Солнце отправило к Земле много протонов, но не самых энергичных
После солнечной вспышки X1.9 18 января 2026 г. в космосе вблизи Земли произошли неординарные явления. Это приход коронального выброса массы 19 января около 19:10 UT, который сопровождался рекордным потоком солнечных протонов (37000 PFU) и геомагнитной бурей 19–21 января 2026 г. Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ» наблюдал солнечную вспышку и протонное событие в окрестности точки Лагранжа L2 на расстоянии ~1.5 млн км от Земли.
Сводки космической погоды в период повышенной солнечной активности напоминают репортажи со спортивных соревнований, где цель — быть «быстрее, выше, сильнее». И, как в спорте, соревноваться можно в разных дисциплинах. Например, по мощности вспышки на Солнце, которая привела к выбросу плазмы и ускорению протонов, по скорости выброшенной плазмы и интенсивности потока солнечных протонов вблизи Земли или по силе магнитосферного возмущения — собственно бури. Даже и методов измерить силу бури существует несколько, и они также дают разные рейтинги.
Солнечная вспышка вечером (по московскому времени) 18 января 2025 г. мощностью X1.9 не выделялась ничем среди других аналогичных вспышек X класса, в которых ускоряются протоны и корональные выбросы массы (КВМ). Следствием прихода облака плазмы (КВМ) к Земле стала геомагнитная буря 19–21 января 2026 г. Она оказалась сильной (G4.7) — но, опять же, не экстремально сильной (G5).
А самыми необычными оказались условия в солнечном ветре между Солнцем и Землёй, которые привели к рекордному солнечному протонному событию (СПС). Его интенсивность оценивают в единицах PFU (протоны/(см2·с·стер)) — фактически, числу протонов с энергией >10 мегаэлектрон-вольт (МэВ), которые проходят за секунду через единицу площади и телесного угла.
Для СПС 18–21 января 2026 г. этот показатель в максимуме составил 37000 PFU, и оно уверенно занимает третье место, по крайней мере, среди всех таких событий 22, 23, 24 и 25 (текущего) солнечных циклов, т.е за последние почти 40 лет. Большие потоки солнечных протонов >10 МэВ регистрировались только 23–24 марта 1991 г. (43 000 PFU) и 19–20 октября 1989 г. (40 000 PFU).
| Место | Дата | Максимальный поток PFU |
|---|---|---|
| 1 | 23–24 марта 1991 г. | 43000 |
| 2 | 19–20 октября 1989 г. | 40000 |
| 3 | 18–21 января 2026 г. | 37000 |
| 4 | 4–6 ноября 2001 г. | 31700 |
| 5 | 28–29 октября 2003 г. | 29500 |
Эти предельные интенсивности потоков солнечных протонов вблизи Земли связаны не только с ускорением на самом Солнце, но и с редкими условиями их распространения, которые могут сложиться в солнечном ветре на пути к Земле.
Самые экстремальные из таких событий получили прозвище «rogue events» — «непредвиденные события», так как максимальные потоки протонов в этих случаях не поддаются прогнозированию стандартными методами, а их флюенс (поток, проинтегрированный по времени) за всё событие может оказаться сопоставимым с флюенсом остальных СПС, зарегистрированных за весь солнечный цикл.
«Суть таких событий заключается в том, что определённые структуры магнитного поля в солнечном ветре — «ловушки», распространяющиеся от Солнца до Земли, захватывают солнечные протоны из очень большого объема солнечного ветра», – говорит Алексей Струминский, ведущий научный сотрудник отдела физики космической плазмы ИКИ РАН.
Ярким представителем СПС в 25 цикле были события 10–11 мая 2024 г. и недавнее 11–12 ноября 2025 г., но и они были на порядок меньшего масштаба, чем «rogue events».
«То, что мы наблюдали 19–21 января, кстати, показывает, что, по всей видимости, тот уровень потока протонов, который мы видим во время «rogue events», близок к пределу —порядка 100 тысяч PFU. Больше повысить интенсивность потока протонов с энергиями >10 МэВ нельзя. Можно сравнить это с воздушным шариком: если вы будете его надувать, то есть повышать число молекул в шаре, рано или поздно он лопнет. Так же, если вы будете повышать давление газа космических лучей внутри «ловушки», то разрушите «ловушки» — структуру магнитного поля».
На рисунке слева показан график интенсивности потока протонов, зарегистрированный космическим аппаратом GOES (NOAA) вблизи Земли. Разными цветами показаны протоны различных энергий. Видно, что протоны меньших энергий >10 МэВ (красный цвет) пришли значительно раньше, чем протоны больших энергий >50 и >100 МэВ (синий и зелёный цвета).
Более того, протонов относительно высоких энергий оказалось гораздо меньше, чем низких. Максимальная энергия протонов в момент самого большого максимума 19 января 2026 года не превышала 100 МэВ. И это тоже свидетельствует об очень интересных механизмах распространения протонов и облака плазмы. А с практической точки зрения нам всем очень повезло, ведь именно протоны с энергией более нескольких десятков МэВ наиболее опасны для электроники космических аппаратов, так как проникают через металлические стенки.
Большое усиление потока протонов зарегистрировали и детекторы телескопа ART-XC им М. Н. Павлинского на борту российской обсерватории «Спектр-РГ», которые «видят» вторичное рентгеновское излучение от взаимодействия солнечных протонов с космическим аппаратом (правый рисунок). Оно превысило максимальные наблюдавшиеся до этого телескопом ART-XC значения 11–12 ноября 2025 г. более, чем в 1.5 раза.
Обсерватория находится в точке Лагранжа L2 — на расстоянии 1.5 миллиона километров от Земли на линии «Земля — Солнца» в сторону от Солнца. Запаздывание максимума протонного потока на 35 минут относительно максимума на орбите Земли (по данным спутника GOES), что соответствует скорости распространения облака солнечной плазмы более тысячи километров в секунду.
Но уже сейчас можно сказать, что ART-XC с честью прошел испытание встречей с таким «rogue event».
«Конечно, вероятность таких событий учитывалась при создании телескопа, — поясняет член-корреспондент РАН Александр Лутовинов, заместитель директора ИКИ РАН, научный руководитель телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского. — Такие интенсивности солнечных протонов уже наблюдались ранее, поэтому они закладываются в расчетные модели, которые используются при разработке космической техники. Но одно дело закладывать модели, и совсем другое — удостовериться на практике. В некотором смысле символично, что это произошло сразу после завершения ключевой научной программы обсерватории — «Спектр-РГ» готов к новым вызовам!».