Что представляет собой солнечный радиационный шторм?

Космический радиационный шторм (также именуемый как солнечное протонное событие или SPE) часто происходит после крупных извержений на Солнце. Скорость излучаемого протонного потока возрастает до невероятно высоких величин, в несколько десятков тысячь км/с. Таким протонным потокам, в силу их черезвычайно высокой скорости распространения, для достижения поверхности Земли, требуется время приблизительно от 30 минут до 1 часа и длиться в течении несколько дней. В этой статье мы также рассмотрим эффекты которые это вызывает.

Шкакла S

Для обозначения степени серьезности шторма, NOAA использует пятиуровневую систему, называемую шкалой S. Это значения уровня, от S1 до S5, где S1 самый низкий, а S5 самый экстремально высокий уровень. Каждый S-уровень имеет связанный с ним порог PFU (плотность потока протонов). Например: уровни шунтирования космического излучения S1 достигаются, когда количество PFU 10 МэВ достигает значения 10 на высотах геосинхронных спутников. Обратите внимание, что шкала S логарифмическая. По этому, уровню протонного потока S2 соответствует порог PFU 100, а не 20! Сильному уровню космического радиационного шторма S3 соответствует порог PFU 1000. На этом сайте часто используется шкала S, поэтому следует с ней ознакомиться. Она определяет следующие классы космического радиационного шторма:

Опасности

Атмосфера и магнитное поле Земли в целом создают достаточно надежный защитный барьер на пути потоков космической радиации в период воздействия штормов. Таким образом, пространственные радиационные бури не слишком опасны для людей на Земле и ее природы. Однако, некоторые неприятные эффекты это явление все же вызвает. Одним из таких эффектов является повышенный риск получения более высокой, чем обычно, дозы облучения при трансполярных перелетах. По этому иногда необходимо перенаправлять или отменять такие рейсы. Другой эффект заключается в появлении проблем со связью в приполярных областях. Протонные потоки также представляют собой радиационную угрозу для космонавтов, особенно во время выхода в открытый космос (космические прогулки). Космические спутники так же испытывают проблемы: падение эффективности работы панелей солнечных батарей, как следствие понижение значений параметров бортовых систем электропитания спутников, бортовые системы управления, сбора и передачи информации в такие периоды работают в условиях повышенного уровня шума и помех. Это наиболее критичные с точки зрения вероятности возникновения сбоев и ошибок в работе электроники, моменты времени. Длительные отказы в работе навигационных систем управления спутниками может привести к полной его потере.

В арктических широтах высокочастотная (ВЧ) радиосвязь может стать проблематичной или даже невозможной. Быстро движущиеся протоны проникают в магнитосферу и направляются вниз по линиям магнитного поля, проникнув в атмосферу около северного и южного полюсов. Эти протоны ионизируют слой D и этот процесс препятствует ВЧ-радиоволнам достигать гораздо более высоких слоев E, F1 и F2, где эти радиоволны обычно отражаются и отсылаются обратно на Землю. Такие периоды радиоаномалий известны как события поглощения полярной шапки (PCA) и могут длиться несколько дней. В результате практически невозможно проведение радиосвязи высокой частоты по трансполярным маршрутам. Мы можем использовать шкалу S, чтобы оценить тяжесть событий поглощения полярной шапки (PCA).

На приведенном ниже изображении показан хороший пример того, что происходит со спутниками в период воздействия космического излучения радиационного шторма. Слева направо мы видим некоторые изображения двух разных инструментов SOHO. На крайнем левом снимке демонстрируется изображение в отсутствии какого либо аномального излучения. Изображения справа демонстрируют процессы происходящие во время сурового космического радиационного шторма. В датчик камеры попадает такое количество протонов, что это вызывает шум на изображении и оно фактически становится непригодным для использования.

Animated GIF (900kB)

Проблемы с расширенным составом Explorer (ACE) в период космических радиационных штормов

Возможно в периоды космических радиационных штормов некоторые данные, поступающие со спутника Advanced Composition Explorer (ACE), искажаются и регистрируют ложные показания. В часности, параметры солнечного ветра измеряемые инструментом SWEPAM. Регистрируемые показания скорости солнечного ветра занижаются, а так же показания плотности солнечного ветра становится меньше 1 протон на квадратный сантиметр. Однако, данные связанные с межпланетным магнитным полем (IМF), остаются неизменно надежными в период воздействия космического радиационного шторма. Ложные показания могут возникать, уже при уровне космического радиационного шторма S2 (умеренный космический радиационный шторм) и часто может продолжаться до момента выброса корональной массы, что значительно затрудняет обнаружение последнего.

<< Перейти на предыдущую страницу