Учёные обнаружили, что человечество, возможно, недооценивает силу самых мощных геомагнитных бурь

Учёные обнаружили, что человечество, возможно, недооценивает силу самых мощных геомагнитных бурь. Исследование, опубликованное в Nature, показывает, что кажущееся ослабление реакции магнитосферы Земли при экстремальных событиях может быть не реальным физическим эффектом, а результатом статистической ошибки.

Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли создаёт мощную электрическую систему. Солнечный ветер и его магнитное поле вызывают движение плазмы и электрические токи в верхней атмосфере, особенно в районе полярных шапок. Этот отклик магнитосферы можно оценивать с помощью индекса полярной шапки (PCI)..

При умеренной солнечной активности между электрическим полем солнечного ветра и значением PCI наблюдается чёткая линейная зависимость: чем сильнее воздействие солнечного ветра, тем сильнее электрический отклик магнитосферы. Однако при самых мощных бурях эта зависимость, как считалось, нарушается - отклик магнитосферы будто бы перестаёт расти пропорционально усилению солнечного ветра.

Новая работа предполагает, что причина может быть не в самой магнитосфере, а в измерениях солнечного ветра. Спутники WIND, ACE и DSCOVR находятся в точке Лагранжа L1, примерно в 1,5 миллиона километров от Земли. Поэтому между измерением и приходом солнечного ветра к Земле проходит значительное время, а сам поток плазмы за это время может измениться. Кроме того, при сильных солнечных выбросах возникают ударные фронты, из-за которых разброс ошибок измерений становится больше именно для самых экстремальных значений.

В результате самые сильные значения солнечного ветра измеряются с особенно большой неопределённостью. Если измеренная величина оказывается экстремальной, её истинное значение, с большей вероятностью будет ближе к среднему. Это и есть регрессия к среднему. При сопоставлении таких измерений с откликом магнитосферы возникает систематическое смещение: экстремальные значения солнечного ветра связываются с более умеренным откликом Земли. В результате зависимость на графике начинает искусственно загибаться, создавая впечатление, будто магнитосфера достигает предела и перестаёт реагировать на дальнейшее усиление солнечного ветра.

Исследователи скорректировали данные с учётом этого эффекта и обнаружили, что предполагаемое насыщение исчезает. Линейная зависимость между силой солнечного ветра и откликом магнитосферы сохраняется даже при экстремальных значениях. По оценке исследователей, воздействие самых сильных геомагнитных бурь может быть примерно вдвое сильнее, чем считалось ранее.

Если этот вывод подтвердится, экстремальные солнечные бури могут представлять несколько большую опасность. В частности, сильнейшая буря способна вызвать более мощные электрические токи в верхних слоях атмосферы и, как следствие, создать дополнительную нагрузку на энергосистемы и спутниковую инфраструктуру.

Авторы отмечают, что проблема не ограничивается космической погодой. Подобная статистическая ошибка может возникать и в других областях науки, где экстремальные значения сравнивают с измерениями, содержащими большую неопределённость.

https://dx.doi.org/10.1038/s41586-026-10757-4

Источник: dx.doi.org