Корональные выбросы массы
Корональные выбросы массы (Coronal mass ejections или CME) представляют собой гигантские объемы солнечного вещества, выбрасываемые в межпланетное пространство из атмосферы Солнца в результате происходящих в ней активных процессов. По видимому, именно вещество корональных выбросов, достигающее Земли, является главной причиной возмущений земной магнитосферы и магнитных бурь. Природа выбросов и причины, по которым они происходят, понятны пока не до конца. Так, например, давно известно, что корональные выбросы массы часто (возможно всегда) связаны с солнечными вспышками, но механизм этой связи так до сих пор и не установлен. Не известно даже, предшествует ли выброс вспышке или, наоборот, является ее следствием.
Хотя наблюдения дальней короны Солнца во время затмений насчитывают тысячи лет, существование корональных выбросов массы оставалось неизвестным вплоть до начала космической эры. Впервые наблюдательные свидетельства этого явления были получены около 35 лет назад на коронографе солнечной орбитальной станции OSO 7, работавшей на орбите с 1971 по 1973 год. Причина, по которой открытие корональных выбросов массы случилось так поздно, состоит в том, что полная фаза солнечных затмений продолжается на Земле очень короткое время (всего несколько минут), что недостаточно для обнаружения коронального выброса, длящегося несколько часов. Кроме того, наземные коронографы неспособны обнаружить слабое излучение выброса из-за яркого свечения неба. Коронографы, устанавливаемые на борту космических аппаратов, избавлены от этого недостатка и благодаря этому предоставляют широкие возможности для исследования корональных выбросов.
Корональные выбросы массы нарушают движение потоков солнечного ветра и вызывают магнитные бури, которые иногда приводят к катастрофическим результатам. По этой причине исследование корональных выбросов и разработка способов их раннего прогнозирования представляет большое значение. Большое число выбросов и эруптивных протуберанцев в последнее десятилетие было зарегистрировано космическим коронографом LASCO (The Large Angle and Spectrometric Coronagraph) на борту станции SOHO (Solar and Heliospheric Observatory. Наблюдения LASCO показали, что частота корональных выбросов массы зависит от солнечного цикла. Во время минимума активности происходит в среднем около одного выброса в неделю, тогда как во время максимума солнечного цикла происходило по 2-3 корональных выброса в день. Фильм (3.4 MB MPEG) демонстрирует результаты непрерывных наблюдений корональных выбросов массы в течение целого месяца в феврале 1998 года, проведенных инструментом LASCO.
Источник
Корональные выбросы массы
Корональный выброс массы (англ. coronal mass ejection , сокр. CME ) — выброс вещества из солнечной короны. Наблюдение корональных выбросов массы с поверхности Земли затруднено. По-видимому, первое наблюдение корональных выбросов в видимом диапазоне длин волн было выполнено в начале 1970-х годов с помощью коронографа, установленного на седьмой орбитальной солнечной обсерватории (англ.). Так как затмевающий диск коронографа вырезает из поля зрения прибора яркий диск Солнца, то наблюдения источника коронального выброса на поверхности Солнца с помощью коронографа оказываются невозможным, и предположения о возможном его источнике делаются на основе наблюдений другими приборами в других диапазонах волн [1] . Эта принципиальная трудность приводит к тому, что по наблюдениям со спутника вблизи Земли в ряде случаев оказывается невозможным определить направление движения выброса: движется ли он к Земле или от Земли. Для преодоления этой трудности в настоящее время используется пара космических аппаратов проекта STEREO, которые разведены на большие углы по орбите Земли.
В отличие от солнечных вспышек, во время которых магнитная энергия, накопленная в активных областях на Солнце, реализуется в основном в виде электромагнитного излучения, во время корональных выбросов массы эта энергия расходуется на ускорение огромных масс вещества. Солнечные вспышки и корональные выбросы являются независимыми процессами. Выброс включает в себя плазму, состоящую в основном из электронов и протонов наряду с небольшим количеством более тяжёлых элементов — гелия, кислорода, железа и других. Некоторые ионы часто имеют более низкие состояния ионизации (например, однократно ионизованные атомы гелия), чем окружающая спокойная плазма короны, что указывает на то, что значительная часть массы выброса может быть ускорена из областей с более низкой температурой, то есть с уровня хромосферы. Характерной особенностью выброса является то, что общая топология выброса имеет форму гигантской петли, оба или одно основание которой закреплены за солнечную атмосферу, а магнитное поле в выбросе, как правило, выше, чем в спокойном солнечном ветре, и представляет собой скрученные в жгут магнитные силовые линии.
Различают также корональный выброс в межпланетном пространстве (англ. interplanetary coronal mass ejection , сокр. ICME ). Одной из разновидностей такого выброса является магнитное облако. Когда выброс достигает Земли, он может оказать сильное влияние на её магнитосферу, вызывая различные эффекты космической погоды. Среди возможных эффектов — полярные сияния, магнитные бури, нарушения в работе электрооборудования, ухудшение условий распространения радиоволн.
См. также
Примечания
- ↑Wang Y., et al.Statistical study of coronal mass ejection source locations: Understanding CMEs viewed in coronagraphs (англ.) // J. Geophys. Res.. — 2011. — Т. 116. — С. A04104.
Литература
- Brueckner G. E.The Behaviour of the Outer Solar Corona (3R☉ to 10R☉ during a Large Solar Flare Observed from OSO-7 in White Light (англ.) // Gordon Newkirk Jr. (ed.), Coronal Disturbances, IAU Symposium no. 57, held at Surfers Paradise, Queensland, Australia, 7—11 September, 1973, pp. 333—334, Reidel, Dordrecht; Boston. — 1974.
- Rainer Schwenn.Space Weather: The Solar Perspective (англ.) // Living Rev. Solar Phys. (англ.), 3, (2006), 2. [Онлайн-статья]. — 2006—2010.
- Корональные выбросы массы. Энциклопедия Солнца. Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца, ФИАН (ТЕСИС).
 |
 Солнце | ||
|---|---|---|
| Структура | Ядро · Зона лучистого переноса · Конвективная зона |  |
| Атмосфера | Фотосфера · Хромосфера · Солнечная корона | |
| Расширенная структура | Гелиосфера (Гелиосферный токовый слой · Граница ударной волны) · Гелиосферная мантия · Гелиопауза · Головная ударная волна | |
| Относящиеся к Солнцу феномены | Солнечное затмение · Солнечная активность (Солнечные пятна · Солнечные вспышки · Корональные выбросы массы) · Солнечная радиация (Вариации солнечного излучения) · Корональные дыры · Корональные петли · Факелы · Гранулы · Флоккулы · Протуберанцы и волокна · Спикулы · Супергрануляция · Солнечный ветер · Волна Мортона | |
| Связанные темы | Солнечная система · Солнечное динамо · Звёздная эволюция | |
| Спектральный класс: G2 | ||
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Корональные выбросы массы» в других словарях:
Корональные дыры — Корональные дыры, зафиксированные миссией STEREO 25 мая 2007 года Корональные дыры (англ. coronal holes) о … Википедия
Солнце — У этого термина существуют и другие значения, см. Солнце (значения). Солнце … Википедия
Светило — Солнце Основные характеристики Среднее расстояние от Земли 1,496×1011 м (8,31 световых минут) Видимая звёздная величина (V) −26,74m … Википедия
Солнечная корона — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Протуберанец — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Солнечная система — в представлении художника. Масштабы расстояний от Солнца не соблюдены. Общие характеристики Возраст … Википедия
Солнечный ветер — У этого термина существуют и другие значения, см. Солнечный ветер (фильм) … Википедия
Солнечная вспышка — Солнечная вспышка, фотография спутника Hinode. Наблюдается как две узких, ярких структуры около южной части солнечного пятна. Солнечная вспышка взрывной процесс выделения энергии (световой … Википедия
Гелиосфера — Компоненты гелиосферы Гелиосфера область околосолнечного пространства, в которой плазма солнечного ветра движется от Солнца … Википедия
Солнечная активность — Последние 30 лет солнечной активности. Солнечная активность комплекс явлений и процессов, связанных с образованием и распадом в солнечной атмосфере сильных магнитных полей. Сод … Википедия
Источник
Могут ли солнечные вспышки уничтожить цивилизацию
За исключением случаев, когда оно внезапно выбрасывает радиацию и плазму в случайных направлениях. Эти солнечные вспышки и корональные выбросы массы (КВМ) могут нанести удар по Земле и иметь самые ужасные последствия для человечества.
Как именно они работают? Насколько опасными могут быть? И можем ли мы подготовиться к ним? Попробуем ответить на эти вопросы.
Магнетизм, электромагнетизм и не только
Несмотря на то, что Солнце выглядит довольно твёрдым, на самом деле оно является очень горячим океаном. Настолько горячим, что разделяет атомы на электроны и ядра, парящие в плазме. Эта масса выталкивается и формируется магнитным полем Солнца. Так же, как и гравитационное поле Солнца воздействует на планеты, создавая их орбиты.
Однако магнетизм сильно отличается от гравитации. Эта сила является лишь одной частью электромагнетизма. Электричество создает магнитные поля, а магнитные поля способны создавать электричество.
Солнечная плазма, состоящая из электрически заряженных протонов и электронов, создает магнитное поле при их движении. И это магнитное поле формирует поток частиц. Весь процесс зациклен. Магнитное поле Солнца хранит огромное количество энергии и просачивается через всю Солнечную систему.
Но магнитное поле не всегда спокойное. Когда потоки солнечной плазмы сбиваются и закручиваются вокруг себя, появляются магнитные узлы, которые накапливают огромное количество энергии. Когда они «ломаются», Солнце извергает плазму в космическое пространство. Такие бури бывают разных типов. Например, солнечные вспышки – приливные волны высокоэнергетического излучения. Они мчатся через систему со скоростью света.
Ещё бывают корональные выбросы массы, которые вырывают миллионы или миллиарды тонн плазмы из солнечной атмосферы и катапультируют их через пространство со скоростью до 9 миллионов километров в час.
Наш магнитный щит
Как не удивительно, во время таких выбросов на планете ничего не происходит. В большинстве случаев. Атмосфера Земли защищает нас от худших последствий солнечной вспышки, поглощая поток рентгеновских лучей высоко в атмосфере, задолго до того, как он достигнет поверхности. Электризованная плазма от корональных выбросов отклоняется магнитным полем Земли, которое перенаправляет энергетический шторм к Северному и Южному полюсам. Там частицы падают в атмосферу, заставляя небо светиться. Мы же можем наслаждаться полярным сиянием.
Однако бывают и ураганы. В случае с Солнцем — солнечные суперштормы. И мы знаем, что они случаются один или два раза в каждом веке. Если бы это случилось сегодня, ученые сперва бы обнаружили сильные солнечные вспышки. Это своеобразные предвестники надвигающейся грозы. Благодаря имеющимся обсерваториям, зарегистрировать их не составляет труда.
Гроза – это сам корональный выброс, состоящий из миллиардов тонн горячей магнитной плазмы, которая преодолевает 150 миллионов километров между Солнцем и Землей менее чем за день.
Каковы последствия?
Несколько сотен лет назад никто бы не волновался. Солнечный шторм, бушующий над Землей, не влияет на «машины из мяса и костей». Максимум, у вас заболит голова. Чего не скажешь о различных электроприборах. Магнетизм создаёт электрические токи. Земля в 21 веке покрыта миллионами километров проводов, передающих электричество. Энергия коронального выброса может вызвать посторонние токи в нашей энергосети, которые в лучшем случае приведут к отключению.
Это уже происходило. Например, когда вся электросеть Квебека вышла из строя после сильной солнечной бури в 1989 году. Но, в целом, наши инженеры знают, как бороться с этими штормами. Последний раз крупный солнечный ураган обрушился на Землю в 1859 году. К счастью, из всех современных технологий у нас были только телеграфные системы. Они вышли из строя во всем мире, поражая своих операторов током.
В 2012 году человечеству чудом удалось избежать крупнейшего выброса. Он прошел совсем недалеко от Земли и практически не задел планету. Исследования показали, что в случае «попадания» повреждения электронным системам оценивались бы в 2,6 триллиона долларов. И это только для энергосистем в США. На замену потребовалось бы от 4 до 10 лет.
Вероятность попадания под столь мощный выброс оценивается в 12% за десятилетие. Это примерно 50/50, что следующий шторм произойдёт в течение 50 лет. И есть ещё более тревожные новости. В 2019 году была опубликована научная статья, согласно которой даже спокойные звёзды, как наше Солнце, могут создавать супервспышки каждые несколько тысяч лет.
Если такая буря ударит по нам неподготовленным, последствия могут быть катастрофическими.
Трудно переоценить, насколько мы зависим от электричества. Это не просто свет в доме. Компьютеры, бытовая техника, навигация и коммуникации. Человечество буквально вернется в каменный век.
Время паниковать?
К счастью, даже если солнечные штормы невозможно предотвратить, практически все их негативные эффекты можно компенсировать. У ученых, наблюдающих за Солнцем, есть от нескольких часов до нескольких дней, чтобы засечь прибытие коронального выброса.
Источник