stringtranslate.com

Кэррингтонское событие

Событие Кэррингтона было самой интенсивной геомагнитной бурей в зарегистрированной истории, достигшей пика 1–2 сентября 1859 года во время 10-го солнечного цикла . Оно создало сильные полярные сияния, о которых сообщалось во всем мире, и вызвало искрение и даже пожары на телеграфных станциях. [1] Геомагнитная буря, скорее всего, возникла в результате столкновения коронального выброса массы (КВМ) Солнца с магнитосферой Земли . [2]

Геомагнитная буря была связана с очень яркой солнечной вспышкой 1 сентября 1859 года. Ее наблюдали и регистрировали независимо британские астрономы Ричард Кэррингтон и Ричард Ходжсон — первые записи солнечной вспышки. Геомагнитная буря такой силы, происходящая сегодня, может вызвать широкомасштабные перебои в подаче электроэнергии, отключения электроэнергии и ущерб из-за длительных отключений электросети . [3] [4] [5]

История

Геомагнитная буря

Изображение солнечной бури в июле 2012 года , вызвавшей КВМ сравнимой силы с бурей 1859 года. Обратите внимание на небольшой яркий кружок на светоотражателе, который демонстрирует размер Солнца.

1 и 2 сентября 1859 года произошла одна из крупнейших геомагнитных бурь (по данным наземных магнитометров ). [6] Оценки силы шторма ( Dst ) варьируются от –0,80 до –1,75  мкТл . [7]

Предполагается, что геомагнитная буря была вызвана большим корональным выбросом массы (КВМ), который направился прямо к Земле и преодолел путь длиной 150 × 10 6  км (93 × 10 6  миль) за 17,6 часов. Типичному КВМ требуется несколько дней, чтобы достичь Земли, но считается, что относительно высокая скорость этого КВМ стала возможной благодаря предыдущему КВМ, возможно, ставшему причиной большого полярного сияния 29 августа, которое «расчистило путь» окружающей солнечной энергии . ветровая плазма для события Кэррингтона. [8]^^

Связанная солнечная вспышка

Незадолго до полудня 1 сентября 1859 года английские астрономы-любители Ричард Кэррингтон и Ричард Ходжсон независимо друг от друга зафиксировали самые ранние наблюдения солнечной вспышки. [8] Кэррингтон и Ходжсон составили независимые отчеты, которые были опубликованы рядом в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» , и представили свои рисунки этого события на собрании Королевского астрономического общества в ноябре 1859 года . [9] [10]

Из-за эффекта геомагнитной солнечной вспышки («магнитного вязания») [11] , наблюдаемого в записях магнитометра обсерватории Кью шотландским физиком Бальфуром Стюартом , и геомагнитной бури, наблюдавшейся на следующий день, Кэррингтон заподозрил солнечно-земную связь. [12] Всемирные отчеты о последствиях геомагнитной бури 1859 года были составлены и опубликованы американским математиком Элиасом Лумисом , которые подтверждают наблюдения Кэррингтона и Стюарта. [13]

Влияние

Полярные сияния

Полярное сияние во время геомагнитной бури, которая, скорее всего, была вызвана корональным выбросом массы Солнца 24 мая 2010 года, снимок с Международной космической станции.

Полярные сияния наблюдались по всему миру в северном и южном полушариях. Северное сияние над Скалистыми горами в Соединенных Штатах было настолько ярким, что его сияние разбудило золотодобытчиков, которые, как сообщалось, начали готовить завтрак, потому что думали, что уже утро. Сообщалось также, что жители северо-востока США могли читать газеты при свете полярного сияния. [8] [14] Полярное сияние также было видно от полюсов до районов низких широт, таких как юг-центральная Мексика , [15] [16] Куба , Гавайи , Квинсленд , [17] южная Япония и Китай, [18] и даже в более низких широтах, очень близко к экватору, например, в Колумбии . [19]

В субботу, 3 сентября 1859 года, газета Baltimore American and Commercial Advertiser сообщила, что

Те, кто оказался поздно вечером в четверг, имели возможность стать свидетелями еще одного великолепного проявления полярных сияний. Явление было очень похоже на зрелище воскресным вечером, хотя временами свет был, если возможно, более ярким, а призматические оттенки более разнообразными и великолепными. Свет, казалось, покрыл все небосвод, словно светящееся облако, сквозь которое неясно сияли звезды большей величины. Свет был сильнее, чем свет полной луны, но обладал неописуемой мягкостью и деликатностью, которая, казалось, окутывала все, на чем он опирался. Между 12 и 1 часом дня, когда экспозиция была во всей своей красе, тихие улицы города, покоящиеся под этим странным светом, представляли собой красивый и необычный вид. [20]

В 1909 году австралийский золотодобытчик по имени К. Ф. Герберт пересказал свои наблюдения в письме в газету Daily News в Перте .

Я искал золото в Роквуде, примерно в четырех милях [6 км] от городка Роквуд (Виктория) . Я и двое моих товарищей, выглянувшие из палатки, увидели огромное отражение на южном небе около 7 часов вечера, и примерно через полчаса предстала сцена почти неописуемой красоты: из палатки исходили огни всех мыслимых цветов. южные небеса, один цвет тускнеет только для того, чтобы уступить место другому, если возможно, более красивому, чем предыдущий, потоки поднимаются к зениту, но всегда становятся насыщенно-пурпурными, достигая этого места, и всегда вьются, оставляя ясную полосу неба, который можно описать как четыре пальца, удерживаемые на расстоянии вытянутой руки. Северная сторона зенита также освещалась красивыми цветами, всегда закручивающимися в зените, но считалась просто воспроизведением южного изображения, поскольку все цвета юга и севера всегда соответствовали. Это зрелище невозможно забыть, и в то время оно считалось величайшим зарегистрированным полярным сиянием [...]. Рационалист и пантеист видел природу в ее самых изысканных одеждах, признавая божественную имманентность, неизменный закон, причину и следствие. Суеверные и фанатичные предчувствовали ужасные предчувствия и считали это предзнаменованием Армагеддона и окончательного распада. [21]

Телеграфы

Из-за геомагнитно-индуцированного тока электромагнитного поля телеграфные системы по всей Европе и Северной Америке вышли из строя, в некоторых случаях приводя к поражению операторов электрическим током . [22] Телеграфные пилоны разбрасывали искры. [23] Некоторые операторы смогли продолжать отправлять и получать сообщения, несмотря на отключение источников питания. [24] [25] Следующий разговор произошел между двумя операторами американской телеграфной линии между Бостоном, штат Массачусетс , и Портлендом, штат Мэн , в ночь на 2 сентября 1859 года и был опубликован в газете Boston Evening Traveler :

Оператор из Бостона (оператору из Портленда): «Пожалуйста, полностью отключите аккумулятор [источник питания] на пятнадцать минут».

Портлендский оператор: «Сделаю так. Сейчас он отключен».

Бостон: «Мой отключен, и мы работаем с полярным током. Как вы восприняли мое письмо?»

Портленд: «Лучше, чем при включенных батареях. Ток приходит и уходит постепенно».

Бостон: «Мой ток временами очень сильный, и мы можем работать лучше без батарей, поскольку полярное сияние, кажется, поочередно нейтрализует и усиливает наши батареи, временами делая ток слишком сильным для наших магнитов реле. Предположим, мы работаем без батарей, пока мы затронуты этой бедой».

Портленд: «Очень хорошо. Могу ли я продолжить дело?»

Бостон: «Да. Давай».

Разговор продолжался около двух часов, вообще не используя заряд батареи и работая исключительно на токе, индуцированном полярным сиянием, впервые в истории, когда таким образом было передано более одного-двух слов. [26]

Похожие мероприятия

Еще одна сильная солнечная буря произошла в феврале 1872 года. [27] Менее сильные бури также произошли в 1921 году (по некоторым меркам это было сопоставимо), 1938 , 1941, 1958, 1959 и 1960 годах, когда сообщалось о широкомасштабных нарушениях радиосвязи. Вспышки и КВМ солнечных бурь в августе 1972 г. по размеру и величине были аналогичны событию Кэррингтона; однако, в отличие от штормов 1859 года, они не вызвали сильную геомагнитную бурю. Геомагнитная буря в марте 1989 года обесточила большую часть Квебека , а солнечные бури в честь Хэллоуина 2003 года зарегистрировали самые мощные солнечные взрывы, когда-либо зарегистрированные. 23 июля 2012 года наблюдалась солнечная супербуря класса Кэррингтона (солнечная вспышка, КВМ, солнечный электромагнитный импульс ), но ее траектория едва не прошла мимо Земли. [5] [28] Во время солнечных бурь в мае 2024 года северное сияние было замечено даже на юге, вплоть до Пуэрто-Рико. [29]

В июне 2013 года совместное предприятие исследователей из Lloyd's в Лондоне и компании AER в США использовало данные о событии Кэррингтона, чтобы оценить стоимость аналогичного события в настоящее время только для США в 600 миллиардов долларов США. до 2,6 триллиона долларов США (что эквивалентно 774–3,35 триллионам долларов США в 2023 году [30] ), [3] что на тот момент составляло примерно от 3,6 до 15,5 процентов годового ВВП.

Другие исследования искали признаки крупных солнечных вспышек и КВМ в углероде-14 в древесных кольцах и бериллии-10 (среди других изотопов) в ледяных кернах. Признаки большой солнечной бури были обнаружены в 774–775 и 993–994 годах . [31] [32] Уровни углерода-14, хранящиеся в 775, предполагают, что событие примерно в 20 раз превышает нормальное изменение солнечной активности и в 10 или более раз превышает размер события Кэррингтона. [33] Судя по этим прокси-данным, событие 7176 г. до н. э. могло превзойти даже событие 774–775 гг. [34]

Похожа ли физика солнечных вспышек на физику еще более крупных супервспышек , пока неясно. Солнце может отличаться по важным параметрам, таким как размер и скорость вращения, от типов звезд, которые, как известно, производят супервспышки. [32]

Другие доказательства

Ледяные керны, содержащие тонкие слои, богатые нитратами, были проанализированы, чтобы восстановить историю прошлых солнечных бурь, предшествовавших надежным наблюдениям. Это было основано на гипотезе о том, что солнечные энергетические частицы будут ионизировать азот, что приведет к образованию оксида азота и других окисленных соединений азота, которые не будут слишком разбавлены в атмосфере перед тем, как отложиться вместе со снегом. [35]

Начиная с 1986 года некоторые исследователи утверждали, что данные ледяных кернов Гренландии свидетельствуют о наличии отдельных событий с солнечными частицами , включая событие Кэррингтона. [36] Однако более поздние исследования ледяных кернов ставят под сомнение эту интерпретацию и показывают, что выбросы нитратов, вероятно, не являются результатом событий с солнечными энергетическими частицами, а могут быть вызваны земными событиями, такими как лесные пожары, и коррелируют с другими химическими признаками. известных шлейфов лесных пожаров. Нитратные события в кернах из Гренландии и Антарктиды не совпадают, поэтому гипотеза о том, что они отражают протонные события, сейчас находится под серьезным сомнением. [35] [37] [38]

В исследовании 2024 года были проанализированы оцифрованные показания магнитограмм магнитных обсерваторий в Кью и Гринвиче . «Первоначальный анализ предполагает, что скорость изменения поля более 700 нТл/мин превышала экстремальное значение 350–400 нТл/мин на этой широте, которое случается 1 раз в 100 лет на основе данных цифровой эпохи», [39] , что указывает на гораздо более высокая скорость изменения, чем современные цифровые измерения. [40]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кимбалл, DS (апрель 1960 г.). «Этюд Авроры 1859 года» (PDF) . Геофизический институт Университета Аляски . Проверено 28 ноября 2021 г.
  2. ^ Цурутани, BT (2003). «Сильнейшая магнитная буря 1–2 сентября 1859 г.». Журнал геофизических исследований . 108 (A7): 1268. Бибкод : 2003JGRA..108.1268T. дои : 10.1029/2002JA009504 . Проверено 28 ноября 2021 г.
  3. ^ ab Риск солнечного шторма для электросети Северной Америки (PDF) . Lloyd's of London и Atmocultural and Environmental Research, Inc. , 2013 г. Проверено 17 февраля 2022 г.
  4. ^ Бейкер, Д.Н.; и другие. (2008). Суровые явления космической погоды – понимание социальных и экономических последствий . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии. дои : 10.17226/12507. ISBN 978-0-309-12769-1.
  5. ^ аб Филлипс, доктор Тони (23 июля 2014 г.). «Почти промах: солнечная супербуря в июле 2012 года». НАСА . Проверено 26 июля 2014 г.
  6. ^ Кливер, EW; Свальгаард, Л. (2005). «Солнечно-земное возмущение 1859 года и текущие ограничения на экстремальную космическую погоду» (PDF) . Солнечная физика . 224 (1–2): 407–422. Бибкод : 2004SoPh..224..407C. doi : 10.1007/s11207-005-4980-z. S2CID  120093108.
  7. ^ «Почти промах: Солнечная супербуря в июле 2012 года». Наука НАСА . Проверено 14 сентября 2016 г.
  8. ^ abc Оденвальд, Стен Ф .; Грин, Джеймс Л. (28 июля 2008 г.). «Подготовка спутниковой инфраструктуры к солнечной супербуре». Научный американец . 299 (2): 80–87. doi : 10.1038/scientificamerican0808-80 (неактивен 11 мая 2024 г.). ПМИД  18666683 . Проверено 16 февраля 2011 г.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на май 2024 г. ( ссылка )
  9. ^ Кэррингтон, Р.К. (1859). «Описание необычного явления, наблюдаемого на Солнце 1 сентября 1859 года». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 20 :13–15. Бибкод : 1859MNRAS..20...13C. дои : 10.1093/mnras/20.1.13 .
  10. ^ Ходжсон, Р. (1859). «О любопытном явлении, увиденном на Солнце». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 20 :15–16. Бибкод : 1859MNRAS..20...15H. дои : 10.1093/mnras/20.1.15 .
  11. ↑ Томпсон, Ричард (24 сентября 2015 г.). «Эффект солнечной вспышки». Службы космической погоды. Бюро метеорологии правительства Австралии. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 2 сентября 2015 г.
  12. ^ Кларк, Стюарт (2007). Короли-Солнце: неожиданная трагедия Ричарда Кэррингтона и рассказ о том, как зародилась современная астрономия. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-12660-9.[ нужна страница ]
  13. ^ 9 статей Э. Лумиса , опубликованных с ноября 1859 по июль 1862 года в Американском журнале науки о «Великой выставке полярных сияний», 28–4 августа 1859 года:
  14. ^ Ловетт, РА (2 марта 2011 г.). «Что, если сегодня случилась самая большая солнечная буря в истории?». Национальные географические новости . Архивировано из оригинала 5 марта 2011 года . Проверено 5 сентября 2011 г.
  15. ^ Хаякава, Х. (2018). «Полярные сияния в низких широтах во время экстремальных космических погодных явлений в 1859 году». Астрофизический журнал . 869 (1): 57. arXiv : 1811.02786 . Бибкод : 2018ApJ...869...57H. дои : 10.3847/1538-4357/aae47c . S2CID  119386459.
  16. ^ Гонсалес-Эспарса, JA; Куэвас-Кардона, MC (2018). «Наблюдения низкоширотного красного полярного сияния в Мексике во время Кэррингтонской геомагнитной бури 1859 года». Космическая погода . 16 (6): 593. Бибкод : 2018SpWea..16..593G. дои : 10.1029/2017SW001789 .
  17. ^ Грин, Дж. (2006). «Продолжительность и масштабы великого полярного сияния 1859 года». Достижения в космических исследованиях . 38 (2): 130–135. Бибкод : 2006AdSpR..38..130G. дои : 10.1016/j.asr.2005.08.054. ПМЦ 5215858 . ПМИД  28066122. 
  18. ^ Хаякава, Х. (2016). «Восточноазиатские наблюдения за полярными сияниями в низких широтах во время магнитной бури Кэррингтона». Публикации Астрономического общества Японии . 68 (6): 99. arXiv : 1608.07702 . Бибкод : 2016PASJ...68...99H. doi : 10.1093/pasj/psw097. S2CID  119268875.
  19. ^ Морено Карденас, Фредди; Кристанчо Санчес, Серхио; Варгас Домингес, Сантьяго; Хаякава, Сатоши; Кумар, Сандип; Мукерджи, Шьямоли; Винадхари, Б. (2016). «Большое северное сияние, замеченное в Колумбии в 1859 году». Достижения в космических исследованиях . 57 (1): 257–267. arXiv : 1508.06365 . Бибкод : 2016AdSpR..57..257M. дои : 10.1016/j.asr.2015.08.026. S2CID  119183512.
  20. ^ "Северное сияние". Балтимор, американский и коммерческий рекламодатель . 3 сентября 1859 г. с. 2, столбец 2 . Проверено 16 февраля 2011 г.
  21. ^ Герберт, граф Франк (8 октября 1909 г.). «Великая Аврора 1859 года». Ежедневные новости . Перт, Западная Австралия. п. 9 . Проверено 1 апреля 2018 г.
  22. ^ Суровые явления космической погоды – понимание социальных и экономических последствий: отчет о семинаре. Комитет по социальным и экономическим последствиям суровых явлений космической погоды: семинар, Национальный исследовательский совет (отчет). Пресса национальных академий. 2008. с. 13. ISBN 978-0-309-12769-1.
  23. ^ Оденвальд, Стен Ф. (2002). 23-й цикл . Издательство Колумбийского университета. п. 28. ISBN 978-0-231-12079-1– через archive.org.
  24. ^ Карлович, Майкл Дж.; Лопес, Рамон Э. (2002). Штормы от Солнца: новая наука о космической погоде . Пресса национальных академий. п. 58. ИСБН 978-0-309-07642-5.
  25. ^ Лумис, Элиас; Кингстон, врач общей практики; Лайман, CS; Твининг, Александр К.; Кирквуд, Дэниел; Корнетт, А.; Пои, Андреас; Траск, Джон Б.; и другие. (1859). «Великая авроральная выставка с 28 августа по 4 сентября 1859 года». Американский научный журнал . 2-я серия. 28 (84): 385. [...] более чем в одном случае северная и южная [телеграфные] линии работали днем ​​3 сентября исключительно под влиянием атмосферы!
  26. ^ Грин, Джеймс Л.; Бордсен, Скотт; Оденвальд, Стен; Скромный, Джон; Пазамицкас, Кэтрин А. (1 января 2006 г.). «Сообщения очевидца о великой полярной буре 1859 года». Достижения в космических исследованиях . Великая историческая геомагнитная буря 1859 года: современный взгляд. 38 (2): 145–154. Бибкод : 2006AdSpR..38..145G. дои : 10.1016/j.asr.2005.12.021. hdl : 2060/20050210157 . ISSN  0273-1177.
  27. ^ Хаякава, Хисаси; и другие. (2023). «Экстремальное явление космической погоды в феврале 1872 года: солнечные пятна, магнитные возмущения и полярные сияния». Астрофизический журнал . 959 (23): 23. Бибкод : 2023ApJ...959...23H. дои : 10.3847/1538-4357/acc6cc .
  28. ^ Корональный выброс массы класса Кэррингтон едва не задел Землю (видео). НАСА . 28 апреля 2014. Событие происходит в 04:03 . Проверено 26 июля 2014 г. - через YouTube.
  29. ↑ Гарофало, Мередит (13 мая 2024 г.). «Как гигантское солнечное пятно вызвало солнечные бури, породившие глобальные полярные сияния, которые просто ослепили всех нас». Space.com . Архивировано из оригинала 15 мая 2024 года . Проверено 15 мая 2024 г.
  30. ^ Джонстон, Луи; Уильямсон, Сэмюэл Х. (2023). «Какой тогда был ВВП США?». Измерительная ценность . Проверено 30 ноября 2023 г.Показатели дефлятора валового внутреннего продукта США соответствуют серии MeasuringWorth .
  31. ^ Хадсон, Хью С. (2021). «События Кэррингтона». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 59 : 445–477. Бибкод : 2021ARA&A..59..445H. doi : 10.1146/annurev-astro-112420-023324 . ISSN  0066-4146. S2CID  241040835.
  32. ^ аб Баттерсби, Стивен (19 ноября 2019 г.). «Основная концепция: каковы шансы на опасную солнечную супервспышку?». Труды Национальной академии наук . 116 (47): 23368–23370. Бибкод : 2019PNAS..11623368B. дои : 10.1073/pnas.1917356116 . ISSN  0027-8424. ПМК 6876210 . ПМИД  31744927. 
  33. ↑ Крокетт, Кристофер (17 сентября 2021 г.). «Готовы ли мы? Понимаем, насколько большими могут быть солнечные вспышки». Знающий журнал . doi : 10.1146/knowable-091721-1 . S2CID  239204944 . Проверено 30 сентября 2021 г.
  34. ^ Палеари, Кьяра И.; Ф. Мехальди; Ф. Адольфи; М. Кристл; К. Вокенхубер; П. Гаучи; Дж. Бир; Н. Брем; Т. Эрхардт; Х.-А. Синал; Л. Вакер; Ф. Вильгельмс; Р. Мюшелер (2022). «Космогенные радионуклиды обнаруживают экстремальную бурю солнечных частиц вблизи солнечного минимума 9125 лет назад». Нат. Коммун . 13 (214): 214. Бибкод : 2022NatCo..13..214P. дои : 10.1038/s41467-021-27891-4. ПМЦ 8752676 . ПМИД  35017519. 
  35. ^ Аб Вольф, EW; Биглер, М.; Карран, MAJ; Дибб, Дж.; Фрей, ММ; Легран, М. (2012). «Событие Кэррингтона не наблюдалось в большинстве записей о нитратах ледяного керна». Письма о геофизических исследованиях . 39 (8): 21, 585, 598. Бибкод : 2012GeoRL..39.8503W. дои : 10.1029/2012GL051603 .
  36. ^ Маккракен, КГ; Дрешхофф, ГАМ; Зеллер, Э.Дж.; Смарт, ДФ; Ши, Массачусетс (2001). «События солнечных космических лучей за период 1561–1994 – 1. Идентификация в полярных льдах, 1561–1950». Журнал геофизических исследований . 106 (A10): 21, 585, 598. Бибкод : 2001JGR...10621585M. дои : 10.1029/2000JA000237 .
  37. ^ Дудерштадт, Калифорния; и другие. (2014). «Выпадение нитратов на поверхность снега на Саммите, Гренландия, после солнечного протонного явления 9 ноября 2000 года». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 119 (11): 6938–6957. Бибкод : 2014JGRD..119.6938D. дои : 10.1002/2013JD021389 .
  38. ^ Мехальди, Ф.; МакКоннелл-младший; Адольфи, Ф.; Арьенцо, ММ; Челлман, Нью-Джерси; Маселли, О.Дж.; и другие. (ноябрь 2017 г.). «Никаких одновременных событий повышения содержания нитратов в кернах полярного льда после крупнейших известных солнечных бурь». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 122 (21): 11, 900–911, 913. Бибкод : 2017JGRD..12211900M. дои : 10.1002/2017JD027325 .
  39. ^ Бегган, компакт-диск; Кларк, Э.; Лоуренс, Э.; Итон, Э.; Уильямсон, Дж.; Мацумото, К.; Хаякава, Х. (29 февраля 2024 г.). «Оцифрованные непрерывные магнитные записи штормов в августе/сентябре 1859 года из Лондона, Великобритания». Космическая погода . 22 (3). Бибкод : 2024SpWea..2203807B. дои : 10.1029/2023SW003807 . ISSN  1542-7390.
  40. ↑ Лунц, Стивен (25 марта 2024 г.). «Самая большая солнечная буря в истории, событие Кэррингтона, была даже масштабнее, чем мы предполагали». IFLНаука . Проверено 26 марта 2024 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки