Потужні сонячні бурі можуть змінювати опади в частинах Північної Америки

Є всілякі закономірності в природі, і деякі з них легко помітити. Навіть діти можуть побачити, що дощ йде лише тоді, коли є хмари. Але деякі закономірності природи набагато складніше розпізнати, і лише після збору даних протягом десятиліть вони виявляються.

Ефект, який сонячні бурі мають на погоду, є одним із таких. Він майже непомітний. Але нові дослідження, засновані на десятиліттях даних, показують, що потужні бурі Сонця можуть впливати на опади в той же день, коли досягають Землі.

Дослідження називається "Регіональні та сезонні ефекти геомагнітних бур на наземну погоду" і опубліковане в журналі Geophysical Research Letters. Єдиним автором є Йоахім Редер, професор emeritus фізики в Університеті Нью-Гемпшира.

"Давно залишається загадкою, чому невеликі зміни загальної сонячної іррадіації мають значні ефекти на клімат Землі", - пише Редер. "Дослідження кореляції сонячного циклу численні, але не можуть однозначно вказати на життєздатний фізичний механізм." Загальна сонячна іррадіація — це міра того, скільки сонячної енергії отримується на одиницю площі — зазвичай квадратний метр — на верхній межі атмосфери Землі. Іноді це називають сонячною сталою.

У цьому дослідженні Редер використав 67 років даних, щоб дійти своїх висновків. Дані отримані з індексу годинного часу бурі (Dst) та даних атмосфери ERA5 для Північної Америки.

Індекс Dst вимірює, наскільки сильний ринг-контур Землі, який виробляє магнітне поле, протилежне магнітному полю Землі. Коли сонячна буря вражає, Dst має негативне значення, що показує, що магнітне поле Землі ослаблене.

ERA5 — це годинні дані про глобальний клімат і погоду Землі, які охоплюють десятиліття, починаючи з 1940 року. "ERA5 надає годинні оцінки для великої кількості атмосферних, океанських та наземних поверхневих величин", - зазначено на їхньому веб-сайті. Кліматичні дані точно зацікавлять любителів.

"У цьому дослідженні представлені докази того, що сонячні та геомагнітні бурі, які зазвичай тривають лише близько одного дня, мають значний і негайний вплив на погодні умови", - пише Редер у своєму дослідженні. Ці впливи відбуваються протягом дня після бурі.

Результат — помітне зменшення опадів, як дощу, так і снігу, після сонячних бур. Більше того, бурі, які вражають влітку та взимку, мають більш потужний пригнічувальний ефект на опади, ніж ті, що відбуваються восени та навесні. Редер стверджує, що закономірності в даних є незаперечними.

"Ми давно розуміємо, що сонце впливає на нашу атмосферу протягом свого приблизно 11-річного циклу — це тонко, але це є", - сказав Редер у прес-релізі. "Те, що захоплює, це те, що ми тепер бачимо набагато сильніший, короткостроковий вплив — який відбувається протягом одного дня після сонячної бурі."

Точний механізм цього досі не зрозумілий. Є багато факторів, що впливають на глобальну кліматичну систему Землі, включаючи сонячні бурі та їхні ефекти. Це динамічна, багатоголовна гідра системи, де причини та наслідки переплітаються, як Гордиевий вузол.

Але одна з можливостей, згідно з Редером, пов'язана з Полярним вихором. Це як ковпак холодного повітря, що знаходиться над полюсами Землі. Зазвичай швидкі вітри оточують його та утримують холодне повітря на місці. Але коли ці обертові вітри ослаблюються, холодне повітря звільняється і спускається на південь. Це явище відповідальне за те, що ми називаємо холодними сплесками.

У цьому випадку, коли сонячний спалах вражає Землю, електромагнітна енергія може проникати в атмосферу Землі через полярний вихор. Для Редера, серед багатьох гіпотез, які можуть пояснити причину та наслідок між сонячними бурями та зменшенням опадів, це є найбільш ймовірним. Але це ще не доведено.

Менш ймовірним є те, що відомо як ефекти космічних променів. Добре відомо, що Сонце може модуляціювати ефекти космічних променів. Коли сонячний вітер найсильніший, він ускладнює досягнення космічних променів з таких речей, як віддалені наднові. Може бути зв'язок між космічними променями та формуванням хмар, де вони генерують хмари, що охолоджують Землю. Однак цей зв'язок між космічними променями та хмарами все ще є суперечливим, ще одне свідчення того, наскільки складною є вся система.

Що важко зрозуміти до цього часу, так це географічні обмеження для цих зменшених ефектів опадів. Вони спостерігаються в регіоні Гудзонової затоки в Канаді та над Скелястими горами в західних США. Робота Редера охоплює лише Північну Америку, але попередні подібні дослідження, що охоплюють Євразію, виявили ту ж кореляцію між сонячними бурями та опадами. "Ці дослідження мають спільне з моїми результатами те, що найбільші аномалії відбуваються взимку північної півкулі, і що вони також показують регіональні відмінності на континентальному масштабі", - пише Редер.

Частина наукової подорожі людства — це зростаюче розуміння того, наскільки складною та деталізованою є наша планета, і як її системи взаємодіють, разом із Сонцем, щоб генерувати клімат і погоду. Є безліч змінних, і, здається, що всі вони впливають один на одного принаймні в невеликій мірі, хоча багато з цих відносин надзвичайно важко розплутати.

"Ці результати пропонують нові уявлення про основні фізичні механізми, які можуть спричиняти зміни погоди у відповідь на сонячну активність", - пише Редер. Він також пояснює, що результати ставлять виклик нашим кліматичним та погодним моделям. На даний момент вони не можуть врахувати ефект, який сонячні та геомагнітні бурі мають на погоду Землі.

На даний момент немає чіткого пояснення цих результатів, так само як і в інших подібних дослідженнях.

"Як і багато інших досліджень на цю ж тему, я не можу надати остаточну відповідь, але мої результати звужують список можливих фізичних процесів, і, зокрема, кидають виклик атмосферним моделям відтворити ці сонячні ефекти на погоду", - сказав Редер.