Одно из самых значительных событий в истории наблюдения за магнитным полем Земли с начала космической эры — буря 13—14 марта 1989 года. Период был нелёгкий, и буря, возникшая из-за мощной солнечной вспышки и корональной дыры, сделала не лучше.

Солнечные пятна

Мартовский геомагнитный шторм вызвал серьёзные последствия, от перебоев в работе энергосистем до нарушения радиосвязи, а ключевым виновником, при этом, была активная область солнечных пятен AR5395.

Область уже была на Солнце ранее, но под номером AR5354 (см. изображение выше). Впервые показался этот регион в феврале. Таким образом, когда регион пятен начал представлять из себя угрозу, его возраст был более месяца.

4 февраля 1989 года первая группа AR 5354 появилась в точке E80 N30. В ходе эволюции солнечные пятна совершили перераспределение магнитного поля, преобладающими оказались пятна с n/f полярностью, окружённые многочисленными небольшими пятнами s/p полярности. Всего пятен было на пике региона около 80. Регион также растянулся и приобрёл значительно большую площадь, когда пережил одно вращение Солнца. Его максимальный размер, по некоторым оценкам, был равен 3600 миллионных долей солнечного полушария.

Для сравнения: самое большое солнечное пятно за последние 30 лет имело размер около 2750 мдп (27 октября 2014, группа 2192).

Итак, что же натворила эта гигантская область?

Вспышка

Область AR 5395 была не только чрезвычайно большой, но также и очень активной. Наибольшие взрывы из этого региона проходили в период с 6 по 19 марта 1989 года. По данным NASA, всего эта область за три вращения Солнца произвела около 150 вспышек в рентгеновском диапазоне спектра, а также более 330 водород-альфа вспышек. Также из-за неё возникали протуберанцы.

Одной из тех, что привела на Землю геомагнитную бурю, была вспышка 6 марта. Её класс, судя по записям, был равен X15, однако точное измерение было невозможным — так как технологии того времени GOES могли измерять вспышку точно только до Х12.

Вспышка началась в 13:54 по восточному времени, достигла максимума в 14:10 и кончилась лишь в 16:55. Во время взрыва образовалось два ярких мерцающих центра, несколько эруптивных центров и система протуберанцев. В тот же момент также возникло протонное событие, которое достигло максимума 13 марта (через 7 дней).

В последующие дни также были вспышки, которые варьировались от класса Х1.1 до Х6.5 и оказывали не меньшее влияние на магнитосферу Земли.

Последствия

Из-за вспышки 6 марта, а также последующих взрывов 7—13 числа этого месяца, из-за протонных событий и выплесков энергии корональных дыр, к 13 марта во всём мире наблюдалась мощнейшая за тридцать лет магнитная буря.

Она началась с чрезвычайно интенсивных полярных сияний. Кроме того, была нарушена высокочастотная радиосвязь, отмечались сбои в работе космических аппаратов, например, тот же спутник GOES, замерявший солнечные вспышки, прервал передачу сигналов.

Последствия бури отражались не просто в полярных сияниях, а в сияниях в регионах, где подобных явлений ранее не замечали. Например, во Флориде. В Квебеке электричества не было целых 9 часов из-за повреждения линии электропередач, а кроме того, в США был выведен из строя трансформатор на атомной станции.

История астрономии знает немало интригующих загадок, и одна из них связана с орбитальным движением Меркурия, привлекшим пристальное внимание ученых XIX века.

Расчеты показывали, что перигелий орбиты Меркурия (ближайшая к Солнцу точка орбиты) смещается на 526,7 угловых секунды за столетие из-за гравитационного влияния других планет. Однако наблюдаемое смещение было чуть больше предсказанного ньютоновской механикой (примерно 570 угловых секунд). Эта небольшая разница, всего около 43 угловых секунд за столетие, не могла быть объяснена в рамках классической физики. Такое несоответствие породило гипотезу о существовании неизвестной планеты между Солнцем и Меркурием, получившей название Вулкан.

Фантазия о планете Вулкан

Астрономы того времени разделились на два лагеря. Большинство считало, что аномалию в движении Меркурия можно объяснить только гравитационным влиянием дополнительной планеты, наблюдать которую напрямую мешают чрезмерная яркость Солнца и ограниченные возможности телескопов. Однако некоторые ученые проявили научную смелость, предположив, что дело не в скрытой планете, а в неполноте наших знаний физических законов Вселенной.

Спор разрешился с появлением общей теории относительности Эйнштейна, которая смогла точно описать орбитальное движение Меркурия без привлечения гипотетических планет. Это стало триумфом научного метода и важным уроком: иногда нужно пересматривать базовые представления, а не прибегать к "заплаткам" в виде новых небесных тел.

Современные исследования

Но что же сегодня мы знаем о пространстве между Солнцем и Меркурием? Современные исследования показывают, что там находится около 200 астероидов, пересекающих орбиту ближайшей к светилу планеты. При этом они настолько малы, что не влияют на статус Меркурия как полноценной планеты — для этого потребовалось бы наличие объектов сопоставимой массы, как в случае с Плутоном.

Особый интерес представляют гипотетические вулканоиды — астероиды, которые могли бы стабильно вращаться между Меркурием и Солнцем. Космический аппарат NASA "Мессенджер" и обсерватория NASA STEREO участвовали в масштабных поисках таких объектов, но безрезультатно.

Ученые пришли к выводу, что если вулканоиды и существуют, то их размер не превышает шести километров, а количество не достигает и десяти штук.

Таким образом, современная наука может уверенно утверждать: между Солнцем и Меркурием нет никакой планеты. Эта история показывает, как развитие теоретической физики и технологий помогает нам лучше понимать устройство Солнечной системы и Вселенной в целом.

Читайте также:

• Обнаружена крупнейшая структура в ближней Вселенной — в 130 000 раз массивнее Млечного Пути.

• Равнина Жары — крупнейшая ударная структура на Меркурии.

• Одинокие планеты: почему у Венеры и Меркурия нет спутников?

Редакция Astrophysical Journal Letters опубликовала исследование, в котором были проанализированы кадры SDO корональных петель до вспышек. Как полагают авторы научного труда, солнечным вспышкам предшествует особое излучение, которое видно в отдельных спектральных каналах.

Солнечные вспышки — это мощные взрывы энергии на поверхности Солнца, которые могут иметь значительное влияние на магнитное поле Земли и нарушать нашу космическую погоду. Предсказание этих событий является важной задачей для астрофизиков и космических агентств. Недавнее исследование показало, что анализ спектральных каналов может быть эффективным способом прогнозирования солнечных вспышек.

Авторами исследования было проанализировано порядка 50 вспышек класса С5.4 и больше, происходивших с 2011 по 2022 год. Исследователи обратили внимание и на большие вспышки: Х8.2 (10 сентября 2017-го из области 12673), Х2.7 (5 мая 2015-го из области 12339), Х1.5 (3 июля 2021-го из области 12838) и другие. Хотя выборка была сравнительно небольшой, всё же она смогла помочь с выявлением закономерности.

Невидимые сигналы

Для исследования использовались данные SDO AIA за 6 часов до вспышки. В частности, исследователи уделяли особое внимание наиболее видимым петлям, попадающим в «трапецевидные области» (см. изображение выше), что также помогло изолировать выходящее излучение от других структур перед или позади активной области.

Спектральными каналами EUV-диапазона, которые избрали для анализа исследователи, был 131 Å (самый ранний показатель с высокой чувствительностью к горячей плазме), популярный для изучения структуры петель 171 Å, 193 Å и 304 Å.

При анализе чаще всего фигурировал всплеск излучения 131 Å, и в значительной мере меньше это было видно на трёх других длинах волн (см. выше график: зелёная полоса). Тем не менее, во всех этих каналах заметна закономерность.

Данные всплески могут быть связаны с сильным «пересоединением» в коротких аркадах, которое вызывает увеличение 131 Å, но недостаточно длинное для создания когерентного магнитного поля.

Исследование также показало, что повышенная предвспышечная вариабельность наблюдается на всех исследованных временных масштабах, особенно на самых коротких (порядка нескольких минут).

Это указывает на импульсивный характер лежащего в основе физического процесса.

При вспышках C-класса данные о 131 Å и 193 Å являются лучшими предикторами примерно за 5 часов до вспышки, в то время как 171 Å достигает пика через 2 часа, а 304 Å — через 6 часов. Во вспышках M-класса 131 Å достигает пика примерно за 2 часа до вспышки, в то время как остальные три достигают пика за 6 часов.

— авторы исследования

По словам авторов, мерцание может «сигнализировать о приближающихся вспышках с точностью от 60 до 80 процентов». Тем не менее, для подобных мерцаний могут быть и другие причины, и, чтобы изучить их, нужно гораздо больше исследований.