• Космос. Подробная погода

    Космическая Погода.
    Воздействие Космоса на Землю.
    Влияние солнечной активности и магнитных бурь.

    Относительно недавно многие ученые считали, что Земля окружена пустым пространством - вакуумом, но запуск первых спутников в конце 1950-х изменил наши представления. Теперь мы знаем - космос заполнен осколками кометного вещества; вечно изменяющимся, дующим со скоростью миллионы километров в час солнечным ветром; радиационными поясами и авроральными токовыми струями. Солнечные вспышки и корональные выбросы ухудшают радиосвязь и могут разрушить энергетические сети на Земле. Доза радиационного облучения для космонавтов и вероятность повреждения космических кораблей в космосе могут быть слишком велики.

    Космическая погода - относительно молодая область науки, изучающая влияние солнечных явлений на Землю. Ученые работающие в этой области пытаются прогнозировать солнечные вспышки и корональные выбросы, геомагнитные бури и другие явления связанные с воздействием Космоса на Землю.



    Изображения Солнца в реальном времени

    получены с борта спутника SDO и обновляются каждые 5 минут


    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 335Åf | Fe  XVI
    active-region corona

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 94Åf  | Fe  XVIII
    flaring regions (partial readout possible)

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 193Åf | Fe  XII, XXIV
    corona and hot flare plasma

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 304Åf  | He  II
    chromosphere, transition region

    Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 335Å Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 094Å Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 193Å Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 304Å


    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 131Åf  | Fe  VIII, XX, XXIII
    flaring regions (partial readout possible)

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 211Åf  | Fe  XIV
    active-region corona

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 171Åf  | He  IX
    quiet corona, upper transition region

    Изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: SDO/HMI
    Quick-Look Magnetogram

    Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 131Å Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 211Å Изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 171Å Изображение солнечной атмосферы AIA: SDO/HMI Quick-Look Magnetogram


    Составные изображение Солнечной активности

    получены с борта спутника SDO и обновляются каждые 5 минут


    Составное изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 211Åf + 193Åf + 171Åf

    Составное изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 304Åf + 211Åf + 171Åf

    Составное изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 094Åf + 335Åf + 193Åf

    Составное изображение солнечной
    атмосферы в длинне волны
    AIA: 171Åf + HMI Magnetogram

    Составное изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 211Å + 193Å + 171Å Составное изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 304Å + 211Å + 171Å Составное изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 094Å + 335Å + 193Å Составное изображение солнечной атмосферы в длинне волны AIA: 171Å + HMI Magnetogram
    Для наглядности, изображения улучшены искусственным цветом.


    Научные данные о солнечной активности



     

    За
    последние
    24 часа

    В
    настоящее
    время

    Классификация "NOAA Space Weather"

    Геомагнитные бури
    Уровень Геомагнитных бурь за последние 24 часа Уровень Геомагнитных бурь в настоящее время

    Описание шкалы силы геомагнитных бурь

    Геомагнитные бури

    Kp индекс
    определяется каждые 3 часа

    Число бурь с указанным значением Kp;
    (число штормовых дней)

    Балл

    Возможные эффекты

    Физические величины

    Средняя частота
    (1 цикл = 11 лет)

    G 5

    Экстремально суровый

    (Extreme)

    Энергетические системы:
    Возможны разрушения энергетических систем и повреждения трансформаторов.

    Системы управления КК:
    Обширный поверхностный заряд, проблемы с ориентацией, связью и слежением за космическими кораблями (КК).

    Другие системы:
    Токи через трубопроводы достигают сотен ампер, один или два дня невозможна высокочастотная связь во многих района, ухудшение точности спутниковых систем навигации, низкочастотная радио-навигация выходит из строя на несколько часов, полярные сияния видны вплоть до экватора.

    Kp = 9

    4 за цикл
    (4 дня за цикл)

    G 4

    Суровый или Жёсткий

    (Severe)

    Энергетические системы:
    Возможны проблемы со стабильностью напряжения, частичные разрушения энергетических систем и отключение защитных систем.

    Системы управления КК:
    Поверхностный заряд и проблемы слежения и ориентации, необходима коррекция.

    Другие системы:
    Наведенные токи в трубопроводах требуют мер защиты, спорадическое прохождение ВЧ радиоволн, ухудшение спутниковой навигации на несколько часов, отказ низкочастотной радионавигации, и полярные сияния видны до тропиков.

    Kp = 8,
    включая
    и Kp = 9

    100 за цикл
    (60 дней за цикл)

    G 3

    Сильный

    (Strong)

    Энергетические системы:
    Неoбходима коррекция напряжения, ложные срабатывания систем защиты и высокий "газ в масле" в масляных трансформаторах.

    Системы управления КК:
    Поверхностный заряд на элементах КК, увеличение сноса с орбиты КК, и проблемы ориентации требующие коррекции.

    Другие системы:
    Перерывы в спутниковой навигации и проблемы низкочастотной радионавигации, прерывания ВЧ радиосвязи, полярные сияния видны до средних широт.

    Kp = 7

    200 за цикл
    (130 дней за цикл)

    G 2

    Умеренный

    (Moderate)

    Энергетические системы:
    Воздействие на высокоширотные энергетические системы.

    Системы управления КК:
    Необходимы корректирующие действия с центров управления; отличия от прогнозируемого орбитального сноса КК.

    Другие системы:
    Ухудшение распространения ВЧ радиоволн на высоких широтах, полярные сияния видны до широты 50 градусов.

    Kp = 6

    600 за цикл
    (360 дней за цикл)

    G 1

    Малый

    (Minor)

    Энергетические системы:
    Слабые флуктуации в энергетических системах.

    Системы управления КК:
    Небольшие влияния на системы управления КК

    Другие системы:
    Полярные сияния видны на высоких широтах (до 60 градусов); влияние на начало миграций животных.

    Kp = 5

    1700 за цикл
    (900 дней за цикл)


    [свернуть]
    Всплески солнечной радиации
    Уровень Всплесков Солнечной Радиации за последние 24 часа Уровень Всплесков Солнечной Радиации в настоящее время

    Описание шкалы уровней солнечной радиации

    Нарушения радиосвязи

    Балл рентгеновской вспышки (мощность потока лучей*)

    Число событий;
    (число штормовых дней)

    Балл

    Возможные эффекты

    Физическая величина

    Средняя частота
    (1 цикл = 11 лет)

    R 5

    Чрезвычайно суровый

    Extreme

    ВЧ радиодиапазон:
    Полное отсутствие ВЧ связи на дневной стороне Земли длящееся несколько часов. Нет ВЧ контакта с морскими судами и самолётами в воздухе.

    Навигация:
    НЧ навигационный сигнал, используемый в морских и авиационных системах, прекращает функционировать на дневной стороне в течение многих часов, приводит к потере положения.

    Повышенное количество ошибок в спутниковой навигации в течение нескольких часов на дневной стороне, которое может распространяться и на ночную сторону Земли.

    X20
    (2 x 10-3)

    Меньше чем 1 за цикл

    R 4

    Суровый или Жёсткий

    Severe

    ВЧ радиодиапазон:
    Прекращение связи в ВЧ диапазоне на один или два часа в большинстве регионов на дневной стороне Земли. Потеря ВЧ радиоконтакта в течение этого времени с морскими судами и самолетами во время полётов.

    Навигация:
    Исчезновение низкочастотного навигационного сигнала приводит к увеличению ошибок в определении координат морских судов и самолётов в течение одного-двух часов. Возможны небольшие сбои в спутниковой навигации на дневной стороне Земли.

    X10
    (10-3)

    8 за цикл
    (8 дней за цикл)

    R 3

    Сильный

    Strong

    ВЧ радиодиапазон:
    Широкомасштабные нарушения связи в ВЧ диапазоне, потеря радиоконтакта с морскими судами и авиацией на освещенной стороне Земли.

    Навигация:
    Падение низкочастотного навигационного сигнала примерно на один час, влияющее на ориентацию морских судов и авиации.

    X1
    (10-4)

    175 за цикл
    (140 дней за цикл)

    R 2

    Умеренный

    Moderate

    ВЧ радиодиапазон:
    Ограниченные потери ВЧ радиосигнала на дневной стороне, потеря радиоконтакта на десятки минут с морскими судами и самолетами.

    Навигация:
    Падение низкочастотного навигационного сигнала на десятки минут влияет на точность определения координат морских судов и самолетов.

    M5
    (5 x 10-5)

    350 за цикл
    (300 дней за цикл)

    R 1

    Слабый

    Minor

    ВЧ радиодиапазон:
    Небольшие ослабления ВЧ радиосигнала на дневной стороне редкие потери радиоконтакта с судами и самолетами.

    Навигация:
    Ослабление низкочастотного навигационного сигнала на короткие промежутки времени влияет на точность определения координат в мореходстве и авиации.

    M1
    (10-5)

    2000 за цикл
    (950 дней за цикл)


    * Поток, измеряется в диапазоне 0,1-0,8 нм, в Вт·м-2.

    [свернуть]
    Нарушения радиосвязи
    Уровень Нарушений радиосвязи за последние 24 часа Уровень Нарушений радиосвязи в настоящее время

    Описание шкалы уровней нарушений радиосвязи

    Всплески солнечной радиации

    Уровень потока частиц (ионов) с энергией >10MeV *

    Число событий с указанным значением потока (число штормовых дней**)

    Балл

    Возможные эффекты

    Физическая величины

    Средняя частота
    (1 цикл = 11 лет)

    S 5

    Экстремально суровый

    (Extreme)

    Биологические:
    Неизбежное высокое радиационное облучение космонавтов при работе в открытом космосе; высокий уровень радиации для пассажиров и экипажа коммерческих реактивных самолетов на высоких широтах (примерно в 100 раз выше, чем при рентгене грудной клетки).

    Системы управления КК:
    Потеря некоторых спутников, сбои в электронике приводящие к потере контроля, значительные шумы в видео данных, звёздные датчики неспособны определить объект, локальные повреждения солнечных батарей.

    Другие системы:
    Невозможна связь в ВЧ диапазоне на высоких широтах, ошибки в системах навигации делают её чрезвычайно затруднительной.

    105

    Около 1 за цикл

    S 4

    Суровый или Жёсткий

    (Severe)

    Биологические:
    Неизбежное радиационное облучение при работе в открытом космосе; повышенное радиационное облучение пассажиров и экипажа коммерческих реактивных самолетов на высоких широтах (примерно в 10 раз выше, чем при рентгене грудной клетки).

    Системы управления КК:
    Сбои электронной памяти, шумы в каналах изображений, проблемы в системах ориентации по звёздным датчикам и ухудшение работы солнечных батарей.

    Другие системы:
    Нарушение ВЧ радиосвязи в полярных районах и увеличение ошибок навигации в течение нескольких дней.

    104

    3 за цикл

    S 3

    Сильный

    (Strong)

    Биологические:
    Радиационная опасность для космонавтов при работе в открытом космосе; пассажиры и экипаж коммерческих реактивных самолётов на высоких широтах подвергаются небольшому облучению (примерно как при рентгене грудной клетки).

    Системы управления КК:
    Одиночные сбои, шумы в видиосистемах, локальные повреждения открытых узлов/детекторов и падение мощности солнечных батарей.

    Другие системы:
    Падение распространения ВЧ радиоволн через полярную область и ошибки в определении координат в системах навигации.

    103

    10 за цикл

    S 2

    Умеренный

    (Moderate)

    Биологические:
    Никаких.

    Системы управления КК:
    Редкие одиночные сбои.

    Другие системы:
    Небольшое воздействие на распространение ВЧ радиосигнала через полярную область и ухудшение навигации в полярных районах.

    102

    25 за цикл

    S 1

    Слабый

    (Minor)

    Биологические:
    Никаких.

    Системы управления КК:
    Никаких.

    Другие системы:
    Небольшие нарушения ВЧ связи в полярных районах.

    10

    50 за цикл


    * Средний поток за 5 мин. Поток в частицах·с-1·стер-1·см-2
    ** Эти события могут длится более одного дня.

    [свернуть]
    Нажмите на + для того, чтоб открыть описание



    Последнее изображение Cолнца полученное с американского спутника GOES-15
    Изображение Cолнца полученное с американского геостационарного спутника GOES-15, который работает на орбите 35 785 км. (22 236 миль) от Земли. GOES-15, ранее известный как GOES-Р, метеорологический спутник, построенный Boeing, чтобы помочь ученым NOAA отслеживать опасные погодные явления и солнечную активность.
    Слева представлена цветовая шкала активности Солнца

    Изображение поступает со спутника GOES-15 каждые 5 мин
    Солнечные вспышки
    Солнечные вспышки
    На графике представлен общий поток рентгеновского излучения Солнца получаемый со спутников серии GOES в режиме реального времени. Солнечные вспышки видны в виде всплесков интенсивности. Во время мощных вспышек происходят нарушения радиосвязи в ВЧ диапазоне на дневной стороне Земли. Степень этих нарушений зависит от мощности вспышки. Балл (C,M,X) вспышек и их мощность в Вт/м2 указаны на левой оси координат в логарифмическом масштабе. Вероятный уровень нарушений радиосвязи по шкале NOAA (R1-R5) показан справа.
    На вертикальной шкале графика - отметки событий в октябре 2003г.

    Данные графика обновляются каждые 5 мин
    Солнечные космические лучи (всплески радиации)
    Солнечные космические лучи (всплески радиации)
    Минут через 10 - 15 после мощных солнечных вспышек к Земле приходят протоны высоких энергий - > 10 Мэв или так называемые солнечные космические лучи (СКЛ). В западной литературе - High energy proton flux and Solar Radiation Storms т.е. поток протонов высоких энергий или солнечная радиационная буря. Этот радиационный удар может вызывать нарушения и поломки в аппаратуре космических аппаратов, приводить к опасному облучению космонавтов и получению повышенной дозы радиации пассажирами и экипажами реактивных самолётов на высоких широтах.

    Соответствующий уровень радиации по шкале NOAA (S1-S5) от слабого до экстремального указан на правой оси координат.
    В вертикальной шкале отображены данные за 28-30 октября 2003г. во время мощного всплеска активности на Солнце.
    Горизонтальный участок на уровне чуть более 104 - это, к сожалению, всего-лишь предел используемого датчика протонов.
    Данные о мощности потока протонов высоких энергий поступают с КК ACE в режиме реального времени

    Данные графика обновляются каждые 5 мин
    Индекс геомагнитной возмущенности и магнитные бури
    Индекс геомагнитной возмущенности и магнитные бури
    Усиление потока солнечного ветра и приход ударных волн корональных выбросов вызывают сильные вариации геомагнитного поля - магнитные бури. По данным, поступающим с космических аппаратов серии GOES, в режиме реального времени вычисляется уровень возмущённости геомагнитного поля, который и представлен на графике. Здесь дан пример развития мощной геомагнитной бури наивысшего балла - 9, которая произошла 29 октября 2003г через сутки после солнечной вспышки. Для сравнения приведена диаграмма трёхчасового планетарного Kp индекса по данным всемирной сети геомагнитных станций.

    Данные графика обновляются каждые 5 мин


    Влияние солнечной активности и магнитного поля Земли на человека

    Магнитные бури
    Приходящие в окрестность Земли солнечные корпускулы создают сильные электрические токи, которые воздействуют на земной магнетизм и порождают так называемые магнитные бури. Во время бурь Земля окружена внешним магнитным полем, силовые линии которого приблизительно параллельны направлению оси постоянного поля Земли. Направление этого внешнего поля между первой и второй фазами бури должно быстро меняться на обратное. Магнитные бури делятся несколько произвольно на два класса - в соответствии с величиной возмущений.

    В отличии от вспышечных магнитных бурь, рекуррентные повторяются в течении нескольких солнечных оборотов, а иногда даже 10-15 оборотов. Вневспышечные магнитные бури связаны с неоднородностью солнечного ветра и прежде всего долгоживущими областями на солнце. Если число вспышечных магнитных бурь достигает максимальной величины в эпоху максимума 11-ти летнего цикла, то максимальное число рекуррентных магнитных бурь отмечается на его ветви спада, за 2-3 года до эпохи минимума. 2012 — год нового 11-ти летнего цикла Солнечной активности.

    В середине 18-го столетия астрономы любители Г.Швабе и Р.Вольф впервые установили факт изменения числа солнечных пятен со временем, причем средний период этого изменения состовляет ~ 11 лет. Вольф ввел индекс относительных чисел солнечных пятен и сумел по различным материалам наблюдений астрономов-любителей и профессионалов восстановить его с 1749 г. Интервалы времени между годами максимальных (или минимальных) чисел Вольфа довольно сильно различаются. Известно. Что с 1749 г. до наших дней продолжительность их колебалась от 7 до 17 лет между годами максимумов и от 9 до 14 лет между годами минимумов относительного числа солнечных пятен.
    Приблизительное соотношение размеров Солнца, Земли и солнечной вспышки для сравнения

    Приблизительный размер Земли и Солнечной вспышки для сравнения

    Влияние геомагнитных бурь и солнечной активности
    на биосферу Земли и человека.
    Медики обратили внимание на то обстоятельство, что число внезапных смертей и случаев обострения заболеваний сердечно-сосудистой системы, тесно связано с солнечной активностью и обусловлено геомагнитной возмущенностью магнитного поля Земли. Ученый П. В. Василик сделал интересное открытие. Он обнаружил, что между магнитным полем Земли (оно связано с колебаниями активности Солнца) и ростом человека существует обратная зависимость. С уменьшением магнитного поля Земли ускоряется рост, происходит акселерация.

    С увеличением магнитного поля Земли возникает обратный процесс — замедление роста — ретардация. Длительность периода изменения магнитного поля Земли достаточно велика и исчисляется десятками столетий. Археологические раскопки показали, что с середины V тыс. до н. э. до середины IV тыс. до н. э. был период акселерации, что соответствовало уменьшению магнитного поля Земли. С середины IV тыс. до н. э. и до первых веков н. э. наблюдается уменьшение роста человека. Этот период совпал с постепенным увеличением магнитного поля Земли. С I в. н. э. до настоящего времени идет процесс акселерации, соответствующий уменьшению магнитного поля Земли.


    Космические супер-бури и их последствия за последние годы

    Цикл 23 (1996- )

    Резкий всплеск активности в октябре-ноябре 2003г, через 3,5 года после максимума 11-ти летнего цикла. Магнитная буря 28 октября 2003г. полностью прервала радиосвязь в Швеции, вывела из строя два японских спутника и нарушила радиосвязь и радио-навигацию воздушного и морского транспорта, вывела из строя прибор для измерения радиации на орбитальной станции КК НАСА "Марс Одиссей". Повреждения были относительно небольшими т.к. прогноз был сделан своевременно и енергетические компании и службы обеспечения связи с искуственными спутниками заранее приняли соответствующие меры.

    Многие спутники связи вышли из строя из-за воздействия космических факторов:

    • "Телстар 401" (11 января 1997г.)
    • "Галакси IV" (17 мая 1998г.)
    • "Темпо-2" (11 апреля 1997г.)
    • "Адеос" (20 сентября 1997г.)
    • Семь спутников системы "Иридиум" вышли из строя между апрелем и августом 1998г.
    Индустрия страхования выплатила более 800 миллионов US$ по требованиям за вышедшие из строя спутники.



    Цикл 22 (1989-1995)

    13 марта 1989г. - мощное полярное сияние, которое распространилось далеко на юг вплоть до Средиземного моря и Японии.
    Из-за магнитной бури сгорел силовой трансформатор на гидроэлектростанции в провинции Квебек в Канаде. В результате вся провинция оказалась без электричества в течение 9 часов.
    Многие спутники подверглись прямому воздействию - по данным Объединенного командования ПВО США и Канады, почти 1300 объектов существенно изменили свои орбиты.
    Спутник "Марекс-1" вышел из строя 25 марта 1991г. "Аник Е-1" вышел из строя и "Аник Е-2" был поврежден из-за состояния космической погоды 21 января 1994г.




    Данные получены из источников:

    SDO
    Solar Dynamics
    Observatory

    AIA
    Atmospheric
    Imaging Assembly

    NOAA
    Nacional Oceanographic
    Data Center

    Astronomical Observatory
    of Kharkov National University

    Харьковская станция
    солнечного мониторинга


    Версия космического прогноза погоды 3.1 от 01.08.2011