Когда мы любуемся завораживающими сполохами полярного сияния, редко задумываемся, что за этой красотой скрывается серьезная угроза для тех вещей, к которым мы привыкли — от электричества в розетке до работы навигатора в смартфоне. Российские геофизики выяснили, что во время экстремальных магнитных бурь зона риска для технологических систем в России может оказаться гораздо обширнее, чем считалось ранее. Дело в том, что источником самых опасных геомагнитных возмущений является не просто сама буря, а ее «спутник» — интенсивные суббури, которые словно локальные взрывы энергии смещают авроральный овал (область полярных сияний и мощных электрических токов в ионосфере) далеко на юг, ближе к густонаселенным районам.
В основе угрозы лежат геоиндуцированные токи (ГИТ), которые возникают в длинных проводниках, например, в линиях электропередачи, под влиянием резких изменений геомагнитного поля. Эти токи могут перегружать трансформаторы, вызывать сбои в железнодорожной сигнализации и даже ускорять коррозию трубопроводов. Чтобы оценить, насколько далеко может «опуститься» опасная зона, ученые сопоставили несколько моделей поведения аврорального овала. Большинство из них, такие как популярная модель OVATION Prime (OP), основаны на данных спутников и параметрах солнечного ветра, но они не учитывают спонтанные и очень сильные суббури. Как показало сравнение с более детальной моделью АРМ_ГЕО, модель OP систематически недооценивает смещение овала к экватору, давая слишком усредненную и оптимистичную картину.
Особую остроту вопросу придает то, что в периоды сильных бурь суббури могут развиваться практически без внешних предвестников, просто накапливая огромную энергию в магнитосфере. Это подтвердил анализ мощнейшей за последние десятилетия бури 10–11 мая 2024 года, когда Dst-индекс достиг -406 нТл. В момент суперсуббури, когда амплитуда возмущений перевалила за -3000 нТл, модель OP предсказывала лишь незначительное расширение овала до широты Санкт-Петербурга, тогда как АРМ_ГЕО показывала, что опасная зона уже накрывает Москву и Екатеринбург. То есть, реальная угроза для энергосистем центральной части России возникает не только при экстремальных, но и при просто сильных бурях, если на их фоне происходит интенсивная суббуря.
Особенно уязвимой оказывается ночная сторона Земли, где экваториальная граница овала смещается максимально далеко. Исследователи нанесли на карту положения этой границы для разных сценариев. Оказалось, что при умеренной буре (|Dst|~200 нТл) и сильной суббуре (|AL|=1000 нТл) в зоне ГИТ оказываются Санкт-Петербург и Екатеринбург. Если же развивается суперсуббуря (|AL|=2000 нТл), граница овала может дойти до Москвы и даже опуститься к северному побережью Каспийского моря, а на Дальнем Востоке — достичь южной оконечности Камчатки. Это означает, что практически вся сеть высоковольтных линий в европейской части страны может испытывать опасные токовые перегрузки, не говоря уже о серьезных помехах для спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, которые в такие моменты будут работать с большими ошибками вплоть до средней полосы.
Проблема усугубляется тем, что предсказать эти локальные усиления крайне сложно. Традиционные подходы, опирающиеся только на межпланетные данные, не видят зарождающихся суббурь. По мнению исследователей, для реальной оценки рисков необходимо использовать комплексные модели, учитывающие как силу самой бури (Dst-индекс), так и текущую авроральную активность (AL-индекс). Разработанные ими карты положения экваториальной границы овала для территории России позволяют впервые наглядно увидеть, что даже умеренные по силе бури в сочетании с суббурями могут поставить под удар энергосистемы и навигационные поля на большей части густонаселенных регионов. А значит, подготовка к космической непогоде — это уже не абстрактная научная задача, а насущная необходимость для энергетиков, транспортников и служб связи.
Исследование опубликовано в журнале «Солнечно-земная физика»
Изображение на обложке: разработано Magnific
