКЛ для високоширотних ділянок орбіт КА типу МКС, необхідно враховувати як інтенсивність подій СКЛ, а й межі їхнього проникнення в магнітосферу Землі(Див. Докладніше лекцію 4.). Причому, як видно з наведеного малюнка, СКЛ проникають досить глибоко навіть для невеликих по амплітуді (-100 нТ і менше) магнітних бур.

Оцінка радіаційної небезпеки у високоширотних областях траєкторії МКС за даними низькоорбітальних полярних супутників

Оцінки доз радіації у високоширотних областях траєкторії МКС, отримані на підставі даних про спектри та межі проникнення СКЛ у магнітосферу Землі за даними ШСЗ «Університетський-Тетяна» під час сонячних спалахів та магнітних бур вересня 2005 року, були зіставлені з дозами, експеримент у високоширотних областях. З наведених малюнків добре видно, що розрахункові та експериментальні значення узгоджуються, що говорить про можливість оцінки радіаційних доз на різних орбітах за даними низьковисотних полярних супутників.

Карта доз на МКС (СРК) та порівняння розрахункових та експериментальних доз.

Магнітні бурі як причина порушення радіозв'язку

Магнітні бурі призводять до сильних обурень в іоносфері, які, в свою чергу, негативно позначаються на стані радіоефіру. У приполярних районах та зонах аврорального овалу іоносфера пов'язана з найбільш динамічними областями магнітосфери і тому найбільш чутлива до таких дій. Магнітні бурі у високих широтах можуть повністю блокувати радіоефір на кілька діб. При цьому страждають інші сфери діяльності, наприклад, авіасполучення . Іншим негативним ефектом, пов'язаним із геомагнітними бурями, є втрата орієнтації ШСЗ, навігація яких здійснюється по геомагнітному полю, що зазнає під час бурі сильних обурень. Природно, що під час геомагнітних збурень виникають проблеми з радіолокацією.

Вплив магнітних бур на функціонування телеграфних ліній та ліній електропередач, трубопроводів, залізниць

Варіації геомагнітного поля, що виникають під час магнітних бур у полярних та авроральних широтах (відповідно до відомого закону електромагнітної індукції), генерують вторинні електричні струмиу провідних шарах літосфери Землі, у солоній воді та у штучних провідниках. Різниця потенціалів, що наводиться, невелика і становить приблизно кілька вольт на кілометр, але в протяжних провідниках з низьким опором − лініях зв'язку та електропередач (ЛЕП), трубопроводах, рейках залізниць − повна сила індукованих струмів може досягати десятків та сотень ампер.
Найменш захищеними від такого впливу є повітряні низьковольтні лінії зв'язку. Так, значні перешкоди, що виникали під час магнітних бур, було відзначено вже перших телеграфних лініях, побудованих у Європі першій половині ХІХ століття. Значні негаразди геомагнітна активність може завдавати і залізничної автоматики, особливо у приполярних районах. А в трубах нафто- та газопроводів, що тягнуться на багато тисяч кілометрів, індуковані струми можуть значно прискорювати процес корозії металу, що доводиться враховувати при проектуванні та експлуатації трубопроводів.

Приклади впливу магнітних бур на функціонування ліній електропередач

Велика аварія, що сталася під час найсильнішої магнітної бурі 1989 року в енергетичній мережі Канади, продемонструвала небезпеку магнітних бур для ЛЕП. Дослідження засвідчили, що причиною аварії стали трансформатори. Справа в тому, що постійна складова струму вводить трансформатор у неоптимальний режим роботи з надлишковим магнітним насиченням сердечника. Це призводить до надмірного поглинання енергії, перегріву обмоток і, зрештою, аварії всієї системи. Послідовний аналіз працездатності всіх енергетичних установокПівнічної Америки виявив статистичну залежність між кількістю збоїв у зонах підвищеного ризику та рівнем геомагнітної активності.

Вплив магнітних бур на стан здоров'я людей

В даний час є результати медичних досліджень, що доводять наявність реакції людини на геомагнітні збурення. Дані дослідження показують, що є досить велика категорія людей, у яких магнітні бурі діють негативно: активність людини загальмовується, притуплюється увагу, загострюються хронічні захворювання. Слід зазначити, що дослідження впливу геомагнітних збурень на здоров'я людини ще тільки починаються, і результати їх досить суперечливі (див. матеріали до теми "Як космічна погода впливає на наше життя?").
Однак більшість дослідників сходиться на думці, що в даному випадку існує три категорії людей: на одних геомагнітні обурення діють пригніченно, на інших, навпаки, збудливо, у третіх ніякої реакції не спостерігається.

Іоносферні суббурі як фактор космічної погоди

Суббурі є потужним джерелом електронів у зовнішній магнітосфері. Сильно зростають потоки низькоенергійних електронів, що призводить до суттєвого посилення електризації КА(Докладніше див. матеріали на тему "Електризація космічних апаратів"). Під час сильної суббурової активності на кілька порядків зростають потоки електронів у зовнішньому радіаційному поясі Землі (РПЗ), що є серйозною небезпекою для ШСЗ, орбіти яких перетинають цю область, оскільки всередині КА накопичується досить великий. об'ємний заряд, що призводить до виходу з експлуатації бортової електроніки. Як приклад можна навести проблеми з роботою електронних приладів на ШСЗ Equator-S, Роlаг та Сalaxy-4, які виникли на тлі тривалої суббурової активності і, як наслідок, дуже високих потоків релятивістських електронів у зовнішній магнітосфері у травні 1998 року.
Cуббури є невід'ємним супутником геомагнітних бур, проте інтенсивність і тривалість суббурової активності має неоднозначний зв'язок з потужністю магнітної бурі. Важливим проявом зв'язку бурі-суббурі є безпосередній вплив потужності геомагнітної бурі на мінімальну геомагнітну широту, на якій розвиваються суббурі. Під час сильних геомагнітних бур суббурова активність може опускатися з високих геомагнітних широт, досягаючи середніх широт. В даному випадку на середніх широтах спостерігатиметься порушення радіозв'язку, викликане впливом, що обурює, на іоносферу енергійних заряджених частинок, що генеруються під час суббурової активності.

Взаємозв'язок сонячної та геомагнітної активності – сучасні тенденції

У деяких сучасних роботах, присвячених проблемі космічної погоди та космічного клімату, висловлюється думка про необхідність поділу сонячної та геомагнітної активності. На малюнку показано різницю між середньомісячними значеннями сонячних плям, які традиційно вважаються показником СА (червоний), і АА-індексу (синій), що показує рівень геомагнітної активності. З малюнка видно, що збіг спостерігається далеко ще не всіх циклів СА.
Справа в тому, що в максимумах СА велику частку становлять спорадичні бурі, за які відповідальні спалахи та КВМ, тобто явища, що відбуваються в областях Сонця із замкненими силовими лініями. Але в мінімумах СА більшість бур реккурентні, причиною яких є прихід до Землі високошвидкісних потоків сонячного вітру, що витікають з корональних дірок - областей з відкритими силовими лініями. Таким чином, джерела геомагнітної активності, принаймні для мінімумів СА, мають суттєво різну природу.

Іонізуюче електромагнітне випромінювання сонячних спалахів

Як ще один важливий фактор космічної погоди слід окремо відзначити іонізуюче електромагнітне випромінювання (ІЕІ) сонячних спалахів. У спокійний час ІЕІ практично повністю поглинається на висотах, викликаючи іонізацію атомів повітря. Під час сонячних спалахів потоки ІЕІ від Сонця зростають на кілька порядків, що призводить до розігрівуі додаткової іонізації верхньої атмосфери
В результаті розігріву під впливом ІЕІ, атмосфера “роздмухується”, тобто. густина її на фіксованій висоті сильно збільшується. Це є серйозною небезпекою для низьковисотних ШСЗ і пілотованих ОС, оскільки, потрапляючи в щільні шари атмосфери, КА може швидко втратити висоту. Така доля спіткала американську космічну станцію «Скайлеб» у 1972 році під час потужного сонячного спалаху – на станції не вистачило палива для повернення на колишню орбіту.

Поглинання короткохвильового радіовипромінювання

Поглинання короткохвильового радіовипромінюванняє результатом того, що прихід іонізуючого електромагнітного випромінювання – УФ та рентгенівського випромінювання сонячних спалахів викликає додаткову іонізацію верхньої атмосфери (див. докладніше у матеріалах на тему "Транзієнтні світлові явища у верхній атмосфері Землі"). Це призводить до погіршення або навіть повного припинення радіозв'язку на освітленому боці Землі протягом декількох годин.