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:

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).

На зображенні нижче показано хороший приклад того, що відбувається з супутниками під час штормів сонячного випромінювання. Зліва направо ми бачимо зображення з двох різних інструментів SOHO. Ліворуч ви бачите, як зазвичай виглядають зображення, коли немає сонячної бурі. Справа ви можете побачити, що відбувається під час сильної сонячної бурі рівня S4. У датчик камери врізається стільки протонів, що це викликає багато шумів на зображеннях. Зображення майже непридатні для використання.

Animated GIF (900kB)

Проблеми з Advanced Composition Explorer (ACE) під час сонячних радіаційних штормів

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