Самая мощная активность солнца

Самые мощные вспышки на Солнце в истории

Человек не представляет своей жизни без солнечного света и тепла. Однако Солнце приносит нам не только радость. Каждые 11 лет на нем случаются катаклизмы, оказывающие немалое влияние на наше существование. Какие же самые мощные вспышки были зарегистрированы на Солнце за весь период наблюдений, и чем они опасны для человечества?

Величайшая буря 1859 года

Великой бурей или Солнечным суперштормом была названа мощнейшая вспышка, случившаяся в 1859 году. С конца августа по 2 сентября на Солнце наблюдалось резкое образование и исчезновение пятен и всполохов. Уже современные ученые установили, что эти явления сопровождались масштабными выбросами корональных веществ.

Наиболее масштабный всплеск солнечного вещества был отмечен 1 сентября ученым Р. Кэррингтоном. Выброс вызвал на Земле феноменальные события. По всей планете выходили из эксплуатации телеграфные линии, люди оставались без связи, а в атмосфере полыхало ярчайшее «Северное сияние».

Ученые утверждают, что это была сильнейшая геомагнитная буря из всех изученных. Мощность солнечного вихря и невероятная скорость, с которой достигали Земли звездные частицы, объясняют тем, что 2-3 предыдущих дня корональные выбросы «прокладывали прямой путь» от Солнца к планете.

Солнечная буря 774 года

Но по мнению некоторых исследователей, вспышка 1859 года не может занимать лидирующее место по своей силе и скорости магнитных бурь. Существует предположение, что она уступает более мощному солнечному шторму, случившемуся в 774 году и оказавшему на планету значительное негативное влияние.

Ученые проверили годичные кольца старых деревьев на наличие радиоактивного углерода-14 и пришли к выводу, что в 774 году солнце действительно выбросило внушительный объем заряженных частиц. По своей силе выброс превышал Супершторм 1859 года практически в 20 раз. Тем не менее, его интенсивность была намного ниже предполагаемых показателей и не могла закончиться планетарной катастрофой.

Железнодорожный шторм 1921 года

13 мая 1921 года на солнечной сфере было замечено огромное пятно. Его диаметр равнялся примерно 300 тысячам километров. А еще через 2 дня произошла геомагнитная буря, заблокировавшая работу половины технических средств главной железной дороги Нью-Йорка. Без связи сталась практически вся Восточная часть Соединенных Штатов.

Солнечная буря 1972 года

27 июля 1972 года астрономы отметили крупный центр активности, восходящий из-за восточной кромки Солнца. Начались сияния и выбросы на лимбе, увеличилась яркость короны, повысился поток радиоизлучения. Первая сильная вспышка с мощным диапазоном зафиксирована 2 августа.

4 августа произошел второй всплеск активности. Через некоторое время спутники зафиксировали внушительные потоки протонов, что говорило о резком ускорении солнечных частиц. Вторая вспышка оказала внушительное влияние на процессы в верхних слоях земной атмосферы.

Третья вспышка случилась 7 августа. Она была самая мощная в видимом диапазоне, но ее влияние было меньше по сравнению с предыдущим всплеском.

Надо сказать, что большие солнечные волнения весьма опасны для космонавтов. Во время бури 1972 года на околоземной орбите работал корабль «Аполлон-16». Космонавты лишь немного не попали под воздействие вспышки уровня Х2. Если бы не везение, они бы подверглись большому облучению в три сотни Бэр, от которого погибли бы максимум за 3-4 недели.

Солнечная буря 1989 года

13 марта произошла геомагнитная буря уровня Х15, наглядно показавшая, какую опасность несут солнечные волнения. Ее итогом стало обесточивание массы канадских домов, расположенных в Монреале и на окраинах Квебека.

С трудом противостояли электромагнитному давлению электросети северных штатов США. Последствия бури почувствовал весь мир. Жители планеты могли любоваться небывалыми красотами Северного сияния.

В этот период была заблокирована радиообщение между СССР и США, а всполохи северного сияния были заметны даже над крымским небом. Деформированное поле планеты разрушило одну из установок ядерной станции в Нью-Джерси.

Солнечный шторм в День Бастилии

14 июля 2000 года, в 211 годовщину захвата Бастилии, была зарегистрирована еще одна солнечная буря, получившая название – вспышка «Дня Бастилии». Силу солнечной активности смогли засечь даже аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», установленные на огромном расстоянии от Солнца.

Последствия этого всплеска почувствовали в каждом уголке Земли. Начались проблемы с радиосвязью. Пассажиры самолетов, которые пролетали над полюсами, подверглись радиационному облучению. К счастью, его уровень был относительно небольшим и не сыграл пагубной роли.

Вспышка Хэллоуина

Октябрь 2003 года был отмечен одним из сильнейших солнечных штормов уровня Х45. Ученым не удалось точно измерить его мощность – аппаратура орбитальных телескопов не выдержала такой нагрузки и «опоздала» больше, чем на 10 минут.

Большая часть солнечного потока прошла, не задев поверхности планеты. Но ряд спутников был поврежден корональными выбросами, что закончилось перебоями сотовой и телефонной связи.

Вспышка 2005 года

В сентябре 2005 года было отмечено три случая солнечной активности: 7, 8 и 9 сентября. Вспышка 7 сентября стала четвертой по интенсивности из изученных наукой. По официальным данным, электромагнитный удар по околопланетному пространству достиг максимальной степени интенсивности R5.

9 сентября, в самый пик солнечной интенсивности, в Москве произошло рекордное количество самоубийств – 10 человек за сутки. Специалисты считают, что массовое расставание с жизнью было также вызвано солнечной бурей.

Солнечный шторм 2006 года

5 декабря 2006 года зарегистрирован солнечный всплеск пиковой мощности Х9. К счастью, его поток был направлен в противоположную от Земли сторону. Об этом свидетельствуют данные двух аппаратов STEREO, установленных на орбите для изучения звездной активности.

Солнечные волнения 2011 года

9 августа 2011 года произошла солнечная буря, ставшая пиком последнего солнцеоборота. Ее уровень был равен Х6,9. Этот всплеск назвали лидером цикла 24. Он был зафиксирован одним из спутников NASA, являвшегося собственностью обсерватории по изучению звездной активности. Частицы потока воздействовали на верхние слои земной атмосферы, что привело к неполадкам в радиосвязи.

Вспышка 2012 года

В этот год 21 июля на Земле произошли серьезные проблемы с радиосвязью. Многие жители планеты могли любоваться необычайно яркими полярными сияниями. Все эти события были вызваны гигантской вспышкой уровня Х1,4, которую выпустил к Земле динамичный солнечный район 1520.

Солнечные волнения 2015 года

7 мая 2015 года случилась еще одна массивная вспышка. Ее активность была равна уровню Х2,7. Многим покажется, что это совсем немного. Но и такого показателя достаточно для нарушения связи и вызова ярчайших полярных всполохов. Кроме того, теперь мы можем любоваться прекрасными фотоснимками, сделанными с околоземных спутников.

Солнечная буря 2017

6 сентября 2017 года отмечено самой интенсивной за последние 12 лет солнечной бурей. Вспышку отнесли к уровню Х9,3, свидетельствовавшему о высочайшей силе. Второй мощный всплеск зафиксирован 7-го, а третий – 8 сентября.

Завершающая вспышка небывалой силы случилась 10 сентября. Светило «выплюнуло» в космическое пространство огромную массу плазмы. Ученые утверждают, что вспышки 6 и 10 сентября являются одними из самых сильных, какие вообще может производить Солнце.

Причины и последствия солнечных волнений

Причиной солнечных штормов является всплеск энергии в атмосфере звезды. Образование сильнейших бурь зависит от магнитных полей светила. Солнечные вспышки называют катаклизмическими феноменами, формирующимися на поверхности звезды.

Образование солнечных бурь проходит в несколько этапов:

• Обрыв магнитных силовых линий и их соединение в новую структуру;
• Выделение несчитанного количества энергии;
• Перегрев солнечной системы;
• Разгон заряженных элементов до сверхсветовых скоростей.

Разделение вспышек на группы осуществляется в зависимости от уровня рентгеновского излучения. Степень интенсивности обозначается числами от 1,0 до 9,9 для букв от A до X. Вспышки класса Х считаются самыми мощными из всех изученных по силе рентгеновского излучения. В большинстве случаев, они не долетают до планеты, но оказывают немалое влияние на ее магнитное поле.

Энергию, выделяемую супервспышками, можно сравнить со взрывами триллионов мегатонных атомных бомб. Нередко они сопровождаются корональными выбросами массы. Так называют триллионы тонн вещества, движущегося со скоростью несколько сотен км/с. Добравшись до нашей планете, они вступают в контакт с ее магнитосферой, вызывая сбои технических устройств.

Слои солнечной энергии добираются до Земли с различной скоростью:

• Рентгеновское излучение за 8 минут;
• Тяжелые элементы за несколько часов;
• Плазменные облака от корональных выбросов за 2-3 суток.

Геомагнитные колебания оказывают немалое влияние не только на радиоэлектронику, но и на здоровье человека.Сбои в магнитном поле Земли проявляются неожиданной головной болью, скачками артериального давления, обострением хронических недугов. В это время в 5 раз увеличивается количество суицидов, на 15% учащаются инсульты и инфаркты.

К счастью, человеческому организму свойственна не только повышенная чувствительность, но и быстрое привыкание к повторяющимся явлениям. Солнечные вспышки происходят с определенной периодичностью, но чувствуем мы лишь наиболее сильные.

Видео

Источник

На Солнце произошла самая мощная за три года вспышка. Врач рассказал, для кого такие события могут быть опасны

Правда, в этот раз землянам повезло — активность была направлена в другую сторону.

Мощная вспышка класса М произошла на Солнце накануне. Об этом сообщили в лаборатории рентгеновской астрономии Физического института РАН. По словам учёных, это наиболее сильный выброс плазмы из звезды за последние три года.

— По показаниям космических детекторов рентгеновского излучения, работающих на орбите, вспышке присвоен балл М4.4. Это четвёртый балл по пятибалльной системе вспышек (выше класса M находится только класс вспышек X), — объяснили в лаборатории.

Там уточнили, что выброс произошёл на противоположной от Земли стороне, поэтому в ближайшее время это событие едва ли коснётся планеты. Учёные не исключили, что активность области, в которой произошла вспышка, продолжится и дальше, но предсказать это заранее пока невозможно. Исследователи также отметили, что выброс, вероятно, имел силу класса X, но из-за его расположения и направления зафиксировать космическими аппаратами это не удалось.

Врач Евгений Ликунов объяснил, как такие события влияют на людей. По его словам, солнечному воздействию подвержены не только метеозависимые, но и люди с различными хроническими заболеваниями.

— Это гипертоники и гипотоники. Люди, у которых есть хронические ишемические болезни с атеросклеротическим поражением сосудов головы. Чаще всего это проявляется в головной боли. Она не мигренеподобная, а именно та боль, которая легко купируется болеутоляющими препаратами, — рассказал врач в беседе с Лайфом.

Он добавил, что также одним из проявлений является низкое артериальное давление. Причём достаётся даже тем, кто всю жизнь был гипертоником. По словам Ликунова, давление может падать вплоть до тошноты. Кроме того, может упасть сахар в крови, а девушки молодого возраста в отдельных случаях даже могут потерять сознание, отметил медик.

Ранее в ходе доклада, посвящённого солнечной активности, руководитель Центра космической погоды для нужд аэронавигации при Институте прикладной геофизики рассказал о дозах облучения, получаемых пассажирами самолётов.

Источник

«Жизнь со звездой» — часть 1: солнечная активность

Ночь с 1-го на 2-е сентября 1859 года ознаменовала себя крупнейшим полярным сиянием, за всю историю астрономических наблюдений — его можно было наблюдать на всей территории Земли. В приполярных областях при её свете можно было читать, оно было настолько ярким — что разбудило золотоискателей в Скалистых горах. Большинство телеграфов на территории Европы и Северной Америки вышли из строя, а на телеграфных столбах — свидетели наблюдали искры. Оценка последствий подобного события (случись оно в современном мире, с централизованными электрическими сетями) даёт величины ущерба в 0,6-2,6 трлн $, только для США. Таковым было самое разрушительное проявление космической погоды на данный момент, зафиксированное человечеством.

В первой части статьи — я опишу явления солнечной активности, которые лежат в основе «космической погоды», а для этого, в свою очередь — нам потребуется углубиться в строение Солнца, выглядящее следующим образом:

Солнечное ядро — занимает зону от центра до 0,25 радиуса Солнца. Здесь находится зона с максимальной температурой (порядка 15 млн K), давлением (порядка 250 млрд атмосфер), и плотностью (достигающей 150 г/см 3 ). Так как скорость термоядерных реакций сильно зависит от температуры — основная часть выделения энергии в Солнце, происходит именно в этой области. Однако даже при таких показателях — скорость термоядерных реакций весьма не велика (порядка 275 Ватт/м 3 ), поэтому термоядерные реакторы, типа ITER – требуют на порядок больших температур, чтобы иметь разумные показатели по соотношению объём/мощность.

Зона лучистого переноса — простирается от глубины в 0,25, до примерно 0,7 радиуса Солнца. Названа она так — потому-что основным способом переноса энергии в ней является последовательное излучение и поглощение фотонов. Это довольно спокойная зона, в которой основным видом движения является вращательное: Солнце делает примерно один оборот за 25,6 дней по линии экватора (для наблюдателя на Земле, с учётом нашего вращения вокруг Солнца — выходит примерно 28 дней), и за 33,5 дня на уровне полюсов. Лучистая зона, в данном случае — имеет примерно усреднённую (между этих двух) скорость.

Тахоклин — переходная область, находящаяся между лучистой и конвективной зонами, его толщина составляет примерно 0,04 радиуса Солнца. В данной области происходит переход от лучистого (спокойного) переноса тепла к конвективному (турбулентному), и от «твердотельного вращения» (когда слои вращаются с равномерной частотой) — к дифференциальному (различающемуся в полярных, и экваториальных областях).

Причины такого перехода следующие: на границе около 0,7 радиуса Солнца — постепенное падение температуры и давления солнечных слоёв приводит к тому, что физические условия уже не позволяют поддерживать атомы плазмы без электронов (однократно ионизованными — атомы водорода, и двукратно — гелия). Соответственно начинает действовать фотоэффект, и вещество перестаёт быть прозрачным. Лучистый перенос теряет свою эффективность, и конвективный перенос тепла выходит на первое место.

Объяснение источника второго эффекта является значительно более комплексной задачей, и её решение долго не давалось учёным. Но в 2013 году с помощью данных «Обсерватории солнечной динамики» была также показана связь между конвективным движением на Солнце (носящим на мелких масштабах — хаотический характер) и устойчивым, дифференциальным вращением Солнца:

Ключевыми факторами, в понимании процессов происходящих на Солнце являются следующие:

1) Источником энергии для возникновения всех процессов, регистрируемых нами на Солнце является турбулентная конвекция (а уже её источником — является градиент температуры между солнечным ядром, в котором протекают термоядерные реакции, и поверхностью Солнца через которое происходит излучение этой энергии).

2) Практически всё вещество на Солнце (за исключением определённой доли водорода в фотосфере) находится в состоянии плазмы. По этой причине перенос энергии происходит за счёт кинетической энергии конвективных потоков, и за счёт электромагнитного поля. При этом энергия может свободно переходить из одного вида, в другое (движение плазмы может генерировать магнитное поле, а в другом случае — магнитное поле может разгонять потоки плазмы).

Конвективная зона — зона, располагающаяся на расстоянии около 0,7 радиуса, и непосредственно до самой видимой поверхности. За неимением других возможностей перенос тепла с этого уровня начинает происходить за счёт перемешивания слоёв (то есть конвекции, отчего, собственно, данная зона и была так названа). Именно эта зона ответственна за все явления, которые принято называть «солнечная активность».

Основная структура конвективной зоны (и видимой «поверхности» Солнца) — состоит из гранул (типичным диаметром в 1000 км, и временем существования от 8 до 20 минут), и супергранул (размерами в 30 тыс. км, и временем жизни — около суток). Гранулярная структура — состоит из светлых областей (где вещество поднимается из глубин Солнца) и тёмных промежутков между ними (где вещество соответственно опускается). Вертикальная скорость движения вещества составляет 1-2 км/с, а глубина гранул — составляет сотни и тысячи километров.

Солнечные пятна — это области, в которых сильные магнитное поля препятствует конвективному движению вещества. Не смотря на название — «пятнами» их можно назвать с большой натяжкой: температура внутри них составляет 3000-4500 K. А видимая их чернота объясняется температурой окружающего вещества (составляющая в среднем 5780 K), и соответственно значительно меньшим излучением света «пятнами» на внешнем фоне. Практически с начала систематических наблюдений за пятнами на Солнце в 1749 году — они стали основным доказательством существования 11-летнего цикла солнечной активности (поэтому нулевым циклом, от которого сейчас ведётся отсчёт был выбран тот, который шёл в тот момент — он начался 1745 году):

Если быть более точными — цикл имеет усреднённую длительность около 11,2 лет, и меняется в интервале от 7 до 17 лет (при этом чем короче цикл — тем большую силу он имеет). Стадия роста в цикле занимает меньший период времени (4,6 года, против 6,7 лет — в среднем у стадии спада). В начале цикла пятна появляются на широтах порядка ±35-40°, затем смещаются к области ±15° в период максимума, а к концу цикла — большинство из них встречается на широтах ±5-8° (так называемый закон Шпёрера):

Такая цикличность в поведении и числе пятен — связана с 11-летним циклом по смене магнитных полюсов Солнца (при этом полный цикл по смене полярности север/юг — занимает соответственно 22 года). Однако этот 22-х летний период (цикл Хейла) — не получил широкой известности, так как кроме смены полярности, он себя никак практически не проявляет.

Наличие статистики за 400+ лет позволило предположить о наличие векового цикла солнечной активности (так называемого цикла Гляйсберга — длящегося в интервале 70-100 лет, со среднем значением в 87 лет). Но по настоящему доказать его наличие — удалось только с появлением радиоуглеродного анализа: дело в том, что в периоды солнечного максимума солнечный ветер становится плотнее, а гелиосфера Солнца немного расширяется (на этом основывалась череда сообщений о выходе Вояджера-1 за пределы Солнечной системы: 1, 2, 3, 4), при этом поток галактических космических лучей — сокращается, а вместе с ним сокращается выработка радиоактивного углерода-14 в верхних слоях атмосферы. Следы этих изменений за прошедшие 11 тысяч лет — находят в ледяных кернах и годичных кольцах деревьев:

Солнечные пятна часто образуются группами, при этом ведущее пятно — имеет ту же полярность, что и текущая полярность данного полушария, а заднее — противоположную. Группа пятен может существовать от нескольких часов, до нескольких месяцев (на этом основывается долгосрочный, 27-дневный прогноз — когда пятна, сделавшие один оборот, вернутся в то же положение, что и сейчас).

Солнечные факелы — являются своеобразными «пятнами на оборот»: в данном случае магнитное поле выступает усилителем конвекции, которая в свою очередь — поднимает температуру и светимость «поверхности» Солнца.

Протуберанцы — образования причудливой формы, в стабильном состоянии напоминающие половинку тора, опирающуюся на «поверхность» Солнца:

Такой формой они обязаны магнитному полю, которое является их источником: поток вещества, двигающийся по магнитным линиям — в начале поднимается из глубин Солнца, затем описывает дугу, и падает обратно на Солнце. Такие фонтаны вещества — могут существовать вплоть до месяцев. В них может заключаться огромная энергия, которая может выделяться в двух физических явлениях, о которых речь пойдёт ниже.

Солнце, крупный протуберанец и Юпитер с Землёй — в масштабе

Солнечные вспышки — гигантские выбросы энергии (самый крупный из которых — описан в начале данной статьи). В ходе типичной вспышки может выделяться энергия порядка 10 20 Дж (около 10 гигатонн в тротиловом эквиваленте), в крупных — порядка 10 25 Дж (около 1 млрд мегатонн). Их источником являются пересоединение магнитных полей на Солнце (когда два магнитных «кольца» соприкасаются между собой, и резко меняют свою структуру):

Точные доказательства такого процесса — были получены совсем недавно. В ходе солнечной вспышки энергия выделяется во всём спектре электромагнитного излучения, большая часть — излучается в жёстком ультрафиолете, а также рентгеновских и гамма-лучах (это связано с тем, что магнитные поля в процессе пересоединения разогревают плазму до десятков миллионов градусов). Только небольшая часть энергии выделяется в видимом диапазоне света, поэтому в обычной ситуации — они не видны. Но в случае с Кэррингтонским событием — вспышку можно было наблюдать даже невооружённым глазом.

Вспышки по интенсивности делят на пять классов: A, B, C, M, X. Каждый последующий класс — мощнее предыдущего в десять раз. Каждый класс разбивается на линейную шкалу от 1.0 до 9.9, у класса X — нет верхней границы: на данный момент самая мощная вспышка, зафиксированная с 1957 года (когда начались внеатмосферные наблюдения, и полную мощность по всему спектру излучения — стало возможно установить) — произошла 4 ноября 2003, и по уточнённым данным — имела класс X45.

Корональные выбросы массы — это сопутствующий вспышкам (но не всегда), процесс выброса огромных масс вещества (что отражено в названии этого процесса). В среднем — выбросы составляют около миллиарда тонн, и протекают с большой скоростью (порядка 500 км/с). Источником таких масс — являются протуберанцы. В процессе пересоединения магнитного поля магнитные линии устремляются от Солнца в бесконечность, за ними — устремляется и массы плазмы, двигающиеся по ним:

Фотосфера — это видимая «поверхность» Солнца. Она составляет примерно 300 км в толщину, и именно в ней происходит излучение большая части видимой спектра. Плотность этого слоя составляет от 10 -8 до 10 -9 г\см 3 . Именно здесь достигается минимальная температура Солнца (4300 K), но средняя температура данной области — близка к температуре в 5777 K:

Фактически являясь продолжением конвективной зоны — фотосфера является видимым (для нас) отражением тех явлений и той структуры, которая существует в конвективной зоне (которая описана выше).

Хромосфера — это слой около 10 тыс. км толщиной, располагаемый между фотосферой и короной. Здесь резко начинает падать давление, а температура — снова начинает расти:

В связи с тем, что давление в этом слое очень низкое — его светимость (несмотря на рост температуры) в сотни раз меньше, чем у фотосферы. По этой причине, впервые оно было открыто благодаря лунным затмениям (когда свет от фотосферы не мешал наблюдению данного слоя). Именно в этой области Солнца — впервые был обнаружен гелий.

Хромосфера в основном, состоит из спикул — объектов продолговатой формы, имеющих несколько тысяч километров в диаметре, и около тысячи в глубину:

Поднимаясь из фотосферы — они переносят вещество в верхние слои Солнца. Другой составляющей хромосферы — являются фибриллы. Они представляют собой вертикальные петли вещества, увлекаемые магнитным полем (по типу протуберанцев).

Корона — начинается от видимого радиуса Солнца, и простирается на 10-20 его диаметров. Состоит из весьма разреженного, и неравномерно распределённого вещества, с температурой превышающей миллион кельвин.

Источником столь большой температуры короны, по последним данным — служат хромосферные спикулы, которые подпитывают её высокоэнергетическими частицами. Структура короны сильно зависит от периода солнечной активности: во время максимумов — она имеет сферическую форму, во время минимумов — вытянутую по направлению экватора:

Солнечный ветер — это поток сильно разреженного солнечного вещества, с температурой близкой к корональной, движущийся с высокой скоростью (на орбите Земли — его скорость составляет 300-400 км\с):

Это вещество — разгоняется магнитными полями Солнца (от этого такая высокая разница в скорости между экватором и полюсами). Производимое им давление составляет на орбите Земли 1-6 нПа (в зависимости от периода 11-летнего цикла, и наличия корональных выбросов). Посредством солнечного ветра — Солнце теряет около 10 -14 M_C (это на несколько порядков меньше того, что оно теряет за счёт излучения).

П.С. Во второй части статьи — об космической погоде, аппаратах исследующих Солнце и службах, следящих за его состоянием.

Источник