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 , 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 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.
Энергия Солнца оказывает неоднозначное влияние на нашу планету. Она дает нам тепло, но в то же время может негативно влиять на самочувствие людей. Одна из причин отрицательного влияния - солнечные вспышки. Как они происходят? К каким последствиям они приводят?
Солнце и солнечная вспышка
Солнце является единственной звездой нашей системы, которая от него и получила название «солнечная». Оно обладает огромной массой и благодаря сильной гравитации удерживает вокруг себя все планеты Солнечной системы. Звезда представляет собой шар из гелия, водорода и других элементов (серы, железа, азота и т. д.), которые содержатся в меньшем количестве.
Солнце является главным источником света и тепла на Земле. Происходит это в результате постоянных термоядерных реакций, которые часто сопровождаются вспышками, появлением черных пятен, корональными выбросами.
Солнечные вспышки возникают над черными пятнами, излучая большое количество энергии. Их последствия раньше приписывались действию самих пятен. Явление обнаружено в 1859 году, но многие процессы, связанные с ним, только изучаются.
Солнечные вспышки: фото и описание
Действие явления непродолжительно - всего несколько минут. По сути, солнечная вспышка - это мощнейший взрыв, охватывающий все атмосферные слои светила. Они появляются в виде маленького протуберанца, который резко вспыхивает, излучая рентгеновские, радио- и ультрафиолетовые лучи.
Солнце вращается вокруг своей оси неравномерно. На полюсах его движение медленнее, чем на экваторе, поэтому в магнитном поле происходят скручивания. Взрыв происходит, когда напряжение в местах «скрутки» слишком сильное. В это время освобождаются миллиарды мегатонн энергии. Обычно вспышки происходят в нейтральной области между черными пятнами разной полярности. Их характер определяется фазой солнечного цикла.
В зависимости от силы рентгеновского излучения и яркости на пике активности, вспышки делят на классы. Мощность определяется в ваттах на квадратный метр. Самая сильная солнечная вспышка относится к Х классу, средняя обозначается буквой М, а слабая - С. Каждая из них в 10 раз отличается от предыдущей по рангу.
Влияние на Землю
Проходит приблизительно 7-10 минут прежде, чем Земля ощущает последствия взрыва на Солнце. Во время вспыхивания вместе с излучением выбрасывается плазма, которая формируется в плазменные облака. Солнечный ветер относит их в стороны Земли, вызывая на нашей планете
В космическом пространстве взрыв повышает что может сказаться на здоровье космонавтов, коснуться это может и летящих в самолете людей. Электромагнитная волна от вспышки вызывает помехи у спутников и другого оборудования.
На Земле вспышки могут сильно повлиять на самочувствие людей. Это проявляется в отсутствии концентрации, перепадах давления, головных болях, замедлении мозговой деятельности. Люди с ослабленным иммунитетом, психическими расстройствами, сердечно-сосудистыми нарушениями и хроническими заболеваниями особенно тонко ощущают деятельность солнца на себе.
Чувствительностью обладает и техника. Солнечная вспышка класса Х способна вывести из строя радиоприборы на всей Земле, средняя мощность взрыва затрагивает в основном полярные области.
Мониторинг
Самая мощная солнечная вспышка произошла в 1859 году, её часто называют Солнечным суперштормом или событием Каррингтона. Заметить её посчастливилось астроному Ричарду Каррингтону, в честь которого и назвали явление. Вспышка стала причиной Северного сияния, увидеть которое можно было даже на Карибских островах, а телеграфная система связи Северной Америки и Европы мигом вышла из строя.
Бури, подобные событию Каррингтона, происходят раз в 500 лет. Последствия для жизнедеятельности людей могут возникать и при незначительных вспышках, поэтому ученые заинтересованы в их предсказывании. Прогнозировать солнечную деятельность непросто, так как структура нашего светила очень неустойчива.
Активными исследованиями в этой области занимается NASA. При помощи анализа солнечного магнитного поля ученые уже научись узнавать про очередную вспышку, но точные прогнозы делать пока невозможно. Все предсказания являются очень приблизительными и сообщают о "солнечной погоде" только на короткие сроки, максимум до 3 дней.
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.
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.
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 4x1033 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.
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.
