Geomagnetinis aktyvumas yra vienas iš daugelio natūralių reiškinių, kurie vyksta mūsų planetoje ir jos aplinkoje. Šis aktyvumas kyla dėl sudėtingų sąveikų tarp Žemės magnetinio lauko ir Saulės vėjo – plazmos srauto, sklindančio iš Saulės. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra geomagnetinis aktyvumas, kaip jis veikia Žemę ir kodėl svarbu jį stebėti.
Kas yra geomagnetinis aktyvumas?
Geomagnetinis aktyvumas yra Žemės magnetinio lauko pokyčiai, kuriuos sukelia Saulės vėjo ir Saulės audrų sąveika su Žemės magnetosfera. Saulės vėjas yra pastovi dalelių srovė, daugiausia sudaryta iš protonų ir elektronų, kurias išspinduliuoja Saulė. Šios dalelės juda dideliu greičiu ir sąveikauja su Žemės magnetiniu lauku, sukeldamos geomagnetines audras.
Kai Saulės vėjas susiduria su Žemės magnetiniu lauku, vyksta įvairios sąveikos, kurios gali sukelti geomagnetinį aktyvumą. Saulės vėjas gali sukelti stiprias geomagnetines audras, kurios stiprina ar silpnina Žemės magnetinį lauką. Šios sąveikos gali būti stebimos kaip auros – spalvingi šviesos reiškiniai danguje, kurie yra ypač ryškūs prie polių.
Geomagnetines audras daugiausia sukelia du Saulės aktyvumo reiškiniai: Saulės vainikinės masės išsiveržimai ir Saulės vėjas. Saulės vainikinės masės išsiveržimai – tai didžiuliai plazmos ir magnetinių laukų debesys, išmetami iš Saulės, kurie per kelias dienas gali pasiekti Žemę ir sukelti didelių magnetosferos sutrikimų. Saulės vėjo srautai, ypač greiti, taip pat gali sukelti geomagnetines audras, nors jų poveikis paprastai būna ne toks stiprus kaip Saulės vainikinės masės išsiveržimo sukeltų sutrikimų.
Geomagnetinio aktyvumo priežastys
Geomagnetinis aktyvumas daugiausia kyla dėl Saulės veiklos. Pagrindiniai veiksniai, sukeliantys geomagnetinį aktyvumą, yra šie:
- Saulės dėmės. Tai yra tamsesnės ir šaltesnės vietos Saulės paviršiuje, kuriose intensyviai vyksta magnetiniai procesai. Saulės dėmės dažnai siejamos su Saulės pliūpsniais ir vainikinės masės išmetimais, kurie gali sukelti stiprų geomagnetinį aktyvumą Žemėje.
- Saulės pliūpsniai. Šie sprogimai Saulės atmosferoje išskiria didžiulį energijos kiekį ir dalelių srautą, kuris gali paveikti Žemės magnetinį lauką.
- Vainikinės masės išmetimai. Tai didžiuliai plazmos ir magnetinio lauko debesys, kurie išmetami iš Saulės vainiko. Kai salės vainikinė masė pasiekia Žemę, jie gali sukelti stiprias geomagnetines audras.
Geomagnetinio aktyvumo klasifikacija
Geomagnetinis aktyvumas skirstomas pagal G skalės klasifikaciją, dar vadinamą NVAA (Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos) skale. Pagal NVAA naudojamą sistemą geomagnetinės audros skirstomos pagal jų stiprumą ir galimą poveikį Žemės magnetiniam laukui.
- G1 (nedidelis) geomagnetinis aktyvumas. Tai nedidelės geomagnetinės audros, kurių G indeksas lygus 1. Paprastai jos turi minimalų poveikį elektros energijos sistemoms ir joms būdingos šiek tiek pakitusios geomagnetinės sąlygos. G1 audrų metu didelėse geografinėse platumose gali būti matomos auros.
- G2 (vidutinio stiprumo) geomagnetinis aktyvumas. G2 audros yra vidutinio intensyvumo, jų G indeksas yra 2. Jos gali sukelti svyravimus elektros tinkluose, dėl kurių gali kilti įtampos valdymo sutrikimų, taip pat galimas transformatorių įkaitimas. Šios audros taip pat gali paveikti palydovų veiklą ir sutrikdyti radijo ryšį. G2 audrų metu žemesnėse geografinėse platumose gali būti matomos auros.
- G3 (stiprus) geomagnetinis aktyvumas. G3 audros yra stiprios. Jos gali sukelti įtampos pavojaus signalus elektros energijos sistemose, dėl to gali būti pažeisti transformatoriai ir gali kilti plataus masto įtampos valdymo sutrikimai. Jos taip pat gali sutrikdyti palydovų veiklą ir sukelti radijo ryšio sutrikimus. G3 audrų metu net žemesnėse geografinėse platumose gali būti matomos auros.
- G4 (labai stiprus) geomagnetinis aktyvumas. G4 audros yra labai stiprios. Jos gali sukelti plataus masto įtampos valdymo sutrikimų, dėl kurių elektros tinklai gali visiškai nutrūkti arba būti stipriai paveikti. Gali būti smarkiai paveiktos palydovų veikimo funkcijos, gali sutrikti aukšto dažnio radijo ryšys. G4 audrų metu labai žemose geografinėse platumose gali būti matomos auros.
- G5 (stipriausias) geomagnetinis aktyvumas. G5 audros yra intensyviausios. Tai ekstremalios sąlygos, galinčios sukelti plataus masto įtampos valdymo sutrikimus ir didelę žalą elektros tinklams, dėl kurių gali ilgam nutrūkti elektros energijos tiekimas. Palydovai gali patirti kritinių sutrikimų, o žemo dažnio radijo navigacijos signalai gali suprastėti arba dingti. G5 audrų metu itin žemose geografinėse platumose gali būti matomos auros
Geomagnetinio aktyvumo poveikis
Geomagnetinis aktyvumas gali turėti įvairių poveikių tiek Žemei, tiek žmonėms: jie apima tiek technologijas, tiek sveikatą, tiek gamtinius reiškinius. Šie poveikiai gali būti nuo žavių šviesos reiškinių, tokių kaip auros, iki rimtų technologinių sutrikimų, kurie gali paveikti kasdienį gyvenimą.
Kokius technologijų sutrikimus sukelia geomagnetinis aktyvumas
- Elektros tinklai – geomagnetinio aktyvumo audros gali sukelti geomagnetiškai indukuotas sroves, kurios per elektros tinklų infrastruktūrą gali sukelti transformatorių perkaitimą ir pažeidimus. Stiprios geomagnetinės audros gali sukelti plataus masto elektros energijos tiekimo sutrikimus.
- Palydovai ir kosminės technologijos – geomagnetinis aktyvumas gali sutrikdyti palydovų veikimą dėl didelio dalelių srauto ir energetinių dalelių sugeneruoto elektrostatinio krūvio. Tai gali pažeisti palydovų elektroninius komponentus ir sumažinti jų veikimo trukmę. Be to, geomagnetinės audros gali padidinti atmosferos tankį aukštose orbitose, sukeldamos papildomą palydovų trintį, dėl kurios palydovai gali nukristi.
- Radijo ryšys ir navigacija – geomagnetinis aktyvumas gali sutrikdyti radijo ryšį ypač aukštose dažnių juostose. Tai gali paveikti aviacijos ir laivybos navigacijos sistemas bei ryšius su tolimomis stotimis. GPS signalai taip pat gali būti trikdomi dėl jonosferos sutrikimų, kas sumažina navigacijos tikslumą.
Kaip geomagnetinis atyvumas pastebimas gamtoje
- Auros – vienas iš gražiausių geomagnetinio aktyvumo padarinių yra auros, dar vadinamos šiaurės ir pietų pašvaistėmis. Šie spalvingi šviesos reiškiniai matomi aukštose platumose, kai energetinės dalelės iš Saulės susiduria su Žemės atmosferos dalelėmis. Auros gali būti matomos netoli abiejų polių ir kartais matomos daug žemiau, priklausomai nuo geomagnetinės audros stiprumo.
- Atmosferos ir klimato poveikis – nors geomagnetinis aktyvumas neturi tiesioginio poveikio klimatui, jis gali paveikti atmosferos dinamiką ir ozono sluoksnio būklę. Pavyzdžiui, energetinės dalelės gali sukelti chemines reakcijas, kurios paveikia ozono sluoksnį. Tačiau šie pokyčiai paprastai yra trumpalaikiai ir lokalūs.
Geomagnetinis aktyvumas ir sveikata
Nors tiesioginis geomagnetinio aktyvumo poveikis žmonių sveikatai dar nėra gerai ištirtas, tačiau yra nemažai teorijų ir tyrimų, kurie rodo galimas geomagnetinių audrų ir tam tikrų sveikatos sutrikimų sąsajas. Kai kurie tyrimai rodo, kad geomagnetinės audros gali padidinti širdies ir kraujagyslių ligų riziką ir paveikti miego kokybę. Taip pat yra įrodymų, kad geomagnetinis aktyvumas gali paveikti žmonių nuotaiką ir emocinę būseną.
Kodėl svarbu suprasti geomagnetinį aktyvumą?
Geomagnetinis aktyvumas yra svarbi ir dinamiška Žemės ir Saulės sąveikos dalis. Jis turi tiek gražių, tiek potencialiai pavojingų pasekmių mūsų technologinei visuomenei. Mokslininkai naudoja įvairius įrankius ir metodus, įskaitant palydovus ir žemės stebėjimo stotis, kad analizuotų Saulės veiklą ir magnetinio lauko pokyčius. Supratimas apie geomagnetinį aktyvumą yra esminis dalykas, siekiant apsaugoti šiuolaikinę infrastruktūrą nuo Saulės audrų poveikio. Mokslininkai nuolat stebi Saulės aktyvumą ir Saulės vėją, kad galėtų prognozuoti geomagnetines audras ir sumažinti jų poveikį technologijoms. Be to, geomagnetinių audrų tyrimai padeda geriau suprasti Saulės ir Žemės sąveiką bei kosminio oro sąlygas.
Šaltiniai:
https://www.swpc.noaa.gov/content/aurora-tutorial
https://clouglobal.com/navigating-the-storm-understanding-geomagnetic-storms
https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/geomagnetic-storms
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.
