stringtranslate.com

Кэррингтонское событие

Событие Кэррингтона было самой интенсивной геомагнитной бурей в зарегистрированной истории, достигшей пика с 1 по 2 сентября 1859 года во время 10-го солнечного цикла . Оно создало сильные полярные сияния, о которых сообщалось во всем мире [1] , и вызвало искрение и даже пожары на нескольких телеграфных станциях. 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 Кристофер 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

Солнечная буря в июле 2012 года , сфотографированная STEREO , представляла собой КВМ сравнимой силы с той, которая, как полагают, поразила Землю во время Кэррингтонского события 1859 года.

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 инициирована крупным КВМ, который направился прямо к Земле и преодолел расстояние в 150 миллионов километров (93 миллиона миль) за 17,6 часов. Типичным КВМ требуется несколько дней, чтобы достичь Земли, но считается, что относительно высокая скорость этого КВМ стала возможной благодаря предшествующему 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 Кристофер 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 как в северном, так и в южном полушариях. Полярное сияние над Скалистыми горами в США было настолько ярким, что его сияние разбудило золотодобытчиков, которые начали готовить завтрак, потому что думали, что уже утро. [8] Люди на северо-востоке США могли читать газеты при свете полярного сияния. [14] Полярное сияние было видно от полюсов до областей низких широт, таких как юг-центральная Мексика , [15] [16] Куба , Гавайи , Квинсленд , [17] южная Япония и Китай, [18] и даже в более низких широтах. близко к экватору, например, в Колумбии . [19]

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

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 красе, тихие улицы города, покоящиеся под этим странным светом, представляли собой красивый и необычный вид. [20]

В 1909 году австралийский золотоискатель 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 невыразимой красоты:

Огни всех мыслимых цветов исходили с южного неба, один цвет угасал только для того, чтобы уступить место другому, если возможно, более красивому, чем предыдущий, потоки поднимались к зениту, но всегда становились насыщенно-фиолетовыми, достигая этого места, и всегда вились. круглый, оставляя чистую полосу неба, которую можно описать как четыре пальца, удерживаемые на расстоянии вытянутой руки.

Северная сторона от зенита также освещалась красивыми цветами, всегда завивающимися в зените, но считалась просто воспроизведением южного изображения, поскольку все цвета юга и севера всегда соответствовали.

Это было зрелище, которое 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 лучше работать 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), когда сообщалось о широкомасштабных нарушениях радиосвязи. Геомагнитная буря в марте 1989 года обесточила большую часть Квебека . 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]

В июне 2013 года совместное предприятие исследователей из Lloyd's в Лондоне и исследований атмосферы и окружающей среды (AER) в США использовало данные события 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 747–3,24 триллиона долларов США в 2022 году [29] ), [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 . [30] [31] 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. [32] Судя по этим прокси-данным, событие 7176 г. до н.э. могло превзойти даже событие 774–775 гг. [33]

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. [31]

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 частицы солнечной энергии 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. [34]

Начиная с 1986 года некоторые исследователи утверждали, что данные ледяных кернов Гренландии свидетельствуют о наличии отдельных событий с солнечными частицами , включая событие Кэррингтона. [35] 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. [34] [36] [37]

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 погодную активность» (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 (science.nasa.gov) . 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. ПМИД  18666683 . Проверено 16 февраля 2011 г.
  9. ^ Кэррингтон, Р.К. (1859). «Описание необычного явления, замеченного 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. Правительство 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, Вашингтон, 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). Солнечные бури: развивающаяся наука о космической погоде . Пресса национальных академий. п. 58. ИСБН 978-0-309-07642-5.
  25. ^ "Американский научный журнал". [В. 325A]: Публикация / Институт Карнеги в Вашингтоне, Геофизическая лаборатория; нет. 1000. 1880: т. ISSN  0002-9599. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  26. ^ Грин, Джеймс Л.; Бордсен, Скотт; Оденвальд, Стен; Скромный, Джон; Пазамицкас, Кэтрин А. (1 января 2006 г.). «Сообщения очевидца великой полярной бури 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. ^ 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 «Измерительная стоимость» .
  30. ^ 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 . Проверено 30 сентября 2021 г.
  31. ^ 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. 
  32. ↑ 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.
  33. ^ 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. 
  34. ^ 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 .Значок закрытого доступа
  35. ^ 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 . Значок закрытого доступа
  36. ^ Дудерштадт, Калифорния; и другие. (2014). «Отложение нитратов на поверхности снега на Саммите, Гренландия, после солнечного протонного события 9 ноября 2000 года». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 119 (11): 6938–6957. Бибкод : 2014JGRD..119.6938D. дои : 10.1002/2013JD021389 .
  37. ^ 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» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 122 (21): 11, 900–911, 913. Бибкод : 2017JGRD..12211900M. дои : 10.1002/2017JD027325 .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки