Важней всего: космическая погода, земные неприятности

7 марта американская компания LightSquared потеряла контакт со спутником связи SkyTerra 1. Техника ломается, увы, но этот инцидент привлёк особое внимание. Дело в том, что поломка по всей вероятности была вызвана капризами так называемой космической погоды. И в ближайшие десять лет учёные ждут её дальнейшего ухудшения — возможно, с катастрофическими последствиями для человека. Космической погодой принято называть состояние пространства в непосредственной близости от планеты Земля. А формирует её самое крупное в Солнечной системе тело — собственно Солнце. Изрыгаемые им время от времени потоки заряженных частиц и жёсткого излучения (рентгеновское, гамма), если они направлены в сторону нашей планеты, достигают нас за отрезок от 8 минут до нескольких суток. И когда это богатство обрушивается на наши головы, говорят, что старушку Землю швыряет в волнах солнечного шторма.

К счастью, магнитное поле и атмосфера планеты служат естественным щитом: благодаря им потоки излучений, которые в противном случае выжгли бы всё живое, превращаются в безвредное полярное сияние. Чем интенсивней «бомбардировка», тем ярче свечение в атмосфере, тем дальше от полюсов его можно наблюдать.

Впрочем мы знаем о Солнце мало, а о его влиянии на Землю и того меньше. Сам термин «космическая погода» появился лишь два десятилетия назад. Всего полвека мы изучаем светило с борта космических аппаратов (из космоса видно больше, не мешает атмосфера). Тысячи лет до того чуть ли не единственным признаком, позволяющим судить о солнечной активности, для астрономов были солнечные пятна: чем их больше, тем неспокойней звезда. Поэтому теоретические модели грубы. Считается, что активность Солнца подчиняется 11-летнему циклу, меняясь за этот период от минимума до максимума. Однако происходят в недрах светила и более продолжительные процессы. Несколько раз в столетие оно плюётся плазмой значительно интенсивней, чем обычно. И раз в полтысячи лет устраивает Земле такую встряску, что оставляет след в архивах.

Наблюдения хорошо согласуются с этой теорией (необычно яркие полярные сияния в 1989, 1960, 1921 годах; потрясающие воображение — в 1859), но иначе и быть не может — ведь теория на них построена. Тут стоит вспомнить Нассима Талеба, который считает, что человеку свойственно недооценивать вероятность редких событий, недооценивать чудовищно сильно. И — быть готовым к худшему.

Но к чему готовиться, спросите вы, если атмосфера нас защищает? И в самом деле, единственное, что замечает человек помимо полярных сияний — некоторое ухудшение самочувствия в результате резких колебаний магнитного поля Земли (возмущённого солнечными выбросами). Это те самые магнитные бури, прогноз которых публикуют в газетах и за которыми так внимательно следят люди преклонного возраста. Но воздействие на человека — ничто по сравнению с воздействием на технику.

Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли. Так формируется космическая погода (графика: NASA)

Первые документальные свидетельства такого рода относятся к 1859 году. Тогда британский астроном-любитель Ричард Кэррингтон зафиксировал несколько необычайно сильных солнечных вспышек и предположил связь между процессами на Солнце и произошедшими несколькими часами и сутками позже событиями на Земле: мощной магнитной бурей, полярными сияниями, замеченными даже в тропических широтах, и отмеченным по обе стороны Атлантики необыкновенным явлением — телеграфные аппараты несколько дней работали без батарей, словно бы провода сами генерировали электричество.

Сегодня забавно читать в газетах тех лет (см., к примеру, публикацию New York Times), как учёные объясняли полярные сияния работой вулканов. Кэррингтон первым связал солнечный шторм с процессами на нашей планете — и то событие по праву вошло в историю под его именем.

Но если сто пятьдесят лет назад казусы космической погоды были скорее любопытным феноменом, сегодня, в век глобальных коммуникаций и нанометровой электроники последствия ожидаются плачевные. Обрушиваясь на Землю, потоки солнечного ветра первыми атакуют искусственные спутники. Космическая электроника проектируется с учётом высоких уровней ионизирующего излучения, но всё-таки при особенно сильных солнечных штормах она может сбоить и даже выйти из строя. Спутники теряют связь с наземными станциями, ориентацию в пространстве, нарушается работа микропроцессоров, памяти, страдают панели солнечных батарей.

Следующей, в результате бомбардировки Солнцем верхних слоёв атмосферы, нарушается наземная радиосвязь. Резко ухудшается проходимость коротких волн (которые в нормальных условиях могут несколько раз обогнуть планету) и волн ультракороткого диапазона. Отсюда — проблемы для навигационных систем (радиомаяки, GPS), что особенно опасно для гражданской авиации. С целью уменьшить риск, в периоды повышенной солнечной активности принято переносить авиационные трассы из полярных районов.

Наконец страдает техника непосредственно на земле. Меняющееся магнитное поле порождает паразитные токи в электрических схемах и сетях, что особенно заметно на протяжённых линиях (вспомните как работал без батареи телеграф). Сила их может быть достаточна для вывода из строя даже мощного электрооборудования. В 1989 году спровоцированная разбушевавшимся Солнцем авария оставила без света девять миллионов человек в Канаде.

Солнечный супершторм по своим последствиям подобен взрыву ядерной бомбы в верхних слоях атмосферы. В  1962 году Соединённые Штаты провели такие испытания, взорвав полуторамегатонный заряд на высоте 400 км. И получили полный спектр побочных эффектов: вышли из строя несколько спутников, сгорела масса электронного оборудования за полторы тысячи километров от точки взрыва, на Гавайях.

Список побочных эффектов этим не ограничивается, простираясь на тысячи километров ввысь и на десятки километров вглубь земных пород. Нагреваются верхние слои атмосферы — и она «пухнет», меняя траектории орбитальных аппаратов. Паразитные токи наводятся в трубопроводах — и усиливается их коррозия. Но оставим нюансы специалистам. Важно другое. Мы близимся к очередному пику солнечной активности. Он прогнозируется на 2013 год, но ещё десятилетие Солнце будет пребывать в неспокойном состоянии. Вероятность возникновения в этот период события, аналогичного Событию Кэррингтона, оценивается учёными в 12%. При этом не исключается и возможность того, что интенсивность нового шторма окажется намного больше.

А ведь на дворе не XIX век! Выросла и сложность техники, и наша зависимость от неё. Случись новый Супершторм — и ущерб окажется сопоставим с крупными природными катастрофами. Даже во времена Кэррингтона солнечная активность стала причиной пожаров (от искры загоралась телеграфная лента). Сегодня последствия будут тяжелей. Отключение целых географических сегментов сети Интернет, отсутствие радиосвязи, выход из строя спутников, компьютерные сбои, нарушение работы энергетических систем — и как результат бесчисленные инфраструктурные проблемы: транспорт, банки, коммунальное хозяйство, торговля — пострадают все. В США Национальная академия наук недавно оценила потенциальные убытки от солнечного шторма, аналогичного 1859 году, минимум в триллион долларов. Нормализация работы в разных областях займёт от нескольких недель до нескольких лет.

Преодолевая сопротивление скептиков — которые называют солнечные всплески очередной страшилкой вроде приснопамятной ошибки Y2K — Запад уже задумывается о возможных последствиях. В Соединённых Штатах прорабатываются два законопроекта, обязующие разработчиков и владельцев коммунальных сетей иметь защиту или план на случай выхода систем из строя после всплеска. В Великобритании солнечный супершторм официально включён в список самых значительных опасностей, наряду с пандемией гриппа и наводнениями.

Проблема в том, что защищают своё оборудование от злого Солнца пока только строители космических аппаратов. SkyTerra 1, возможно, ещё вернётся в строй: связь с ним удалось восстановить и оказалось, что спутник выключился сам, автоматически, среагировав на солнечную вспышку. Тем, кто остался на земле, повезёт меньше.

Евгений Золотов   http://i-business.ru/