Магнітна буря

Визначення і загальна характеристика

МАГНІ́ТНА БУРЯ́ — збуре­н­ня геомагнітного поля тривалістю від декількох годин до декількох діб, яке виникає внаслідок взаємодії магніто­сфери Землі зі збуреними потоками сонячного вітру. Необхід. умовою виникне­н­ня М. б. є існува­н­ня інтенсив. пів­ден­нонаправленої компоненти Bz між­планет. магнітного поля протягом тривалого часу, що повʼязано з різними проявами соняч. активності: магнітними хмарами — крупнома­с­штаб. між­планет. утворе­н­нями, спричиненими викидами коронал. мас на Сонці; зоною стиска­н­ня в контакті швидкого та повіл. потоків CIR (Corotating Inter­action Region); зоною стиска­н­ня між незбуреним соняч. вітром і тілом магніт. хмари. Джерело М. б. — ви­значал. фактор її інтенсивності та особливостей протіка­н­ня. Інтенсивність М. б. також залежить від геоефективності джерела — ступеня його взаємодії з магніто­сферою Землі. Міра інтенсивності бурі — Dst-індекс (disturbance storm-time), який ви­значається за середньогодин. даними горизонтал. компоненти магніт. поля 4-х магніт. обсерваторій (GUA, SJG, HER, KAK), роз­ташованих у діапазоні широт від 12° до 36°. Нижнє порог. значе­н­ня для М. б. — Dst = -50 нТл. Сильні бурі характеризуються Dst < -100 нТл, під час дуже сильних М. б. Dst-індекс може досягати -(400 ÷ 500) нТл. Характеристикою ступеня збуреності гео­магніт. поля є K-індекс, який роз­раховують за даними конкрет. обсерваторії за тригодин. інтервал часу та подають у балах від 0 до 9. Планетар. Kp-індекс обчислюють як середнє значе­н­ня К-індексів, ви­значених на 13-х гео­магніт. обсерваторіях між 44° і 60° пн. і пд. геомагніт. широт. Нижнім порогом для М. б. вважають Kp ≥ 5. За морфологією Dst-варіації виділяють 3 фази М. б.: початкову, якій характерне додатне значе­н­ня горизонтал. компоненти H; головну, коли H різко зменшується; від­новле­н­ня, коли поле повільно повертається до свого спокій. рівня. Початк. фаза починається з різкого збільше­н­ня H-компоненти у низьких широтах, яке називають раптовим початком бурі sc (sudden commen­­cement). Воно викликане струмами на ден­ній магнітопаузі під час її різкого стиска­н­ня удар. хвилею соняч. вітру. Інжекція часток у кільцевий магніто­сфер. струм ви­значає гол. фазу бурі. Повіл. процес роз­паду магніто­сферо-іоно­сфер. струмів від­бувається у фазі від­новле­н­ня. Макс. амплітуди H-компоненти під час гол. фази М. б. спо­стерігаються біля екватора та зменшуються у напрямку полюсів. Слабкі М. б. пере­важно мають повіл. початок. На поле М. б. також впливають струми у хвості магніто­сфери, іоно­сферні струми. Їхній вплив проявляється у ви­гляді суб­бур — збурень тривалістю від десятків хвилин до кількох годин, амплітуда яких зменшується від полюсів до екватора. Суб­бурі можуть проявлятися й за від­сутності М. б. Окрім варіацій магніт. поля зовн. (магніто­­­сферо-іоно­сфер.) джерел, під час бур помітними є і внутр. джерела — струми, індуковані у Землі. Роз­діле­н­ня внесків різних струм. джерел у заг. поле М. б. виконують за допомогою матем. методів унаслідок моделюва­н­ня. Хоча збуре­н­ня магніт. поля від­мічали здавна, досліджувати їх почали лише після за­провадже­н­ня системат. спо­стережень у магніт. обсерваторіях. Уперше їх описав нім. гео­граф і мандрівник А. фон Гумбольдт у серед. 19 ст. після спо­стережень у Берлін. обсерваторії. Організовані нім. ученими К.-Ф. Ґаусом та В.-Е. Ве­­бером скоординов. спо­стереже­н­ня за магніт. полем (1836–41) показали, що ці збуре­н­ня від­буваються одночасно на всій Землі. Нині найбільшою мережею, яка включає 150 обсерваторій, роз­таш. по всьому світу, є Intermagnet. Про­гнозува­н­ня М. б. базується на спо­стереже­н­нях за їхніми джерелами на Сонці. Досить точно перед­бачають М. б. із за­вчасністю 27 діб (тривалість оберта­н­ня Сонця). За 2–3 доби про­гнозують бурю, коли на Сонці побл. центр. меридіана від­булися явища, які можуть спричинити збуре­н­ня в навколозем. просторі (збуре­н­ня плазми від Сонця до Землі поширюються в середньому від 1,5 до 5 діб, сонячні космічні промені — кілька годин). Короткочас. (одногодин.) про­гноз можливий за прямими вимірюва­н­ня параметрів плазми та магніт. поля на косміч. апаратах, роз­ташованих пере­важно на від­стані 1,5 млн км від Землі побл. лінії Сонце–Земля. Надійність 2–3-добового й одногодин. про­гнозу складає від­повід­но бл. 30–50 % і 95 %. Решта про­гнозів мають заг. інформ. характер і обмежене практичне за­стосува­н­ня. Дуже сильні М. б. здатні впливати на технол. системи на Землі. Напр., сильна буря 14–23 березня 1989 за рахунок наведених струмів вивела з ладу систему електропо­стача­н­ня у всій провінції Квебек (Канада). Подібні сильні М. б. від­бувалися під час максимумів циклів соняч. активності. Під час поперед. соняч. циклу, пік якого припав на 2001–02, від­значалися вкрай негативні наслідки — електрон­не обладна­н­ня давало збої, супутники на орбіті працювали з помилками та ін. На дослідж. варіацій магніт. поля під час М. б. базується один з геофіз. методів — магнітотелуричне зондува­н­ня. Донині пита­н­ня щодо впливу М. б. на жит­тєдіяльність та здо­­ровʼя людини має досить дис­кусій. характер та, не­зважаючи на значну кількість опубліков. праць, потребує детал. і не­упередженого дослідже­н­ня.

Літ.: Акасофу С.-И., Чепмен С. Солнечно-земная физика / Пер. с англ. Москва, 1975; Яновский Б. М. Земной магнетизм. Ленин­град, 1978; Паркинсон У. Введение в геомагнетизм / Пер. с англ. Москва, 1986; Кременецький І. О., Черемних О. К. Космічна погода: механізми і прояви. К., 2009.

В. Г. Бахмутов

Завантажити статтю