Магнитные бури
Магни́тные бу́ри, сильные возмущения магнитного поля Земли, резко нарушающие плавный суточный ход элементов земного магнетизма. Наблюдаются одновременно на всей Земле. В низких и средних широтах изменения магнитного поля во время магнитной бури в среднем составляют для величины вектора магнитной индукции (1–2)·10–7 Тл, для напряжённости магнитного поля 0,08–0,16 A/м. Максимальные значения вариаций этих величин соответственно равны 5·10–7 Тл и 0,4 A/м. При приближении к геомагнитным полюсам амплитуды магнитных возмущений увеличиваются и достигают наибольших значений в авроральной зоне (62–67° геомагнитной широты). Магнитные бури могут продолжаться от нескольких часов до нескольких суток. Число магнитных бурь, происходящих в единицу времени, растёт с увеличением солнечной активности. В течение 1 месяца может наблюдаться от 0 до 8 магнитных бурь. По степени интенсивности магнитные бури подразделяют на очень большие, большие, умеренные и малые; причём чем выше интенсивность магнитной бури, тем реже она наблюдается.
Ни одна буря не повторяет другую, тем не менее магнитные бури обнаруживают общие характерные черты. Магнитная буря начинается внезапно, при этом в некоторых случаях горизонтальная компонента вектора напряжённости магнитного поля на всей Земле за 1–2 мин возрастает на 15–20 нТл. Затем в течение 1 ч (начальная стадия) величина продолжает возрастать и фиксируется на уровне на 30–50 нТл большем, чем до бури. Во многих бурях начальная фаза отсутствует. В следующей затем главной фазе величина непрерывно уменьшается (обычно на 100–200 нТл в течение нескольких часов). После достижения минимального значения медленно возвращается к норме (фаза восстановления). На протяжении всего времени магнитной бури наблюдаются нерегулярные флуктуации всех трёх составляющих вектора напряжённости магнитного поля. Флуктуации могут повторяться с периодичностью от долей минут до нескольких часов. Кроме того, в одной магнитной буре могут несколько раз повторяться активные периоды (резкое уменьшение величины и её последующее восстановление). В высоких широтах такие повторения проявляются в виде полярных магнитных суббурь, в низких широтах – в виде резких уменьшений апериодических вариаций. Во всех фазах магнитной бури наблюдаются также специфические геомагнитные пульсации.
Магнитные бури вызываются потоками солнечной плазмы из активных областей Солнца. Впереди потока идёт межпланетная ударная волна. В тот момент, когда ударная волна достигает магнитосферы Земли, наблюдается внезапное начало магнитной бури. Сжатие магнитосферы под действием ударной волны проявляется на Земле в виде начальной фазы магнитной бури. Протоны солнечного ветра с энергиями от 1 до 100 кэВ, попавшие в радиационные пояса Земли, создают экваториальный кольцевой ток в магнитосфере на расстоянии 3–6 радиусов Земли от её центра. Магнитное поле, создаваемое этим током, ослабляет геомагнитное поле в главной фазе магнитной бури. Столкновение протонов с нейтральными атомами водорода атмосферы Земли и возникновение в околоземной плазме различного рода неустойчивостей приводят к распаду кольцевого тока и экспоненциальному затуханию магнитного поля тока в фазе восстановления. Резкие изменения магнитосферно-ионосферных токовых систем проявляются на поверхности Земли в виде нерегулярных магнитных возмущений.
Магнитная буря является составной частью более общего геофизического процесса – магнитосферной бури, включающей в себя также полярные сияния, ионосферные возмущения, рентгеновское и низкочастотное излучение, возникающее в верхних слоях атмосферы. Во время магнитной бури наблюдаются значительные помехи в коротковолновой связи, происходит разогрев верхней атмосферы с передачей теплоты в тропосферу. Поэтому магнитные бури часто сопровождаются развитием циркуляционных движений в тропосфере и возникновением циклонов. Некоторые частоты геомагнитных пульсаций близки к частотам сердечных сокращений, поэтому магнитные бури отрицательно влияют на состояние здоровья отдельных категорий больных людей.