чем опасен солнечный ветер
Как солнечный ветер повлиял на появление большого количества воды на Земле
Вопрос возникновения воды на Земле уже давно волнует геологов и астрономов. Предположительно вода появилась примерно 4,5 миллиарда лет назад. Версии ее возникновения выдвигаются самые разные, но единого мнения не существует. Согласно одной из наиболее распространенных гипотез, в нашу планету врезались астероиды или кометы, заполненные водой. Однако под сомнения ее ставит тот факт, что у воды на стероидах и каменистых планетах отличается изотопный состав от воды на Земле. Кроме того, на нашей планете гораздо больше воды, чем на других твердых планетах, она покрывает порядка 70% поверхности земного шара. Это может говорить о том, что у земной воды имеется как минимум еще один дополнительный источник. Недавнее исследование ученых показало, что этим дополнительным источником может быть солнечный ветер. Напомню, что последний представляет собой ионизированные частицы, которые вырываются из солнечной короны и несутся со скоростью 300—1200 км/с. Казалось бы, какая может быть взаимосвязь между водой в океанах и солнечным ветром?
Ученые обнаружили новый источник, обеспечивший Землю большим количеством воды
Астероид Итокава и новый источник воды в космосе
В статье австралийских ученых, с которой можно ознакомиться в журнале Nature Astronomy, говорится, что авторы работы тщательно изучили пыль на околоземном астероиде Итокава, который был обнаружен учеными в 1988 году. Такое название он получил в честь японского профессора Хидэо Итокавы. Образцы астероида были собраны космическим зондом Хаябуса и доставлены на Землю в 2010 году. Предыдущее исследование показало, что возраст пыли на них составляет около восьми миллионов лет. А сам астероид может быть обломком более крупного небесного тела.
Околоземный астероид Итокава, образцы которого были доставлены на Землю в 2010 году
Для нового исследования ученые использовали атомный зонд. Современное оборудование позволило создать трехмерные модели отдельных атомов и с высокой точностью изучить химический состав. В результате авторам удалось обнаружить, что на поверхности пылинок содержится достаточно большое количество молекул воды. При увеличении этих частиц и их содержимого в масштабе, получилось бы 20 литров воды на каждый кубический метр камня. Причем изотопный состав воды на астероиде оказался близким к тому, который имеет вода, извлекаемая из глубин земной мантии.
Наличие большого количества влаги на астероиде связано с воздействием на него солнечного ветра
Наличие воды на данном астероиде оказалось для ученых большой неожиданностью. Дело в том, что астероиды класса S, к которым относится Итокава, ранее никогда не рассматривались в качестве возможных носителей воды. Правда, о наличии воды на астероиде стало известно еще несколько лет назад. Но вот ее происхождение до последнего момента оставалось загадкой.
Солнечный ветер и вода на Земле — какая взаимосвязь
Как пишут авторы работы, они изучили все частицы пыли вокруг образцов астероида. Одна их часть постоянно взаимодействовала с солнечным ветром, другая же находилась в тени. Большое количество воды присутствовало именно на тех частицах, которые находились под воздействием Солнца.
Солнечный ветер, вырывающийся из короны Солнца, содержит большое количество ионов водорода
Связано это с тем, что солнечный ветер содержит большое количество ионов водорода, которые постепенно оседали на поверхности астероида и проникали внутрь силикатного материала. Глубина, на которой были обнаружены молекулы воды, как раз соответствует той, на которую могут проникнуть ионы водорода.
“Мы выяснили, что важную роль в появлении воды на Земле могли играть частицы космической пыли, покрытые водой солнечного происхождения» — говорит Филип Бланд, профессор Университета Кэртина, один из участников исследования.
Как считают исследователи, подобная пыль должна была попадать в большом количестве на древнюю Землю вместе с врезающимися в нее космическими объектами, такими как астероиды и кометы. Но самое главное, что сделанное открытие может свидетельствовать о том, что большое количество воды присутствовать на других небесных телах по всей галактике, в том числе и на Луне. Большое количество воды в галактике может в будущем упростить космические миссии. То есть космонавты могут добывать пресную воду прямо из пыли на поверхности планеты и астероидов.
Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канал, на котором мы подготовили для вас еще больше интересной информации
Надо сказать, что вопрос добычи воды космонавтами был одним из препятствий к освоению космоса. Если информация подтвердится, то этот вопрос, как говорится, решился сам собой. Напоследок отмечу, что нашей планете повезло конденсировать воду до того, как молодое Солнце увеличило свою активность, о чем я рассказывал ранее. По мнению некоторых ученых у нее было много шансов навсегда остаться “паровым котлом” аналогично Венере.
Что такое солнечный ветер и как он влияет на Землю?
Потоки движущегося воздуха принято называть ветром. Подобное наблюдается не только на Земле, но и на других планетах и даже звездах. Ученые выяснили, что существует и солнечный ветер, а также доказали его прямое влияние на погоду и даже самочувствие людей. О природе этого явления — в материале 24СМИ.
Что собой представляет солнечный ветер
Солнечный ветер представляет собой ионизированные частицы, которые исходят от Солнца. Светило выбрасывает в разных направлениях потоки, которые состоят из водородно-гелиевой плазмы. Температура короны звезды огромна, а следовательно, и скорость движения электронов c ионами в ней столь велика, что гравитационные силы не способны удержать вещество. Итогом становится то, что некоторые частицы улетают в космическое пространство.
Не стоит путать рассматриваемое явление и солнечный свет. Первое — это поток ионизированных частиц. А второй — поток фотонов, которые не заряжены и находятся в непрерывном движении, развивая скорость до 300 000 км/с и достигая Земли за 8-16 секунд.
С какой скоростью «дует» солнечный ветер
Стоит оговориться, что глагол «дует» не слишком уместен к описанию этого явления, потому что солнечный ветер не аналогичен земному — речь идет не о воздухе, а о потоках звездного вещества. Ионизированные частицы за секунду пролетают по 400 километров, иногда разгоняясь до 500-800 км/с.
Исследователи разделяют два вида солнечного ветра:
Также ученые зафиксировали возмущенные потоки, скорость которых равна 1000-1200 км/с. Подобное явление возникает из-за корональных выбросов, которые и становятся причиной магнитных бурь.
Влияние на Землю
Солнечный ветер неоднороден — по мере вращения звезды быстрые и медленные потоки пересекаются с Землей. Постоянные изменения скорости движения частиц негативно отражаются на магнитосфере планеты, вызывая магнитные бури, полярное сияние и другие явления.
Ионизированные частицы передают энергию атомам газов атмосферы и вызывает свечение — полярное сияние. А когда энергичные заряженные частицы захватываются и удерживаются вокруг планеты магнитным полем, образуется радиационный пояс.
Схематическое изображение взаимодействия солнечного ветра с земной магнитосферой / Wikimedia
Также явление влияет на погоду, в том числе на формирование грозовых фронтов. В дни, когда заряженные частицы достигают Земли, в атмосфере чаще образуются молнии. А так как активность Солнца отслеживается спутниками, результаты исследования помогают вовремя узнать о вероятности сильной грозы.
Ученые доказали влияние явления на человеческий организм. Исследователи из российского Института имени Шафера СО РАН проанализировали количество обращений за медпомощью за определенный отрезок времени и выяснили, что в дни магнитных бурь самочувствие людей, страдающих от болезней сердца и сосудов, ухудшалось чаще.
На страже границ Солнечной системы
Таким образом, солнечный ветер — явление, которое представляет определенную опасность для Земли. Но одновременно необходимое для Солнечной системы, чтобы защитить последнюю от более разрушительных сил космоса. Потоки заряженных частиц вытесняют межзвездный газ. На границе столкновения солнечного ветра с космическими лучами образуется гелиопауза — стена горячей плазмы. Эта область ослабляет радиацию, которая исходит от других звезд и взрывов сверхновых.
НАСА выпустила зонд Voyager 2, который в 2018 году прошел гелиопаузу. Объект собрал информацию о температуре этой области, которая на границе Солнечной системы достигает 31 000 °C. Этот показатель оказался выше того, что рассчитали ученые. Исследователи сделали вывод, что сила столкновения солнечного ветра с космическими лучами гораздо мощнее, чем предполагалось раньше.
Изучение явления
Первые предположения о существовании солнечного ветра появились в середине XIX века. Эту мысль озвучил еще в 1859 году астроном из Великобритании Ричард Кэррингтон. При наблюдении за имевшей место в то время вспышкой на Солнце исследователь заметил, что на следующий день на Земле началась геомагнитная буря. Ученый выдвинул гипотезу, что между этими явлениями есть связь.
Через 70 лет астрономы рассчитали температуру короны Солнца — свыше 1 млн градусов по Цельсию. Британский геофизик Сидни Чепмен заметил, что при подобных температурных показателях газ рассеивает тепло на сотни тысяч километров от орбиты Земли. Вклад в изучение природы этого явления в астрономии внес немецкий ученый Людвиг Бирманн, который доказывал существование ветра с помощью комет, наблюдаемых в Солнечной системе. Исследователь обратил внимание, что хвост этих объектов направлен в противоположную сторону от звезды. Астроном считал, что хвост появляется из-за потока частиц, оказывающих давление на газ.
Определение «солнечный ветер» ввел в 1958 году американец Юджин Паркер. Астроном проанализировал исследования Бирмана и Чепмена и заметил следующее: теплопроводность солнечной короны столь хороша, что температура ее верхних слоев остается в достаточной степени высокой и на таком удалении от ядра светила, где гравитация звезды ослабевает. Это и позволяет составляющим «ветер» ядрам гелия, протонам и электронам улетать в межзвездное пространство.
Пионер гелиофизики астроном Юджин Паркер первым использовал термин «солнечный ветер» (Kennedy Space Center, 2018) / Kim Shiflett/NASA
Предположения получили доказательную базу в 1959 году. Исследования проходили на запущенной СССР станции «Луна-1». А в 2016 году в обсерватории NASA STEREO удалось засечь сам процесс возникновения ионизированных потоков частиц.
Магнитные бури тысячелетия
В ходе исследований уже упомянутый Кэррингтон заметил связь между вспышками на центральной звезде Солнечной системы и изменениями в магнитосфере Земли. В сентябре 1859 года астроном зафиксировал магнитную бурю, которая стала самой мощной за историю исследования этого явления и получила название «Событие Кэррингтона».
Ученый зафиксировал солнечные пятна на поверхности звезды. Вспышка спровоцировала корональный выброс, который достиг поверхности Земли за 18 часов вместо 3-4 дней. Геомагнитная буря, которая началась 1 сентября 1859 года, вывела из строя телеграфы в Европе и США, а северное сияние наблюдалось даже над Карибами.
В марте 1989 года случилась еще одна геомагнитная буря, ставшая мощнейшей с начала космической эпохи, которую исследователи назвали «Квебекской тьмой». В давшей имя событию провинции Канады генераторы электричества вышли из строя, и 6 млн человек остались без света. Событие доказало прямую связь между вспышками на Солнце и работой техники.
В июле 2012 года произошел еще один мощный корональный выброс. По силе эта геомагнитная буря соперничать могла с «Событием Кэррингтона». К счастью, та часть солнечной атмосферы, где произошла вспышка, была повернута в противоположную сторону от Земли.
Перспективные источники энергии
Солнечный ветер привлекает исследователей как источник энергии. Сотрудники Washington State University полагают, что 8400-километровые солнечные паруса помогут собрать энергию ветра — таким образом планируется добывать 1 квинтиллион ГВт энергии. Также ученые планируют исследовать турбулентность этого явления, чтобы научиться получать из звездной плазмы термояд — на примере «ветра» астрономы хотят узнать, в каких условиях плазма стабильна, что упростит поставленную задачу.
ТОП-10: Страшные опасности нашего Солнца, которые беспокоят ученых
Солнце оказывает огромное влияние на все грани жизни на нашей планете. Раскаленный, светящийся газовый шар находится в центре нашей Солнечной системы и влияет на все живое, а также на условия на других планетах. Многие культуры поклонялись Солнцу как Богу, и не зря. Без выделяемых им света и тепла жизнь просто не существовала бы.
Но Солнце также хранит множество тайн, и некоторые из них довольно опасны. На самом деле, некоторые наши ученые беспокоятся не зря! Вот десять довольно страшных опасностей нашего Солнца, которые заставляют некоторых ученых быть более чем «немного» обеспокоенными.
Отчасти из-за истощения озонового слоя в нашей атмосфере вредное ультрафиолетовое излучение постоянно бомбардирует поверхность нашей планеты. Хотя в некотором смысле оно полезно, у него также есть опасные недостатки. УФ излучение может привести ко многим проблемам, включая рак кожи, преждевременное старение, катаракту, и даже подавление иммунной системы у людей. Но что делает его еще более страшным, так это то, что истощение озона фактически привело к увеличению распространенности рака кожи за последние 30 лет, и некоторые исследователи опасаются, что эта цифра будет продолжать расти.
9. Солнечные вспышки
8. Выброс корональной массы
Фото: NASA Goddard Space Flight Center
Выбросы корональной массы или ВКМ, по существу являются солнечными взрывами, которые приводят к формированию больших облаков плазмы, вылетающих наружу от Солнца. Они могут извергаться в любом направлении и продолжать движение в этом направлении после извержения, подталкиваемые солнечным ветром. Эти выбросы могут содержать миллиарды тонн материи и могут ускоряться, пока не разовьют скорость в несколько миллионов километров в час, что довольно страшно!
7. Корональные дыры
Фото: NOAA
Корональные дыры могут образовываться в любом месте на Солнце в любое время. Они обычно появляются как «темные области» на его поверхности и чаще встречаются в года минимальной солнечной активности в 11-летнем цикле Солнца. Дыры выглядят темными, потому что они холоднее и на самом деле состоят из открытых однополярных магнитных полей. Но плохо в этих дырах то, что через них может выходить солнечный ветер. Если он воздействует на нашу атмосферу, то может накрыть нашу планету на несколько дней и вызвать геомагнитные бури. Такие бури могут быть как легкими, так и опасными и даже очень страшными.
Ученые говорят, что по большей части солнечный ветер не представляет серьезной или «прямой» опасности для людей на Земле, но он опасен для наших спутников, мировых электронных систем и для астронавтов, находящихся в космическом пространстве. Северное сияние и Южное полярное сияние вызваны солнечным ветром, и эти явления можно увидеть невооруженным глазом. Астронавты в космосе столкнутся с самой серьезной угрозой, если окажутся на пути солнечного ветра. У них может возникнуть повреждение хромосом и/или развиться рак от воздействия радиации. Такое влияние может оказаться фатальным, если будет слишком сильным, и сделает солнечный ветер опасной проблемой для будущего космического полета.
6. Геомагнитная буря
Еще в 1859 году учеными была зафиксирована крупнейшая в современной истории солнечная буря. Ее окрестили Суперштормом Кэррингтона (Carrington). Буря стала результатом «мега-вспышки», создавшей невероятные геомагнитные возмущения на Земле. Явление было настолько масштабным, что Северное сияние можно было увидеть в Гонолулу, а Южное сияние в Чили. В то время во всем мире было не много чувствительного электронного оборудования, но телеграфисты сообщали, что «с оборудования соскакивали искры», иногда даже начинались пожары!
Исследователи говорят, что, если бы геомагнитная буря такого масштаба произошла сегодня, она могла бы парализовать современную жизнь. Она может нарушить связь, повлиять на спутники и даже привести к отключению электросети. Некоторые исследования даже указывают на то, что «солнечный мегашторм» может парализовать современные спутники на срок до 10 лет. Но что самое страшное? Многие ученые считают, что это только вопрос времени, когда подобный мегашторм свалится на нашу планету. Это редкое явление, но, конечно, оно не исключается.
5. Солнце делает межпланетные путешествия намного опаснее
Мы уже упоминали, что солнечная радиация может быть опасна для астронавтов, но она создает еще более страшную вторичную проблему. Мы все знаем, что часы жизни на Земле тикают. Это лишь вопрос времени, когда наша планета станет неспособной поддерживать жизнь. Многие считают, что нам придется стать «межпланетным видом», если мы хотим выжить в долгосрочной перспективе. Но солнечная радиация может сделать это чрезвычайно проблематичным!
4. В конце концов Солнце испарит водные запасы Земли
С этого момента все начинает выглядеть мрачно. Наше Солнце в настоящее время находится в стадии своего жизненного цикла, где оно классифицируется как звезда главной последовательности. На данном этапе оно в основном стабильно и мирно преобразует водород в гелий. Хорошие новости, верно? Звезда размером с наше Солнце обычно проводит в этой фазе около восьми миллиардов лет. Это означает, что у Солнца, которому, по оценкам, около 4,5 миллиардов лет, есть еще много лет жизни.
А каковы плохие новости? Когда Солнце сжигает водород, его яркость увеличивается примерно на десять процентов каждый миллиард лет или около того. Десятипроцентное увеличение яркости изменит гостеприимную зону в нашей Солнечной системе, что приведет к катастрофическим изменениям в нашем мире. Десятипроцентное увеличение яркости Солнца сделает Землю достаточно горячей, чтобы океаны на ней стали испаряться.
К сожалению, после того, как Солнце начнет испарять океаны, все еще более усугубится. Есть определенные предположения о том, что именно произойдет, но в целом ученые согласны с тем, что по мере испарения океанов в нашу атмосферу попадет больше воды.
Это, в свою очередь, создаст парниковый эффект, когда все больше тепла будет поглощаться атмосферой, что заставит еще больше океанов испаряться. В конце концов, наши океаны закипят… И этот цикл будет продолжаться до тех пор, пока Земля не станет практически сухой, а большая часть воды будет аккумулирована в атмосфере при очень высокой температуре.
2. Солнце будет «высасывать» воду из нашей атмосферы
Если в атмосфере останется вода, значит, будет еще надежда на существование человека и жизни в целом, верно? Не совсем так. По мере того, как Солнце продолжит превращаться в красного гиганта, вода, содержащаяся в атмосфере, будет подвергаться воздействию солнечного излучения. В итоге это приведет к распаду молекул, что позволит воде высвободиться из атмосферы в виде кислорода и водорода. Итак, после того, как океаны закипят, Солнце будет «высасывать» воду прямо из нашей атмосферы по капельке.
1. Ученые расходятся во мнениях, сколько времени это займет, но Солнце в конце концов умрет
Фото: Fsgregs at the English language Wikipedia project
В конце концов, когда наша звезда станет красным гигантом, силы, вызывающие сжатие в ее центре, позволят поверхности расшириться. Наше Солнце, которое сейчас раскалено добела, остынет и станет раскаленным. Тем не менее, оно будет расти больше, гореть ярче, и в конечном итоге притянет Землю к своей массивной поверхности и сожжет ее. Или, может быть, Земля отойдет дальше от Солнца, когда оно потеряет массу, но в любом случае наша планета станет неузнаваемой мертвой скорлупой. Это будет ее конец.
Многие ученые сходятся во мнении, что однажды в далеком будущем наше Солнце, вероятно, уменьшится до размеров белого карлика, прежде чем у него полностью закончится топливо, и оно превратится в планетарную туманность. Исследователи полагают, что это займет около десяти миллиардов лет, но каковы шансы, что люди будут еще существовать, чтобы это засвидетельствовать? Давайте согласимся с тем, что такие шансы чертовски малы.
Что такое солнечный ветер и как он влияет на Землю?
Потоки движущегося воздуха принято называть ветром. Подобное наблюдается не только на Земле, но и на других планетах и даже звездах. Ученые выяснили, что существует и солнечный ветер, а также доказали его прямое влияние на погоду и даже самочувствие людей. О природе этого явления — в материале 24СМИ.
Что собой представляет солнечный ветер
Солнечный ветер представляет собой ионизированные частицы, которые исходят от Солнца. Светило выбрасывает в разных направлениях потоки, которые состоят из водородно-гелиевой плазмы. Температура короны звезды огромна, а следовательно, и скорость движения электронов c ионами в ней столь велика, что гравитационные силы не способны удержать вещество. Итогом становится то, что некоторые частицы улетают в космическое пространство.
Не стоит путать рассматриваемое явление и солнечный свет. Первое — это поток ионизированных частиц. А второй — поток фотонов, которые не заряжены и находятся в непрерывном движении, развивая скорость до 300 000 км/с и достигая Земли за 8-16 секунд.
С какой скоростью «дует» солнечный ветер
Стоит оговориться, что глагол «дует» не слишком уместен к описанию этого явления, потому что солнечный ветер не аналогичен земному — речь идет не о воздухе, а о потоках звездного вещества. Ионизированные частицы за секунду пролетают по 400 километров, иногда разгоняясь до 500-800 км/с.
Исследователи разделяют два вида солнечного ветра:
Также ученые зафиксировали возмущенные потоки, скорость которых равна 1000-1200 км/с. Подобное явление возникает из-за корональных выбросов, которые и становятся причиной магнитных бурь.
Влияние на Землю
Солнечный ветер неоднороден — по мере вращения звезды быстрые и медленные потоки пересекаются с Землей. Постоянные изменения скорости движения частиц негативно отражаются на магнитосфере планеты, вызывая магнитные бури, полярное сияние и другие явления.
Ионизированные частицы передают энергию атомам газов атмосферы и вызывает свечение — полярное сияние. А когда энергичные заряженные частицы захватываются и удерживаются вокруг планеты магнитным полем, образуется радиационный пояс.
Также явление влияет на погоду, в том числе на формирование грозовых фронтов. В дни, когда заряженные частицы достигают Земли, в атмосфере чаще образуются молнии. А так как активность Солнца отслеживается спутниками, результаты исследования помогают вовремя узнать о вероятности сильной грозы.
Ученые доказали влияние явления на человеческий организм. Исследователи из российского Института имени Шафера СО РАН проанализировали количество обращений за медпомощью за определенный отрезок времени и выяснили, что в дни магнитных бурь самочувствие людей, страдающих от болезней сердца и сосудов, ухудшалось чаще.
На страже границ Солнечной системы
Таким образом, солнечный ветер — явление, которое представляет определенную опасность для Земли. Но одновременно необходимое для Солнечной системы, чтобы защитить последнюю от более разрушительных сил космоса. Потоки заряженных частиц вытесняют межзвездный газ. На границе столкновения солнечного ветра с космическими лучами образуется гелиопауза — стена горячей плазмы. Эта область ослабляет радиацию, которая исходит от других звезд и взрывов сверхновых.
НАСА выпустила зонд Voyager 2, который в 2018 году прошел гелиопаузу. Объект собрал информацию о температуре этой области, которая на границе Солнечной системы достигает 31 000 °C. Этот показатель оказался выше того, что рассчитали ученые. Исследователи сделали вывод, что сила столкновения солнечного ветра с космическими лучами гораздо мощнее, чем предполагалось раньше.
Изучение явления
Первые предположения о существовании солнечного ветра появились в середине XIX века. Эту мысль озвучил еще в 1859 году астроном из Великобритании Ричард Кэррингтон. При наблюдении за имевшей место в то время вспышкой на Солнце исследователь заметил, что на следующий день на Земле началась геомагнитная буря. Ученый выдвинул гипотезу, что между этими явлениями есть связь.
Предположения получили доказательную базу в 1959 году. Исследования проходили на запущенной СССР станции «Луна-1». А в 2016 году в обсерватории NASA STEREO удалось засечь сам процесс возникновения ионизированных потоков частиц.
Магнитные бури тысячелетия
В ходе исследований уже упомянутый Кэррингтон заметил связь между вспышками на центральной звезде Солнечной системы и изменениями в магнитосфере Земли. В сентябре 1859 года астроном зафиксировал магнитную бурю, которая стала самой мощной за историю исследования этого явления и получила название «Событие Кэррингтона».
В марте 1989 года случилась еще одна геомагнитная буря, ставшая мощнейшей с начала космической эпохи, которую исследователи назвали «Квебекской тьмой». В давшей имя событию провинции Канады генераторы электричества вышли из строя, и 6 млн человек остались без света. Событие доказало прямую связь между вспышками на Солнце и работой техники.
В июле 2012 года произошел еще один мощный корональный выброс. По силе эта геомагнитная буря соперничать могла с «Событием Кэррингтона». К счастью, та часть солнечной атмосферы, где произошла вспышка, была повернута в противоположную сторону от Земли.
Перспективные источники энергии
Солнечный ветер привлекает исследователей как источник энергии. Сотрудники Washington State University полагают, что 8400-километровые солнечные паруса помогут собрать энергию ветра — таким образом планируется добывать 1 квинтиллион ГВт энергии. Также ученые планируют исследовать турбулентность этого явления, чтобы научиться получать из звездной плазмы термояд — на примере «ветра» астрономы хотят узнать, в каких условиях плазма стабильна, что упростит поставленную задачу.