Серия мощных солнечных вспышек класса X в этом месяце вызвала яркие полярные сияния, озарившие небо над необычно широкой полосой земного шара — от Северной Европы до Флориды. Исследователи из Центра солнечно-земных исследований (CSTR) NJIT зафиксировали менее заметное, но важное воздействие бури на верхние слои атмосферы Земли.
Недавние измерения
Новые измерения, проведённые с помощью сети радиотелескопов NJIT, показывают, как редкая последовательность интенсивных вспышек с 9 по 14 ноября, включая событие X5.1, ставшее самой сильной вспышкой 2025 года, потрясла ионосферу — заполненный плазмой атмосферный слой, необходимый для радиосигналов, точности GPS и спутниковых орбит.
Радиопомехи и корональные выбросы массы
Вспышки вызвали радиопомехи уровня R3 (сильные) в Африке и Европе, причём несколько корональных выбросов массы (CME) способствовали возникновению крупной геомагнитной бури и полярного сияния на необычно низких широтах.
Происхождение событий
Группа взрывов возникла из одной активной области на Солнце — AR4274. «Несколько необычно видеть четыре вспышки класса X всего за несколько дней из одного и того же региона», — сказал Бин Чен, профессор физики NJIT-CSTR и директор Расширенной солнечной матрицы в долине Оуэнс (EOVSA).
Наблюдения в реальном времени
Хотя вспышки произошли в ночное время в Калифорнии — вне поля зрения солнечной обсерватории NJIT в Биг-Беар, радиотелескопы центра в долине Оуэнс зафиксировали последствия вспышек и их возмущения в реальном времени.
EOVSA и недавно запущенный длинноволновый массив в радиообсерватории Оуэнс-Вэлли (OVRO-LWA) отслеживали драматические атмосферные изменения в широком диапазоне радиочастот — от микроволн, наблюдаемых EOVSA (подобных тем, что используются в спутниковой связи и Wi-Fi), до метровых и декаметровых волн, улавливаемых OVRO-LWA (подобных частотам FM-радио).
«Обычно радиоданные OVRO-LWA часто показывают аккуратные, почти вертикальные всплески, известные как радиовсплески III типа», — сказал Чен. «После этих вспышек эти всплески стали изогнутыми и хаотичными на низких частотах — явный признак того, что ионосфера была возмущена».
Для учёных, занимающихся исследованиями ионосферы, это событие было почти таким же поразительным, как и полярное сияние. «Эта буря стала отличным напоминанием о том, что Земля является частью гораздо большей космической системы», — сказала Линдси Гудвин, доцент кафедры физики NJIT-CSTR и эксперт по ионосфере.
Геомагнитная буря
В результате образовалась геомагнитная буря уровня G4 по пятибалльной шкале Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA). «Индекс Dst, который измеряет, насколько магнитное поле Земли сжато солнечным ветром, упал примерно с –40 нТл до почти –250 нТл всего за несколько часов», — сказала Гудвин. «Это огромный удар по магнитным защитам нашей планеты».
Заряженные частицы, падающие в атмосферу, вызвали полярные сияния, и это событие было настолько сильным, что полярные сияния распространились далеко за пределы их обычного диапазона, а сообщения о наблюдениях поступали даже из Флориды.
«Моя группа в чате о полярных сияниях была переполнена изображениями из мест, которые почти никогда не видят северное сияние», — сказала Гудвин.
Возможности радиообсерваторий NJIT
Этот эпизод также продемонстрировал растущие возможности радиообсерваторий NJIT. OVRO-LWA недавно начал полномасштабные операции в области солнечной науки, открыв новое окно в «среднюю корону» Солнца — регион примерно от 1,5 до 10 солнечных радиусов, где магнитные поля перестраиваются и ускоряются CME.
OVRO-LWA и EOVSA теперь работают вместе как интегрированный общественный радиообъект, посвящённый исследованиям солнечной и космической погоды, известный как солнечные массивы в долине Оуэнс (OVSA). «Этот набор данных сам по себе является новым», — сказал Чен. «OVRO-LWA идеально дополняет EOVSA. Вместе они позволяют нам отслеживать влияние космической погоды от их источника в солнечной короне до их воздействия на верхние слои атмосферы Земли».
Команда Гудвина с помощью студента-бакалавра Нью-Джерсийского технологического института Джереми МакЛинча летом добавила ещё одно измерение в анализ. Они развернули высокоточный GPS-приёмник рядом с OVRO-LWA, получивший прозвище FLUMPH (Field-deployed L-band Unit for Monitoring Phase Hiccups) — по имени популярного существа из «Подземелий и драконов», на которое он похож.
Устройство фиксирует реальные нарушения сигналов спутниковой навигации во время солнечных бурь. «Плазменные неоднородности, вызванные солнечной и геомагнитной активностью, нарушают радиосвязь и связь через GPS», — сказала Гудвин. «Сочетание измерений GPS с данными LWA позволяет нам увидеть обе стороны истории — как Солнце сотрясает ионосферу и как это влияет на технологии, на которые мы полагаемся ежедневно».
Пока что и Чен, и Гудвин говорят, что сообщество исследователей космической погоды всё ещё разбирается с полным воздействием бури. Поскольку Солнце находится вблизи пика своего 11-летнего цикла активности, Гудвин говорит, что подобные бури возможны в ближайшем будущем. «Учёные только начинают понимать все последствия этой бури», — сказала Гудвин. «Исторически сложилось так, что экстремальные солнечные и геомагнитные события могут нарушать работу электросетей, мешать радиосвязи и угрожать безопасности и работе спутников и космических кораблей. Мы видели несколько крупных штормов за последнее время, потому что Солнце всё ещё находится вблизи пика своего 11-летнего цикла».
Такие события станут менее частыми, когда Солнце успокоится, но они вернутся примерно через 11 лет — и когда это произойдёт, понимание их будет ещё важнее, поскольку мы всё больше полагаемся на космические технологии и отправляемся дальше в космос.
Предоставлено Нью-Джерсийским технологическим институтом.