Magnetinė audra yra Žemės magnetinio lauko sutrikimas, kurį sukelia sustiprėjęs Saulės vėjas ir jo atneštas magnetinis laukas.
Ji priklauso kosminių orų reiškiniams, nes vyksta Saulės, tarpplanetinės erdvės ir Žemės magnetosferos sistemoje.
Dažniausi stiprių magnetinių audrų šaltiniai yra Saulės vainiko masės išmetimai ir greiti Saulės vėjo srautai iš vainiko skylių.
Kaip atsiranda magnetinė audra?
Saulė nuolat išmeta į kosmosą įelektrintų dalelių srautą. Šis srautas vadinamas Saulės vėju ir juda per visą Saulės sistemą.
Kai Saulėje įvyksta vainiko masės išmetimas, į kosmosą išlekia didelis plazmos ir magnetinio lauko debesis. Jis gali pasiekti Žemę maždaug per keliolika valandų arba kelias dienas, priklausomai nuo greičio.
Žemę saugo magnetosfera. Ji nukreipia daugumą įelektrintų dalelių, nes Žemė pati turi magnetinį lauką.
Audra prasideda, kai Saulės vėjo magnetinis laukas stipriai sąveikauja su Žemės magnetiniu lauku. Ypač veiksminga kryptis yra pietinė tarpplanetinio magnetinio lauko kryptis, žymima Bz.
Kodėl Saulė sukelia tokius sutrikimus?
Saulė yra įkaitusių dujų ir plazmos žvaigždė. Jos paviršiuje ir atmosferoje veikia stiprūs magnetiniai laukai.
Saulės dėmės dažnai rodo aktyvias magnetines sritis. Tokiose srityse gali kilti Saulės žybsniai ir vainiko masės išmetimai.
Saulės žybsnis yra staigus energijos išsiskyrimas elektromagnetine spinduliuote. Vainiko masės išmetimas yra medžiagos ir magnetinio lauko išmetimas į kosmosą.
Magnetines audras Žemėje dažniausiai sukelia ne pats šviesos žybsnis, o Žemę pasiekęs plazmos debesis arba greitas Saulės vėjo srautas. Žybsniai ir vainiko masės išmetimai dažnai vyksta tose pačiose aktyviose Saulės srityse.
Kas vyksta Žemės aplinkoje per audrą?
Per magnetinę audrą keičiasi srovės magnetosferoje ir jonosferoje. Jonosfera yra viršutinė atmosferos dalis, kurioje Saulės spinduliuotė sukuria daug jonų ir elektronų.
Audros metu sustiprėja žiedinė srovė aplink Žemę. Kinta magnetinio lauko stiprumas, o šiuos pokyčius registruoja antžeminiai magnetometrai.
Į atmosferą poliariniuose regionuose patenka daugiau dalelių. Jos sužadina deguonies ir azoto atomus, o šie išspinduliuoja šviesą. Taip susidaro šiaurės ir pietų pašvaistės.
Kaip vertinamas magnetinės audros stiprumas?
Magnetinių audrų stiprumui dažnai naudojamas Kp indeksas. Jis apibūdina planetinio magnetinio lauko aktyvumą skalėje nuo 0 iki 9.
JAV Nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija naudoja G skalę nuo G1 iki G5. Ji skirta geomagnetinių audrų poveikiui apibūdinti.
| Audros lygis | Apibūdinimas | Galimi reiškiniai |
|---|---|---|
| G1 | Silpna audra | Pašvaistės aukštose platumose, nedideli tinklų svyravimai. |
| G2 | Vidutinė audra | Pašvaistės matomos žemiau įprastų platumų, galimi radijo trikdžiai. |
| G3 | Stipri audra | Gali trikti palydovų padėties valdymas ir navigacijos tikslumas. |
| G4 | Labai stipri audra | Galimi elektros tinklų įtampos svyravimai ir platesnės pašvaistės. |
| G5 | Ekstremali audra | Galimi rimti palydovų, ryšių ir elektros infrastruktūros sutrikimai. |
Kokį poveikį gali turėti magnetinės audros?
Magnetinės audros labiausiai veikia technologijas, kurios priklauso nuo elektromagnetinių signalų arba kosmoso infrastruktūros. Poveikis žmonėms Žemės paviršiuje nėra vertinamas taip pat kaip poveikis palydovams ar elektros tinklams.
- Gali sutrikti trumpųjų bangų radijo ryšys.
- Gali sumažėti GPS ir kitų palydovinių navigacijos sistemų tikslumas.
- Palydovai gali patirti didesnį atmosferos pasipriešinimą žemoje orbitoje.
- Elektros tinkluose gali atsirasti geomagnetiškai indukuotos srovės.
- Pašvaistės gali būti matomos toliau nuo ašigalių.
Labai stiprios audros gali padidinti viršutinės atmosferos tankį. Žemoje orbitoje skriejantys palydovai tada patiria didesnį stabdymą.
Žmonių sveikatos klausimu mokslinė informacija yra atsargesnė. Yra stebėjimo tyrimų, kuriuose nagrinėti ryšiai tarp geomagnetinio aktyvumo ir kai kurių širdies bei kraujagyslių rodiklių. Tokie tyrimai nepateikia paprastos taisyklės, pagal kurią būtų galima prognozuoti konkretaus žmogaus savijautą.
Ar magnetinė audra pavojinga paaugliui?
Įprastos magnetinės audros paaugliui Žemės paviršiuje nėra tiesioginė radiacinė grėsmė. Žemės atmosfera ir magnetosfera sulaiko didelę dalį kosminių dalelių.
Didesnė radiacinė rizika susijusi su astronautais, aukštų platumų aviacija ir labai stipriais Saulės dalelių įvykiais. Mokykliniame lygmenyje magnetinę audrą galima suprasti kaip Žemės magnetinio „skydo“ virpėjimą po Saulės išmesto dalelių debesies smūgio.
Jeigu žmogus turi sveikatos sutrikimų, savijautą reikėtų vertinti pagal gydytojo nurodymus, ne pagal vien magnetinės audros prognozę. Kosminių orų prognozės pirmiausia kuriamos ryšių, palydovų, energetikos ir aviacijos sektoriams.
Kaip stebimos ir prognozuojamos magnetinės audros?
Saulę stebi kosminiai aparatai ir antžeminiai teleskopai. Jie fiksuoja Saulės dėmes, žybsnius, vainiko masės išmetimus ir Saulės vėjo parametrus.
Prieš Saulės vėjui pasiekiant Žemę, jo greitį, tankį ir magnetinį lauką matuoja kosminiai aparatai netoli L1 taško. Šis taškas yra tarp Saulės ir Žemės.
Prognozėse dažnai nurodomi šie duomenys:
- Kp indeksas ir prognozuojamas jo pokytis;
- Saulės vėjo greitis kilometrais per sekundę;
- tarpplanetinio magnetinio lauko kryptis Bz;
- galimas G skalės lygis;
- pašvaisčių matomumo tikimybė skirtingose platumose.
Kuo magnetinė audra skiriasi nuo Saulės žybsnio?
Saulės žybsnis įvyksta Saulėje ir yra elektromagnetinės spinduliuotės pliūpsnis. Jo šviesa ir rentgeno spinduliai Žemę pasiekia maždaug per 8 minutes.
Magnetinė audra vyksta Žemės magnetosferoje. Jai reikalingas Saulės vėjo sutrikimas, kuris keliauja gerokai lėčiau nei šviesa.
Vainiko masės išmetimas gali sukelti magnetinę audrą, jeigu jo trajektorija nukreipta į Žemę ir magnetinis laukas tinkamai sąveikauja su Žemės magnetosfera. Ne kiekvienas Saulės žybsnis sukelia magnetinę audrą.
Šaltiniai:
https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/geomagnetic-storms
https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation
https://science.nasa.gov/sun/solar-storms-and-flares/
https://www.esa.int/Space_Safety/Space_weather
