На Южном полюсе на высоте 2820 метров, впритык к американской научно-исследовательской станции «Амундсен-Скотт» (Amundsen–Scott South Pole Station), располагается неприметная конструкция — нейтронный детектор, установленный там Научно-исследовательским институтом Бартола при Университете штата Делавэр. Это самый высокочувствительный детектор космических лучей в мире… И вот сейчас его предлагают использовать для прогнозов космической погоды.
Погоду в Солнечной системе делает, как легко догадаться, Солнце. У нашего светила сравнительно спокойный нрав, однако и ему случается устраивать выбросы заряженных частиц, которые могут самым пагубным образом сказаться на функционировании многочисленных орбитальных аппаратов. И на здоровье астронавтов тоже.
Выбросы вещества на Солнце происходят в зонах, где на поверхность выходят особо сильные магнитные поля. В этих областях также понижается температура — образуются вполне характерные пятна, размеры которых могут многократно превышать размеры нашей планеты.
Если эти пятна обращены к Земле, то выбросы — потоки заряженных частиц — из них, скорее всего, полетят в нашу сторону. Заряженные частицы, бомбардируя верхние слои атмосферы, вышибают протоны из атомов атмосферных газов. Эти протоны летят к Земле, и их, собственно, и ловят детекторы. Впрочем, и в самих космических лучах протоны встречаются в изобилии.
Астрофизик Джон Бибер из упомянутого уже Университета штата Делавэр указывает, что при солнечных вспышках заряженные частицы достигают земной атмосферы с разной скоростью — в зависимости от их энергии.
В то время как наиболее скоростные частицы потенциально способны причинить наибольший вред, опаснее оказываются как раз более медленные, просто потому, что их всегда гораздо больше.
Данные, собранные нейтронными детекторами в ходе 12 наиболее мощных солнечных бурь в период между 1989 и 2005 годами, Бибер и его соратники сравнили с данными радиационных сенсоров на борту спутника. Выяснилось, что после того, как до Земли долетают первые протоны, порождённые вспышкой, через 95 минут «подтягиваются» протоны с энергией 165-500 МэВ. А ещё через 71 минуту долетают частицы с энергией 40-80 МэВ.
Детекторы на Южном полюсе настроены на регистрацию протонов с разными энергетическими значениями. Сравнив соотношения между количеством более и менее высокоэнергетических протонов, исследователи нашли способ оценивать примерную пиковую интенсивность излучения при солнечной вспышке. И если угроза велика — давать предупреждение загодя, чтобы операторы успели перевести спутники в пассивный режим, а астронавты, работающие в открытом космосе, — вернуться под защиту корпуса МКС.