Из-за мощной вспышки солнце на земле ухудшилась связь. Что собой представляют вспышки на солнце и вредны ли они для человека

Солнечная вспышка – взрывной процесс выделения энергии (кинетической, световой и тепловой) в верхних слоях Солнца.

Вспышки охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону. Сразу отметим, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми проявлениями солнечной активности.

Солнечные вспышки, как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности, а точнее вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×10 25 Дж, что составляет 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте или приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 миллион лет.

Анимация, показывающая две солнечные вспышки (X2.2, X9.3), произошедшие 6 сентября 2017 года. Credit: SDO

Вспышки – это самые большие взрывные события Солнечной системы. Они видны яркими областями на Солнце и могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. Фотоны от вспышки достигают Земли примерно за 8,5 минут после ее начала; далее в течение нескольких десятков минут доходят мощные потоки заряженных частиц, а облака плазмы достигают нашей планеты только через двое-трое суток.

Интенсивность вспышек на Солнце

Энергию вспышки определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода, характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.

Также используют классификацию, основанную на непрерывных однородных измерениях амплитуды теплового рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5-10 кэВ (с длиной волны 0,5-8 ангстрем), проводимых некоторыми искусственными спутниками Земли.

Согласно классификации, которая была предложена в 1970 году Д.Бейкером, солнечной вспышке присваивается балл - обозначение из латинской буквы и индекса за ней. Буквой может быть A , B , C , M или X в зависимости от величины пика интенсивности рентгеновского излучения.

Вспышки на Солнце онлайн

Выбор для классификации вспышек рентгеновского диапазона обусловлен более точной фиксацией процесса: если в оптическом диапазоне даже крупнейшие вспышки увеличивают излучение на доли процентов, то в области мягкого рентгеновского излучения (1 нанометр) - на несколько порядков, а жесткое рентгеновское излучение спокойным Солнцем не создается вообще и образуется исключительно во время вспышек.

Обсерватория «Solar Dynamics Observatory» захватила солнечную вспышку (X8.2) 10 сентября 2017 года. На изображении показана комбинация длин волн ультрафиолетового света, выделяющая чрезвычайно горячий материал во вспышках. Credits: NASA/SDO/Goddard

Регистрация рентгеновского излучения Солнца, так как оно полностью поглощается атмосферой Земли, началась с первого запуска космического аппарата «Спутник-2», поэтому данные об интенсивности рентгеновского излучения солнечных вспышек до 1957 года полностью отсутствуют.

Опасны или нет? Влияние солнечных вспышек

Солнечные вспышки имеют прикладное значение при исследовании элементного состава поверхности небесного тела с разреженной атмосферой или при ее отсутствии, выступая в роли возбудителя рентгеновского излучения для рентгенофлуоресцентных спектрометров, установленных на борту космических аппаратов.

Жесткое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение вспышек - основной фактор, ответственный за формирование ионосферы, способный также существенно менять свойства верхней атмосферы Земли: плотность ее существенно повышается, что ведет к быстрому снижению высоты орбиты искусственных спутников (до 1 километра в сутки).

Плазменные облака, выбрасываемые во время вспышек, приводят к возникновению геомагнитных бурь, которые определенным образом влияют на технику и самочувствие людей. Раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца и вызываемых ею возмущений земной магнитосферы на организмы, называется гелиобиологией. Также вспышки создают полярное сияние, чаще всего вблизи полюсов.

Геомагнитные бури

Геомагнитная буря – возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток.

Геомагнитные бури являются одним из видов геомагнитной активности. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущенных потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет четкую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума.

Классификация магнитных бурь

K-индекс – это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала . Индекс был введен Юлиусом Бартельсом в 1938 году и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (00:00 – 03:00, 03:00 – 06:00, 06:00 – 09:00 и т. д.) мирового времени.

Kp-индекс – это планетарный индекс . Вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.

G-индекс – пятибалльная шкала силы магнитных бурь , которая была введена Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в ноябре 1999 года. G-индекс характеризует интенсивность геомагнитного шторма по воздействию вариаций магнитного поля Земли на людей, животных, электротехнику, связь, навигацию и т. д. По этой шкале магнитные бури подразделяются на уровни от G1 (слабые бури) до G5 (экстремально сильные бури). G-индекс соответствует Kp минус 4; то есть G1 соответствует Kp=5, G2 соответствует Kp=6 и т.д.

Магнитные бури онлайн. Прогноз магнитных бурь

Роль звездных вспышек в зарождении жизни

Как ни странно, ученые полагают, что . Мощные солнечные взрывы, возможно, имели решающую роль в разогреве Земли. Выбрасываемая энергия превратила простые молекулы в сложные, такие как ДНК и РНК, необходимые для жизни.

Около 4 миллиардов лет назад Земля получала лишь 70% энергии от Солнца, по сравнению с тем, что мы имеем сегодня. Это означает, что наша планета должна была быть . Вместо этого, геологические свидетельства говорят о том, что она была теплой и имела океаны жидкой воды. Ученые называют это «Парадокс слабого молодого Солнца».

Солнце до сих пор производит вспышки и выбросы масс, но они не являются столь частыми и интенсивными, как ранее. Более того, на сегодняшний день , которое уберегает нас от большей части энергии, достигающей нашей планеты. Но наша молодая планета имела более слабое магнитное поле. Расчеты ученых показывают, что в то время частицы космической погоды путешествовали вниз по линиям магнитного поля, врезаясь в изобилие молекул азота в атмосфере, изменяя химию и создавая условия для жизни.

В тоже время, слишком большое количество энергии может быть губительно для молодых планет. , если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.

Несмотря на то, что наше светило выглядит спокойным и постоянным, оно может иногда взрываться, выпуская огромное количество энергии — астрономы называют эти события солнечными вспышками. Вспышки происходят в атмосфере нашей звезды, а также в короне и хромосфере. Плазма нагревается до десятков миллионов градусов Кельвина, и частицы ускоряются почти до скорости света.

В одно мгновение выделяется 6 х 10*25 Дж энергии. Космические телескопы наблюдают яркие выбросы рентгеновского и ультрафиолетового излучения во время активности нашего светила.

Вспышки на Солнце сегодня и онлайн можно посмотреть ниже, информация выкладывается онлайн со спутника GOES 15. Их количество и сила меняется с 11-летним солнечным циклом.

Картинка обновляется автоматически

Фотография в режиме реального времени

GOES 15 — космический аппарат имеющий сложный рентгеновский телескоп для мониторинга и раннего обнаружения Солнечных вспышек, выбросов корональной массы и других явлений, которые влияют на космическую погоду Земли и окружающего пространства.

Мониторинг

При помощи графика ниже можно посмотреть силу Солнечных вспышек на каждый день. Условно они делятся на три класса: C, M, X, максимальное значение волны красной линии характеризует силу. Максимальная сила у класса Х.

Раннее предупреждение о вспышках важно, так как они влияют не только на безопасность людей на орбите (в частности МКС), но и на военную и коммерческую спутниковую связь. Кроме того, корональные выбросы массы могут повредить междугородние электрические сети, что может привести к значительным отключениям света.

Данные о вспышках сегодня со спутника GOES

На динамически обновляющемся изображении показаны данный по рентгеновскому излучению нашей звезды, с периодом обновления 5 минут. Данный обозначенные оранжевым, получены в полосе пропускания 0,5-4,0 ангстрем (0,05-0,4 нм), красным 1-8 ангстрем (0,1-0,8 нм).

Когда Солнце активно, они могут происходить довольно часто. Вспышки часто идут рука об руку с корональными выбросами массы. 2013 год будет представлять собой один из самых больших рисков при полете человека в космос. Когда мощный выброс корональной массы, направлен в сторону Земли, огромное количество излучения проходит в непосредственной близости от нашей планеты.

Так как частицы ускорены почти до скорости света, опасный шторм излучения придет через несколько минут после вспышки на поверхности Солнца.

Во время мощной Солнечной бури, астронавты будут иметь меньше, чем 15 минут, чтобы найти защиту, и не получить потенциально смертельную дозу радиации.

Так выглядят вспышки вблизи

Самая мощная вспышка, из когда-либо зарегистрированных, произошла 4 ноября 2003 года, во время высшей точки активности нашей звезды. Светило выбросило настолько огромное количество энергии, что повредило датчики на одном из геостационарных экологических спутников НАСА.

Данные за сегодня

На шкале, которая постоянно обновляется, существует 5 категорий (по степени возрастания мощности излучения): A, B, C, M и X. Также каждой вспышке присваивается определенное число. Для первых 4-х категорий это число от 0 до 10, а для категории X — от 0 и выше.

Солнечные вспышки - это уникальные по своей мощности процессы выделения энергии (световой, тепловой и кинетической), в атмосфере Солнца . Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу , хромосферу и корону Солнца . Продолжительность солнечных вспышек часто не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать биллионов мегатон в тротиловом эквиваленте. Солнечные вспышки , как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности или, более точно, вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Частота и мощность солнечных вспышек зависят от фазы солнечного цикла .

Энергия солнечной вспышки проявляется во множестве форм: в виде излучения (оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и даже гамма), в виде энергичных частиц (протонов и электрона), а также в виде гидродинамических течений плазмы. Мощность вспышек часто определяют по яркости производимого ими рентгеновского излучения. Самые сильные солнечные вспышки относятся к рентгеновскому классу X. К классу M относятся солнечные вспышки , которые имеют мощность излучения в 10 раз меньшую, чем вспышки класса X, а к классу C - вспышки с мощностью в 10 раз меньше, чем вспышки класса M. В настоящее время классификация солнечных вспышек осуществляется по данным наблюдений нескольких искусственных спутников Земли, главным образом по данным спутников GOES.

Наблюдения солнечных вспышек в линии H-альфа

Солнечные вспышки часто наблюдаются с помощью фильтров, позволяющих выделить из общего потока излучения линию атома водорода H-альфа, расположенную в красной области спектра. Телескопы, работающие в линиии H-альфа, в настоящее время установлены в большинстве наземных солнечных обсерваторий, причем на некоторых из них фотографии Солнца в этой линии получаются каждые несколько секунд. Примером такой фотографии является изображение Солнца, показанное над этим текстом, которое получено в линии H-альфа в солнечной обсерватории Big Bear Solar Observatory . На нем хорошо виден выброс солнечного протуберанца во время лимбовой солнечной вспышки 10 октября 1971 года. Фильм (4.2MB mpeg) , записанный во время вспышки , показывает этот процесс в динамике.

В линии H-альфа часто наблюдаются так называемые двухленточные солнечные вспышки , когда во время вспышки в хромосфере образуются две протяженные яркие излучающие структуры, имеющие форму параллельных лент, вытянутых вдоль нейтральной линиии магнитного поля (линия, разделяющая группы солнечных пятен противоположной полярности). Характерным примером двухленточной солнечной вспышки является событие 7 августа 1972 года, показанное в следующем фильме (2.2MB mpeg) . Это очень известная вспышка , произошедшая между полетами Аполлона 16 (апрель) и Аполлона 17 (декабрь), последними путешествиями человека на Луну. Если бы была допушена ошибка в расчете времени полета, и один из экипажей оказался бы на поверхности Луны во время этой вспышки , то последствия оказались бы губительны для астронавтов. Впоследствии эта возможная ситуация легла в основу фантастического произведения "Космос" ("Space") Джеймса Миченер (James Michener), который описал вымышленную миссию Аполлона, потерявшего свой экипаж вследствие воздействия радиации от сильной солнечной вспышки .

Солнечные вспышки и магнитные поля

В настоящее время не вызывает сомнений, что ключ к пониманию солнечных вспышек следует искать в структуре и динамике магнитного поля Солнца. Известно, что если структура поля в окрестностях солнечных пятен становится очень сложной, то силовые линии могут начать пересоединяться друг с другом, что приводит к быстрому высвобождению магнитной энергии и энергии электрических токов, связанных с магнитным полем. В результате разнообразных физических процессов, эта первичная энергия поля превращается затем в тепловую энергию плазмы, энергию быстрых частиц и другие формы энергии, наблюдаемые в солнечной вспышке. Изучение этих процессов и установление причин, по которым начинается солнечная вспышка , является одной из основных задач современной физики Солнца, все еще далекой от окончательного ответа.

6 сентября на Солнце произошли две мощнейшие вспышки, причем вторая из них оказалась самой мощной за 12 лет, с 2005 года. Это событие вызвало нарушения радиосвязи и приема сигналов GPS на дневной стороне Земли, продолжавшиеся около часа.

Однако основные проблемы еще впереди

Солнечные вспышки — катастрофические явления на поверхности Солнца, вызванные пересоединением (перезамыканием) магнитных силовых линий, «вмороженных» в солнечную плазму. В какой-то момент экстремально скрученные линии магнитного поля обрываются и пересоединяются в новой конфигурации, при этом выделяется колоссальное количество энергии,

производящее дополнительный нагрев ближайших участков солнечной атмосферы и разгон заряженных частиц до околосветовых скоростей.

Солнечная плазма представляет собой газ электрически заряженных частиц и, стало быть, обладает своим собственным магнитным полем, причем солнечные магнитные поля и магнитные поля плазмы согласованы между собой. Когда плазма изгоняется из Солнца, концы ее магнитных линий остаются «привязанными» к поверхности. В результате магнитные линии сильно вытягиваются, пока, наконец, не порвутся от напряжения (подобно резинке, которую слишком сильно растянули) и не перезамкнутся заново, образовав новую конфигурацию, заключающую в себе уже меньшее количество энергии, — собственно, этот процесс и зовется пересоединением линий магнитного поля.

В зависимости от интенсивности солнечных вспышек ведется их классификация, причем в данном случае речь идет о самых мощных вспышках — X-класса.

Энергия, выделяемая при таких вспышках, эквивалентна взрывам миллиардов мегатонных водородных бомб.

Событие, классифицированное как X2.2, случилось в 11:57, а еще более мощное, X9.3, спустя всего три часа — в 14:53 (см. на сайте Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН )

Самая сильная солнечная вспышка, зафиксированная в современную эпоху, произошла 4 ноября 2003 года, и она была классифицирована как X28 (ее последствия не были столь уж катастрофичными, поскольку выброс не был направлен прямо на Землю).

Экстремальные солнечные вспышки могут сопровождаться также мощнейшими выбросами вещества из солнечной короны, так называемыми корональными выбросами массы. Это немного другое явление, для Земли оно может представлять и большую, и меньшую опасность — в зависимости от того, направлен ли выброс непосредственно на нашу планету. В любом случае последствия этих выбросов сказываются через 1-3 дня. Речь идет о миллиардах тонн вещества, летящего со скоростью сотен километров в секунду.

Когда выброс достигает окрестностей нашей планеты, заряженные частицы начинают взаимодействовать с ее магнитосферой, вызывая ухудшение «космической погоды». Высыпающиеся вдоль магнитных линий частицы вызывают полярные сияния в умеренных широтах, магнитные бури приводят к нарушению работы спутников, телекоммуникационного оборудования на Земле, ухудшению условий распространения радиоволн, метеозависимые люди страдают от головных болей.

Наблюдателям, особенно в высокоширотных регионах, в ближайшие дни советуют следить за небом и ждать особенно величественных авроральных явлений.

К тому же само Солнце еще может выдать новый фокус и разразиться новыми вспышками. Та же группа солнечных пятен, которая вызвала вспышки в среду, — ее ученые обозначают, как активную область 2673 — во вторник вызывала умеренную вспышку M-класса, которая также способна генерировать полярные сияния.

Впрочем, нынешним событиям далеко до так называемого события Кэррингтона — мощнейшей за всю историю наблюдений геомагнитной бури, разразившейся в 1859 году. С 28 августа по 2 сентября на Солнце наблюдались многочисленные пятна и вспышки. Британский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал 1 сентября самую мощную из них, которая, вероятно, и вызвала крупный корональный выброс массы, достигший Земли за рекордное время — 18 часов. К сожалению, тогда еще не было современных приборов, однако последствия были наглядны для всех и без этого —

от интенсивных полярных сияний в районе экватора до искрящих телеграфных проводов.

Удивительно то, что нынешние события происходят на фоне понижения уровня солнечной активности, когда происходит завершение естественного 11-летнего цикла, когда уменьшается количество солнечных пятен. Впрочем, многие ученые напоминают, что именно на период снижения активности зачастую и приходятся мощнейшие вспышки, разражающиеся как бы напоследок.

«Нынешние события сопровождались интенсивным радиоизлучением, что указывает на возможные корональные выбросы массы, — заявил в интервью Scientific American Роб Стинберг из Space Weather Prediction Center (SWPC). — Тем не менее, нужно подождать, пока мы не получим дополнительно изображения с коронографа, которые захватили бы это событие. Тогда можно будет дать окончательный ответ».

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!"