Що таке сонячний радіаційний шторм?

A solar radiation storm (also known as a Solar Proton Event or SPE) occurs often after major eruptions on the Sun when protons get launched at incredibly high speeds, sometimes up to several 10.000 km/s. These radiation storms can bridge the Sun-Earth distance in as little time as 30 minutes and last for multiple days. In this article we are going to explain what a solar radiation storm is and what kind of effects it has on us.

S-масштаб

NOAA використовує п’ятирівневу систему, яку називають шкалою S, для визначення інтенсивності сонячної радіаційної бурі. Ця шкала коливається від S1 до S5, причому S1 є найнижчим рівнем, а S5 - найвищим рівнем. Кожен S-рівень має пороговий рівень pfu (одиниця протонного потоку). Наприклад: рівень сонячного радіаційного шторму S1 досягається тоді, коли кількість 10 MeV pfu досягає значення 10 на геосинхронних висотах супутника. Зауважте, що ця шкала насправді логарифмічна. Це означає, що помірна (S2) протонна подія виникає, коли протонний потік досягає 100 pfu, а не 20! Для сильної сонячної радіаційної бурі необхідний pfu 1000. Ми часто використовуємо цю S-шкалу на веб-сайті, тому розумно ознайомитися з нею. Ми можемо визначити наступні класи сонячних штормів:

S-масштаб Опис Поріг потоку Середня частота Надійність даних про сонячний вітер ACE
S1 Слабка буря 101 50 за цикл Надійні дані
S2 Помірна буря 102 25 за цикл Дані можуть бути ненадійними
S3 Сильна буря 103 10 за цикл Ймовірно ненадійні дані
S4 Жорстка буря 104 3 за цикл Ймовірно ненадійні дані
S5 Екстремальна буря 105 Менше, ніж 1 протягом циклу Ймовірно ненадійні дані

Загрози

Сонячні радіаційні бурі не небезпечні для людей на Землі. Ми захищені від цих штормів магнітним полем Землі та атмосферою Землі. Одним з ефектів, які ми можемо відчути на Землі під час сильних сонячних штормів, є підвищений ризик для людей, які перебувають у літаку на полярних широтах - вони отримують більшу дозу радіації, ніж зазвичай. Трансполярні польоти іноді доводиться перенаправляти або скасовувати через ці радіаційні бурі. Інший ефект полягає в тому, що це може спричинити деякі проблеми зв’язку у полярних зонах. Ці протони є також радіаційною загрозою для космонавтів, зокрема під час зовнішніх робіт (космічних прогулянок). Супутники, що знаходяться в космосі, також вразливі: ці протони погіршують ефективність сонячної панелі, електронні схеми на борту можуть працювати несправно, і протони створюватимуть шум у системах відстеження зірок.

На арктичних широтах радіозв’язок високої частоти (ВЧ) може стати проблематичним або навіть неможливим. Швидкі протони проникають в магнітосферу і спрямовуються вниз по лініях магнітного поля, проникаючи в атмосферу біля північного та південного полюсів. Ці протони іонізують D-шар, і цей процес не дозволяє високочастотним радіохвилям досягати набагато вищих шарів E, F1 і F2, де ці радіосигнали зазвичай заломлюються і відскакують назад на Землю. Такі радіо-перешкоди відомі як події Поглинання Полярних Шапок (PCA) і можуть тривати цілими днями. У результаті високочастотний радіозв’язок стає неможливим або дуже ускладненим на трансполярних маршрутах. Ми можемо використовувати шкалу S для оцінки інтенсивності події Поглинання Полярної Шапки (PCA).

S-масштаб Опис Впливи
S1 Слабка буря Незначний вплив на високі частоти у полярних регіонах.
S2 Помірна буря Нечасті впливи на високі частоти у полярних регіонах та на супутниках.
S3 Сильна буря Погіршення розповсюдження високих частот в полярних регіонах та помилки навігації, вплив на супутникові системи візуалізації та струми сонячних панелей, значна радіаційна небезпека для космонавтів при зовнішніх роботах (EVA) та пасажирів літаків на високих широтах.
S4 Жорстка буря Серйозні проблеми з високими частотами в полярних регіонах та помилки глобальної навігації протягом кількох днів, вплив на супутникові системи візуалізації та блоки пам’яті, висока радіаційна небезпека для космонавтів при зовнішніх роботах (EVA) та пасажирів літаків на високих широтах.
S5 Екстремальна буря Припинення роботи високих частот в полярних регіонах та помилки позиціонування роблять навігацію надзвичайно складною, повна втрата контролю за деякими супутниками внаслідок пошкодження, надзвичайно висока радіаційна небезпека для космонавтів при зовнішніх роботах (EVA) та пасажирів літаків на високих широтах.

The image below shows you a good example what happens to satellites during solar radiations storms. From left to right we see some imagery from two different SOHO instruments. On the left you see how the imagery normally looks when there is no solar radiation storm. On the right you can see what happens during a severe S4 solar radiation storm. There are so many protons crashing into the camera's sensor that it causes a lot of noise on the images. The images are almost unusable.

Solar radiation storm

Animated GIF (900kB)

Problems with the Advanced Composition Explorer (ACE) during solar radiation storms

It is possible that during a solar radiation storm, some data coming from the Advanced Composition Explorer (ACE) satellite become contaminated and register false values. This can be seen with the solar wind parameters which comes from the SWEPAM instrument. The solar wind speed becomes lower then it really is and the density becomes less then 1 proton per square centimeter. The data that is related to the interplanetary magnetic field (IMF) remains reliable during a solar radiation storm. These false readings can occur when a solar radiation storm reaches the S2 level (moderate solar radiation storm) and can often continue till well after the arrival of a coronal mass ejection which makes detecting the arrival of a coronal mass ejection a lot harder. The DSCOVR space craft which replaced ACE in 2016 does not have these issues.

<< На попередню сторінку

Останні новини

Підтримайте SpaceWeatherLive.com!

Багато людей відвідують сайт SpaceWeatherLive, щоб слідкувати за сонячною та авроральною активністю, але зі збільшенням трафіку хостинг також стає дорожчим. Будь-ласка, подумайте про пожертву, якщо вам подобається SpaceWeatherLive, щоб ми могли і надалі підтримувати цей сайт і платити за хостинг!

48%

Факти про космічну погоду

Останній X-спалах10.09.2017X8.2
Останній M-спалах29.05.2020M1.1
Останній геомагнітний шторм20.04.2020Kp5 (G1)
Дні без сонячних плям
Last 365 days319 днів
2020124 днів (81%)
Останній день без сонячних спалахів31.05.2020

Цей день в історії*

Сонячні спалахи
12000M7.6
22003M6.5
32000M4.1
42003M3.9
52007M2.5
Ар-індексG
1200338G1
2199424
3200122G1
4199518
5201317
*з 1994 року

Соціальні мережі