„Делата свидетелстват за ума на човека, думите – за знанията му.“

Природата на космическото време (или слънчево – земната свързаност) се състои в следното. Свойствата на обкръжаващата среда в силна степен зависят от особеностите на слънчевото вълново и корпусколярно излъчване. Поради това можем да кажем, че космическото време започва на повърхността на Слънцето. Слънчевата активност много ефективно модулира електромагнитното излъчване, потоците от частици, магнитно хидродинамичните процеси, предизвикващи съответните изменения в около земната космическа обстановка, а също и на повърхността на Земята. Слънчевите изригвания и изхвърляния на коронална маса в редица фактори на космическото време най-геоефективни са явленията на Слънцето. Електромагнитните излъчвания от изригванията въздействат на атмосферата на Земята приблизително след 8 минути, потоците от енергийни частици и ударни вълни достигат до Земята след няколко денонощия. Дълго периодните вариации на слънчевите излъчвания не предизвикват драматични изменения на космическото време, но те имат важно значение за разбирането на процесите, определящи кратко периодните с импулсен характер на изменение. Поради това, а също и за силно изразените индивидуални особености на хелио гео физичните явления и процеси при непълното изясняване и до сега на механизмите за тяхното зараждане, се запазва необходимостта от извършване на денонощен мониторинг за състоянието и развитието на слънчево – земната свързаност.

Непостоянството на слънчевото излъчване непосредствено влияе на състоянието на високата атмосфера и йоносфера, изменяйки степента на изменението и йонизацията на атомите и молекулите, разпределението на плътността и температурата, характера на турбулентност, динамиката на не еднородност.

Потоците частици от Слънцето съдържат и енергетични частици и ниско енергетична плазма, съставляващи на слънчевия вятър. И слънчевия вятър и електромагнитното поле в хелеосферата еволюират с отдалечаването от Слънцето, особено когато те образуват между планетни ударни вълни или взаимодействат с тях. Плазмата и магнитното поле на слънчевия вятър взаимодействат с геомагнитното поле и атмосферата на Земята, формирайки нейната магнитосфера. Повърхността на тази капковидна област наричат магнитопауза. Обикновено тя се намира на разстояние около 10 радиуса на Земята по направление към Слънцето. В зависимост от динамичното налягане на слънчевия вятър това разстояние може да се изменя от 5 до 15 радиуса на Земята. В анти слънчево направление опашката на магнитосферата се простира зад пределите на лунната орбита. Магнитопаузата сама по себе си представлява бариера, предпазваща магнитосферата от проникване вътре в нея почти на цялата енергия, преносима от слънчевия вятър. При спокойни условия дела енергия, която все пак преминава през магнитопаузата се съхранява във вид на частици и полета вътре в магнитосферата. Но при някои условия тя импулсивно прониква в атмосферата. Импулсната енергийна инжекция се нарича магнитосферна субурея (изкривяване). Тя се характеризира с развитието на ярки динамични полярни сияния и появяването на интензивни йоносферни токове. По времето на такива субуреи магнитното поле в магнитосферата внезапно приема нова конфигурация. Времето за възстановяване, възвръщане на полето в не изкривено състояние може да достигне много часове.

Субурея – това е относително кратковременен отклик на магнитосферата на въздействието на изменения слънчев вятър. Много по-продължителни (дни – седмица) изкривяванията се явяват геомагнитните бури – отклик на въздействието на много продължителни потоци на слънчевия вятър, отличаващи се със силна южна компонента на вектора на между планетното магнитното поле. Геомагнитните бури водят до забележима енергизация на кръговия ток, пояси от квазизахваните електрони, протони и много по-тежки йони, към значителни флуктуации на геомагнитното поле на ниските географски ширини. Магнитосферните частици се изсипват в полярните области, нагрявайки неутралната атмосфера, инициирайки йоносферни изкривявания. Субуреите могат да се появят на фона на геомагнитните бури (например, при налагане на ефектите от изригванията на потока от коронални дупки). След възвръщането на слънчевия вятър към неговото фоново състояние, магнитосферата и йоносферата се възстановяват за времето от няколко часа до няколко дена.

Показателен пример е магнитната буря със средна интензивност, имаща място през януари 1997 г. Причина за нейното възникване е била изхвърлената коронална маса от Слънцето, зарегистрирана на 6 януари с помощта на коронографа на орбиталната обсерватория SPHO ESA-NASA. Прогнозата на специалистите по слънчево – земна физика е била, след четири дни. Земята ще се окаже на пътя на мощен поток от заредени частици, изпуснати от Слънцето, се е оказала вярна. С помощта на редица ИСЗ е била проследена последователността на събитията.

На 10 януари приборите на SPHO, намиращи се на разстояние един млн. км от Земята са зафиксирали увеличаване на скоростта на слънчевия вятър. Скоро, рязко нарастване на интензивността на слънчевия вятър са отбелязали приборите на ИСЗ Wind на по-малко разстояние от Земята. Под натиска извън обърнатата към Слънцето страна магнитосферата се е огънала примерно на 20 процента. Колебанията на границите на магнитосферата са били проследени от ИСЗ Geotail и Interball. Приборите на ИСЗ SAMPEX са регистрирали рязко увеличение на поток от бързи електрони, с енергия 1 МеВ, на височина 600 км, тоест в йоносферата. Това ниво в 10000 пъти превъзхожда величината на тяхната обичайна енергия в радиационните пояси на Земята. Тази аномалия е продължила една седмица. През този период са отбелязани много нарушения на радио връзката, в това число и със спътниците. На 12 януари най-плътната част от изхвърлената маса и неговата опашна част са преминали през магнитосферата. Общото количество енергия, отделила се при това във времето на полярните сияния е достигнала 1400 ГВт, което почти два пъти превишава мощността на всички електростанции на САЩ.

Доколкото магнитното поле на Земята пронизва магнитосферата, повечето магнитосферни процеси се проявяват в изменение на параметрите на йоносферата и термосферата. Магнитосферните процеси произвеждат електрически ток, полярно излъчване, нагряване от триенето, йонизация и замиране на радио сигналите. Всичко това са елементи на околоземното космическо време. Следва да се отбележи, че изменчивостта на факторите на космическото време и предизвикващото им въздействие върху обкръжаващата среда се явяват като естествени норми, но е невъзможно да бъдат избегнати, необходимо е да се знаят и умело да бъдат отчитани.

На околоземната космическа обстановка влияят и процесите, възникващи на много по-ниски височини. Към тях се отнасят гравитационните вълни, прекия принос на енергия от слънчевото облъчване и космическите лъчи. Факторите на космическото време включват в себе си и електрическия ток (опасен за протяжни тръбопроводи и кабелни комуникации), индуцирани в повърхностните слоеве на Земята при изменение на йоносферните токове. От друга страна следва да се отбележи, че резките изменения на режимите на действие на протяжните високоволтови електропреносни линии също могат да предизвикат сравнителни ефекти в обкръжаващата обстановка.

Приведеното кратко описание на различните явления на космическото време демонстрират широкия обхват от научни и приложни интереси в тази сфера, а също така и сложността на физическите процеси, които е необходимо да бъдат разбрани. Тази сложност увеличава тясното взаимодействие между различните явления (например, йоносферни – магнитосферни и обратно), механизми които предстои да се изяснят. Към това е насочена международната научна програма S-RAMP (Solar Terrestrial Energy Program 1991-1997 – Results, Applications and Modeling Phase 1998-2002). Всичко това обяснява важността на подхода към околоземния космос като единна система, в която процесите, наблюдавани в една от нейните части, не могат да бъдат разбрани без необходимото знание, как функционира цялата система и как всички нейни елементи са свързани в едно. Отчета на факторите на космическото време е усложнен, както вече беше отбелязано, от силно изразените индивидуални особености на процесите и явленията на практика във всички области на системата Слънце – Земя.

Понятието космическо време обхваща преди всичко природните явления в около земния космос. То не отчита ефектите с техногенен произход, например, въздействието на космическия боклук от спътниковите системи. Но сведенията за космическото време са необходими за точен разчет на траекторията на космическите апарати (КА) и тяхната корекция по пътя на подобряването на диагнозата и прогнозата на вариациите на плътността на атмосферата, имаща спиращо въздействие на орбиталните обекти. При решаването на инженерните проблеми познаването на характера на параметрите на космическото време, диапазона на тяхното изменение, необходимо за усъвършенстването на използваните и грамотното разработване и експлоатация на всевъзможните нови технически средства, в това число и навигационни. При това е възможно да се намалят финансовите и материалните разходи, да се ускори достигането на поставените цели.

Осъзнаването на необходимостта от приемане на неотложни мерки в разглежданата област е довело до формирането в Русия през 1980-те години на между ведомствената програма „Космическа метеорология”. Нейната реализация не се е състояла по известни причини. През 1993-1995 г. редица ведомства в САЩ са разработили национална програма за космическото време (стратегически план), а през 1997 г. – план за нейното изпълнение. Тези документи са в резултат от многогодишно между ведомствено сътрудничество и координация, опити да се използват възможностите на министерството на отбраната, търговията, енергетиката и обкръжаващата среда, а също така Управлението на метеорологичната служба, NASA и Националния научен фонд.

Програмата разглежда такива условия на Слънцето, в слънчевия вятър, магнитосферата, йоносферата и тропосферата, които могат да повлияят на работата и надеждността на орбиталните и наземните технически системи, които застрашават живота и здравето на човека. Тя е ориентирана към създаването в течение на 10 години между ведомствени системи, осигуряващи своевременно, точно и достоверно наблюдение, диагностика и прогнози за състоянието на обкръжаващото пространство. Тя включва в себе си всички видове дейности, необходими за своевременната диагностика и прогноза на естествените условия в обкръжаващия космос, които могат да въздействат на техническите системи, в това число и системите за навигация. Област на главния интерес на програмата е слънчевата активност и слънчевия вятър, магнитосферата, йоносферата и термосферата. Имайки в предвид обширността и сложността на нейните интереси всички традиционни направления на космическите изследвания са внесли своя принос в достигането на поставените цели.

Основната цел на програмата е да предостави информация на постоянно изменящата се общност на ползвателите. Всеки от тези ползватели може да има най-различни и в същото време развиващи се изисквания, затрудняващи задачата за подготовка на приложни данни. Поради това всекидневната изработка на информация, приспособена към нуждите на конкретния потребител, не влиза в идеологията на програмата. Диагностичната и прогностична информация, предоставяна от прогностичните центрове, ще бъде достатъчна, за да могат да осъществят сами съответната й адаптация към своите нужди, заинтересованите ползватели или техните специални служби. В частност, за ползвателите на министерството на отбраната се предполага отговорна преработка на такава информация от службите именно от това ведомство. Заедно с това представители на ведомствата и ползвателите, включени в тази програма регулярно ще оценяват състоянието на нейните продукти и ще се договарят за нивото на информацията, осигурявана в рамките на реализацията на набелязаните планове. Пълното съдържание на плана за изпълнение на програмата се намира в Интернет на адрес: http:\\www.ofcm.gov\nswp-ip\text\cover.htm.

Глобалния характер на проявление на космическото време не само обусловя необходимостта от привличане на задгранични хелиогеофизически наземни и орбитални обсерватории към реализация на Националната програма на САЩ за космическото време, но и неизбежно води до логичното предложение за трансформирането й в интернационална (на специално работно съвещание на 5.08.97 г. на учредителната научна асамблея, Международната асоциация по геомагнетизъм и аерономия – IAGA, Международната комисия по средната атмосфера – ICMA, Международната асоциация по метеорология и атмосферни науки – IAMAS и Симпозиума по слънчево – земна физика, състояла се в г. Упсала – Швеция 4-15.08.97 г.). След това специалния Международен научен комитет по слънчево – земна физика – SCOSTEP организира и провежда необходимите за целта мероприятия.

Безусловно е, че Русия по силата на своята териториална протяжност, географско разположение на планетата, разнообразни връзки със задгранични партньори се нуждае от надеждни съвременни средства за навигация. Осъзнаването на дадения факт неизбежно ще приведе заинтересованите ведомства към вземане на неотложни мерки за определяне на съответните отечествени интереси, концепции, приоритети, инвентаризация на съхранилите се и създаването на нови средства за мониторинг на факторите на космическото време, тяхното отчитане в съществуващите и перспективните системи за навигация. Обективна необходимост е, поради това, вече, още днес се изисква Русия да участва в международните кооперации в разглежданата област.