W ramach ustawowych zadań realizowanych przez państwową służbę geologiczną (PSG) prowadzony jest rutynowy, ciągły monitoring wariacji ziemskiego pola magnetycznego. Co miesiąc prezentowany jest raport zawierający wyniki obserwacji zmian wartości całkowitego wektora indukcji pola magnetycznego Ziemi.
Ziemskie pole magnetyczne jest naturalnym polem fizycznym, które podlega ciągłym zmianom. Obserwowane zmiany (wariacje) pola mają złożoną charakterystykę czasową począwszy od krótkotrwałych, nieregularnych zmian obserwowanych w czasie minut i godzin poprzez charakterystyczne, regularne zmiany dobowe oraz zmiany roczne, wieloletnie (związane z jedenastoletnim cyklem słonecznym), aż po zmiany wiekowe i zmiany występujące w dłuższych cyklach w okresach pomiędzy zmianami biegunów magnetycznych Ziemi.
Zmiany pola magnetycznego mają znaczący wpływ na wiele procesów, jakie zachodzą zarówno na powierzchni, jak i w głębi planety, a także na różnego rodzaju produkty i procesy technologiczne powstające i funkcjonujące jako konsekwencje i osiągnięcia rozwoju cywilizacyjnego. W odniesieniu do wpływu na procesy antropogeniczne najbardziej istotne są i największy wpływ mają krótkookresowe i wieloletnie wariacje pola geomagnetycznego.
Obserwacje geomagnetyczne wykonywane są od 2016 r. w dwóch stałych laboratoriach geodynamicznych państwowej służby geologicznej, w ramach projektu pn. "Monitoring Geodynamiczny Polski" (MGP). Aktualnie realizowany jest IV etap tego projektu.
Jedno z laboratoriów zlokalizowane jest w rejonie miejscowości Dziwie (gm. Przedecz w powiecie kolskim, woj. wielkopolskie), a drugie w miejscowości Hołowno (gm. Podedwórze, pow. parczewski, woj. lubelskie). Od maja 2024 r. laboratorium geodynamiczne stacji PSG w Dziwiu jest czasowo wyłączone z monitoringu geomagnetycznego.
Lokalizacja stacji monitoringu geomagnetycznego w ramach projektu Monitoring Geodynamiczny Polski (opracowanie: PSG, mapa bazowa: CIA)
W trakcie rutynowych obserwacji pola geomagnetycznego w okresie miesiąca września na stacji geodynamicznej w Hołownie kilkukrotnie rejestrowane były częste, w tym silne zaburzenia naturalnego pola magnetycznego. Według pięciostopniowej klasyfikacji burz magnetycznych (od G1 do G5) zgodnie ze skalą przyjętą przez amerykańską, rządową agencję NOAA - NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION, osiągnęły poziom od G1 do G3.
Niewielkie zaburzenia zarejestrowane zostały w dniach 01, 04, 11, 14, 15, 16, 19, 20, 23 i 29 września (zaburzenia zatokowe w klasie G1). Silne i bardzo silne w dniach 12, 13, 17 i 25 dnia miesiąca. Najsilniejsze, wrześniowe zjawiska burzy magnetycznej zarejestrowane zostały w dniach 12 i 17 września. W klasyfikacji NOAA osiągnęły poziom G3 wielkością zbliżając się do poziomu G4. W dniach tych amplituda zmiany modułu całkowitego wektora pola geomagnetycznego obserwowana na stacji magnetycznej w Hołownie osiągnęła i przekroczyła wartość 100 nT, tj. ok. 2 krotnie przekroczyła maksymalne amplitudy obserwowane w przypadku normalnych, niezakłóconych zmian dobowych.
Magnetogram z monitoringu modułu całkowitego wektora indukcji pola geomagnetycznego zarejestrowany w dniu 12/09/2024 r. na stacji geodynamicznej PSG zlokalizowanej w Hołownie (gm. Podedwórze, pow. parczewski) - wykres rejestrowanych zmian modułu całkowitego wektora indukcji pola geomagnetycznego BT
Magnetogram z monitoringu modułu całkowitego wektora indukcji pola geomagnetycznego zarejestrowany w dniu 17/09/2024 r. na stacji geodynamicznej PSG zlokalizowanej w Hołownie (gm. Podedwórze, pow. parczewski) - wykres rejestrowanych zmian modułu całkowitego wektora indukcji pola geomagnetycznego BT
Wszystkie obserwowane we wrześniu zjawiska burz magnetycznych inicjowane były rozbłyskami słonecznymi, którym towarzyszyły koronalne wyrzuty zjonizowanych gazów z korony słonecznej w przestrzeń kosmiczną (CME – ang. Coronal Mass Ejections). Wyrzuty strumieni plazmy z korony słonecznej są w stanie docierać w zasięg magnetosfery ziemskiej już po 15 – 18 godzinach (najszybsze, wysokoenergetyczne cząstki). Najwolniejsze, pokonują trasę Słońce-Ziemia nawet w czasie kilku dni.
Wynik porównania sierpniowych obserwacji stanu pola magnetycznego Ziemi do zmienności tego pola obserwowanego w miesiącach poprzedzających (styczeń – sierpień 2024 r.) jednoznacznie wskazuje, że po chwilowym spadku w lipcu 2024 r. częstość rejestrowanych w sierpniu i wrześniu anomalnych zjawisk w magnetosferze ziemskiej ponownie wzrosła. Jak było do przewidzenia, lipcowe uspokojenie ziemskiego pola magnetycznego okazało się być przejściowe. Burze magnetyczne zarejestrowane w sierpniu, a następnie we wrześniu 2024 r. nie były tak silne, jak ekstremalne burze magnetyczne wielkości G5, które zarejestrowane zostały w maju 2024 r. (najsilniejsze od początku obserwacji geomagnetycznych prowadzonych w laboratoriach PSG od 2016 roku).
Choć maksymalne amplitudy zjawisk sierpniowych i wrześniowych nie były tak duże, jak zjawisk obserwowanych w maju, to – mimo wszystko – podobnie jak burze majowe - obejmowały znaczny obszar Ziemi, obejmując zasięgiem oddziaływania także średnie szerokości geograficzne wraz z towarzyszącym zjawiskiem zórz polarnych (w przypadku Polski uwaga ta odnosi się do zjawisk sierpniowych).
Zjawisko pojawienia się burz magnetycznych jest ścisłe związane z aktywnością słoneczną. Przyczyną burz są miedzy innymi zaburzenia strumienia (gęstości cząstek i ich prędkości) wyrzucanych z powierzchni Słońca w przestrzeń kosmiczną, stanowiących wiatr słoneczny. Zderzenie cząstek wiatru słonecznego i zjonizowanej materii z magnetosferą ziemską powoduje jej kompresję od strony nadlatujących cząstek i rozciągnięcie zasięgu magnetosfery w przestrzeni kosmicznej po stronie przeciwnej. Zmienność czynników zewnętrznych oddziaływujących z polem magnetycznym Ziemi jest przyczyną zmian tego pola przenoszących się drogą indukcji na jej powierzchnię.
Bieżący stan pozaplanetarnych czynników, które oddziałują na pole magnetyczne Ziemi, jonosferę, atmosferę, hydrosferę i jej powierzchnię wyznacza aktualny stan tzw. „pogody kosmicznej”. Badaniami tych czynników i ich wpływem na życie na Ziemi zajmują się wyspecjalizowane ośrodki naukowe, instytucje i agencje rządowe w tym, między innymi, NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION (NOAA) w Stanach Zjednoczonych (www.noaa.gov). W ramach swoich zadań NOAA prowadzi monitoring tych czynników wraz z ich analizą jakościowo-ilościową. W ramach NOAA funkcjonuje Centrum Prognozowania Pogody Kosmicznej (SPACE WEATHER PREDICTION CENTER – SWPC), którego zadaniem jest przewidywanie stanu tych czynników w czasie i oceny potencjalnych zagrożeń związanych z wpływem na różne aspekty życia na Ziemi.
Silne burze magnetyczne (klasy G4, G5) zdarzają się stosunkowo rzadko. Zazwyczaj rejestruje się ok. 100 burz klasy G4 w trakcie jednego, jedenastoletniego cyklu słonecznego. Dla porównania typowe, słabe zaburzenia magnetyzmu ziemskiego (tzw. „zaburzenia zatokowe”) obserwuje się statystycznie w ilości ok. 1700 razy w ciągu 1 cyklu słonecznego (ok. 900 dni z zaburzeniami). Burze ekstremalne G5 statystycznie zaledwie czterokrotnie w trakcie trwania 1 cyklu. Częstość zjawisk burzowych jest zależna od bieżącej aktywności Słońca. W szczycie 11 – letniego cyklu, kiedy aktywność słoneczna osiąga swoje apogeum prawdopodobieństwo, ryzyko i częstość wystąpienia silnej burzy są najwyższe.
W najbliższym czasie oraz nadchodzącym roku spodziewać się można zwiększenia częstości występowania krótkookresowych, nieregularnych zmian pola magnetycznego wywołanych wpływem Słońca na pole magnetyczne Ziemi. W roku 2025 przypada maksimum w 11 letnim cyklu aktywności słonecznej. W latach bezpośrednio poprzedzających oraz następujących maksimum aktywności słonecznej obserwuje się również narastanie, a po osiągnięciu szczytu spadek częstości zaburzeń pola geomagnetycznego spowodowanych wiatrem słonecznym oraz zwiększoną częstością występowania innych zjawisk mających swoje źródła w przypowierzchniowych warstwach atmosfery słonecznej.
Więcej informacji na temat przeprowadzanych obserwacji można znaleźć na stronie: https://www.pgi.gov.pl/mogepl-home/monitoring-geodynamiczny/magnetyka/15501-monitoring-magnetyczny-w-ramach-projektu-mgp.html.
Zobacz pełny raport >>
Raport został opracowany przez zespół wykonawców PIG-PIB z Centrum Geozagrożeń na zlecenie Ministerstwa Klimatu i Środowiska w ramach projektu pt. Monitoring geodynamiczny Polski, finansowanego przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
