Новое исследование показало, что во время солнечной бури Гэннон в мае прошлого года сигналы GPS, передаваемые спутниками, отклонялись на сотни метров, а сбои длились до двух дней в некоторых регионах США. Это привело к хаосу в сельском хозяйстве, где потери превысили $500 млн.
Мощнейшая буря за 20 лет
В начале мая 2023 года серия мощных солнечных вспышек вызвала самую сильную геомагнитную бурю за последние два десятилетия. Позже она была названа в честь покойной учёной Дженнифер Гэннон, специалиста по космической погоде. Буря не только подарила жителям Мексики, Португалии и Испании редкое зрелище — полярные сияния, но и вывела из строя GPS на несколько дней.
Фермеры на Среднем Западе США, находившиеся на пике посевного сезона, сообщали, что их GPS-навигаторы вели себя так, будто «одержимы». Новое исследование впервые измерило масштабы этих ошибок — не только во время пика бури, но и после неё, когда остаточные возмущения в ионосфере продолжали искажать сигналы.
Как буря «сломала» GPS?
Учёные из Бостонского университета проанализировали данные почти 100 высокоточных GPS-приёмников, которые входят в сеть сейсмического мониторинга и обычно используются для отслеживания движения тектонических плит. Оказалось, что эта сеть идеально подходит и для изучения воздействия космической погоды на ионосферу — заряженный слой атмосферы на высоте 48 км.
«GPS-приёмники работают в предположении, что плотность плазмы в ионосфере равномерна, — объясняет Вакар Юнас, ведущий автор исследования. — Но солнечная буря создаёт неоднородности, и когда сигнал проходит через эти слои, возникают ошибки».
Во время бури заряженные частицы от Солнца нагревают и возмущают ионосферу, из-за чего слабые сигналы спутников искривляются. Поскольку стационарные GPS-приёмники жёстко закреплены на земле, любые изменения в их данных могли быть вызваны только турбулентностью в ионосфере.
Стена плазмы и ошибки в 70 метров
Анализ показал, что буря создала «стену» из плазмы, протянувшуюся через всю Северную Америку. В центральных штатах США это вызвало отклонения GPS-сигналов до 70 метров, а на юго-западе — до 20 метров.
Пик нарушений пришёлся на 10 мая 2024 года и длился 6 часов, но последствия ощущались ещё два дня. Даже после стабилизации ионосферы полярные сияния продолжали вносить помехи, создавая ошибки до 10 метров.
Фермеры, авиация и угроза нового «Кэррингтона»
По словам Терри Гриффина, профессора сельскохозяйственной экономики из Университета Канзаса, сбои GPS задержали посев кукурузы и обошлись фермерам Среднего Запада более чем в $500 млн.
«70% посевных площадей в США зависят от GPS-навигации, — говорит Гриффин. — Техника стала настолько крупной, что без GPS мы просто не можем работать».
Но сельское хозяйство — не единственная пострадавшая отрасль. Авиация также полагается на GPS, особенно при точном определении высоты во время посадки. Ошибки в 4 метра ещё можно компенсировать, но во время бури Гэннон отклонения превысили все допустимые нормы.
Хотя буря Гэннон была сильнейшей за 20 лет, это лишь слабый намёк на то, что может случиться. Учёные опасаются повторения «события Кэррингтона» — мощнейшей геомагнитной бури 1859 года, которая вывела из строя телеграфные линии по всему миру. Если подобное произойдёт сегодня, последствия будут гораздо масштабнее.
«Во время бури Гэннон сильнее всего пострадали центральные регионы США, — говорит Тоси Нишимура, соавтор исследования. — Но при буре уровня Кэррингтона сбой охватит весь континент, а ошибки будут настолько велики, что сигнал станет бесполезным».
Как защитить GPS в будущем?
Учёные предлагают развивать системы прогнозирования ионосферных возмущений в реальном времени, сочетая их с искусственным интеллектом для коррекции ошибок. Это может смягчить последствия следующих бурь — ведь Солнце ещё не раскрыло всю свою мощь.
Вывод:
Солнечная буря Гэннон стала предупреждением для человечества — наша зависимость от спутниковых технологий делает нас уязвимыми перед космической погодой. И если не подготовиться, следующий удар может оказаться гораздо болезненнее.
