Песчинка во Вселенной

17-09-2018

«Украину накроют магнитные бури: пейте соки и берите отгулы!»; «В ближайшую неделю колебания магнитного поля Земли будут испытывать здоровье метеозависимых граждан»; «Магнитные бури: расписание на весь год» — такую информацию регулярно публикуют практически все средства массовой информации: от печатных до электронных.

 

Что собой представляют так называемые магнитные бури, в чем их опасность и можно ли точно предсказывать их возникновение на год, месяц и неделю вперед? Об этом мы беседуем с доктором физико-математических наук, профессором Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина, лауреатом Государственных премий СССР и УССР, заслуженным деятелем науки и техники Украины Леонидом Черногором.
Леонид Феоктистович — один из авторов монографии под названием «Физика геокосмических бурь», эту проблему он изучает более полувека.

А какая сегодня космическая погода?
— Чтобы понять природу «магнитных бурь», необходимо обратиться к влиянию Солнца, — подчеркивает ученый. — Его влияние чувствует все живое и даже неживое на Земле.
Солнце — это термоядерный реактор, внутри которого температура 15 млн градусов. Это горячее вещество расширяется, рвется наружу, но, поскольку Солнце обладает огромной массой, то она сжимает это сверхгорячее вещество. В итоге Солнце светит уже почти 8 млрд лет и происходит это более-менее равномерно. Однако время от времени на Солнце происходят солнечные бури и тогда, кроме того излучения, к которому мы привыкли, добавляется новое излучение на самых разных длинах волн в оптическом диапазоне, но больше всего — в рентгеновском и радиодиапазоне. И это очень сильно влияет на Землю, на ее атмосферу и магнитосферу.
— Вспышки на Солнце, о которых говорят ученые и метеорологи, это то же самое, что солнечные бури? Или это разные вещи?
— Нет, не совсем. Как раз во время вспышек на Солнце увеличивается интенсивность электромагнитного излучения. Кроме того, генерируются очень мощные потоки заряженных частиц, прежде всего протонов. И если обычное солнечное излучение доходит к нам за 8 минут, то высокоэнергетичные протоны попадают к нам за несколько часов или даже за несколько десятков часов (в зависимости от энергии). Одновременно с этим Солнце выбрасывает огромные объемы плазмы (заряженного газа) вместе с магнитным полем. Все это набегает на земную магнитосферу, изменяет магнитное поле Земли и так возникает магнитная буря. При этом давление солнечного ветра (который представляет собой поток плазмы) изменяет и ионизированную часть атмосферы, называемую ионосферой, а также собственно атмосферу. Так возникают и атмосферные, и ионосферные бури, меняется электрическое поле Земли. И комплексу всех этих «четырех бурь» — магнитной, ионосферной, атмосферной и электрической я еще много лет назад дал общее название — «геокосмическая буря».
Геокосмическая буря представляет собой  сильные возмущения геомагнитного поля, ионосферы, верхней атмосферы, геоэлектрического поля магнитосферно-ионосферного происхождения и даже тропосферы (нижнего слоя земной атмосферы), а также земных токов, которые возникают на поверхности Земли.
Возникает взаимодействие двух погодных систем — классической атмосферной и космической погоды. 
К сожалению, в газетах неверно пишут об этом явлении, называя его просто — «магнитная буря». Нет, «магнитная буря» — это только одна четвертая часть геокосмической бури, определяющей космическую погоду.
— Что отличает «магнитную» бурю от «геокосмической»?
— При геокосмической буре магнитное поле Земли увеличивается от силы на 1-2% (это «магнитная» составляющая явления). Это совсем немного. В то же самое время параметры ионосферы могут изменяться на сотни процентов, атмосферы — на десятки процентов, но больше всего — в десятки раз — изменяется электрическое поле Земли.
И биологи, и медики, которые недостаточно знают суть физических явлений, до недавнего времени уверяли нас, что на человека влияет изменение магнитного поля Земли. В газетах и журналах стали появляться различные спекуляции на эту тему. На самом деле на человека влияет не столько магнитное поле, которое изменяется очень слабо, а увеличивающееся в десятки раз электрическое поле.
— Каким же образом изменение электрического поля влияет на человека?
— А что такое человек с точки зрения физической структуры? На 70-80%  его тело состоит из воды (в зависимости от возраста, расы и т.п.). Причем это не простая вода, а, с точки зрения химии и физики, электролит, в котором растворены ионы солей — проводники. Электрическое поле действует на эти ионы, отсюда влияние геокосмических бурь на наше самочувствие.
Второй фактор — изменение атмосферного давления, то есть вариации барического поля. Вроде небольшие по амплитуде, но периодические колебания вступают в резонанс с частями человеческого тела, которые, с точки зрения физики,  представляют собой своеобразные колебательные системы. И вот эти периодические колебания атмосферного давления могут привести и к головной боли, и к повышению артериального давления, и к обострению хронических заболеваний, и даже к смерти.
Строго говоря, все физические поля действуют на человека синергетически.
В период геокосмических бурь частота вызовов скорой медицинской помощи увеличивается в два-четыре раза по всему миру.
Меняется поведение людей, как, впрочем, и всех млекопитающих, одни становятся более агрессивными, другие, наоборот, вялыми и сонливыми.
Кстати, последняя буря была в понедельник 10 сентября с.г. Мои студенты сидели на парах вялые, а у меня у самого болела голова.

За две минуты до роковой ошибки…
— Вы утверждаете, что геокосмические бури влияют не только на человека, но и на техно­сферу?
— Я перечислю вашим читателям основные эффекты, которыми сопровождаются геокосмические бури. В первую очередь это воздействие космического излучения как электромагнитного, так и корпускулярного (физических частиц) на электронное оборудование, как космических аппаратов, так и самолетов. Во время таких бурь также резко изменяются параметры орбиты искусственных спутников Земли. Происходит торможение, и космический аппарат может упасть.
Вспоминаю такой случай: в 1976 году в СССР запустили первую орбитальную станцию «Салют-5», она была рассчитана на несколько лет работы, а упала на Землю через месяц. Конструкторы схватились за головы, ожидалось, что все получат награды за этот проект, а результат оказался печальным. В подмосковном городе Королеве собрал экстренное совещание научный руководитель проекта, дважды Герой Социалистического Труда, академик Владимир Николаевич Челомей (кстати, наш земляк, украинец с Полтавщины). Я сделал доклад и назвал причину падения станции — изменение космической погоды, увеличение концентрации заряженных частиц, рост плотности атмосферы и, соответственно, торможение космической станции. Ученые-технари и инженеры-конструкторы отнеслись к моему докладу с недоверием. Потому что считалось, что космос — это вакуум.
В 1979 году, то есть всего через три года после советской, падает космическая лаборатория Skylab (США). По той же причине. И тут уже американцы стали писать, что виноваты солнечная буря и изменение космической погоды. 
— Часто пишут, что могут выйти из строя компьютерные системы…
— Еще один эффект сводится к тому, что на длинных коммуникациях, будь то линии электропередач, кабельные сети или железные дороги, влияние сильных токов выводит из строя электрическое и электронное оборудование. Нарушается, вплоть до полного прекращения, радиовещание различного диапазона. Так, в классическом коротковолновом диапазоне связь просто исчезает, а радиоволны метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов, наоборот, могут увеличивать свою интенсивность.
Эти волны используются для радиосвязи, локации, навигации, радиоастрономии. И геокосмические бури могут привести к прекращению работы этих сложных систем. Например, во время геокосмических бурь на десятки минут нарушается работа системы GPS (или российской ГЛОНАСС). Они  указывают местонахождение объектов с ошибкой, достигающей десятков километров. 
А для военной аппаратуры это вообще катастрофа. Ночью 23 мая 1967 года помехами неизвестной природы (как позднее оказалось, вызванных солнечной бурей) были парализованы натовские радары предупреждения о ракетном нападении и другие военные средства. Военное руководство США посчитало это началом советского ракетно-ядерного нападения. В США была объявлена боевая тревога, готовился запуск межконтинентальных баллистических ракет США. Процесс был остановлен буквально за две минуты до пуска. Представьте себе ничего не подозревающую, мирно спящую страну, на которую летят тысячи ядерных боеголовок…
В 1989 году по причине геокосмической бури в Квебеке (Канада) электроэнергии лишилось около 3 млн человек. Орбита ряда спутников Земли снизилась на 3–7 км. 
Заметим, что во время недавней бури, которая случилась в понедельник 10 сентября, высота орбиты космических аппаратов уменьшилась ненамного. По моим расчетам, всего на 1-2 км. Но для баллистиков, тех, кто эксплуатирует космические спутники, это уже сигнал тревоги! Они уже озабочены, нужно принимать меры.
В течение геокосмической бури, имевшей место в конце октября — начале ноября 2003 года, произошли аварии в энергосистемах Мальме (Швеция), в штатах Нью Йорк и Висконсин (США), нарушилась работа систем телекоммуникаций и GPS-навигации, вышел из строя ряд спутников разных стран (потеря связи, отказ телеметрии, отключение компьютеров и т. п.).
— Равномерно ли воздействуют бури на Землю?
— Интересно, что геокосмические бури в первую очередь влияют на приполюсные области земного шара. В средних широтах, где Харьков расположен, нас защищает магнитное поле. А у полюсов открыты «ловушки» для частиц солнечного происхождения, и возмущения во всех геооболочках оттуда распространяются к экватору. Причем распространяются так, что, если, к примеру, в понедельник 10 сентября с.г. полярные сияния наблюдались только в Финляндии, Норвегии, Санкт-Петербурге, Мурманске, то во время геокосмических бурь 2003-2004 годов, полярные сияния фиксировались не только над Харьковом (!), но даже в Крыму. А во время самых сильных бурь полярное сияние можно наблюдать даже на Кубе.
— Насколько точно можно прогнозировать наступление геокосмической бури?
— На сегодняшний день наука способна прогнозировать наступление геокосмических бурь на несколько месяцев или на год вперед с вероятностью всего… 10% (но никто не предупреждает, что вероятность столь мала!). Примерно за месяц до явления мы можем увеличить вероятность прогноза до 30-40%. Что же касается прогноза на сутки-двое-трое,  можно отметить следующее. В лучшем случае, наблюдая вспышку на Солнце, мы можем предположить, что эта вспышка будет сопровождаться выбросом плазмы, которая достигнет Земли через двое-трое суток  и повлияет на нас с вами. Причем это произойдет только в том случае, если эта вспышка будет геоэффективной, то есть облако плазмы не пройдет мимо Земли.
Ведь наша Земля для Вселенной — песчинка. Слишком сложна физика и многопараметрическая случайная природа космической погоды. Поэтому прогноз геокосмической бури с вероятностью 80% можно дать за 1-3 часа до ее начала на Земле.
Поэтому все прогнозы на месяц вперед — это профанация. На этом кто-то просто зарабатывает деньги. Гораздо легче предсказать, что выпадет: орел или решка…
Беседу вела 
Елена Зеленина.

Читайте также
Другие материалы рубрики