Документирование эпизодов этого явления тысячи лет назад может помочь нам предсказать разрушительные солнечные бури в будущем.
Слухи о странном и ужасающем событии охватили Японию в начале сентября 1859 года. По словам одного автора дневника, «казалось, что небо горело». От префектуры Аомори на северной окраине главного острова страны до Вакаямы, расположенной более чем в 600 милях к югу, небо светилось красным. Многие предполагали, что это свет далеких костров, но никто не мог определить, где они горели. Неужели в Минато была разрушена тысяча домов? Или винные магазины в Хёго или Нишиномии? Жители этих мест предположили, что пожары были где-то еще. Коясан, Годзё, Хашимото и даже Россия были предложены как места, которые могут гореть.
Историк Шингу, города в 130 километрах к югу от Киото в Вакаяме, отметил, что «красный пар» в северном небе также был замечен 90 годами ранее, в сентябре 1770 года. В сообщениях об этом событии также предполагалось, что странный свет был результатом далекие пожары, хотя проявлялись и другие необычные эффекты. В одном сообщении отмечалось, что «белые полосы, похожие на палочки, появились в интенсивном красном тумане», который покрыл половину неба. Некоторые люди боялись, что наступит конец света. Согласно другому сообщению, они посвящали божественные танцы и молились Будде, пока жуткие огни струились по небу.
Теперь учёные понимают, что эти пугающие проявления были полярными сияниями. Эффект, наблюдаемый в северном небе, также известен как северное сияние или северное сияние. Это явление является результатом того, что заряженные частицы Солнца или других солнцеподобных звезд движутся по линиям магнитного поля Земли и взаимодействуют с газами в нашей атмосфере. Зеленый и красный свет излучаются при взаимодействии с кислородом; синий и фиолетовый азотом.
Обычно эти световые проявления видны только на полюсах, но во время сильных геомагнитных бурь полярное сияние можно увидеть ближе к экватору. Эта расширенная видимость является ключевым индикатором интенсивности солнечной активности. Во время событий 1770 и 1859 годов огни видели по всему миру и на исключительно низких широтах. Хотя описания этих событий в Европе и Америке были тщательно изучены, меньше анализа было проведено в отношении аналогичных записей в архивах Восточной Азии.
Теперь междисциплинарная группа японских исследователей собирает и изучает эти записи, а также выявляет новые, датированные еще 10 000 годом до нашей эры. Они надеются, что расширение этой истории приведет к лучшему моделированию будущей солнечной активности. Это моделирование важно сейчас, поскольку мы приближаемся к периоду, когда магнитное поле Солнца будет нестабильным, а солнечные бури, по прогнозам, будут более частыми и интенсивными.
Многодневное событие 1859 года — самая сильная солнечная буря, наблюдаемая в современную эпоху; он повредил телеграфные кабели на Земле, что, как сообщается, вызвало пожары в телеграфных офисах и шокировало операторов. Полярное сияние было видно даже в таких низкоширотных местах, как Багамы и Гавайи.
Ущерб от солнечной бури такого масштаба сегодня имел бы гораздо более катастрофические последствия, поскольку электронные системы получили широкое распространение с 19-го века. Электрические бури могут привести к короткому замыканию электросети, как это произошло в Квебеке в 1989 году, когда миллионы людей остались без электричества в холода конца зимы. Джейми Мэтьюз, заслуженный астроном Университета Британской Колумбии, говорит, что спутники, сети связи и энергосистема могут быть уничтожены ураганом такого же масштаба, как событие 1859 года. «Если бы это произошло зимой, у вас вообще не было бы электричества, и пройдет много времени, прежде чем вы его вернете», — говорит он.
Он предупреждает о возможных массовых жертвах из-за потери электроэнергии, используемой для отопления и охлаждения продуктов питания, и говорит, что восстановление сетей, обеспечивающих электроэнергию, может занять месяцы. По оценкам одного агентства, стоимость сбоев и ремонта после такого сильного шторма может достичь 2 триллионов долларов.
Хотя теперь мы знаем, что конец света не наступит, когда небо засияет красным или зеленым светом, нам необходима надлежащая подготовка для защиты электронной инфраструктуры, которая стала необходимой для поддержания человеческой жизни на Земле. Мэтьюз и другие предлагают создать более надежные системы с несколькими уже существующими резервными копиями, которые могли бы гарантировать немедленную доступность альтернатив в случае повреждения или уничтожения.
Эта последняя глава исторических поисков по сбору свидетельств прошлых полярных сияний началась в 2014 году, когда два японских аспиранта болтали в пабе недалеко от Киотского университета. Харуфуми Тамадзава, астроном, поговорил с Хисаси Хаякавой, историком, который исследовал средневековые транспортные сети в Восточной Азии. «Каждый раз, когда я встречал кого-то, кто интересовался историей или мог читать исторические документы, — говорит Тамадзава, — я спрашивал о записях полярных сияний в низких широтах».
Хаякава согласился с Тамадзавой, что найти такие записи возможно, и он заинтересовался этим, поскольку тема была близка к исследованию, которое он первоначально надеялся продолжить во время своей дипломной работы по гуманитарным наукам. Он хотел «изучить изменчивость окружающей среды в прошлом, используя исторические записи», но профессор отговорил его от этого.
Их исследование стало возможным благодаря крупному прорыву, сделанному другим японским ученым в 2012 году: физик Фуса Мияке обнаружил, что супервспышки, по-видимому, оставляют поддающиеся датировке следы в годичных кольцах. Во время явления космической погоды Земля подвергается бомбардировке космическими лучами, которые производят радиоактивные изотопы, включая углерод-14, когда они достигают атмосферы планеты. Деревья воспринимают это как часть процесса фотосинтеза, встраивая радиоактивный материал в годовой график. С тех пор исследователи выявили десять основных выбросов углерода-14, теперь известных как события Мияке, в хронологии годичных колец.
Астроном и историк искали в исторических записях наблюдательные свидетельства одного из этих событий. Хаякава обратился к «Сонгши», китайской исторической хронике династии Сун, которая включает раздел об астрономических наблюдениях, сделанных между 960 и 1279 годами нашей эры. Более ранние исследования связали с полярным сиянием различные описания «пара», «облака» и «света». Анализ и сужение этих упоминаний выявило 193 возможных упоминания о полярном сиянии в Сонгши.
В ходе продолжающихся исследований Хаякава, Тамадзава и их постоянный соратник Хироаки Исобе, физик солнечной энергии, расширили поиск. Они просмотрели записи, связанные с солнечными бурями, наблюдавшимися в описанных выше событиях 1770 и 1859 годов, и еще глубже погрузились в прошлое. С тех пор они изучили древние вавилонские астрономические отчеты с помощью ученых Ближнего Востока и обнаружили возможные описания полярных сияний, датируемых 652 годом до нашей эры. Они расширили свои исследования, включив в них другие дескрипторы, в том числе «необычные радуги» или «белые радуги». Исобэ объясняет, что с ростом грамотности в Японии в период Эдо число частных дневников увеличилось. Однако, поскольку эти наблюдатели часто были незнакомы с классическими текстами, в которых ранее описывалось полярное сияние, эти летописцы использовали большее количество описательных терминов для обозначения одного и того же явления, что, в свою очередь, дает современным ученым больше подсказок о полярном сиянии.
Хаякава и Тамадзава с тех пор закончили аспирантуру и продолжили свои междисциплинарные исследования. Совсем недавно Хаякава, работая с независимым исследователем Маринусом Энтони ван дер Слейсом, идентифицировал самого раннего известного кандидата на полярное сияние в «Китайских бамбуковых анналах», которое датируется десятым веком до нашей эры и на три столетия предшествует ранее выявленным примерам.
Данные, зафиксированные историческими наблюдателями, имеют решающее значение для более точного понимания солнечного цикла. Использование этих данных для создания моделей будущей активности может помочь в прогнозировании, но, как утверждает Мэтьюз, нам все еще нужны более надежные приготовления для защиты нашей электронной инфраструктуры, если один из этих сильных штормов снова достигнет Земли.
Тем временем, по мнению Лейфа Свальгаарда, физика Солнца из Стэнфордского университета, исторические наблюдения, сделанные исследователями, в том числе Хаякавой и Тамадзавой, помогут нам понять, что будет делать Солнце в долгосрочной перспективе. «Как всегда, прошлое — это ключ к настоящему (и будущему)», — пишет он. «Нам нужно знать, является ли то, что мы наблюдаем сейчас, необычным или просто солнце делает свое дело».
