Что такое шторм G1? Геомагнитная шкала G1–G5

Термин «геомагнитный шторм» встречается в каждом прогнозе полярного сияния, но мало кто понимает, что он на самом деле означает, почему это происходит и как шкала от G1 до G5 связана с тем, что вы увидите в небе. Понимание геомагнитных штормов превращает вас из пассивного наблюдателя сияния в человека, который умеет читать прогноз космической погоды, точно знает, когда установить оповещение, и может предвидеть редкие экстремальные явления, благодаря которым сияние видно из мест, где его наблюдают лишь раз в десятилетие.

Что такое геомагнитный шторм?

Земля постоянно находится под воздействием солнечного ветра — потока заряженных частиц (в основном протонов и электронов), распространяющегося от Солнца со скоростью 400-800 км/с. В обычных условиях магнитосфера — магнитное поле Земли — отклоняет эти частицы в обход планеты. Частицы направляются к полярным областям, вызывая устойчивое слабое сияние, которое видно в высоких широтах.

Геомагнитный шторм возникает, когда Земли достигает внезапный интенсивный выброс солнечного ветра, временно подавляющий этот защитный процесс. Магнитосфера сжимается со стороны Солнца и вытягивается в длинный хвост с ночной стороны. Энергия и частицы попадают в верхние слои атмосферы гораздо интенсивнее, чем обычно. Магнитное поле Земли быстро колеблется, поскольку магнитосфера реагирует на возмущение. В результате на наземных магнитометрических станциях по всему миру фиксируется повышенная геомагнитная активность, выражаемая с помощью индекса Kp.

Для охотников за сиянием геомагнитный шторм — это явление, которое смещает авроральный овал далеко к югу от его обычного положения, делая северное сияние видимым в широтах, где его обычно не бывает. Чем сильнее шторм, тем дальше к югу расширяется овал.

Шкала G NOAA: уровни от G1 до G5

Центр прогнозирования космической погоды NOAA (SWPC) оценивает геомагнитные штормы по шкале G — пятиуровневой системе, созданной для понятного неспециалистам описания как видимости сияния, так и воздействия на инфраструктуру. Шкала G напрямую соотносится с индексом Kp.

Что каждый уровень означает на практике для охотников за сиянием

G1-G2: Надёжная возможность увидеть сияние для всех, кто находится на магнитной широте 50° и выше. Это вся Скандинавия, Исландия, Шотландия, Аляска и районы Канады севернее прерий. Настройте оповещения и выходите на улицу, если небо будет ясным.

G3: Значимое событие для наблюдателей в средних широтах. В таких городах, как Лондон, Копенгаген, Гамбург, Эдинбург и Миннеаполис, сияние можно увидеть у северного горизонта, а при ясном небе — и над головой. Такие события вызывают активность в социальных сетях и широкое освещение в СМИ. Происходят несколько раз за год солнечного максимума.

G4-G5: Чрезвычайно редкие события, определяющие целое поколение. Во время штормов G4-G5 сияние фотографировали в Испании, на Канарских островах, в Техасе, Флориде, Греции и центральной Японии. Во время шторма G5 в мае 2024 года сияние было видно в нескольких местах вплоть до 25° географической широты. События G4+ происходят, возможно, 2-5 раз за полный солнечный цикл.

Причины геомагнитных штормов: CME и быстрые потоки

Большинство значительных геомагнитных штормов вызывают два разных солнечных явления, которые существенно различаются по времени предупреждения, интенсивности и продолжительности.

Корональные выбросы массы (CME): генераторы штормов

Корональный выброс массы — это мощный выброс намагниченной плазмы из короны Солнца. Один CME может содержать миллиард тонн солнечного вещества, движущегося со скоростью 500-3 000 км/с. Если CME направлен на Землю, что чаще всего происходит вблизи солнечного максимума, когда активные области обращены к нам, ему требуется примерно 1-3 дня, чтобы преодолеть 150 миллионов km до Земли.

Главный фактор интенсивности шторма — ориентация магнитного поля CME в момент его прибытия. Если магнитное поле CME направлено на юг (отрицательный Bz), оно эффективно соединяется с направленной на север магнитосферой Земли в ходе процесса, называемого магнитным пересоединением, и передаёт огромное количество энергии. CME с сильным южным Bz может вызвать шторм G3-G5. CME с северным Bz может пройти мимо Земли, вызвав едва заметную реакцию уровня G1.

Штормы, вызванные CME, как правило, наиболее интенсивны и впечатляющи для охотников за сиянием: они вызывают быструю суббуревую активность, яркие цвета и стремительно движущиеся завесы. Обычно NOAA выпускает предупреждения о геомагнитных штормах, связанных с CME, за 1-3 дня после обнаружения выброса, покинувшего Солнце.

Быстрые потоки из корональных дыр (CHS): постепенное усиление

Корональные дыры — это области на Солнце, где магнитное поле раскрывается в космос, а не замыкается обратно, позволяя солнечному ветру выходить с более высокой скоростью. Быстрые потоки из корональных дыр движутся со скоростью 500-800 км/с и достигают Земли через 2-4 дня после того, как корональная дыра оказывается обращена к Земле.

Штормы, вызванные CHS, обычно имеют уровень G1-G2 и редко достигают G3. Как правило, они нарастают постепенно, а не приходят внезапно, как CME, и могут продолжаться несколько дней, пока широкий поток проходит мимо Земли. Это самая распространённая причина слабых и умеренных штормов, причём такие штормы особенно хорошо поддаются прогнозированию: крупная корональная дыра, вызвавшая шторм во время этого оборота, вероятно, вызовет ещё один примерно через 27 дней, когда снова будет обращена к Земле. В прогнозе AuroraMe на 27 дней используется эта закономерность.

Разбор примера: шторм G5 в мае 2024 года

Геомагнитный шторм 10-12 мая 2024 года был самым мощным со времён «Хэллоуинских штормов» октября 2003 года и сильнейшим за 20 лет: он достиг уровня G5 (Kp 9). Он служит ориентиром того, как выглядит экстремальная космическая погода.

Что произошло

Группа активных солнечных пятен (NOAA AR 3664), одна из крупнейших за 20 лет, вызвала серию солнечных вспышек класса X и как минимум семь значительных CME, последовавших один за другим в период с 8 по 10 мая 2024 года. Несколько CME объединились в сложное событие, двигавшееся с чрезвычайно высокой скоростью. NOAA выпустила предупреждение о геомагнитном шторме 8 мая, за два дня до его прибытия.

Последствия шторма

Когда сложный CME прибыл 10 мая, Bz резко сместился на юг, а Kp на продолжительное время достиг 9 (максимального значения). Авроральный овал расширился до необычайно низких широт:

• Сияние фотографировали в Техасе, Флориде и Мексике (25-30°N географической широты)
• Сияние наблюдалось по всей Испании, Португалии и на Канарских островах (~28°N)
• Сияние наблюдали и фотографировали на юге Японии, севере Индии и на Гавайях
• В Южном полушарии южное сияние было видно из Новой Зеландии, южной Австралии и Южной Африки
• Десятки миллионов людей впервые увидели сияние, а шторм породил больше фотографий сияния, чем любое предшествующее событие

Воздействие на инфраструктуру

Операторы энергосетей в Северной Америке и Европе приняли меры предосторожности. Точность GPS снижалась в течение нескольких часов. Операторы спутников сообщали о повышенном торможении, требовавшем корректировки орбит. Однако серьёзных сбоев инфраструктуры не произошло: современные энергосети гораздо лучше подготовлены, чем во время блэкаута в Квебеке в 1989 году (также G5), когда 6 миллионов человек оставались без электричества до 9 часов.

Что это значит для охотников за сиянием

Шторм в мае 2024 года показал, что во время солнечного максимума, подобного тому, который продолжается в 2025-2026 годах, события G4-G5 вполне возможны, а не являются аномалиями, случающимися раз в поколение. AR 3664 вернулась через 27 дней и вызвала новый период активности — именно так и предсказывает модель солнечного вращения. Охотники за сиянием, у которых было установлено AuroraMe и включены оповещения о штормах, получили предварительное предупреждение за 48+ часов до события в мае 2024 года и прогнозные оповещения за 30-60 минут до пика сияния в их местоположении.

Как NOAA выпускает уведомления о вероятности, предупреждения и оповещения о геомагнитных штормах

Центр прогнозирования космической погоды NOAA использует трёхуровневую систему оповещений о геомагнитных штормах: от заблаговременного уведомления до сообщения о неминуемом воздействии:

Уведомление о вероятности (за 1-3 дня)

Уведомление о вероятности геомагнитного шторма выпускается, когда повышается вероятность (обычно более 50%) активности уровня G3 или выше в течение 1-3 дней. Такие уведомления выпускаются после обнаружения CME и получения коронографических изображений выбросов, направленных к Земле. Они дают коммунальным службам, операторам спутников и охотникам за сиянием максимум времени на подготовку.

Предупреждение (за несколько часов)

Предупреждение выпускается, когда ожидается, что штормовые условия наступят в течение нескольких часов. Оно основано на данных о солнечном ветре в точке наблюдения L1: спутник NOAA DSCOVR находится в 1.5 million km от Земли со стороны Солнца и обеспечивает примерно 30-60 минут на подготовку до того, как солнечный ветер достигнет магнитосферы Земли.

Оповещение (шторм уже идёт)

Оповещение подтверждает, что в данный момент происходит шторм указанного уровня G; оно основывается на показаниях наземных магнитометров в реальном времени. К моменту выпуска оповещения сияние уже видно в подходящих широтах, если небо ясное.

Как AuroraMe отслеживает геомагнитные штормы для охотников за сиянием

Система AuroraMe Sun Intelligence создана специально для того, чтобы преобразовывать исходные данные NOAA о космической погоде в практические прогнозы сияния для конкретного местоположения.

9 источников данных NOAA в реальном времени

AuroraMe одновременно отслеживает 9 источников данных NOAA, включая:

• Датчики солнечного ветра L1 (DSCOVR) — скорость и плотность солнечного ветра, а также ориентацию Bz в реальном времени в точке L1 (DSCOVR — основной вышестоящий монитор NOAA)
• Текущий прогноз и прогноз на будущее для Kp — текущий Kp за 3 часа и прогнозируемый Kp на 24 часа
• Отчёты об обнаружении CME — время выброса и предполагаемые интервалы прибытия от SWPC
• Оповещения о солнечных вспышках — измерения рентгеновского потока со спутников GOES, указывающие класс вспышки
• Модель сияния OVATION — обновляемые каждые 5 минут положение и интенсивность аврорального овала
• Прогноз на 27 дней — прогноз повторяющейся активности на основе вращения Солнца

Разные типы уведомлений, включая специальные оповещения о штормах

Система уведомлений AuroraMe включает специальные оповещения о штормах, выходящие за рамки простых уведомлений о пороговых значениях Kp:

• Оповещение о шторме — срабатывает при обнаружении сильного геомагнитного явления, в том числе условий уровня G3+ (Kp 7+)
• Прогнозное оповещение — срабатывает за 30-60 минут до того, как AuroraMe прогнозирует пик сияния в вашем местоположении, на основе поступающих данных о солнечном ветре
• Предупреждение о шторме — заблаговременное уведомление на основе сообщений NOAA о прибытии значительного CME, которое даёт время спланировать действия и подготовиться
• Оповещение об активности сияния — срабатывает на трёх уровнях интенсивности, когда совпадают факторы, влияющие на местную видимость; данные об облачности используют сетку 0.25° с защитой конфиденциальности вблизи выбранного вами местоположения
• Подтверждение CME — уведомляет вас, когда подтверждено, что корональный выброс массы направляется к Земле

Скачать в App Store ★ 4.7

ДОСТУПНО В Google Play ★ 4.8

App Store

Google Play

Отсканируйте телефоном, чтобы скачать

Частота геомагнитных штормов: как часто их ожидать?

Частота штормов тесно связана с 11-летним солнечным циклом. Во время солнечного максимума, который сейчас приходится на 2025-2026 годы, штормы происходят гораздо чаще, чем во время солнечного минимума.

Текущий 25-й солнечный цикл достиг максимума в конце 2024 года и, как ожидается, будет оставаться очень активным до 2026 года. По историческим меркам этот цикл необычен и значительно сильнее, чем изначально прогнозировали специалисты. Для охотников за сиянием в средних широтах 2025-2026 годы — многолетний период повышенных возможностей, который повторится примерно через десятилетие.

Стоит ли опасаться геомагнитных штормов?

Короткий ответ — нет. Для подавляющего большинства людей на поверхности Земли геомагнитные штормы совершенно безвредны. Атмосфера и магнитное поле Земли полностью защищают от энергичных частиц, связанных с солнечной активностью.

На что штормы не влияют

• Здоровье людей: во время штормов любого уровня G на поверхности не происходит измеримого увеличения дозы радиации
• Авиапассажиры: пассажиры самолётов на крейсерской высоте (35 000 ft) на полярных маршрутах получают немного повышенную дозу космических лучей во время вспышек класса X, но она остаётся в допустимых пределах и отслеживается авиационными властями
• Обычные электроприборы: смартфоны, компьютеры и бытовая техника не подвержены воздействию
• Вождение и навигация: потребительский GPS может терять немного точности во время событий G4-G5, но продолжает работать

На что могут влиять сильные штормы

• Энергосети — наведённые токи могут создавать нагрузку на трансформаторы; при уровнях G3+ коммунальные службы принимают защитные меры
• Спутники — повышенное атмосферное торможение меняет орбиты; в редких экстремальных событиях радиация может повредить солнечные панели
• ВЧ-радиосвязь — используется авиацией, морским транспортом и экстренными службами; возможны перебои связи
• Точность GPS — возмущения ионосферы в экстремальных случаях снижают точность с метров до десятков метров
• Трубопроводы — наведённые токи могут ускорить коррозию; операторы следят за ситуацией и корректируют катодную защиту

Воздействие на инфраструктуру находится под контролем специализированных операторов, использующих сложные системы мониторинга космической погоды. Для охотника за сиянием геомагнитный шторм — просто световое шоу, и чем сильнее шторм, тем лучше зрелище. Шторм G5 — это редкая возможность раз в десятилетие увидеть сияние из мест, где его обычно не бывает.

Не пропустите следующий сильный шторм

AuroraMe круглосуточно отслеживает 9 источников данных NOAA и отправляет предупреждения о штормах за срок до 72 часов до крупных геомагнитных штормов. Когда приближается событие G3+, вы узнаете об этом заранее, чтобы спланировать поездку, выбрать место с тёмным небом и занять позицию до пика.

Часто задаваемые вопросы: геомагнитные штормы

Что такое геомагнитный шторм?

Геомагнитный шторм — это временное возмущение магнитосферы Земли, вызванное продолжительным периодом нарушения условий солнечного ветра. Когда до Земли доходит корональный выброс массы (CME) или быстрый поток солнечного ветра, он может сжать и деформировать магнитосферу, передав энергию и частицы в верхние слои атмосферы. В результате индекс Kp показывает повышенную геомагнитную активность, а охотники за сиянием могут увидеть северное и южное сияние на более низких широтах, чем обычно.

Чем отличается геомагнитный шторм G1 от G5?

Шкала G NOAA простирается от G1 (слабый, Kp 5) до G5 (экстремальный, Kp 9). Шторм G1 смещает сияние примерно к 55-60° магнитной широты, охватывая север Шотландии, юг Скандинавии и приграничные северные штаты США. Шторм G5 — самая сильная категория — смещает сияние ниже 30° магнитной широты, делая его видимым из Испании, Техаса, Японии и Северной Африки. Штормы G1 происходят несколько раз в год, а G5 — примерно раз за солнечный цикл.

Сколько длится геомагнитный шторм?

Большинство геомагнитных штормов длится 24-72 часа от начала до полного восстановления. Фазы шторма: внезапное начало (минуты), начальная фаза (1-4 часа повышенной активности), главная фаза (1-6 часов пиковой активности) и фаза восстановления (1-4 дня, пока магнитосфера возвращается к спокойному состоянию). Самое впечатляющее сияние бывает во время главной фазы. Штормы, вызванные CME, обычно интенсивнее, но короче; события, связанные с быстрыми потоками, слабее, но могут продолжаться несколько дней.

Опасны ли геомагнитные штормы для людей на поверхности Земли?

Нет. Атмосфера Земли полностью защищает от энергичных частиц, вызывающих геомагнитные штормы. Люди на земле не подвергаются воздействию вредного излучения даже во время экстремальных событий G5. Наблюдать за сиянием совершенно безопасно. Реальные последствия сильных штормов затрагивают технологии: колебания напряжения в энергосетях, торможение спутников и ошибки их ориентации, снижение точности GPS и перебои ВЧ-радиосвязи. У коммунальных служб и операторов спутников есть процедуры управления этими рисками.

Как AuroraMe обнаруживает приближающиеся геомагнитные штормы?

Система AuroraMe Sun Intelligence отслеживает 9 источников данных NOAA в реальном времени, включая спутник DSCOVR в точке Лагранжа L1 примерно в 1.5 million km от Земли. Если скорость и плотность солнечного ветра, а также ориентация магнитного поля (Bz на юг) указывают на приближение шторма, AuroraMe отправляет прогнозные оповещения за 30-60 минут до того, как сияние должно стать видимым в вашем местоположении. Приложение также отслеживает отчёты об обнаружении CME и оповещения о солнечных вспышках, чтобы за 1-3 дня до крупных событий отправлять уведомления о предупреждении о шторме.

Источники

• NOAA — шкалы космической погоды — официальная классификация геомагнитных штормов G1–G5
• NOAA SWPC — геомагнитные штормы — причины, последствия и прогнозирование
• NOAA SWPC — планетарный индекс K — соответствие Kp шкале G и данные в реальном времени
• NOAA SWPC — прогноз на 3 дня — официальный краткосрочный прогноз геомагнитной активности