Мониторинг событий, специально для проекта 2012.
Прогнозами геомагнитной обстановки сейчас никого не удивишь – их публикуют множество газет и сайтов (см. например сайт Гисметео), с ними зачастую связаны предсказания «неблагоприятных» дней как для здоровья, так и для жизни в целом. Да и в обиходе в качестве ответа на вопрос «как дела» или «чего у тебя там не заладилось» нет-нет да и услышишь расхожую фразу «не ладится что-то, наверно, магнитные бури». Давайте же попробуем разобраться, как делают «космические прогнозы» и стоит ли им доверять?
Но перед тем, как углубляться в тему (и для тех, кому лениво читать)) давайте проведем аналогию с обычным прогнозом погоды. С одной стороны – все ругают синоптиков («синоптик – как сапер, ошибается один раз. Но каждый день»). С другой стороны – на прогнозы ориентируются постоянно. Ибо хоть они и неточные, но общее направление развития погоды вполне себе предсказывают. Еще один момент - «дальность» прогноза. Что бы узнать, идет ли дождь прямо сейчас – прогноз не нужен, достаточно посмотреть в окно. Что бы узнать, будет ли дождь завтра и надо ли брать зонтик – мы смотрим «завтрашний» прогноз. А можно ли узнать, будет ли дождь в конкретный день через месяц? Месячная сводка скажет только «возможны дожди», или назовет примерный диапазон температур, но никогда не укажет конкретную дату. Тем не менее, долгосрочные прогнозы тоже востребованы, скажем, в сельском хозяйстве или для энергетиков.
Так же и с «космическими прогнозами» - с увеличением длительности точность падает, и предсказать начинающуюся магнитную бурю можно гораздо точнее, чем бурю в ближайший месяц.
Космические прогнозы, как и их «земные братья» различаются по времени.
Существуют 27 (например, на сайте Тесиса) и 45-дневные прогнозы , которые касаются исключительно солнечной активности – появятся ли на Солнце пятна, способные стать источниками вспышек. По аналогии с атмосферной погодой, такой прогноз может сказать лишь о том, что в следующем месяце дождей, возможно, будет больше, чем в предыдущем. Предсказать же время появления и силу вспышек по таким прогнозам невозможно.
Соответствие 45- и 27-дневного прогноза наблюдаемым данным на период с 13 марта по 16 апреля 2001 года. Синяя линяя – прогноз, красная – фактические данные. Хотя предполагалось, что геомагнитная обстановка будет слабовозмущенной, на самом деле за эти дни произошло восемь сильных магнитных бурь. К сожалению, такой низкий уровень совпадений типичен для подобных прогнозов.
Более точные 7 дневные прогнозы базируются на наблюдении солнечной поверхности, видимой в данный момент. Как только из-за восточного (левого) края солнечного диска выползает группа пятен – выдается предупреждение о возможности возникновения солнечных вспышек. Такой прогноз – как месячный прогноз Гидрометцентра – тоже востребован только специалистами. В данном случае – космическими агентствами для планирования выходов космонавтов в открытый космос.
Когда же вблизи центрального меридиана Солнца происходит солнечная вспышка – пытаются построить 2-3 суточный прогноз. Как мы знаем из предыдущей статьи, что бы солнечная вспышка вызвала магнитную бурю, необходимы несколько условий: противоположная направленность межпланетного и геомагнитного поля, траектория, позволяющая оказаться вблизи магнитосферы Земли и достаточная сила солнечного ветра. Каждое из этих условий выполняется с некоторой вероятностью. Соответственно, вероятность возникновения магнитной бури будет равна произведению этих трех вероятностей и поэтому окажется достаточно маленькой. Если перейти к конкретным цифрам, то такой прогноз имеет эффективность около 30-40 %, т.е. только три-четыре предсказания из 10 окажутся верными, а шесть или семь – ложными.
Кроме того, прогноз должен указывать время начала бури, а скорость движения возмущений в солнечном ветре может изменяться в два-три раза, да и время движения от Солнца до Земли может составлять от 1 до 5 суток, что опять-таки не идет на пользу точности прогноза.
В дополнение ко всем бедам часто магнитные бури средней величины могут вызываться не солнечными вспышками, а областями с повышенной плотностью солнечного ветра, образующимися при столкновении быстрых и медленных его течений и никак не связанными с солнечной активностью.
Результаты наблюдений в период с 11 октября по 24 ноября 2003 г.
Вверху — движение активных областей при вращении Солнца. В середине – наземные измерения геомагнитного поля. Внизу поток рентгеновского излучения, определяющий класс вспышки. Обратите внимание на соответствие пиков – далеко не все вспышки даже X- класса приводят к возмущениям магнитосферы
Наиболее точный, но слишком краткосрочный (30—60 мин) прогноз получается на основе анализа данных со спутника «ACE», находящегося в передней либрационной точке (на расстоянии 1,5 млн. км на линии Солнце—Земля).
Эти данные позволяют предсказывать возбуждение магнитных бурь суббурь с точностью около 95% (в частности, с таким прогнозом можно ознакомиться на сайте Института космических исследований РАН).
Таким образом, становится очевидным, что 45, 27, 7 и 2х-суточные прогнозы для здорового человека в общем случае бесполезны, а для мнительных людей даже вредны (ибо для них бывает достаточно одного упоминания о грядущей буре, что бы начать испытывать настоящие проблемы со здоровьем). Такие прогнозы должны использоваться лишь специалистами, которые могут адекватно оценивать точность и серьезность предполагаемых угроз, с целью снижения риска негативных последствий от магнитной бури. Например, 2суточный прогноз имеет смысл доводить до медиков, что бы те учитывали его при планировании лечебных мероприятий, а 30-60 минутный прогноз может использоваться как сигнал тревоги и начала реализации заранее подготовленных мер.
Автор выражает благодарность д.ф.-м.н. Ю.И. Ермолаеву и к.ф-м.н А.А. Петруковичу из института космических исследований РАН, а также к.ф-м.н Мягковой И.Н. из института ядерной физики МГУ за помощь в написании статьи.
Литература:
1) Ермолаев Ю.И. Все бешеней буря, все злее и злей// Российская наука, М: Октопус, 2005, c.34-45.
2) Ермолаев Ю.И., Ермолаев М.Ю. Солнечные и межпланетные источники геомагнитных бурь: аспекты космической погоды, // Геофизические процессы и биосфера, 2009, T. 8, №1, с. 5–35.
3) Застенкер Г.Н., Зеленый Л.М. Солнечные магнитные облака атакуют Землю. “Земля и Вселенная” № 5, 1999, с. 46.
4) Зеленый Л.М, Петрукович А.А. Прогноз погоды XXI века: ожидаются магнитные облака и электронные осадки. // «Наука и жизнь», №5, 2002.
5) Петрукович А.А., Предсказуема ли космическая погода? // «Новости Космонавтики», №3, 2005.
