Солнечные вспышки в режиме реального времени – все о космосе

Солнечная активность. Вспышки на Солнце онлайн

Солнечные вспышки в режиме реального времени - все о космосе

Солнечная активность. Вспышки на Солнце онлайн. Подробно

Связь солнечных и земных явлений обнаружили в ещё древние китайцы (800г. до н.э), но лишь в 20-м веке эти исследования оформились как самостоятельный раздел науки.

Явления, связанные с воздействием солнечного корпускулярного и электромагнитного излучений на геомагнитные, атмосферные, климатические, погодные, биологические и другие геофизические и геологические процессы – предмет особой дисциплины, называемой солнечно-земные связи.

Её основные идеи были заложены в начале 20-го века трудами выдающихся русских ученых К.Э. Циолковского, В.И. Вернадского и А.Л. Чижевского — основоположника гелиобиологии, активного исследователя влияния солнечной активности на самые различные явления, происходящие на Земле.

Академик Вернадский предположил, что всё вокруг нас — единый организм названный им биосферой. Солнце играет здесь роль главного источника всех геологических, биологических и химических процессов на планете. На научной основе он показал связь между циклами солнечной активности и действиями в системе всех живых организмов.

С 1960 года, сначала на борту космических кораблей, а впоследствии на космических станциях Электрон-2, Электрон-4 и Венера-2, были начаты эксперименты по длительному исследованию солнечной активности.

Начиная с 1990 года космические эксперименты ФИАН осуществляются в рамках программы КОРОНАС (Комплексные Орбитальные Наблюдения Активности Солнца) Российской Академии Наук.

В марте 2010 года NASA запустила спутник GOES-15, который в настоящее время является главным источником оперативной информации о рентгеновских вспышках на Солнце.

Ударные волны и выбросы солнечной плазмы после вспышек сильно возмущают магнитосферу Земли вызывая магнитные бури. Возмущения магнитного поля на поверхности Земли влияют на живые организмы, на состояние биосферы Земли.

По наблюдениям многих врачей, во время магнитных бурь большая часть населения планеты чувствуют общие недомогания, у части людей начинает болеть голова, скачет давление.

Еще по одним наблюдениям, на многих людей влияют не столько магнитные бури как сами вспышки — их источник.

Ниже представляю графики, которые в режиме реального времени показывают общий поток рентгеновского излучения Солнца получаемый со спутников серии GOES. Солнечные вспышки на них видны в виде всплесков интенсивности.

Все графики интерактивные: мышкой на них можно выделить интервал для детализации данных.

В зависимости от величины достигнутого вспышкой пика интенсивности ей присваивается балл — обозначение из латинской буквы A, B, C, M или X.

Первый график отражает непосредственные данные с GOES-15 и обновляется раз в 5-минут автоматически (без перезагрузки страницы).

Второй график представляет среднеквадратичные значения значения интенсивности рентгеновского излучения Солнца за час. Как и предыдущий этот график также интерактивный: мышкой можно выделить интервал для детализации данных.

Следующий график представляет среднеквадратичные или среднеинтегральные (период — 27 дней) значения значения интенсивности рентгеновского излучения Солнца за день. Этот график может использоваться для корреляции солнечных и земных явлений.

среднеквадратичный среднеинтегральный

Время на всех графиках московское.

Источник: http://Gorchilin.com/sun/

Амс солнечной системы. часть 4. исследователи солнца

Кулькова Светлана 10.11.2011 19:06

Интересное

  • ESA
  • JAXA
  • NASA
  • SDO
  • SOHO
  • STEREO
  • АМС
  • Роскосмос
  • Солнце

Солнце играет важную роль в жизни на Земле, оно дает нам свет, тепло, энергию.

Но вместе с тем, солнечные вспышки и выбросы плазмы могут значительно повлиять на геомагнитный фон, вызывая магнитные бури, приводящие к нарушению радиосвязи, возникновению поверхностных зарядов на элементах энергетических систем, и представляющие угрозу для спутниковой навигации, а также угрожая здоровью не только космонавтам на орбите, но самочувствию людей на поверхности Земли. Так что игнорировать капризы нашего светила все же не стоит, а лучше попытаться понять и научиться предсказывать, что оно нам в очередной раз готовит.

Солнце определяет космическую погоду в межпланетном пространстве. Солнечный ветер, в зависимости от скорости (300—1200 км/с), достигает Земли от 35 часов до 5 суток.

Он приносит с собой не только заряженные частицы (электроны, протоны и альфа-частицы), но и выбросы корональной массы (СМЕ) с поверхности Солнца, которые в свою очередь, при столкновении с магнитным полем Земли, вызывают полярные сияния и магнитные бури.

Для исследования и отслеживания переменной активности Солнца в разные годы была выведена в космос просто армада обсерваторий.

Есть группы научных аппаратов, следящих за изменениями и колебаниями магнитного щита Земли, другая группа проводит мониторинг параметров солнечного ветра и околоземного пространства, влияющего на этот щит, а часть космических обсерваторий непосредственно фиксирует изменения, происходящие на самом Солнце (вспышки, корональные выбросы, источники рентгеновского излучения).

УЖЕ ИСТОРИЯ…

В свое время изучали Солнце в различных участках электромагнитного спектра аппараты Orbital Solar Observatory (OSO 1-8, выведены NASA на орбиту в период с 1962 по 1976 гг.). Серия аппаратов Pioneer 6-9 (NASA, 1965-1969) на околосолнечной орбите производили изучение солнечной плазмы, микрометеоритных потоков, космических лучей, магнитных возмущений, солнечного ветра, физики частиц.

С близкого расстояния, подлетая на 0.29 а.е. к Солнцу, всесторонне обследовали наше светило аппараты Helios A и Helios B (NASA/FRG, 1975-1985, 1976-1979), выведенные на гелиоцентрическую орбиту. С целью исследования солнечных вспышек на орбите Земли успешно проработал аппарат SolarMax (англ.

Solar Maximum Mission, NASA, 1980-1989). Ulysses (ESA/NASA, 1990-2008) являлся первым аппаратом, изучавшим Солнце не только из плоскости эклиптики (экваториальной), но и со стороны полюсов (поскольку с Земли невозможно исследовать эти области).

Genesis (NASA/JPL, 2001-2004) собирал частицы солнечного ветра и доставил их на Землю.

КА “Коронас-Фотон” (Роскосмос, 2009) проработал на орбите менее года из-за технических проблем с электропитанием. На борту умершей космической платформы был установлен ансамбль научных инструментов для исследования Солнца, созданных в институтах Российской академии наук и государственных образовательных учреждениях.

“Коронас-Фотон” (Роскосмос, 2009)

Центральным инструментом спутника, отключенным от питания 1 декабря 2009 года вместе со всем научным комплексом, были космические рентгеновские телескопы ТЕСИС.

Основной целью эксперимента было осуществление непрерывного мониторинга и анализа активности Солнца и поиск ответов на наиболее актуальные вопросы физики Солнца, такие как проблема нагрева солнечной короны, механизм солнечных вспышек, природа солнечного цикла и другие.

TRACE (англ. Transition Region and Coronal Explorer, NASA, 1998 – 2010) – космический ультрафиолетовый телескоп NASA по исследованию переходных областей и короны Солнца. Перед TRACE стояла задача выяснить, почему солнечная корона такая горячая по сравнению с фотосферой.

TRACE (NASA, 1998 – 2010)

Исследования, проведенные TRACE, показали, что значительный нагрев короны происходит в нижних ее слоях, у основания петель, где плазма начинает подниматься и возвращается на поверхность Солнца. На этом снимке TRACE показаны сгущения величественных горячих корональных петель, которые простираются ввысь на 30 и более диаметров Земли:

ДЕЙСТВУЮЩИЕ СТАНЦИИ МОНИТОРИНГА

Но все-таки первой обсерваторией, которая занялась непосредственным изучением нашего светила, стала SOHO, которая находится в точке Лагранжа L1 системы Земля-Солнце, вместе с двумя другими аппаратами ACE и WIND. В этом месте силы притяжения Земли и Солнца одинаковы, что позволяет аппарату находится прямо в направлении Солнца. Они обращаются вокруг этой точки и никогда не загораживается ни Землей, ни Луной.

Аппарат ACE в точке Лагранжа L1

SOHO (англ. Solar and Heliospheric Observatory) совместный проект ESA и NASA, основной задачей которого является сбор в автоматическом режиме информации о состоянии солнечной атмосферы, глубинных слоях Солнца, солнечном ветре и об активности солнечной короны, для этого на нем установлены 12 уникальных приборов. Приступил к работе в мае 1996 года.

SOHO (NASA/ESA, 1995 – …)

В режиме реального времени SOHO передает изображения Солнца в видимом и ультрафиолетовом диапазоне, а также космической погоде в точке L1. Помимо основной задачи, благодаря анализу снимков, доступных через интернет, астрономами-любителями было открыто более 2000 околосолнечных комет (по состоянию на 2010 год).

Коллаж снимков Солнца, получаемых инструментами SOHO

Группы исследователей, работающих с различными инструментами, находятся в разных частях света. Однако центр управления SOHO расположен в Центре космических полетов им.Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.

Официальный сайт миссии http://sohowww.nascom.nasa.gov/

Читайте также:  Какой звездой является наше солнце - все о космосе

ACE (англ. Advanced Composition Explorer) – обсерватория NASA, запущенная в августе 1997 года в точку Лагранжа L1 между Землей и Солнцем (в 1.5 млн. км от Земли), осуществляющая круглосуточное слежение за параметрами солнечного ветра (количестве электронов и протонов) и его магнитного поля в данной точке.

ACE (NASA, 1997 – …)

ACE является лучшей на данный момент системой раннего оповещения. Данные о радиационной обстановке поступают специалистам за полчаса до того, как она достигнет Земли. Что позволяет предупредить о надвигающейся геомагнитной буре и принять меры для минимизации ущерба.

Параметры солнечного ветра, регистриумые ACE

Изначально аппарат не предназначался для этого, но получаемая информация позволила переквалифицировать исследовательский спутник в круглосуточную станцию мониторинга окружающего пространства. Количество топлива для поддержания орбиты по подсчетам специалистов хватит до 2024 года.

Официальный сайт миссии http://www.srl.caltech.edu/ACE/

GGS WIND предназначен для изучения взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли и ионосферой. Запущен в 1994 году в рамках Глобальной геокосмической программы (GGS от англ.

Global Geospace Science для изучения солнечного ветра, функционирующий до настоящего времени.

WIND из-за его неизменного расположения между Землей и Солнцем способен за час предупреждать об изменениях в солнечном ветре.

GGS WIND (NASA, 1994 – …)

Сайт миссии http://pwg.gsfc.nasa.gov/wind.shtml

GOES (англ.

Geostationary Operational Environmental Satellite, NESDIS) – серия метеорологических спутников США, запускаемых на геостационарную орбиту с 1975 года, одной из задач которых является патрулирование амплитуды теплового рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5-10 кэВ (с длиной волны 0,5—8 ангстрем). Когда на Солнце происходит вспышка, она регистрируется этим спутником, и данные отсылаются в Центр космической погоды NOAA. Одновременно работают два спутника.

GOES<\p>

.

График рентгеновских всплесков, регистриуемых GOES на орбите Земли

Сайт космической погоды http://www.swpc.noaa.gov/

WIND, GOES, ACE, SOHO вместе аппаратами, изучающими магнитосферу Земли, такими как, например, группа из четырех идентичных аппаратов Cluster (ESA/NASA, 2000) и японский спутник GEOTAIL (ISAS/NASA, 1992), помогают подробно изучить влияние солнечной переменности и солнечной активности через межпланетную среду на Землю, в частности на магнитосферу, ионосферу, атмосферу Земли.

RHESSI (англ. Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager или Explorer 81) – “Солнечный спектрограф высоких энергий имени Рувена Рамати”. Запущен 5 февраля 2002 года, его главная задача заключается в изучении физики ускоренных частиц и взрывных энерговыделения в солнечных вспышках.

RHESSI (NASA, 2002 – …)

Этот спутник делает снимки Солнца в диапазоне жесткого рентгеновского излучения. Регистрирует излучение от мягкого рентгеновского излучения (~3 кэВ) до гамма-излучения ( ~20 МэВ).

Исследования солнечных вспышек, проведенные вместе с ультрафиолетовым телескопом TRACE в 2002 году, указал на возможность более раннего прогноза солнечных вспышек: до начала ультрафиолетового свечения появляются мощные точечные выбросы рентгеновских лучей.

Наблюдение же за регулярными микровспышками, происходящими в активной короне, объяснило и то, каким образом она разогревается до температур, в сотни раз превышающих температуру солнечной “поверхности”.

Уникальный рентгеновский телескоп-спектрограф RHESSI уникален тем, что с помощью него удалось добиться изображений в рентгеновском диапазоне (что само по себе является трудноразрешимой задачей, так как Х-лучи не преломляются и не отражаются) с разрешением, составляющим две угловые секунды, и тем самым вполне сравнимым с разрешением оптических телескопов на Земле. Компьютеры на Земле анализируют циклические изменения рентгеновского излучения, регистрируемые каждым детектором RHESSI, и восстанавливают изображение.

Изображения солнечной вспышки в рентгеновском диапазоне, получаемой RHESSI

Исследования RHESSI изменили наш взгляд на солнечные вспышки, в частности, на высокоэнергетические процессы во вспышках. Продолжает работу на орбите до настоящего времени.

Официальный сайт миссии http://hesperia.gsfc.nasa.gov/hessi/index.html

STEREO (англ. Solar TErrestrial RElations Observatory) – “Обсерватория солнечно-земных связей”, миссия NASA по изучению и мониторингу коронарных выбросов вещества, которые могут нанести ущерб электросетям на Земле и спутникам в небе.

Два идентичных космических аппарата STEREO-A и STEREO-B были запущены 26 октября 2006 года на орбиты близкие к орбите движения Земли вокруг Солнца. В ходе маневров они расположились с разных сторон от нашей планеты и постепенно начали удаляться от нее и друг от друга.

STEREO (NASA, 2006 – …)

Противоположных точек на солнечной орбите они достигли 6 февраля 2011 года. Теперь одновременно с помощью ультрафиолетовых телескопов можно наблюдать Солнце из двух разнесённых точек, т.е.

использовать стереоскопический эффект и получить трехмерные изображения корональных выбросов солнечной плазмы, что позволит намного точнее предсказывать ее свойства, траекторию движения и моменты достижения выбросов окрестностей Земли, то есть предсказывать космическую погоду для нашей планеты. Аппарат SOHO, например, не позволял по одиночному снимку коронографа этого делать.

Активная область на Солнце с разных точек земной орбиты

Также аппараты STEREO случайно регистрируют на своих снимках новые кометы.
Официальный сайт миссии http://stereo.gsfc.nasa.gov/

Hinode (пер. с яп.

Рассвет Солнца“, или Solar-B) — японский научный спутник для исследований в области физики Солнца и является продолжением миссии спутника Solar-A (Yohkoh, 1991 – 2002), запущенном в 1991 году и успешно проработавшем на орбите более 10 лет. Hinode был выведен на солнечно-синхронную орбиту в сентябре 2006 года. Вместе с “Рассветом Солнца” на орбиту попутно также был выведены две полезные нагрузки — радиолюбительский спутник HITSAT и солнечный парус SSSAT.

Hinode (JAXA/NASA, 2006 – …)

В изготовлении спутника кроме Японии принимали участие США и Великобритания, а также Норвегия предоставила для приема данных наземную станцию SvalSat.

На своем борту Hinode несет три научных прибора: SOT (Solar Optical Telescope), XRT (X-ray Telescope) и EIS (Extreme-Ultraviolet Imaging Spectrometer) – оптический, рентгеновский телескопы и ультрафиолетовый спектрометр, основное назначение которых состоит в осуществлении высокоточных измерений малых изменений напряжённости солнечного магнитного поля, исследования процессов, ответственных за передачу энергии от фотосферы до короны, а также исследования процессов, порождающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, таких как вспышки и корональные выбросы массы, и понять как эти явления влияют на космическую погоду.

Изображение Солнца в мягком рентгеновском спектре

Hinode/XRT

Официальная страница миссии http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/hinode/index.shtml
Свежие изображения http://hinode.nao.ac.jp/latest_e/

SDO (англ.

Solar Dynamics Observatory) – “Обсерватория солнечной динамики” NASA была запущена 11 февраля 2010 в рамках программы «Жизнь со Звездой» (Living With a Star, LWS).

Цель программы LWS является развитие научных знаний, необходимых для эффективного решения аспектов Солнечно-Земных связей, которые непосредственно влияют на жизнь и общество. Цель SDO является понимание влияния Солнца на Землю и околоземное пространство.

В течении 5 лет с геостационарной орбиты “Обсерватория солнечной динамики” будет непрерывно передавать на Землю необработанные данные о быстро меняющемся потоке жесткого ультрафиолета от Солнца с помощью инструмента EVE (англ.

Extreme ultraviolet Variability Experiment), будет следить за переплетением магнитных линий и заглянет в недра звезды с помощью прибора HMI (англ.

Helioseismic and Magnetic Imager) и будет фотографировать атмосферу и поверхность Солнца в нескольких спектральных диапазонах с помощью приборов AIA (англ. Atmospheric Imaging Assembly).

Изображения Солнца, получаемые SDO

Эти три прибора позволяют осуществлять постоянный мониторинг Солнца, получая изображения в сверхвысоком разрешении с подробными картами зон активности и тут же передавая на Землю данные для их дальнейшей обработки. Для этого в американском штате Нью-Мексико построена специальная станция космической связи, которая будет работать только с обсерваторией SDO.

SDO (NASA, 2010 – …)

SDO практически заменяет морально устаревшую обсерваторию SOHO. Главный эксперимент “Обсерватории Солнечной Динамики” – это изучение переменности Солнца в экстремальном ультрафиолете, осуществляемый с помощью прибора EVE.

Именно экстремальный ультрафиолет определяет температуру внешних слоев земной атмосферы и может значительно нагревать их, заставляя расширяться и тормозить движение низколетящих спутников.

Кроме того, он же очень сильно влияет на радиосвязь и своей непредсказуемостью постоянно портит жизнь радиоастрономам, пытающимся уловить слабые радиоволны из глубины Вселенной.

Официальный сайт миссии http://sdo.gsfc.nasa.gov/

PICARD – научно-исследовательский спутник Французского космического агентства (Centre National d'Etudes Spatiales, CNES), запущенный на солнечно-синхронную орбиту 15 июня 2010 года.

Читайте также:  Полеты космических аппаратов на меркурий - все о космосе

Он предназначен для мониторинга характеристик солнца, таких как его диаметр и поверхностная плотность потока излучения, с целью оценки влияния колебаний солнечной активности на климат Земли и расширения знаний о физике солнца.

Работа спутника рассчитана на 2 года.

PICARD (CNES, 2010 – …)

Название спутнику было дано в честь Жана Пикара – астронома 17 века, сделавшего серию научных измерений по определению диаметра Cолнца в течении периода, названного минимум Маундера (1645-1715 гг.).

Пикар измерил несколько очень важных величин и изучил физические явления: скорость вращения Солнца, степень испускаемого радиационного излучения, присутствие пятен на Солнце, его очертание и диаметр.

Все эти данные помогают оценить влияние Солнца на земную поверхность, на температуру окружающей среды и на глобальное потепление.

Официальный сайт миссии http://smsc.cnes.fr/PICARD/

БУДУЩИЕ ПРОЕКТЫ

Сейчас планируется несколько научных миссий по изучению Солнца – это коронограф Aditya-1 (Indian Space Research Organisation, ISRO, 2012), с близкого расстояния (внутри орбиты Меркурия) детально изучат Солнце зонды Solar Probe Plus (NASA/Applied Physics Laboratory, 2015-2018) и Solar Orbiter (ESA, 2017).

Solar Probe Plus (NASA/Applied Physics Laboratory, 2015-2018)

Шесть идентичных аппаратов Solar Sentinels (пер. рус. “Солнечные стражи”, NASA, 2012-2017) разделяться на три группы и разместятся на различных расстояниях от Солнца для всестороннего обследования светила и межпланетного пространства (миссия проводиться в рамках программы “Жизнь со звездой“).

АМС Солнечной системы. Часть 1. Меркурий, Венера, Марс.
АМС Солнечной системы. Часть 2. К Юпитеру и дальше…

АМС Солнечной системы. Часть 3. Ловцы комет и астероидов.

АМС Солнечной системы. Часть 5. Покорение Луны.

Статья подготовлена по материалам российских и иностранных источников.
Иллюстрации NASA/JPL, JAXA, ESA, CNES.

Источник: http://astro-bratsk.ru/materials/37/195-solar-observatory.html

Тайны мира: солнечные вспышки

Уже не одно десятилетие ученые разных стран пытаются выяснить, каким образом можно прогнозировать такие природные явления как вспышки на Солнце. Их частоту обусловливают одиннадцатилетние циклы солнечной активности. Однако самые мощные и неприятные проявления активности Солнца настигают нас, совершенно внезапно, и по сей день…

 Это обусловлено тем, что прогнозировать солнечные вспышки можно только при анализе магнитных солнечных полей, не отличающихся постоянством и хотя бы минимальной стабильностью.

Влияние солнечных вспышек на космическое пространство

Наиболее неблагоприятными солнечные вспышки считаются для покорителей космоса. Представляя наибольшую степень угрозы в просторах космического пространства, волны мощной взрывной энергии вполне могут повреждать спутники связи, и даже космические аппараты, полностью выводя приборы и системы управления из строя.

Вспышки на Солнце, образующие мощные потоки протонов, значительно повышают уровень радиации, вследствие чего люди в открытом космосе могут запросто подвергаться сильному облучению.

Определенный риск облучения существует даже для пассажиров авиалайнеров, которые совершают перелеты в определенные периоды, приходящиеся на пики активности вспышек.

При Советском Союзе возможность вероятности солнечных вспышек пытались прогнозировать ведущие специалисты в Крымской астрофизической обсерватории, и если возникали предпосылки для энергетического взрыва, полеты космонавтов в обязательном порядке откладывались.

Мировой сенсацией стал в 1968 году прогноз советских ученых о предстоящей солнечной вспышке, которой был присвоен самый высокий уровень опасности – в три балла.

Тогда космический корабль «Союз-3» с Георгием Береговым был посажен, а уже через три часа наблюдали мощнейшую вспышку на Солнце, которая для человека, находящегося в космосе, стала бы смертельной.

Опасность облака плазмы и классификация солнечных вспышек

Солнечные вспышки могут представлять немалую опасность и для жителей нашей планеты, даже при том, что Земля защищена от них геомагнитным полем и атмосферным озоновым слоем.

Каждая такая вспышка сопровождается облаком своеобразной плазмы и, достигая Земли, именно эта плазма вызывает магнитные бури, негативно влияющие практически на все живые организмы и выводящие из строя самые мощные системы связи.

После начала солнечной вспышки излучение доходит до поверхности Земли в течение 8-10-минутного периода, после чего в сторону нашей планеты направляются мощно заряженные частицы. Далее в течение трехдневного срока облака плазмы достигают Земли.

Своеобразная взрывная волна сталкивается с нашей планетой и вызывает магнитные бури.

Длительность каждой вспышки обычно не превышает нескольких минут, однако этого времени и мощности выброса энергии вполне хватает для того чтобы оказать влияние на состояние Земли и самочувствие ее жителей.

Учеными вспышки на Солнце были классифицированы пятью видами: A, B, C, M, X. При этом А – вспышки с минимальной степенью рентгеновского излучения, а каждая последующая – интенсивнее предыдущей в 10 раз.

Самыми мощными и опасными считаются вспышки класса X. Многочисленными учеными и исследователями замечено, что даже тайфуны, ураганы и землетрясения чаще всего возникают во время проявления солнечной активности.

Поэтому прогнозы различных природных катаклизмов нередко связаны со вспышками на Солнце.

Основные виды опасности при солнечных вспышках

Ничуть не преувеличивая уровень влияния вспышек от Солнца на человеческий организм и самочувствие, можно определить группы людей, которые наиболее подвержены негативному воздействию взрывов энергии солнечной системы.

Уже не раз доказано, что катастрофы и аварии по вине человеческого фактора количественно вырастают в дни солнечных вспышек. Это связано с тем, что в такие периоды мозговая деятельность максимально ослаблена, а концентрация внимания сильно притупляется. Кроме того, для ряда людей магнитные бури являются возбудителями настоящих мучений и расстройств. Таких групп можно насчитать множество:

Люди с ослабленным иммунитетом;Население, страдающее сердечно-сосудистыми заболеваниями, мигренями, скачками (перепадами) артериального давления;Люди с хроническими заболеваниями, которые обостряются во время каждой вспышки солнечной энергии и последующей магнитной бури;Население, подверженное периодическим проявлениям бессонницы, потере аппетита, беспокойному сну;

Психически неуравновешенные личности.

Существуют отдельные мнения, неоднократно подтверждаемые практически, что многих во время магнитных бурь начинают беспокоить старые раны, шрамы, поврежденные кости или больные суставы.

Также в отдельную группу можно отнести тех представителей, у которых наблюдается так называемая замедленная реакция на магнитные бури.

Это люди, испытывающие негативные последствия через несколько дней после солнечных вспышек.

Многие специалисты советуют периодически проходить медицинские обследования для выявления хронических заболеваний. Так как именно такого рода болезни значительно обостряются во время вспышек на Солнце, можно будет если не предотвратить предстоящее недомогание и ухудшение здоровья, то хотя бы иметь под рукой действенные лекарства.

Как ученые пытаются предсказывать вспышки на Солнце

Учитывая степень влияния и опасность от солнечных вспышек, работы и попытки найти наиболее верные методы прогнозирования данного явления не прекращаются. Достаточно долго ученые и синоптики рассматривали два пути решения проблемы:

Казуальный – основывается на прогнозировании ближайшей вспышки методом ее моделирования, для чего тщательно изучаются физические механизмы вспышки.

Синоптический – метод, при котором подразумевается изучение и анализ предпосылок и поведения Солнца перед каждой возникшей вспышкой.

Неоспоримым остается тот факт, что корональное происхождение солнечных вспышек и их магнитная природа непосредственно связаны. А значит, и для более качественной разработки прогнозирования скорей всего необходимо будет связывать воедино оба метода.

Источник: http://v-shoke.com/item/4717-tayny-mira-solnechnye-vspyshki.html

Физика солнечных вспышек (стр. 1 из 3)

Б.В. Сомов, доктор физико-математических наук, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, МГУ

Во время большой вспышки поток жесткого электромагнитного излучения Солнца возрастает во много раз. В невидимых для нас ультрафиолетовых (УФ), рентгеновских и гамма-лучах наше светило становится “ярче тысячи солнц”. Излучение достигает орбиты Земли через восемь минут после начала вспышки.

Через несколько десятков минут приходят потоки заряженных частиц, ускоренных до гигантских энергий, а через двое-трое суток – огромные облака солнечной плазмы. К счастью, озоновый слой атмосферы Земли защищает нас от опасного излучения, а геомагнитное поле – от частиц.

Однако даже на Земле, тем более в космосе, солнечные вспышки опасны и необходимо уметь их заблаговременно прогнозировать. Что же такое солнечная вспышка, как и почему она возникает?

Солнце и мы

Ближайшая к нам звезда – Солнце – родилась около 5 млрд. лет тому назад. Внутри нее идут ядерные реакции, благодаря которым существует жизнь на Земле. Построенные на основе современных наблюдений теоретические модели строения и эволюции Солнца не оставляют сомнений в том, что оно будет сиять еще миллиарды лет.

Читайте также:  Законы движения кеплера - все о космосе

Солнечное излучение – главный источник энергии для земной атмосферы. Фотохимические процессы в ней особенно чувствительны к жесткому УФ-излучению, которое вызывает сильную ионизацию.

Поэтому когда Земля была молодой, жизнь существовала только в океане. Позднее, примерно 400 млн. лет назад, появился озоновый слой, поглощающий ионизирующее изучение, и жизнь вышла на сушу.

С тех пор озоновый слой защищает нас от разрушительного воздействия жесткого УФ-излучения.

Магнитное поле Земли, ее магнитосфера препятствует проникновению к Земле быстрых заряженных частиц солнечного ветра (Земля и Вселенная, 1974, № 4; 1999, № 5). Когда его порывы взаимодействуют с магнитосферой, часть частиц все-таки высыпается вблизи магнитных полюсов Земли, порождая полярные сияния.

Увы, гармонию наших отношений с Солнцем нарушают солнечные вспышки.

Вспышки на Солнце

Последние десятилетия сразу несколько космических обсерваторий пристально вглядываются в “разгневанное” Солнце с помощью специальных рентгеновских и УФ-телескопов.

Сейчас таких космических аппаратов четыре: американские “SOHO” (Solar and Heliospheric Observatory – солнечная гелиосферная обсерватория; Земля и Вселенная, 2003, № 3), “TRACE” (Transition Region and Coronal Explorer – исследователь короны и переходного слоя), “RHESSI” (Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager – солнечный спектральный телескоп высокоэнергичного излучения им. Рамати) и российский спутник “Коронас-Ф” (Земля и Вселенная, 2002, № 6).

Огромный интерес к вспышкам на Солнце не случаен. Большие вспышки оказывают сильное воздействие на околоземное космическое пространство. Потоки частиц и излучения опасны для космонавтов. Кроме того, они могут повредить электронные приборы космических аппаратов, нарушить их работу.

УФ- и рентгеновские лучи от вспышки внезапно увеличивают ионизацию в верхних слоях атмосферы Земли, в ионосфере.

Это может приводить к нарушениям радиосвязи, сбоям в работе радионавигационных приборов кораблей и самолетов, радиолокационных систем, длинных линий электроснабжения. Частицы высоких энергий, проникая в верхнюю атмосферу Земли, разрушают озоновый слой.

Содержание озона уменьшается из года в год. Научную дискуссию вызывает вопрос о вероятной связи вспышечной активности Солнца с климатом на Земле.

Ударные волны и выбросы солнечной плазмы после вспышек сильно возмущают магнитосферу Земли, вызывают магнитные бури (Земля и Вселенная, 1999, № 5).

Важно, что возмущения магнитного поля на поверхности Земли могут влиять на живые организмы, на состояние биосферы Земли (Земля и Вселенная, 1974, № 4; 1981, № 4), хотя это воздействие кажется пренебрежимо малым по сравнению с другими факторами нашей повседневной жизни.

Прогнозирование вспышек

Необходимость прогнозирования солнечных вспышек возникла давно, но особенно остро в связи с пилотируемыми космическими полетами. Долгое время почти независимо и практически безрезультатно разрабатывались два подхода к решению этой проблемы.

Их можно условно назвать синоптическим и каузальным (причинным). Первый – сходный с предсказаниями погоды – базировался на изучении морфологических особенностей предвспышечных ситуаций на Солнце.

Второй метод подразумевает знание физического механизма вспышки и, соответственно, распознавание предвспышечной ситуации путем ее моделирования.

До начала космических исследований, на протяжении многих лет, наблюдения вспышек велись преимущественно в оптическом диапазоне электромагнитного излучения: в линии водорода Нa и в “белом свете” (непрерывном спектре видимого излучения).

Наблюдения в магниточувствительных линиях позволили установить тесную связь вспышек с магнитными полями на поверхности Солнца (фотосфере).

Часто вспышка видна как увеличение яркости хромосферы (слой непосредственно над фотосферой) в виде двух светящихся лент, расположенных в областях магнитных полей противоположной полярности.

Радионаблюдения подтверждали эту закономерность, имеющую принципиальное значение для объяснения механизма вспышки. Однако его понимание оставалось на чисто эмпирическом уровне, а теоретические модели (даже самые правдоподобные) казались совершенно не убедительными (Земля и Вселенная, 1974, № 4).

Рис. 1 – Солнечная вспышка (рентгеновский балл Х5.7), зарегистрированная 14 июля 2000 г. со спутников “TRACE” и “Yohkoh”. Видна аркада вспышечных петель: слева в УФ (195 А); в центре – в мягком рентгеновском излучении; справа – источники жесткого рентгеновского излучения (53 – 94 кэВ), расположенные вдоль вспышечных лент – основания аркады. NL – фотосферная нейтральная линия.

Уже первые внеатмосферные наблюдения с помощью космических аппаратов показали, что солнечные вспышки представляют собой корональное, а не хромосферное явление.

Современные многоволновые наблюдения Солнца с космических и наземных обсерваторий свидетельствуют о том, что источник энергии вспышки расположен над аркадой вспышечных петель (светлые полосы на рисунке слева) в короне, наблюдаемых в мягком рентгеновском и УФ-излучении.

Аркады опираются на хромосферные вспышечные ленты, которые расположены по разные стороны линии раздела полярности фотосферного магнитного поля, или фотосферной нейтральной линии.

Энергия вспышки

Солнечная вспышка – самое мощное из всех проявлений активности Солнца. Энергия большой вспышки достигает (1-3)x1032 эрг, что приблизительно в сто раз превышает тепловую энергию, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти и угля на Земле.

Эта гигантская энергия выделяется на Солнце за несколько минут и соответствует средней (за время вспышки) мощности 1029 эрг/с. Однако это меньше сотых долей процента от мощности полного излучения Солнца в оптическом диапазоне, равной 4×1033 эрг/с. Она называется солнечной постоянной.

Поэтому при вспышке не происходит заметного увеличения светимости Солнца. Лишь самые большие из них можно заметить в непрерывном оптическом излучении.

Откуда и как черпает свою огромную энергию солнечная вспышка?

Источник энергии вспышки – магнитное поле в атмосфере Солнца. Оно определяет морфологию и энергетику той активной области, где произойдет вспышка.

Здесь энергия поля много больше, чем тепловая и кинетическая энергия плазмы. Во время вспышки происходит быстрое превращение избыточной энергии поля в энергию частиц и изменения плазмы.

Физический процесс, обеспечивающий такое превращение, называется магнитным пересоединением.

Что такое пересоединение?

Рассмотрим простейший пример, который демонстрирует явление магнитного пересоединения. Пусть два параллельных проводника расположены на расстоянии 2l друг от друга. По каждому из проводников течет электрический ток. Магнитное поле этих токов состоит из трех различных магнитных потоков.

Два из них – Ф1 и Ф2 – принадлежат соответственно верхнему и нижнему токам; каждый поток охватывает свой проводник. Они расположены внутри сепаратрисной линии поля А1А2 (сепаратрисы), которая образует “восьмерку” с точкой пересечения X. Третий поток расположен вне сепаратрисной линии.

Он принадлежит одновременно обоим проводникам.

Если мы сместим оба проводника в направлении друг к другу на величину dl, то магнитные потоки перераспределятся. Собственные потоки каждого из токов уменьшатся на величину dФ, а их общий поток увеличится на ту же величину (объединенный поток Ф1' и Ф2').

Этот процесс называется пересоединением линий магнитного поля, или просто магнитным пересоединением. Он осуществляется следующим образом.

Две линии поля подходят к точке X сверху и снизу, сливаются c ней, образуя новую сепаратрису, и затем соединяются так, чтобы образовать новую линию поля, которая охватывает оба тока.

Рис. 2 – Магнитное поле двух параллельных электрических токов одинаковой величины I:

a) в начальный момент времени; А1А2 – сепаратриса; Ф1Ф2 – магнитный поток до пересоединения;

А3 – линия поля общего магнитного потока двух токов;

б) после смещения проводников на расстояние dl друг к другу. А1А2 – новая сепаратриса; Ф1Ф2 – пересоединенный магнитный поток. Он стал обшим потоком двух токов; линия X проходит перпендикулярно плоскости рисунка;

в) магнитное пересоединение в плазме. Показано промежуточное (предвспышечное) состояние с непересоединяющим (медленно пересоединяющим) токовым слоем CL.

Отметим, что такое пересоединение в вакууме при всей его простоте – реальный физический процесс. Его можно легко воспроизвести в лаборатории.

Пересоединение магнитного потока индуцирует электрическое поле, величину которого можно оценить, разделив величину dФ на характерное время процесса пересоединения dt, то есть время движения проводников.

Это поле будет ускорять заряженную частицу, помещенную вблизи точки Х, точнее говоря, линии Х.

Источник: http://MirZnanii.com/a/313384/fizika-solnechnykh-vspyshek

Ссылка на основную публикацию