На Сонці зафіксували потужний спалах

Вчені зафіксували потужний спалах на Сонці. Про потужність вибуху агентству ТАРС розповіли в Інституті прикладної геофізики (ФДБУ "ІПГ").

Викид стався вдень у неділю, 10 листопада. За тривалістю вона зайняла 31 хвилину, а за інтенсивністю рентгенівського випромінювання досягла класу M — середньої потужності.

6 листопада на світилі спостерігався спалах найвищого класу X. Вона тривала трохи довше півгодини. Викид плазми тієї ж сили був зафіксований 1-го числа.

Раніше повідомлялося, що всупереч прогнозам індекс сонячної активності у XXI столітті досяг максимуму. Нинішні значення вдвічі перевищують очікувані, а причин таких підвищених показників поки не встановлено. Імовірно, провиною цьому є початок нового 100-річного циклу зростання. Підтвердження гіпотези триватиме рік.

Спалахи на Сонці та магнітні бурі

Спалахи охоплюють усі шари сонячної атмосфери: фотосферу, хромосферу та корону. Відразу зазначимо, що сонячні спалахи та корональні викиди маси є різними та незалежними проявами сонячної активності.

Сонячні спалахи, як правило, відбуваються у місцях взаємодії сонячних плям протилежної магнітної полярності, а точніше поблизу нейтральної лінії магнітного поля, що розділяє області північної та південної полярності. Енерговиділення потужного сонячного спалаху може досягати 6×10 25 Дж, що становить 160 мільярдів мегатонн у тротиловому еквіваленті або приблизний обсяг світового споживання електроенергії за 1 мільйон років.

Анімація, що показує два сонячні спалахи (X2.2, X9.3), що відбулися 6 вересня 2017 року. Credit: SDO

Спалах – це найбільші вибухові події Сонячної системи.Вони видно яскравими областями на Сонці і можуть тривати від кількох хвилин до кількох годин. Фотони від спалаху досягають Землі приблизно за 8,5 хвилини після її початку; далі протягом кількох десятків хвилин доходять потужні потоки заряджених частинок, а хмари плазми досягають нашої планети лише за дві-три доби.

Інтенсивність спалахів на Сонці

Енергію спалаху визначають у видимому діапазоні електромагнітних хвиль за твором площі світіння лінії випромінювання водню, характеризує нагрівання нижньої хромосфери, на яскравість цього світіння, пов'язану з потужністю джерела.

Також використовують класифікацію, засновану на безперервних однорідних вимірах амплітуди теплового рентгенівського сплеску в діапазоні енергій 0,5-10 кеВ (з довжиною хвилі 0,5-8 ангстрем), які проводять деякі штучні супутники Землі.

Згідно з класифікацією, яку було запропоновано 1970 року Д.Бейкером, сонячному спалаху присвоюється бал — позначення з латинської літери та індексу за нею. Буквою може бути A, B, C, M або X залежно від величини піку інтенсивності рентгенівського випромінювання.

Спалах на Сонці онлайн

Вибір для класифікації спалахів рентгенівського діапазону обумовлений точнішою фіксацією процесу: якщо в оптичному діапазоні навіть найбільші спалахи збільшують випромінювання на частки відсотків, то в області м'якого рентгенівського випромінювання (1 нанометр) — на кілька порядків, а жорстке рентгенівське випромінювання спокійним Сонцем не створюється взагалі утворюється виключно під час спалахів.

Обсерваторія Solar Dynamics Observatory захопила сонячний спалах (X8.2) 10 вересня 2017 року. На зображенні показана комбінація довжин хвиль ультрафіолетового світла, що виділяє надзвичайно гарячий матеріал у спалахах. Credits: NASA/SDO/Goddard

Реєстрація рентгенівського випромінювання Сонця, оскільки воно повністю поглинається атмосферою Землі, розпочалася з першого запуску космічного апарату «Супутник-2», тому дані про інтенсивність рентгенівського випромінювання сонячних спалахів до 1957 повністю відсутні.

Чи небезпечні чи ні? Вплив сонячних спалахів

Сонячні спалахи мають прикладне значення для дослідження елементного складу поверхні небесного тіла з розрідженою атмосферою або за її відсутності, виступаючи в ролі збудника рентгенівського випромінювання для рентгенофлуоресцентних спектрометрів, встановлених на борту космічних апаратів.

Жорстке ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання спалахів - основний фактор, відповідальний за формування іоносфери, здатний також істотно змінювати властивості верхньої атмосфери Землі: щільність її суттєво підвищується, що веде до швидкого зниження висоти орбіти штучних супутників (до 1 кілометра на добу).

Плазмові хмари, що викидаються під час спалахів, призводять до виникнення геомагнітних бур, які певним чином впливають на техніку та самопочуття людей. Розділ біофізики, що вивчає вплив змін активності Сонця і обурень земної магнітосфери на організми, що викликаються нею, називається геліобіологією. Також спалахи створюють полярне сяйво, найчастіше поблизу полюсів.

Геомагнітні бурі

Геомагнітна буря – обурення геомагнітного поля тривалістю від кількох годин до кількох діб.

Геомагнітні бурі є одним із видів геомагнітної активності. Вони викликаються надходженням на околиці Землі обурених потоків сонячного вітру та його взаємодією з магнітосферою Землі.

Частота появи помірних і сильних бур на Землі має чітку кореляцію з 11-річним циклом сонячної активності: при середній частоті близько 30 бур на рік їх кількість може становити 1-2 бурі на рік поблизу сонячного мінімуму і досягати 50 бур на рік поблизу сонячного максимуму.

Класифікація магнітних бур

K-індекс – це відхилення магнітного поля Землі від норми протягом тригодинного інтервалу. Індекс був введений Юліусом Бартельсом в 1938 році і є значеннями від 0 до 9 для кожного тригодинного інтервалу (00:00 – 03:00, 03:00 – 06:00, 06:00 – 09:00 і т. д.) світового часу.

Kp-індекс – це планетарний індекс. Обчислюється як середнє значення К-індексів, визначених на 13 геомагнітних обсерваторіях, розташованих між 44 та 60 градусами північної та південної геомагнітних широт. Його діапазон також від 0 до 9.

G-індекс – п'ятибальна шкала сили магнітних бур, яка була введена Національним управлінням океанічних та атмосферних досліджень США (NOAA) у листопаді 1999 року. G-індекс характеризує інтенсивність геомагнітного шторму за впливом варіацій магнітного поля Землі на людей, тварин, електротехніку, зв'язок, навігацію і т. д. За цією шкалою магнітні бурі поділяються на рівні від G1 (слабкі бурі) до G5 (екстремально сильні бурі). G-індекс відповідає Kp мінус 4; тобто G1 відповідає Kp = 5, G2 відповідає Kp = 6 і т.д.

Магнітні бурі. Прогноз магнітних бур

Роль зоряних спалахів у зародженні життя

Як не дивно, вчені вважають, що сонячні бурі були ключем до зародження життя Землі. Потужні сонячні вибухи, можливо, мали вирішальну роль розігріванні Землі. Енергія, що викидається, перетворила прості молекули на складні, такі як ДНК і РНК, необхідні для життя.

Близько 4 мільярдів років тому Земля отримувала лише 70% енергії від Сонця порівняно з тим, що ми маємо сьогодні. Це означає, що наша планета мала бути крижаною кулею. Натомість, геологічні свідчення говорять про те, що вона була теплою і мала океани рідкої води. Вчені називають це "Парадокс слабкого молодого Сонця".

Сонце досі виробляє спалахи та викиди мас, але вони не є такими частими та інтенсивними, як раніше. Більше того, на сьогоднішній день Земля має сильне магнітне поле, яке оберігає нас від більшої частини енергії, яка досягає нашої планети. Але наша молода планета мала слабше магнітне поле. Розрахунки вчених показують, що на той час частки космічної погоди подорожували вниз лініями магнітного поля, врізаючись у достаток молекул азоту в атмосфері, змінюючи хімію та створюючи умови для життя.

У той же час занадто велика кількість енергії може бути згубною для молодих планет. Постійний ланцюг зіркових вивержень і злив з часток може здерти атмосферу, якщо магнітосфера занадто слабка. Розуміння цих процесів допоможе вченим визначити, які зірки та які планети можуть бути гостинними для життя.

© 2015-2024 Ін-Спейс. Усі права захищені.

Використання всіх текстових матеріалів без змін дозволяється лише з активним посиланням на видання Ін-Спейс.Усі аудіовізуальні твори є власністю своїх авторів та правовласників та використовуються тільки в освітніх та інформаційних цілях.

Чому сонячні бурі стають дедалі небезпечнішими для людства?

У 1972 році понад шістдесят підводних мін, встановлених американськими військовими, містичним чином самі по собі здетонували біля узбережжя В'єтнаму. Багато років ця подія залишалася загадкою для військових та вчених.

Найімовірніше пояснення вдалося знайти лише зараз. Вибух мін, швидше за все, викликав потужний спалах на Сонці: метеорологи того дня за кілька годин до детонації мін зафіксували такий спалах.

У наш час аналогічна сонячна буря, швидше за все, призведе до куди важчих наслідків: потужний спалах на Сонці може вивести з ладу багато важливих для сучасного населення Землі систем - від супутників до енергомереж.

Можливі збитки від спалаху в одній лише Британії оцінюються в 16 млрд фунтів (20,6 млрд доларів США).

Є кілька причин, чому ми так залежимо від подій, які відбуваються на великій відстані від Землі.

Чому на Сонці відбуваються спалахи?

Сонце - це зірка, тобто "кипляча" маса електрифікованого газу (переважно водню). Усередині цієї складної системи магнітного поля відбувається перенесення енергії.

Спалах на Сонці - це вибуховий процес виділення енергії в атмосфері Сонця.

І якщо спалахи можуть викликати збої в роботі радіозв'язку на Землі, сонячні бурі становлять значно серйознішу небезпеку.

Під час кожної сонячної бурі відбувається викид енергії, потужність якої у 100 тис. разів більша за потужність світового ядерного арсеналу.Різниця в тому, що ця енергія розкидана на величезному просторі в космосі, а не сфокусована в одному місці.

Автор фото, Getty Images

Сонце можна порівняти з феєрверком, що обертається навколо своєї осі, спалахи від якого летять на всі боки.

Якщо один із таких спалахів буде спрямований у бік нашої планети, магнітне поле, що оточує цей спалах, може злитися з магнітним полем Землі. Коли сонячна буря стихатиме, магнітне поле Землі ще деякий час залишатиметься деформованим, з довгим "шлейфом", що простягається до Сонця.

У міру відновлення магнітного поля рух заряджених частинок сонячного світла до Землі пришвидшиться. Коли заряджені частинки зіткнуться з верхнім шаром атмосфери, збуджується атомів і молекул газів, що входять до складу атмосфери. Випромінювання збуджених атомів у видимому діапазоні - це і є явище, відоме як полярне (північне та південне) сяйво.

Проте спотворення магнітного поля Землі може мати й інші, серйозніші наслідки.

Саме цей процес призвів до вибуху мін на узбережжі В'єтнаму 1972 року. Американські міни були забезпечені магнітними підривниками, які мали зреагувати зміну магнітного поля при наближенні підводного човна. Однак творці мін не врахували, що підводні міни можуть здетонувати, відреагувавши на різку зміну магнітного поля Землі.

Як прогнозувати сонячні бурі?

Вчені намагаються зрозуміти, що саме призводить до виникнення таких потужних спалахів на Сонці та як можна прогнозувати ці явища.

Спостереження за магнітним полем Землі розпочалися у середині ХІХ століття.Згідно з отриманими даними, екстремальні погодні умови в космосі спостерігаються кожні 100 років, а менш масштабні погодні катаклізми можуть відбуватися частіше. У 1859 році була зафіксована найпотужніша за всю історію спостережень геомагнітна буря, яку називають "Подією Керрінгтона". З 28 серпня по 2 вересня 1859 року на Сонці спостерігалися численні плями та спалахи. Північні сяйва відбувалися у всьому світі, навіть над Карибами. Буря призвела до відмови телеграфних систем по всій Європі та Північній Америці.

Якщо така буря повториться, наслідки будуть значно масштабнішими і чутливішими для людства, ніж у середині XIX століття.

Автор фото, Getty Images

З кожним роком людство стає все більш залежним від технологій.

У наші дні космічні супутники – ключова ланка глобальної системи зв'язку та навігації, літаки з'єднують континенти, а вся Земля обплутана електричними мережами.

Всі ці системи дуже уразливі, якщо відбуваються сонячні бурі. Від спалахів на Сонці може постраждати електронне обладнання літаків та космічних кораблів, енергетичні системи на Землі також можуть бути виведені з ладу.

Останнім часом від сонячної активності постраждало чимало супутників та електромереж – достатньо для того, щоб переконатися у необхідності своєчасного прогнозування того, що відбувається на Сонці.

Над вирішенням цього завдання працюють метеорологи та астрономи всього світу.

Наразі метеорологи можуть точно спрогнозувати сонячну бурю за шість годин до її початку. Для Британії, наприклад, таке прогнозування може скоротити можливі збитки з 16 млрд фунтів (20,6 млрд доларів) до 3 млрд фунтів (3,86 млрд доларів).

Автор фото, Getty Images

Екстремальні "погодні" умови в космосі - серед основних ризиків для Британії, поряд з такими традиційними ризиками, як пандемія грипу та повінь.

Британський уряд проводить переговори з енергетичними компаніями, авіакомпаніями, операторами космічних систем щодо плану дій у разі виникнення сонячних бур. Ці плани мають допомогти країні мінімізувати втрати від них та інших екстремальних подій у космосі.

Важливо, наприклад, передбачити, щоб у разі порушення роботи енергетичних систем залишалося достатньо енергії для забезпечення роботи холодильників із запасами продуктів та медикаментів.

Якщо зв'язок із частиною супутників буде втрачено, система супутникової навігації та супутникове телебачення можуть перестати працювати.

Автор фото, Getty Images

Точне прогнозування можливих спалахів та магнітних бур на Сонці допомогло б вжити більш ефективних заходів для захисту обладнання, чутливого до зміни магнітного поля.

Маршрут деяких авіарейсів проходить через Північний полюс. Цим шляхом, наприклад, часто літають літаки з Європи до Північної Америки. Під час спалахів на Сонці диспетчери зазвичай змінюють траєкторію польоту лайнера так, щоб він не летів через полюс.

Це робиться для того, щоб уникнути впливу високого радіаційного випромінювання та можливих перебоїв у радіозв'язку.

Сьогодні ми знаємо про "погоду" у космосі набагато більше, ніж було відомо у 1972 році, але з розвитком технологій потрібно забезпечити гарантії того, що техніка витримає найгірші умови, в які нас може поставити Сонце.