Тысячи лет полярные сияния завораживают людей, и только недавно мы стали понимать, что это предвестники огромных невидимых сил, действующих высоко у нас над головами, сил, зародившихся в нашей ближайшей звезде, в невообразимых неистовых процессах, бушующих в ней.
Однако крупный корональный выброс имеет гораздо больше последствий, чем простое световое шоу. Прежде всего, они сдавливают магнитосферу Земли. Спутник, вращающийся на орбите внутри защитного магнитного поля Земли, может внезапно обнаружить, что его уже ничто не защищает от всей мощи коронального выброса. И тогда он может сгореть от воздействующего на него излучения.
Большие корональные выбросы имеют более серьезные последствия, даже на поверхности Земли, непосредственно затрагивая нас.
Помните, что переменное магнитное поле может возбуждать ток? Так вот, когда магнитное поле Земли быстро изменяется из-за воздействия КВМ, любой находящийся поблизости проводник может внезапно обнаружить, что по нему проходит мощный импульс тока.
На поверхности Земли таких проводников хватает… например, вся энергосистема Северной Америки. Только подумайте: миллионы километров проводов, специально предназначенных проводить ток из одного места в другое! В штатных рабочих условиях эти провода легко справляются с большим током, и электричество, генерируемое, скажем, на плотине Гувера, можно направить в Лос-Анджелес, чтобы кто-то приготовил коктейль «Маргарита» в блендере.
Но эти провода очень чувствительны к солнечным бурям. Во-первых, такие бури оказывают дополнительную гигантскую нагрузку на систему. Во-вторых, ток нагревает провода, и они начинают провисать. Инженеры хорошо знакомы с этим процессом, поэтому система рассчитана на то, чтобы в нормальных рабочих условиях противостоять ему. Тем не менее мощный скачок тока, вызванный бурей, может увеличить уже существующую нагрузку, отчего линии разогреются слишком сильно и оборвутся. В-третьих, за все эти годы количество генераторных установок в энергосистеме увеличилось, а количество проводов осталось тем же. Со временем потребность в электроэнергии в Америке выросла. Изначально провода были рассчитаны на определенный ток, но во многих случаях они работают в режиме все более и более близком к максимальной нагрузке. От сильного скачка могут сгореть гигантские трансформаторы, чья жизненно важная задача заключается в том, чтобы снижать ток высокого напряжения в проводах до гораздо меньших напряжений перед тем, как он попадет к вам в дом. Это дорогие трансформаторы (некоторые из них размерами с дом), и если они выйдут из строя, то целые города могут лишиться электроэнергии на длительное время.
Вот конкретный случай: 6 марта 1989 г. Солнце развернулось к нам, показав огромную группу безобразных пятен на поверхности. Растянувшись почти на 70 000 км, они уже породили множество вспышек, которые регистрировались, даже когда сами пятна находились еще на противоположной стороне Солнца. Астрономы ожидали худшего.
И они не ошиблись. В течение двух недель активная область 5395 извергла почти 200 солнечных вспышек, причем четверть из них относилась к категории самых мощных. В то же время были зарегистрированы 36 корональных выбросов, сорвавшихся с Солнца.
По сравнению с масштабами этого события некоторые последствия были просто неприятностями. Одному производителю микросхем пришлось временно приостановить производство, потому что во время магнитного хаоса некоторые чувствительные приборы стали шалить. Компасы сбивались на много градусов, усложняя морскую навигацию. Многие спутники потеряли высоту — на целых 800 м, — а один военный спутник не смог компенсировать воздействия и начал беспорядочно кувыркаться. На других спутниках перегорела аппаратура.
Но самое худшее произошло 13 марта, когда результатом бури стал сильный ток, наведенный геомагнитным полем. Колебания напряжения вызвали проблемы с электропитанием на всей планете. В Нью-Джерси от тока, наведенного действующими на большой высоте силами, на одной электростанции перегорел трансформатор на 500 000 В, замена которого обошлась в $10 млн. На ремонт ушло шесть недель, а упущенная выгода от непоставленной энергии, которую потеряла компания за это время, почти в два раза превысила эту сумму.
В Квебеке последствия были гораздо серьезнее. Скачок тока отключил энергоблок, и от резкой потери мощности вышла из строя вся энергосистема. На огромной территории повреждались линии электропередачи, некоторые из них загорались взрываясь. В холодную зимнюю ночь Солнце отключило электричество у 6 млн человек в Канаде. На полное восстановление энергосистемы ушло много дней. По оценкам инженеров, смоделировавших это событие, суммарный ущерб составил несколько миллиардов долларов.
Как и при падении астероида, существуют способы смягчить последствия вспышек и корональных выбросов массы. Спутники можно проектировать так, чтобы они выдерживали воздействие частиц и гамма-излучения, но производителю это обойдется недешево. То же относится к энергосистемам; на модернизацию электростанций и увеличение количества линий электропередачи, чтобы справиться с еще одним событием масштабов марта 1989 г., потребуются миллиарды
[15].
Это редкие события, они случаются два или три раза в 100 лет. Однако с увеличением нагрузки на наши энергосистемы риск потенциального ущерба от Солнца только возрастает.
Но есть еще одно прямое последствие солнечной активности. Модели воздействия выброса масштабов 1859 г. на нашу атмосферу показывают, что каскад субатомных частиц, ускорившихся в магнитосфере Земли в результате этого события, проник бы в атмосферу, разбивая молекулы озона в ее верхних слоях (ученые называют этот процесс диссоциацией). Озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (в молекуле кислорода, которым мы дышим, два связанных между собой атома). Она очень эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, защищая нас от него. Истощение озонового слоя от вспышки 1859 г. должно было быть относительно скромным, всего на несколько процентов. Однако этого вполне достаточно, чтобы до поверхности Земли доходило больше УФ-излучения. Каковы были последствия для людей неясно, так как до нас дошли лишь разрозненные истории болезни, составленные более 100 лет назад, но, вероятно, в годы, последовавшие за этим событием, наблюдался небольшой, но выраженный рост числа кожных заболеваний. Увеличение интенсивности УФ-излучения может также затронуть экосистему и пищевую цепочку (в главе 4 это описано даже подробнее, чем вам нужно знать), но опять же — исторические записи того времени неполные.
Тем не менее у события 1859 г. было по крайней мере одно измеримое последствие. Разбитые летящими частицами диссоциированные молекулы воздуха могут соединяться снова, образуя другие химические соединения, включая NO2, диоксид азота
[16]. Образовавшись высоко в атмосфере, этот красновато-коричневый газ попадал на Землю вместе с дождем, и его молекулы оседали на поверхности. Изучение ледяных кернов из Гренландии показало рост отложений нитратов в слоях, соответствующих тому времени.
