2026. gada septembra magnētiskie traucējumi
Mūsdienās kosmisko laikapstākļu pētījumos arvien izteiktāk attīstās tā dēvētā "tīkla zinātne" (network science), kas atspoguļo fundamentālu pāreju no izolētiem lokāliem mērījumiem uz globālu, liela mēroga monitoringu. Vienlaicīga standartizētu datu kopu apvienošana no daudzām ģeogrāfiski izkliedētām novērojumu stacijām ļauj izveidot precīzus magnetosfēras un jonosfēras dinamiskos modeļus, kā arī izsekot Zemes kopējai reakcijai uz Saules izraisītiem traucējumiem, kas veidojas no daudzu lokālu un reģionālu reakciju summas.
Viens no šādiem ģeomagnētiskajiem tīkliem ir INTERMAGNET – pasaules mēroga magnētisko observatoriju tīkls, kas apkopo augstas precizitātes standartizētus datus par Zemes magnētisko lauku. Tīkls darbojas kā brīvprātīgs starptautisks zinātnisko institūciju konsorcijs un cieši sadarbojas ar Starptautisko ģeomagnētisma un aeronomijas asociāciju (IAGA); visas INTERMAGNET observatorijas ir saistītas ar IAGA.
Pateicoties ievērojamam Ukrainas Nacionālā Antarktikas zinātniskā centra un Ukrainas Nacionālās Zinātņu akadēmijas S. I. Subbotina Ģeofizikas institūta ieguldījumam, ģeomagnētiskā observatorija Antarktikas stacijā Akademik Vernadsky kopš 2004. gada ir INTERMAGNET tīkla dalībniece (kods AIA). Tādējādi ikvienam pētniekam, tostarp Latvijas zinātniekiem, ir iespēja izmantot tās publiski pieejamos datus Zemes magnētiskā lauka traucējumu izpētei Antarktikas reģionā.
Kā piemēru aplūkosim interesantu notikumu – 2026. gada 23.-24. septembra ģeomagnētiskos traucējumus, salīdzinot reģionālo ģeomagnētisko reakciju, ko reģistrējuši vektoru magnetometri stacijās Akademik Vernadsky (Antarktīda) un Nurmijervi (Somija).
Notikums
No Saules koronālā cauruma, kas ir apgabals, kur magnētiskā lauka līnijas ir atvērtas starpplanētu telpai, Zemi sasniedza ātra Saules vēja plūsma. Pirms tās izveidojās kompresijas apgabals: straujākā plazmas plūsma panāca tai priekšā esošo lēnāko Saules vēju un sablīvēja gan to, gan tajā iesaldēto magnētisko lauku.
Tomēr šie traucējumi izrādījās salīdzinoši vāji. Ģeomagnētiskās aktivitātes indekss Kp sasniedza 4,33 no maksimālajām 9 vienībām, kamēr saskaņā ar NOAA klasifikāciju ģeomagnētiskā vētra sākas pie Kp = 5.
| Laiks (UT) | Starpplanētu telpā | Uz Zemes |
|---|---|---|
| 23. sept., 00:00-17:00 | Lēns Saules vējš, vājš magnētiskais lauks | Mierīgi apstākļi: Kp ≤ 1, novērojama tikai parastā diennakts magnētiskā lauka variācija |
| 23. sept., 17:00-24:00 | Zemi sasniedz kompresijas apgabals; starpplanētu magnētiskais lauks vērsts uz ziemeļiem | Dst pieaug līdz +32 nT; abās stacijās parādās magnētiskās pulsācijas; Kp < 2 |
| 24. sept., 00:00-24:00 | pagriežas | Dst samazinās no +29 nT līdz −33 nT (minimums 17:00-18:00 UT); Kp sasniedz 4,33 intervālā 09:00-12:00 UT |
- Ziemeļvērsts magnētiskais lauks: enerģijas ieplūde ir minimāla. Pie magnetosfēras dienas puses robežas Zemes magnētiskais lauks ir vērsts uz ziemeļiem. Ja arī starpplanētu magnētiskais lauks ir ziemeļvērsts, magnētiskā lauka līnijas savstarpēji nesavienojas (nenotiek magnētiskā rekonekcija), un magnetosfērā nonāk ļoti maz Saules vēja enerģijas. Tāpēc 23. septembra vakarā Kp indekss saglabājās zems
- Dst virs nulles: kompresijas efekts. Dst indekss raksturo magnētiskā lauka horizontālās komponentes vidējās izmaiņas zemajos ģeomagnētiskajos platuma grādos (tuvu ekvatoram). Blīvs Saules vējš saspiež magnetosfēru, pastiprinot elektrisko strāvu tās robežslānī (magnetopauzē), kā rezultātā uz Zemes virsmas novērotais magnētiskais lauks kļūst stiprāks.
- Dienvidvērsts magnētiskais lauks: galvenā traucējumu fāze. Dienvidvērsts starpplanētu magnētiskais lauks ir pretēji orientēts Zemes magnētiskajam laukam, tādēļ notiek magnētiskā rekonekcija un Saules vēja enerģija efektīvi ieplūst magnetosfērā. Pastiprinās ap Zemi cirkulējošā jonu gredzenstrāva (ring current), kas samazina magnētiskā lauka stiprumu ekvatoriālajā reģionā, un Dst indeksa vērtības kļūst negatīvas. Minimālā vērtība −33 nT norāda uz vāju ģeomagnētisko vētru, savukārt mērenas vētras parasti sākas pie Dst = −50 nT.
Ko novēroja stacijas
Stacijas Akademik Vernadsky (Antarktīda, AIA) un Nurmijervi (Somija, NUR) atrodas pretējās Zemes puslodēs - ģeomagnētiskajos platuma grādos attiecīgi −52° un +58°. Magnētiskā lauka līnijas, kas šķērso šīs stacijas, sniedzas kosmosā līdz aptuveni 2,6 un 3,4 Zemes rādiusu augstumam, turklāt stacijas atrodas aptuveni sešu stundu attālumā magnētiskajā vietējā laikā.
- Lielāko daļu novēroto izmaiņu veido parastā diennakts variācija. Dienas laikā Saule silda augšējo atmosfēru, un jonosfēras vēju radītās elektriskās strāvas izraisa Zemes magnētiskā lauka izmaiņas par 40-50 nT pat ģeomagnētiski mierīgos apstākļos. Tāpēc abu dienu laikā novērotais svārstību diapazons 83-93 nT galvenokārt saistīts ar šo regulāro diennakts variāciju, nevis ar pašu ģeomagnētisko traucējumu.
- Nurmijervi stacija reģistrē elektrostrūklu ietekmi. Elektrostrūklas ir spēcīgas elektriskās strāvas jonosfērā aptuveni 100-120 km augstumā, kas plūst gar polārblāzmas ovālu. 24. septembra rītā virs stacijas plūda rietumu elektrostrūkla, izraisot magnētiskā lauka ziemeļu komponentes samazināšanos. Vakarā uz ziemeļiem no stacijas novērota austrumu elektrostrūkla, kas radīja vertikālās komponentes pieaugumu līdz +70 nT, bet naktī tajā pašā reģionā atkal dominēja rietumu elektrostrūkla, samazinot vertikālo komponenti līdz −75 nT. Ja strāva plūst uz ziemeļiem no novērojumu punkta, vertikālā magnētiskā lauka komponente pieaug austrumu virziena strāvai un samazinās rietumu virziena strāvai.
- Vernadska stacija atrodas tālāk no polārblāzmas ovāla. Šeit 07:00-11:00 UT intervālā novērojamas aptuveni ±45 nT amplitūdas novirzes magnētiskā lauka austrumu komponentē. Šīs novirzes radīja gar magnētiskā lauka līnijām plūstošas strāvas, kas subvētras laikā (09:00-12:00 UT) savieno magnetosfēru ar jonosfēru. Šādas strāvas ir raksturīga subvētru attīstības pazīme un atspoguļo enerģijas pārnesi no magnetosfēras uz polārajiem jonosfēras apgabaliem.
1. attēls. Ģeomagnētisko pulsāciju piemērs Pc5 periodu diapazonā (150-600 s) 2026. gada 23.-24. septembrī, kas novērots Antarktikas stacijā Akademik Vernadsky un Somijas stacijā Nurmijervi.
Magnētiskās pulsācijas
Magnētiskās pulsācijas ir lēnas Zemes magnētiskā lauka svārstības. Analīzē izmantoti periodu diapazoni 2,5-10 minūtes (Pc5) un 10-30 minūtes (Pc6). Pulsāciju tipiskā amplitūda ir 0,4-1,7 nT, bet atsevišķos maksimumos tā sasniedz 5-8 nT, kas joprojām nepārsniedz aptuveni 0,02 % no Zemes magnētiskā lauka stipruma (37 000-53 000 nT).
- Pulsācijas sākās vēl pirms vētras. Pulsācijas vienlaikus abās stacijās parādījās 23. septembrī plkst. 17:00-19:00 UT, kad starpplanētu magnētiskais lauks joprojām bija vērsts uz ziemeļiem. Tas liecina, ka tās ierosināja pats blīvais Saules vējš. Tā spiediena svārstības deformē magnetosfēras robežu, savukārt gar tās sāniem straujā plūsma ģenerē viļņus līdzīgi tam, kā vējš rada viļņus uz ūdens virsmas.
- Nurmijervi stacijā pulsācijas bija 1,4-2 reizes spēcīgākas. Šī stacija atrodas tuvāk polārblāzmas ovālam un augsto platuma grādu apgabaliem, kuros veidojas attiecīgās magnētiskās svārstības.
- Kopīga "nots" ar 13-14 minūšu periodu. Spektrālā un krustspektrālā analīze atklāja interesantu pazīmi. Abās stacijās tika novērots vienāds spektrālais maksimums frekvenču diapazonā 1,21-1,27 mHz (periodi 13,8-13,1 minūtes), un šis signāls abās vietās bija savstarpēji koherents. Stacijām, kas atrodas pretējās puslodēs un ir atdalītas par sešām magnētiskā vietējā laika stundām, tas norāda uz visas magnetosfēras mēroga svārstībām vai arī uz ritmu, ko nosaka Saules vējš. Vietējo magnētiskā lauka līniju dabiskās svārstības šajā reģionā ir ievērojami ātrākas, un to periodi parasti ir tikai 10-150 sekundes.
- Tomēr kopīgā komponente ir salīdzinoši neliela. Šajās frekvencēs tikai 7-25 % no svārstību jaudas ir kopīga abām stacijām. Pārējo veido lokāli procesi: jonosfēras elektriskās strāvas un impulsveida traucējumi subvētru laikā.
- Spoguļsimetrija. Attiecībā pret magnētisko meridiānu pulsāciju galvenās ass orientācija Vernadska stacijā ir pagriezta par +32°, bet Nurmijervi stacijā par −32°, turklāt rotācijas virziens ir pretējs. Abu staciju svārstību raksti ir savstarpēji spoguļattēli attiecībā pret magnētisko meridiānu: ziemeļu-dienvidu komponente ir vienāda, bet austrumu-rietumu komponente ir pretējas zīmes. Tieši šādi izpaužas svārstības, kurām piemīt simetrija attiecībā pret magnētisko ekvatoru.
- Sezonālais faktors. Ap septembra ekvinokciju (2026. gadā tā bija 23. septembrī) ģeomagnētiskā aktivitāte statistiski ir paaugstināta gadījumos, kad starpplanētu magnētiskais lauks ir vērsts prom no Saules, proti, tam ir pozitīva polaritāte. Šī parādība ir pazīstama kā Rasela-Makferona efekts (Russell-McPherron effect). Novērotā pozitīvas polaritātes Saules vēja plūsma ar noturīgi dienvidvērstu Bz komponenti pēc 24. septembra plkst. 00:00 UT atbilst šim mehānismam.
- Diennakts aktivitātes sadalījums. Novērojumu intervālā no 2026. gada 23. līdz 24. septembrim stacija AIA visaktīvākā bija vēlā vakara stundās un pirms saullēkta, savukārt stacija NUR visizteiktāko aktivitāti reģistrēja pēcpusdienā un vakarā (magnētiskā lauka horizontālo komponenšu vietējā laikā).
2. attēls. Krustviļņu (cross-wavelet) spektra piemērs starp ģeomagnētiskajām stacijām AIA (Antarktīda) un NUR (Somija), salīdzinot magnētiskā lauka X komponenti Pc6 periodu diapazonā (600-1800 s). Attēlā parādīti tikai tie apgabali, kuros krustspektrālā jauda sasniedz vismaz 10 % no maksimālās vērtības. Augšējais panelis attēlo krustspektra reālo daļu (Re), vidējais panelis - imagināro daļu (Im), bet apakšējais panelis - krustspektrālo jaudu. Re raksturo, cik lielā mērā abu staciju svārstības norisinās vienā fāzē. Pozitīvas vērtības nozīmē, ka magnētiskais lauks abās stacijās vienlaikus novirzās vienā virzienā, savukārt negatīvas vērtības norāda uz pretējiem novirzes virzieniem. Im raksturo fāzu nobīdi starp stacijām, tas ir, kura stacija reģistrē svārstības agrāk. Pozitīvas vērtības nozīmē, ka svārstības vispirms tiek novērotas Nurmijervi stacijā, bet negatīvas vērtības norāda, ka tās vispirms tiek reģistrētas Vernadska stacijā.
Magnētiskās pulsācijas ierosināja pats Saules vējš: tās parādījās laikā, kad starpplanētu magnētiskais lauks (IMF) vēl bija vērsts uz ziemeļiem, magnetosfēras kompresija sasniedza maksimumu un ģeomagnētiskā vētra vēl nebija sākusies.
Dominējošie Pc5 pulsāciju periodi abās stacijās atšķīrās: aptuveni 6 minūtes Vernadska stacijā un aptuveni 5,3 minūtes Nurmijervi stacijā. Tas liecina, ka šīs svārstības galvenokārt ir lokālas izcelsmes. Vienīgā kopīgā spektrālā komponente ir svārstības ar periodu ap 13 minūtēm, kas norāda uz visas magnetosfēras mēroga procesu vai uz Saules vēja noteiktu ritmu.
Plašjoslas impulsveida spektri liecina, ka novērotās svārstības galvenokārt ir magnetosfēras reakcija uz Saules vēja spiediena impulsiem un subvētrām, nevis uz stacionārām rezonansēm. Kvaziperiodisko Pc5 un Pc6 pulsāciju periodu diapazonā dominē neregulāras Pi3 tipa pulsācijas, savukārt kvaziperiodiskā komponente ar periodu ap 13 minūtēm ir samērā vāja.
Horizontālās magnētiskā lauka komponentes abās stacijās, kuras šķir aptuveni 15 800 km, pārsvarā svārstās vienā fāzē. Tas ir raksturīgs globāla mēroga magnetosfēras avotam.
Pulsāciju polarizācijai ir izteikta spoguļsimetrija, kas norāda, ka attiecīgie procesi ir simetriski attiecībā pret magnētisko ekvatoru.
Savukārt Nurmijervi stacijā novērota lielāka aktivitāte, jo tā atrodas tuvāk polārblāzmas ovālam, kur ģeomagnētisko traucējumu ietekme parasti ir spēcīgāka.
Autors: Artems Suharevs, vadošais pētnieks
Dalīties ar ziņu
Citi jaunumi
