чем сопровождаются вспышки на солнце
7 основных вопросов о солнечных вспышках и их последствиях
6 сентября в 15:02 (мск) была зарегистрирована самая крупная за последние 12 лет вспышка на Солнце. Мощнейший выброс энергии произошел в период минимальной солнечной активности, что поразило астрономов. Как подобные события влияют на Землю – в материале «Футуриста».
Как пишет Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, это один из мощнейших взрывов, которые только способна производить наша звезда. За 20 лет наблюдений Солнца было зарегистрировано только пять вспышек большей силы (последняя мощностью X17.0 была зарегистрирована в ноябре 2005 года). Самая крупная из них произошла в ноябре 2003 года, ее мощность составила X28.
Как правило, такие события происходят на пике солнечной активности, однако эта вспышка появилась на фоне солнечного минимума – и в этом ее уникальность. Вспышечная активность после взрыва составила 10.3, что соответствует высшему уровню. Ученым продолжают разбираться, что стало причиной такого крупного взрыва в период «затишья» и прогнозировать последствия для Земли и космического пространства. За вспышкой наблюдали лишь зарубежные космические обсерватории. Единственный российский солнечный проект (космическая обсерватория ОКР «Арка») назначен только на 2024 год.
Что такое солнечная вспышка?
Как эта солнечная вспышка повлияет на Землю?
По данным космических коронографов (приборов, наблюдающих за солнечной короной и потоками плазмы в ней), произошел крупный выброс солнечного вещества, и он направлен на Землю. В Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца предполагают, что облака плазмы (обычно они составляют 100 млн километров у орбиты Земли и движутся со скоростью 1000 км/c) подойдут к Земле уже 8 сентября и ударят по ее магнитному полю. Время прибытия солнечного вещества пока вычисляется. Точная сила последствий пока не ясна: это зависит от направления магнитного поля в облаке. Если при ударе оно совпадет с земным, последствия будут минимальными: солнечная плазма не прорывается внутрь. Если же магнитные поля будут разнонаправленными, плазма прорвет магнитный щит и устремится в магнитосферу Земли — и тогда по всей планете от экватора до полюсов расцветут полярные сияния и будет бушевать сильная магнитная буря. Определить направление магнитных полей — сложнейшая задача.
По действием потока заряженных частиц верхние слои атмосферы Земли нагреваются. Наряду с интенсивным радиоизлучением это ухудшает точность работы систем навигации и приводит к нарушению работы спутников, радиосвязи и телекоммуникационного оборудования. Особенно страдают спутники на высоких орбитах: либо аппарат становится сильно заряженным во время шторма, и его детали выходят из строя, либо его компоненты подвергаются бомбардировке заряженных частиц. Но предсказать, какой конкретно спутник погибнет, невозможно.
Пока обсерватории мира прогнозируют в ближайшие трое суток магнитную бурю силой 1-2 по 5-балльной шкале, которая будет длиться не менее 24 часов. Ученые отмечают резкие изменения магнитного поля Земли.
А какие еще проблемы могут быть?
Отключение электричества на больших территориях. Самый известный случай произошел в 1989 году в Квебеке. Мощные токи в магнитосфере вызывают чрезмерно высокое напряжение в линиях электропередач и выводят из строя электрические трансформаторы и электростанции. Чаще всего такое происходит ближе к полюсам Земли, где наибольшие индуцированные токи и в регионах с длинными линиями электропередач и где земля плохо ведет.
Верно ли, что из-за солнечных вспышек болит голова и портится настроение?
Статья по теме
Да, такое может произойти. На поверхности Земли мы хорошо защищены от воздействия заряженных частиц и рентгеновского излучения Солнца магнитным полем и атмосферой Земли. Небольшое количество частиц с очень высокой энергией, которые достигают поверхности, существенно не увеличивает уровень радиации, который мы испытываем каждый день. Нагревание атмосферы может приводить к изменению атмосферного давления, что может повлиять на метеозависимых людей. Существуют утверждения о влиянии магнитных бурь на здоровье человека, но убедительных доказательств нет. В основном обсуждение вреда геомагнитных бурь идет в российской среде, в то время как за рубежом это обсуждается, но не постулируется.
Космонавты на МКС не страдают от радиации, так как станция находится на достаточно низкой орбите. Но солнечная вспышка может быть опасна для тех, кто летит к Луне или Марсу.
А кардиостимуляторы ломаются?
Кардиостимуляторы могут регистрировать эффекты сильных солнечных бурь, но для пациентов эти «глюки» не опасны.
А на психику солнечные вспышки влияют?
Некоторые исследователи выявляют корреляцию между солнечной вспышкой и ростом числа самоубийств. Однако прямых доказательств нет. Предположительно, геомагнитные бури могут десинхронизировать циркадные ритмы, связанные со сменой дня и ночи, и производство мелатонина, гормона, оказывающего антистрессовый эффект. Шишковидная железа, которая регулирует циркадный ритм и производство мелатонина, чувствительна к изменениям в магнитном поле. Это может повлиять на наше настроение.
Влияют ли солнечные вспышки на исторические события?
Статья по теме
Чем сопровождаются вспышки на солнце
Изображение: впечатляющая солнечная вспышка, наблюдаемая Обсерваторией Солнечной Динамики НАСА в длине волны 193 Ангстрема.
Классификация солнечных вспышек
Солнечные вспышки классифицируются как A, B, C, M или X в соответствии с пиковым потоком (в Ваттах на квадратный метр, Вт/м2) длинной волны от 1 до 8 Ангстрем в околоземном пространстве, как измеряется прибором XRS на борту спутник GOES-15, который находится на геостационарной орбите над Тихим океаном. В приведенной ниже таблице показаны различные классы солнечной вспышки:
Каждая категория класса делится по логарифмической шкале от 1 до 9. Например: от B1 до B9, от C1 до C9 и т. д. Вспышка X2 в два раза сильнее, чем вспышка X1, и в четыре раза мощнее, чем M5. Класс X немного отличается, не заканчиваясь на X9, он продолжается. Солнечные вспышки X10 и более сильные также называют «солнечными вспышками Super X-класса».
Солнечные вспышки A & B-класса
Солнечные вспышки класса С
Солнечные вспышки класса С, это небольшие вспышки, которые практически не оказывают влияния на Землю. Только длительные вспышки С-класса могут привести к выбросу корональной массы но чаще всего они медленны, слабы и редко вызывают на Земле значительные геомагнитные возмущения. Фоновый поток (уровень излучения при отсутствии вспышек) может находиться в начале диапазона С-класса, когда область солнечного пятна находится на обращенном к Земле солнечном диске.
Солнечные вспышки M-класса
Солнечные вспышки M-класса, это средние из больших вспышек. Они вызывают от небольшого (R1) до умеренного (R2) уровня радиопомех на дневной стороне Земли. Некоторые вспышки M-класса могут вызвать солнечный радиационный шторм. Сильные, длительные вспышки M-класса, с большой долей вероятности могут привести к выбросу корональной массы. Если вспышка M-класса расположена вблизи центра обращенного к Земле солнечного диска и запускает выброс корональной массы в ее сторону, вероятность того, что результирующая геомагнитная буря будет достаточной силы для наблюдения северного сияния в области средних широт, достаточно высока.
Солнечные вспышки X-класса
Солнечные вспышки X-класса являются самыми большими и мощьными. В среднем вспышки X-класса происходят примерно 10 раз в год и чаще встречаются при солнечном максимуме. Во время вспышки X-класса на дневной стороне Земли, уровень радиопомех сильный до экстремального (R3-R5). Если солнечная вспышка происходит вблизи центра обращенного к Земле солнечного диска, это может вызвать сильный и продолжительный шторм солнечной радиации и создать значительный выброс корональной массы который может привести к серьезным (G4) или экстремальным (G5) геомагнитным штормам на Земле.
Изображение: Cолнечная вспышка X-класса, наблюдаемая в обсерватории солнечной динамики NASA в длинне волны 131 Ангстрем.
Итак, что выше X9? X-класс продолжается дальше и эти солнечные вспышки часто называются солнечными вспышками Super X-класса. Солнечные вспышки, достигаюие и превосходящие X10 встречаются очень редко, несколько раз в течение солнечного цикла. На самом деле это хорошо, что мощные солнечные вспышки происходят не так часто, так как последствия от них на Земле могут быть очень серьезными. Известно, что выбросы корональной массы, которые сопровождают такие вспышки, приводят к экстремальному геомагнитному шторму (G5) и проблемам с нашими современными технологиями.
Самая большая солнечная вспышка, когда-либо регистрируемая с тех пор, как спутники начали измерять их в 1976 году, оценивалась как солнечная вспышка X28, которая произошла 4 ноября 2003 года во время 23 солнечного цикла. Длительный канал XRS на спутнике GOES-12 был насыщен в X17 на 12 минут интенсивным излучением. Более поздний анализ доступных данных показывает предполагаемый пиковый поток X28, однако есть ученые считающие, что эта солнечная вспышка была сильнее, чем X28. Для нас было большой удачей, что в момент когда произошла вспышка X28, группа солнечных пятен в которой это случилось, успела сильно отклониться от обращенного к Земле центра солнечного диска, так что ее направление в максимуме прошло мимо Земли. Следует отметить, что солнечной вспышки которая насыщала каналы XRS на GOES-15 по состоянию на март 2017 года, не было, но ожидается, что она будет насыщаться примерно с одинаковым уровнем потока.
High Frequency (HF) radio blackouts caused by solar flares
Bursts of X-ray and Extreme Ultra Violet radiation which are emitted during solar flares and can cause problems with High Frequency (HF) radio transmissions on the sunlit side of the Earth and are most intense at locations where the Sun is directly overhead. It is mostly High Frequency (HF) (3-30 MHz) radio communication that is affected during such events, although fading and diminished reception may spill over to Very High Frequency (VHF) (30-300 MHz) and higher frequencies.
These blackouts are a result of enhanced electron densities in the lower ionosphere (D-layer) during a solar flare which causes a large increase in the amount of energy radio waves lose when it passes trough this layer. This process prevents the radio waves from reaching the much higher E, F1 and F2 layers where these radio signals normally refract and bounce back to Earth.
Radio blackouts caused by solar flares are the most common space weather events to affect Earth and also the fastest to affect us. Minor events occur about 2000 times each solar cycle. The electromagnetic emission produced during flares travels at the speed of light taking just over 8 minutes to travel from the Sun to Earth. These type of radio blackouts can last from several minutes to several hours depending on the duration of the solar flare. How severe a radio blackout is depends on the strength of the solar flare.
The Highest Affected Frequency (HAF) during an X-ray radio blackout during local noon is based on the current X-ray flux value between the 1-8 Ångström. The Highest Affected Frequency (HAF) can be derived by a formula. Below you will find a table where you can see what the Highest Affected Frequency (HAF) is during a specific X-ray flux.
R-scale
NOAA uses a five-level system called the R-scale, to indicate the severity of a X-ray related radio blackout. This scale ranges from R1 for a minor radio blackout event to R5 for an extreme radio blackout event, with R1 being the lowest level and R5 being the highest level. Every R-level has a certain X-ray brightness associated with it. This ranges from R1 for a X-ray flux of M1 to R5 for a X-ray flux of X20. On Twitter we provide alerts as soon as a certain radio blackout threshold has been reached. Because each blackout level represents a certain GOES X-ray brightness, you can associate these alerts directly with a solar flare that is occurring at that moment. We can define the following radio blackout classes:
The image below shows the effects of an X1 (R3-strong) solar flare on the sunlit side of the Earth. We can see that the Highest Affected Frequency (HAF) is about 25 MHz there where the Sun is directly overhead. Radio frequencies lower than the HAF suffer an even greater loss.
Вспышки на Солнце и магнитные бури
Солнечные вспышки
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.
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.
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 солнечные бури были ключом к зарождению жизни на Земле. 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 ледяным шаром. 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 Земля имеет сильное магнитное поле, 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. Постоянная цепь звездных извержений и ливней из частиц может содрать атмосферу, если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.
© 2015-2021 Ин-Спейс. Все права защищены.
Использование всех текстовых материалов без изменений разрешается только с активной гиперссылкой на издание Ин-Спейс. Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.
Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18 лет.
Солнечная вспышка
Из Википедии — свободной энциклопедии
Со́лнечная вспы́шка — взрывной процесс выделения энергии (кинетической, световой и тепловой) в атмосфере Солнца. Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Солнечные вспышки часто, но не всегда, сопровождаются выбросом корональной массы. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×10 25 джоулей, что составляет около 1 ⁄6 энергии, выделяемой Солнцем за секунду, или 160 млрд мегатонн в тротиловом эквиваленте, что, для сравнения, составляет приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 миллион лет.
Под действием магнитного поля происходит неожиданное сжатие солнечной плазмы, образуется плазменный жгут или лента (могут достигать в длину десятков или сотен тысяч километров), что приводит к взрыву. Солнечная плазма в этой области может нагреваться до температур порядка 10 млн К. Возрастает кинетическая энергия выбросов веществ, движущихся в короне и уходящих в межпланетное пространство со скоростями до 100000 км/с. Получают дополнительную энергию и значительно ускоряются потоки электронов, протонов и других заряженных частиц. Усиливается оптическое, рентгеновское, гамма- и радиоизлучение. [1]
Фотоны от вспышки достигают Земли примерно за 8,5 минут после её начала; далее в течение нескольких десятков минут доходят мощные потоки заряженных частиц, а облака плазмы от солнечной вспышки достигают нашей планеты только через двое-трое суток.
Электромагнитная безопасность: Насколько мы готовы к следующей гигантской солнечной вспышке (спросите Итана)
Солнечная вспышка, видимая в правой части изображения, возникает, когда силовые линии магнитного поля разделяются и снова соединяются. Когда вспышка сопровождается корональным выбросом массы, а магнитное поле частиц во вспышке обратно магнитному полю Земли, может произойти геомагнитная буря, которая может привести к стихийному бедствию.
В 1859 году наука о физике Солнца по-настоящему началась с крупнейшей вспышки в истории человечества: события Кэррингтона. До этого многие люди наблюдали за Солнцем: они занимались подсчетом и отслеживанием солнечных пятен, наблюдением за дифференциальной скоростью вращения Солнца, установлением потенциальной связи между солнечной активностью и магнитным полем Земли, а также наблюдениями за полярным сиянием. Когда астрономы Ричард Кэррингтон и Ричард Ходжсон заметили огромную «белую вспышку» на Солнце 1 сентября 1859 года, стало ясно, что Земля и Солнце связаны настолько сильно, что мы даже не можем себе представить. Всего 17 часов спустя на Земле произошел самый большой геомагнитный шторм, из когда-либо зарегистрированных, и во всемирных сообщениях о его последствиях слагались легенды. Зная, что эти события происходят регулярно, готовы ли мы к неизбежному? Вот что хочет знать Эрих Раткамп, задавая следующий вопрос:
«Корональные выбросы массы, сопоставимые с событием Кэррингтона 1859 года, могут уничтожить всю энергосеть США… Можем ли мы распознать такие выбросы и издать предупреждения о них хотя бы за сутки? Хватит ли такого срока, чтобы пережить событие уровня Кэррингтонского? Если такое событие произойдет завтра, сможем ли мы с ним справиться?»
Когда дело доходит до надвигающихся стихийных бедствий, лучшее, что мы можем сделать – это подготовиться к ним. Вот что приготовило для нас Солнце.
Фрагмент «первого света» солнечного телескопа Иноуэ, принадлежащего Национальному научному фонду. На нем видны тепловые ячейки размером с Техас на поверхности Солнца в более высоком разрешении, чем когда-либо. Впервые можно увидеть объекты между ячейками с разрешением всего 30 км, что проливает свет на процессы, происходящие внутри Солнца.
Обычно Солнце ведет себя довольно тихо и вырабатывает одно и тоже же постоянное количество энергии с точностью до 99,9%. Оно вращается вокруг своей оси с периодом 25 дней на экваторе и 33 дня на полюсах, а также испускает постоянный поток частиц: солнечный ветер. Его центральное ядро достигает максимальной температуры примерно в 15 миллионов К, но край его фотосферы относительно холоден – примерно 6000 К, и именно оттуда идет энергия которую мы получаем.
Кроме того, от фотосферы отделяется тонкая и очень горячая плазма: корона Солнца, температура которой составляет сотни тысяч кельвинов, а их связь обеспечивает хаотическое нерегулярное магнитное поле Солнца. Однако иногда на Солнце появляются солнечные пятна, которые представляют собой относительно прохладные области на его фотосфере. Существуют магнитные связи между Солнцем, короной и даже другими телами Солнечной системы, такими как Земля. Солнечные вспышки, корональные выбросы массы и другие события магнитного пересоединения, связанные с различными процессами, могут посылать в определенных направлениях потоки энергетических частиц.
Солнечная вспышка, провоцирующая выбросы материи в Солнечную систему, может вызвать такие события, как выброс корональной массы. Хотя для прибытия частиц обычно требуется примерно 3 дня, наиболее мощные выбросы могут достигать Земли менее чем за 24 часа и способны нанести огромный ущерб нашей электронике и электрической инфраструктуре.
В нормальных условиях об этих потоках таких частиц можно сказать следующее:
Если все пойдет не так, результат может быть плачевным. Если солнечная вспышка приведет к корональному выбросу массы, если этот выброс будет иметь высокую энергию, и если частицы устремятся прямо на Землю, и (еще одна вещь) если магнитное поле выброшенного материала и магнитное поле Земли будут иметь противоположные полярности, то нашей планете будет нанесен максимальный ущерб: пострадают инфраструктура, электроника и многое другое. Это почти наверняка то, что произошло 162 года назад, когда произошло печально известное событие Кэррингтона.
Солнечные корональные арки, подобные тем, что наблюдались спутником NASA Transition Region And Coronal Explorer (TRACE) в 2005 году, следуют по траектории магнитного поля на Солнце. Когда эти петли “разрываются” правильным образом, они могут приводить к корональным выбросам массы, которые потенциально могут ударить по Земле. Большой выброс или солнечная вспышка могут стать причиной появления нового типа стихийного бедствия: армагеддона от вспышек.
Около полудня 1 сентября 1859 года Ричард Кэррингтон отслеживал большое пятно неправильной формы на поверхности Солнца, когда внезапно над ним возникла яркая вспышка. Кэррингтон описал вспышку как очень яркую и отметил, что она смещалась вправо от пятна в течение примерно 5 минут. Затем так же внезапно, как появилась, вспышка полностью исчезла.
Примерно через 18 часов (в 3-4 раза быстрее обычной солнечной вспышки) произошла крупнейшая геомагнитная буря в истории человечества. Американские горняки просыпались, думая, что наступил рассвет. В тех местах, где была ночь, полярные сияния были настолько яркими, что при их свете можно было читать газету. «Зеленый занавес» полярных сияний можно было увидеть на многих экваториальных широтах: о них сообщили Куба, Гавайи, Мексика и Колумбия. И, что самое неприятное, наши ранние электрические системы (такие как телеграф) подвергались воздействию индуцированных токов, что приводило к повреждениям, пожарам и диким щелчкам устройств, даже когда сами системы были полностью отключены.
Северное сияние за Полярным кругом, 14 марта 2016 года. Возле полюсов изредка можно увидеть фиолетовый цвет – он формируется как сочетание синих и красных линий излучения атомов может с зелеными. Во время события Кэррингтона зеленый занавес можно было увидеть даже на экваториальных широтах.
Физика, лежащая в основе этого, проста и, если задуматься, она устрашает. Заряженные частицы, которые испускаются Солнцем и ударяются в атмосферу Земли, сами по себе не вредны, поскольку атмосфера прекрасно может их тормозить. Но если большое количество таких частиц будет двигаться с большой скоростью, они будут создавать собственные магнитные поля – как в случае с любым электрическим током. Если эти магнитные поля достаточно сильны, они могут существенно изменить локальное магнитное поле на поверхности Земли. Если изменить силу и/или направление магнитного поля, проходящего через петлю или катушку, это изменение магнитного поля приведёт к появлению электрического тока.
Повторю это еще раз: если в петле или катушке изменяется магнитное поле, появляется индуцированный электрический ток. Человечество знало об этом законе задолго до события Кэррингтона: Фарадей открыл это еще в 1831 году. Но со времен Кэррингтона мир сильно изменился, поскольку электросети, электростанции и подстанции, инфраструктура энерготранспорта и даже бытовая, коммерческая и промышленная электроника полны петель и катушек. Мощность индуцированных токов, если бы мы сегодня пережили событие, подобное Кэррингтонскому, была бы буквально астрономической.
Когда заряженные частицы направляются к Земле от Солнца, их траектории изгибаются магнитным полем Земли. Однако вместо того, чтобы отклоняться, некоторые из этих частиц направляются вниз по полюсам Земли, где они могут сталкиваться с атмосферой и создавать полярные сияния. Крупнейшие события вызваны коронарными солнечными выбросами, но они вызовут впечатляющие проявления на Земле только в том случае, если выброшенные с Солнца частицы будут иметь полярность, обратную магнитному полю Земли.
Оценки потенциального ущерба (при условии, что никаких мер для его снижения принято не будет) во всем мире выросли до 11-значных цифр. Электросети большинства стран будут полностью уничтожены. Лучший способ смягчить последствия такой вспышки — это усилить заземление, чтобы большие токи, которые пошли бы в электросети, вместо этого уходили прямо в Землю. Однако каждый раз, когда энергетические компании пытаются это сделать, проводящее вещество, используемое для заземления (например, медь), крадется из-за его материальной ценности.
В результате у нас есть незаземленные электростанции и подстанции, которые будут испытывать огромные индуцированные токи, что обычно приводит к пожарам с последующим значительным повреждением и разрушением инфраструктуры. Мы не просто говорим о катастрофе стоимостью в несколько триллионов долларов (ущерб только Соединенным Штатам оценивается в 2,6 триллиона долларов), мы говорим о том, что огромное количество останется без электричества на длительные периоды времени (потенциально, на годы). Если вспомнить, что произошло в Техасе совсем недавно (когда отрицательные температуры привели к тому, что многие районы были лишены электричества), существует риск чрезвычайно большого количества жертв – многим людям электричество необходимо для поддержания их жизни.
Солнечная вспышка X-класса на поверхности Солнца в 2012 году: событие, которое по-прежнему было намного, намного слабее по яркости и общей выработке энергии, чем событие Кэррингтона 1859 года, но которое все же могло вызвать катастрофическую геомагнитную бурю, если бы оно сопровождалось корональным выбросом массы, магнитное поле которого имело правильную (или неправильную, в зависимости от вашей точки зрения) полярность.
В 2012 году Солнце наконец (впервые с тех пор, как мы разработали инструменты, способные в достаточной мере его мониторить) испустило солнечную вспышку, которая, вероятно, была столь же мощной, как та, что вызвала событие Кэррингтона 1859 года. Это произошло 23 июля, и вот что нас спасло. Вспышка произошла в той же плоскости, что и орбита Земли, но мы разминулись на девять дней. Как и в случае с событием Кэррингтона, частицы прошли расстояние до Земли от Солнца всего за 17 часов. Если бы Земля была на пути, нанесенный глобальный ущерб мог бы превысить отметку в 10 триллионов долларов, не говоря уже о неизмеримых человеческих жертвах.
Солнечный свет, проникающий через открытый купол телескопа солнечного телескопа Дэниела К. Иноуэ (DKIST), падает на главное зеркало и заставляет фотоны без полезной информации отражаться от него, в то время как полезные направляются на инструменты, установленные в другой части телескопа.
Впрочем, большинство из нас не относится к солнечным бурям так же, как к ураганам, торнадо, землетрясениям, цунами или извержениям вулканов. Хотя в современном мире, зависящем от электроники, мы должны думать об этих явлениях с точки зрения готовности к стихийным бедствиям. С появлением (только в прошлом году) солнечного телескопа Дэниела К. Иноуэ, мы, наконец, готовы получить предупреждение, когда нам будет угрожать геомагнитная буря катастрофических масштабов.
Этот солнечный телескоп работает как магнитометр, измеряющий показатели Солнца. Он способен измерять магнитное поле Солнца и солнечной короны, что позволяет нам узнать, имеет ли направленный на Землю выброс корональной массы магнитное поле, обратное полю нашей планеты в данный момент. Если мы обнаружим выброс, мы сможем принять крупномасштабные меры по снижению рисков, в том числе:
Когда кажется, что корональный выброс массы распространяется во всех направлениях относительно одинаково с нашей точки зрения (это явление также известно как кольцевой выброс), это признак того, что он, вероятно, направляется прямо к нашей планете. Вспышка, направленная в сторону, с большей вероятностью пролетит мимо нашей планеты, на что мы все и должны надеяться.
Самая быстрая солнечная вспышка, когда-либо перемещавшаяся от Солнца к Земле, дошла до нас всего за 14,6 часа, а это значит, что в идеале мы хотели бы, чтобы наше время реакции оставляло пространство для маневра. Однако самая большая опасность заключается в полной неподготовленности, а мы к этому очень близки. У нас есть зачатки инфраструктуры, необходимой для обнаружения и измерения этих событий – речь не только о телескопе Иноуэ, но и о солнечном зонде Parker Solar Probe, а также о наших спутниках для мониторинга Солнца, расположенных в точке Лагранжа L1 в космос, но этого недостаточно.
В худшем случае вспышка произойдет во время резкого похолодания, которое затронет Северное полушарие зимой. Это отключит электричество в большинстве развитых стран, оставив миллиарды людей без тепла и электроэнергии. Может быть нарушено хранение и распределение еды и воды, в результате чего миллиардам людей придется выживать самостоятельно. Также могут быть отключены наши спутниковые системы. Любая система, которая полагается на компьютеризированные маневры для избегания столкновений может запустить цепную реакцию столкновений со спутниками на низкой околоземной орбите. Если мы не сможем подготовиться, одно событие может отбросить нас как цивилизацию на десятилетия назад.
Столкновение двух спутников может привести к образованию сотен тысяч обломков, большинство из которых очень малы, но развивают скорость до
10 км/с. Если на орбите будет достаточно спутников, этот мусор может вызвать цепную реакцию, сделав окружающую среду вокруг Земли практически непроходимой.
Итак, что нам делать, чтобы подготовиться? Сперва нужно наладить раннее обнаружение с помощью наземных и космических наблюдений за Солнцем и за частицами, движущимися от Солнца к Земле. В идеале для этого нужна сеть гелиофизических обсерваторий на Земле, в точке Лагранжа L1 в космосе и в непосредственной близости от самого Солнца. Мы должны подготовить электрические сети к полным отключениям и отключениям, на выполнение которых уходит менее
14 часов, а также усилить заземление на станциях и подстанциях. Мы должны создать обязательные «безопасные» орбиты для спутников, чтобы сбои в работе электроники не были катастрофическими, и разработать планы действий в чрезвычайных ситуациях для граждан на случай, если произойдет вспышка уровня события Кэррингтона, которая будет направляться к Земле.
На самом деле, угроза все ближе, ее наступление – лишь вопрос времени. Если мы ничего не предпримем для подготовки, когда наступит мощный выброс, можно будет ожидать ущерба инфраструктуре на триллионы долларов и, вполне возможно, огромного числа смертей. Но если мы сможем подготовить нашу энергосистему, систему распределения и человечество к неизбежному, мы действительно сможем эффективно пережить даже событие уровня Кэррингтонского. Нам просто нужно приложить усилия и вложиться в профилактику. В противном случае мы будем тяжело расплачиваться – в течение многих лет или десятилетий.
НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.
У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.
В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.
Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.