Солнечные вспышки

От чего зависит степень геоэффективности солнечных вспышек?

Не каждая вспышка, произошедшая на Солнце, влияет на состояние ОКП, то есть является геоэффективной. Геоэффективность вспышечных явлений, в основном, определяется мощностью (интенсивностью) и локализацией на диске Солнца. Естественно, что чем мощнее вспышка, тем более сильное влияние она может оказать на ОКП, при условии, что образовавшиеся в ней частицы достигнут орбиты Земли. Согласно последним исследованиям, максимальную геоэффективность имеют вспышки рентгеновского класса выше М5, произошедшие на западной половине солнечного диска (например, ).
(Подробнее см. материалы к теме "Солнечные космические лучи").

Корональные выбросы массы (КВМ)

В 90-е гг. 20 века стало ясно, что важным источником геоэффективных возмущений являются не только солнечные вспышки, но также и гигантские выбросы вещества из короны Солнца, так называемые корональные выбросы массы (КВМ) . Схематично КВМ выглядит как оторвавшаяся от Солнца замкнутая петля магнитного поля, несущая в себе сгусток коронального вещества (см. рисунок 2).

Эруптивные протуберанцы

Эруптивные протуберанцы (ЭП) - это крупные образования в атмосфере Солнца, отличающиеся от окружающего их вещества повышенной плотностью и пониженной температурой; наиболее заметный тип проявления активности в солнечной короне . Вопрос о степени влиянии протуберанцев на космическую погоду (прямого или косвенного, как одна из возможных причин возникновения (КВМ) ) на сегодняшний день остается открытым.
Примером события, когда распад волокна (волокно – это протуберанец, наблюдаемый в проекции на солнечный диск) стал источником возрастания потоков СКЛ в ОКП, может служить событие 14-17 апреля 1994 . Но следует отметить, что такие события являются относительно редкими.

Высокоскоростной солнечный ветер

Солнечный ветер имеет бимодальный характер, это смесь медленного и быстрого потоков. Скоростной поток, в свою очередь, делится на квазистационарные и спорадические потоки, имеющие разную природу. Квазистационарные высокоскоростные потоки солнечной плазмы, ответственные за рекуррентные геомагнитные возмущения, наблюдаются над корональными дырами . Скорость здесь повышена до 700-1000 км/с, плотность понижена (3-4 см -3).Спорадические высокоскоростные потоки - относительно кратковременные и сложные по структуре образования, ответственные за спорадические магнитосферные возмущения, в частности, с ними связаны большие магнитные бури.
Скорость солнечного ветра в спорадических потоках достигает 1200 км/с; на переднем фронте и впереди его образуется ударная волна .

Корональные дыры

Корональные дыры (КД) − это области солнечной короны с относительно низкой температурой (0.8 × 10 6 К), пониженной плотностью и направленным примерно радиально от Солнца магнитным полем. На фотографиях в рентгеновских лучах КД выглядят тёмными по сравнению с другими областями короны (см. рисунок). КД, по-видимому, всегда существуют в полярных областях Солнца и иногда продолжаются в область низких широт, где могут образовываться изолированные КД

6 сентября 2017 года на Солнце произошла крупнейшая за двенадцать лет вспышка. Зарегистрированное излучение показывает, что случился корональный выброс массы. Лайф разобрался, чем это может грозить обычным людям.

За суетой обычных дней и простых сиюминутных проблем мы забываем о том, как сложен и хрупок наш мир. Что Солнце - это не просто светящийся баскетбольный мяч в небе, дающий свет днём и возможность сделать красивые фоточки по утрам и вечерам, а огромная звезда, чья масса составляет 99,87 процента от массы всей Солнечной системы. 6 сентября случилось очередное напоминание - на Солнце произошла крупнейшая за последние двенадцать лет вспышка.

Самое время разобраться, чем же это может грозить нам, простым землянам, космонавтам на Международной космической станции, не имеющим спасительной защиты атмосферы, и даже спутникам, работающим на орбите Земли.

Вспышка справа!

Разберёмся с терминами. Что же такое вспышка, если Солнце и так огромный шар, состоящий преимущественно из водорода, внутри которого идут термоядерные реакции, высвобождая гигантское количество энергии, света и тепла. Да, это так, но благодаря своей структуре Солнце для своих размеров и массы "горит" достаточно равномерно.

Однако иногда в атмосфере Солнца происходит взрывной выброс энергии, называемый вспышкой. Этот процесс захватывает все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. В этот момент (а импульсная фаза солнечных вспышек длится всего несколько минут) происходит мощнейший выброс энергии - иногда до 15 процентов от всей энергии, выделяемой Солнцем за секунду.

Даже просто перевести энергию вспышки в близкие и понятные величины очень сложно - настолько она огромная. Мощная вспышка выделяет энергии около 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, что, для сравнения, составляет приблизительный объём мирового потребления электроэнергии за один миллион лет.

Иногда в этот же момент происходит ещё и корональный выброс массы - часть солнечного вещества с силой выбрасывается за пределы атмосферы Солнца. Учёные до сих пор не определили, связаны ли эти явления между собой или нет. Достаточно часто солнечное вещество выбрасывается параллельно вспышкам, но иногда это происходит независимо друг от друга. Шестого сентября на Солнце произошла не только вспышка, но и корональный выброс массы.

В выбросе находится плазма, состоящая из электронов и протонов. Масса выброса может составлять до 10 миллиардов тонн вещества, которое летит в космосе с средней скоростью 400 километров в секунду и достигает Земли в течение одного - трёх дней. И если основной эффект солнечной вспышки достигает Земли за восемь с половиной минут, то в случае коронального выброса массы эффект оказывается растянутым и начинается спустя несколько суток после момента выброса.

Стоит отметить, что Солнце - это шар, поэтому часть вспышек с Земли просто не видна. Они происходят на противоположной стороне Солнца и никак не влияют на нас. В данном случае Земле не повезло: вспышка случилась в геоэффективной области вблизи линии Солнце - Земля, откуда воздействие на нашу планету максимально.

Учёные начали измерять мощность солнечных вспышек и фиксировать корональные выбросы массы относительно недавно, с шестидесятых годов прошлого века. Мощность вспышки определяется латинскими буквами A, B, C, M или X и числовым значением за ней. Произошедшая вспышка оценивается учёными как X9.3, при этом самая мощная вспышка из когда-либо зафиксированных - X28. Что самое странное, нынешняя вспышка произошла ровно через двенадцать лет после последней вспышки такой силы (7 сентября 2005 года). Кроме того, сейчас период спада солнечной активности. Астрономы не ожидали, что подобное явление может произойти.

Чем грозит такая вспышка?

потрепать". Взаимодействуя с магнитосферой Земли, потоки плазмы вызывают возмущения в ней - бури, ощущающиеся метеозависимыми людьми.

Всё дело в том, что организм человека привык к магнитному полю Земли и использует его в повседневной жизни, например для ориентации в пространстве. Возмущения же магнитного поля вызывают разбалансировку систем организма у некоторых людей, наиболее чувствительных к этому явлению. Считается, что геомагнитные бури вызывают мигрень, бессонницу, скачки давления. Однако всё это сугубо индивидуально. Сказать, как влияют геомагнитные бури, вызываемые вспышками на Солнце, на конкретного человека, сложно. Учёные всё ещё изучают этот вопрос, есть даже целый раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы, - гелиобиология.

Поэтому самое главное - не паниковать. Как правило, метеозависимые люди хорошо знают, что у них может заболеть от геомагнитных бурь. Метеозависимым, а также лицам с хроническими заболеваниями следует отслеживать приближение магнитных бурь и заранее исключать в этот период какие-либо события, действия, которые могут привести к стрессу. Лучше всего в это время быть в состоянии покоя, отдыхать и сократить любые физические и эмоциональные перегрузки.

Что со связью?

Союз", который выполняет на МКС роль корабля-спасателя. Однако конструкция всех модулей станции обеспечивает нормальную защиту экипажа от всплесков солнечной активности, во время которых сильно повышается радиационный фон. Космонавты ежедневно проводят индивидуальный учёт дозы полученной на борту радиации.

В общем и целом бояться вспышек на Солнце не надо. Это достаточно частое явление, за свою жизнь множество из них вы пережили, даже не узнав о том, что произошло. Иначе можно уподобиться Незнайке из Цветочного города и устроить переполох на пустом месте.

А Незнайка побежал во всю прыть домой и давай кричать:

- Братцы, спасайся! Кусок летит!

- Какой кусок? - спрашивают его.

- Кусок, братцы! От Солнца оторвался кусок. Скоро шлёпнется - и всем будет крышка. Знаете, какое Солнце? Оно больше всей нашей Земли!

- Что ты выдумываешь!

- Ничего я не выдумываю. Это Стекляшкин сказал. Он в свою трубу видел.

Все выбежали во двор и стали смотреть на Солнце. Смотрели, смотрели, пока из глаз не потекли слёзы. Всем сослепу стало казаться, будто Солнце на самом деле щербатое. А Незнайка кричал: "Спасайся кто может! Беда!"

«Железнодорожный шторм», 13 мая 1921 года. В тот день астрономы заметили огромное пятно на Солнце радиусом примерно в 150 тысяч километров. 15 мая последовала геомагнитная буря, которая вывела из строя половину техники Нью-Йоркской Центральной железной дороги и оставила без связи почти всё Восточное побережье США.

Солнечные вспышки 21 июля 2012 года. Активный солнечный регион 1520 выпустил в направлении Земли огромную вспышку класса X1.4, вызвав полярные сияния и серьёзные перебои в радиосвязи. Вспышки класса X — мощнейшие из всех известных по интенсивности рентгеновского излучения. Сами они обычно не достигают Земли, но их влияние на магнитное поле нельзя недооценивать.

Вспышка 1972 года и Аполлон-16. Перемещения по космосу во время максимальной солнечной активности крайне опасны. В августе 1972 года находящийся на Луне экипаж Аполлона-16 чудом избежал воздействия вспышки класса X2. Если бы астронавтам повезло чуть меньше, они бы получили дозу радиации в 300 бэр, что почти наверняка убило бы их в течение месяца.

Солнечная вспышка в День взятия Бастилии. 14 июля 2000 года спутники засекли на поверхности Солнца мощнейшую вспышку класса X5.7. Выброс был настолько сильным, что его засекли даже аппараты Вояджер-1 и 2, находящиеся на краю Солнечной системы. По всей Земле наблюдались перебои и с радиосвязью, а люди, пролетавшие над полюсами планеты, получили дозу радиации — к счастью, сравнительно небольшую.

Солнечная вспышка 9 августа 2011 года ознаменовала пик текущего солнечного цикла, достигнув мощности X6.9. Это был крупнейший из выбросов цикла 24, засечённый новым спутником NASA — обсерваторией солнечной динамики. Вспышка ионизировала верхнюю часть атмосферы Земли, вызвав помехи в радиосвязи.

Крупнейшая вспышка 2015 года произошла 7 мая. Её мощность достигала «всего лишь» класса X2.7, но и этого хватило, чтобы вызвать яркие полярные сияния и перебои в связи. А кроме того — красивейшие фотографии с наблюдающих спутников.

Солнечная вспышка 5 декабря 2006 года достигла рекордной мощности X9, но по счастью не была направлена в сторону Земли. Наша планета в принципе достаточно маленькая «мишень», с чем человечеству здорово повезло. Два аппарата STEREO для изучения солнечной активности, недавно выпущенные на орбиту, отслеживали это событие от начала и до конца.

Геомагнитная буря 13 марта 1989 года продемонстрировала, насколько опасными могут стать солнечные штормы. Последствия от вспышки класса X15 вызвали отключение электричества для миллионов жителей Канады в Монреале и окрестностях Квебека. Электрические сети севера США едва выдержали электромагнитный удар. По всему миру прерывалась радиосвязь и разливалось полярное сияние.

«Хэллоуинская» вспышка в октябре 2003 года являлась одним из мощнейших когда-либо засечённых солнечных штормов класса X45. Она по большей части прошла мимо Земли, но корональные выбросы массы повредили ряд спутников и вызвали перебои в телефонной и мобильной связи.

Супершторм Кэррингтона. 1 сентября 1859 года астроном Ричард Кэррингтон наблюдал ярчайшую вспышку, корональный выброс от которой достиг Земли лишь за 18 часов. Телеграфные сети отказывали по всей территории Европы и США, некоторые станции загорались от коротких замыканий. Тот выброс не был крупнейшим, около X10, но он ударил по Земле в идеальный промежуток времени и вызвал наибольшие разрушения.

Мощность «солнечных штормов» достигает миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте — столько энергии вся наша цивилизация могла бы потребить за миллион лет. Корональные выбросы массы в основном представлены электромагнитным излучением, которое, при точном попадании в Землю, вызывает геомагнитные бури. Последствия — перебои в связи и отказ электроники. Учитывая, что с каждым годом человечество всё сильнее полагается на технику, сильная геомагнитная буря способна породить настоящий хаос. Перед вами — 10 самых мощных солнечных штормов за последние два столетия.

Страница 2 из 2

Через 3-5 суток межпланетные ударные волны и корональные выбросы достигают Земли. Из-за противодействия магнитного поля планеты сгустки плазмы (часто их размеры оказываются намного больше размеров Земли) не могут про-никнуть в магнитосферу, но они вызывают нечто, подобное сильному удару. Магнитосфера деформируется, а потом ко-леблется с некоторой частотой. В ней наводятся дополни- тельные электрические токи, происходит частичная перестройка структуры, разогрев плазмы и ускорение частиц.

Аналогичное действие на магнитосферу Земли оказывают и межпланетные ударные волны.

Как следствие воздействия межпланетных ударных волн и корональных выбросов возникают магнитные бури и со-путствующие им явления в атмосфере и биосфере Земли.

Кроме упоминавшихся нарушений в радиосвязи вследс-твие наводимых индукционных полей, магнитные бури приводят к возникновению больших перегрузок в длинных (особенно вытянутых вдоль параллелей) линиях электро-передач, что приводит к отключению целых систем. Нап-ример, известная авария энергетических систем в Нью-Йорке 24 марта 1991 г. была вызвана сильной магнитной бурей.

Гелиобиология

То, что вспышки и выбросы на Солнце опосредованно вли- яют на психическое и физическое состояние человека, впер- вые было установлено А. Л. Чижевским еще в начале XX в. после изучения огромного количества статистических мате- риалов. Хотя в то время его труды не были оценены по досто- инству, они не утратили своей актуальности и по сей день. Наоборот, все больше и больше научных данных подтвер-ждают правоту этого исследователя. В работах А. Л. Чижев-ского, которого по праву считают основателем новой науки — гелиобиологии, тесным образом переплелись общая био- логия, физиология, медицина, психология, с одной стороны, и астрономия, геофизика и метеорология — с другой.

К сожалению, объем журнальной статьи не позволяет осве- тить достижения этой молодой, но чрезвычайно интересной и важной для каждого жителя Земли науки. Отметим только, что гелиобиология изучает причинную связь между активными процессами на Солнце и жизнедеятельностью земных биологи- ческих объектов, в том числе и человека. И хотя многие аспек- ты этой связи еще не до конца ясны, очевидно: различные про-явления солнечной активности, например, магнитные бури, да- ют толчок, выводящий ослабленный организм из состояния равновесия, что может привести даже к его гибели. А поэтому очень важно научиться прогнозировать активность Солнца.

Немного о космической погоде

О том, что землян все больше волнует вопрос о влиянии Солнца на нашу жизнь свидетельствует, в частности, факт существования в некоторых странах научной программы под очень красноречивым названием — "Космическая погода". Первая такая программа была разработана в США в 1995 г. Ее цели и задачи сформулированы в документе "Стратеги-ческий план Национальной Программы "Космическая Пого- да". В этом документе впервые дано определение понятию "космическая погода" — это изменения условий на Солнце, в солнечном ветре, магнитосфере и ионосфере, которые могут повлиять на работу и надежность бортовых и наземных тех-нологических систем и угрожать здоровью и жизни людей.

В 1999 г. была создана Европейская программа космичес-кой погоды. Существует аналогичная национальная прог-рамма Японии, разрабатываются подобные программы в России и в Китае.

Как известно, цикличность процессов является основой их прогнозирования. Так, для предсказания средних харак-теристик циклической деятельности Солнца на несколько лет вперед используют метод экстраполяции характеристик предыдущих циклов. Долгосрочный прогноз на несколько месяцев вперед базируется на крупномасштабных долговре- менных явлениях (комплексы активных областей, слабые корональные магнитные поля и т.д.). Прогнозирование сол- нечной активности производится на основе непрерывных из- мерений всевозможных параметров Солнца.

Выше мы говорили о корональных выбросах массы как об одном из главных факторов, влияющих на магнитосферу Земли. Очевидно, что заблаговременная регистрация такого выброса и последующее слежение за его перемещением к Земле является очень важной научной задачей.

Некоторые исследователи считают, что наиболее дейс- твенным методом слежения за движением коронального выброса массы от Солнца к Земле и определения его скорос- ти является наблюдение радиоизлучения, возникающего в межпланетной среде. Это излучение поглощается атмосфе-рой Земли, поэтому такие наблюдения можно проводить только на космических аппаратах, находящихся достаточно далеко от поверхности нашей планеты. А это, безусловно, не простая и, вдобавок, не дешевая задача.

В Украине совсем недавно запатентован способ регистрации корпускулярных потоков (автор статьи является одним из раз-работчиков этого способа), исходящих из Солнца, который не требует сложной и дорогостоящей космической техники. Наб-людения можно успешно проводить и с поверхности Земли. Но для получения максимального результата необходимо наблю- дать Солнце в непрерывном режиме. Похоже, что пришло вре-мя создать на Земле службу космической погоды.

Человечество вступило в третье тысячелетие. Пере-ступить следующий такой же порог нашим потомкам удастся только в том случае, если мы уже сейчас поймем — жизнь, в особенности разумная ее форма, очень хрупкое кос мическое явление. По большому счету, она всецело зависит от породившей ее Вселенной, но в первую очередь от плане- ты на которой она возникла и от звезды, возле которой эта планета находится. Отсюда вывод; надо беречь Землю и стараться максимально изучить и понять источник на-шей жизни — звезду по имени Солнце.

Иван Крячко

Еще есть постоянный поток частиц в виде солнечного ветра, непредсказуемые солнечные вспышки, корональные выбросы массы. Все они попадают под определение «космической погоды».

Пятна на Солнце

В ходе изучения поверхности Солнца на ней можно заметить небольшие темные области. Они различаются по размерам и месторасположению. Как правило, эти пятна сосредоточены в областях выше и ниже экватора. Они образуются в результате взаимодействия плазмы на поверхности Солнца с магнитным полем.

Солнечные пятна – это области на Солнце, температура которых значительно ниже в сравнении с другими участками. Температура в данных областях достигает 3 527 градусов по Цельсию, что почти на 1 727 градусов меньше, чем на остальных участках Солнца. Однако не позволяйте цифрам себя обмануть. Если бы нам представилась возможность созерцать на ночном небе одно солнечное пятно, оно сияло бы в 10 раз ярче полной луны. Если же сравнивать с Солнцем, диаметр которого составляет 1 392 млн километров, солнечные пятна могут показаться небольшими по величине. Как правило, данные области занимают менее 4% видимого диска Светила. Они соизмеримы с диаметром Нептуна, самой маленькой из газовых планет. Однако продолжительность жизни солнечных пятен вне зависимости от места расположения не превышает нескольких недель.

Солнечный цикл, под которым понимается цикл солнечной активности, длится 11 лет. Последний солнечный цикл начался в январе 2008 года и достиг своего пика в 2013. Несмотря на низкий уровень солнечной активности, крупнейшее солнечное пятно за всю историю ученые наблюдали в ноябре 2014 года. Оно было соизмеримо с Юпитером.

Солнечные вспышки

Интенсивные магнитные поля в областях возникновения солнечных пятен также приводят ко взрывам, известным как солнечные вспышки. Энергия при этом высвобождается наружу с силой, превышающей энерговыделение миллионов водородных бомб.

Температура внешней части солнечной атмосферы, известной как корона, в момент солнечных вспышек, как правило, достигает нескольких миллионов К. Когда солнечные вспышки минуют корону, они нагревают газ до 10-20 млн K, иногда данный показатель достигает ста миллионов К. По данным НАСА, энергия, которая выделяется при солнечной вспышке «эквивалентна энергии, выделяемой при одновременном взрыве миллиона 100-мегатонных водородных бомб».

Крупнейшие солнечные вспышки оказывают значительное влияние на Землю. Они могут вызвать длительные радиационные бури в верхних слоях атмосферы и стать причиной прекращения радиосвязи. Средние вспышки могут также вызвать кратковременное прекращение радиосвязи в полярных регионах и иногда незначительные радиационные бури.

Корональные выбросы массы

Во время солнечных вспышек магнитная энергия, которая накапливается в активных областях на Солнце, в большей части реализуется в виде электромагнитного излучения. Во время корональных выбросов массы она расходуется на то, чтобы ускорить массы вещества в солнечной коре.

Как и солнечные вспышк, корональные выбросы масс повышают радиацию во внешних слоях земной атмосферы, влияя на космонавтов и радиосигналы. Однако в отличие от вспышек, они также приносят заряженные частицы материи, которые взаимодействуют с полем, окружающим нашу планету. Результаты такого взаимодействия могут варьироваться в зависимости от размера, скорости и магнитной силы данных частиц.