Корональный выброс массы: Корональные выбросы массы

Содержание

Астрономы впервые заметили выброс корональной массы у другой звезды

Астрономы впервые зарегистрировали выброс корональной массы у другой звезды, о чем рассказали на конференции Cool Stars 20 в США. Интересно, что вещество, судя по всему, не смогло покинуть ближайших окрестностей светила, что дает надежду на то, что выбросы на других звездах, например на красных карликах, будут не так губительно влияют на вращающиеся вокруг них планеты.

Обновлено: в мае 2019 года статья опубликована в Nature Astronomy, препринт доступен на arXiv.org.

Во время коронального выброса массы огромное количество плазмы, разогнанной до высоких скоростей, покидает атмосферу Солнца и устремляется к межпланетное пространство. Внешне он выглядит как огромная петля, оба или один конец которой закреплены за солнечную атмосферу. При этом магнитное поле в выбросе, как правило, выше, чем в спокойном солнечном ветре, и представляет собой скрученные в жгут магнитные силовые линии.

Наблюдать корональные выбросы с Земли довольно сложно, однако данные, накопленные за последние десятилетия, указывают на то, что они происходят достаточно часто — как минимум, раз в неделю. Однако аналогичное явление никогда до сих пор не регистрировалось у других звезд.

Теперь команда исследователей под руководством Констанцы Аргироффи (Costanza Argiroffi) из Университета Палермо в Италии сообщила о том, что ей удалось увидеть корональный выброс массы у звезды HR 9024, расположенной в 450 световых годах от Земли. На самом деле, вспышка произошла около 10 лет назад, однако исследователи обнаружили свидетельство произошедшего события только сейчас, проанализировав с помощью нового метода данные рентгеновской космической обсерватории Chandra X-ray Observatory.

Согласно сообщению астрономов, они наблюдали за изменениями длины рентгеновских волн (доплеровским сдвигом), идущих от звезды, чтобы изучить ее корону. Однако после одной из вспышек они заметили признаки того, что вещество внешних слоев светила движется сначала от него, а потом обратно. Они также сообщили, что количество плазмы, выброшенной из короны светила, составило приблизительно 10²¹ граммов, что, по словам ученых, совпадает с предсказаниями. С другой стороны, кинетическая энергия «убегающей» материи оказалась меньше, чем предполагают теории.

Работа, недавно опубликованная учеными, говорит о том, что вещество, выброшенное во время коронального выброса массы, может удерживаться магнитным полем звезды и не улетать в межпланетное пространство. Это объясняет то, что вещество сначала удалялось, а потом приближалось к нам. Таким образом, с одной стороны, магнитное поле звезды может защищать окружающие планеты у подобных звезд (если они есть) от бомбардировки заряженными частицами. С другой стороны, по мнению Аргироффи, есть вероятность, что «нерастраченная» энергия приведет к большему количеству мощных вспышек.

В отличие от корональных выбросов массы, вспышки от других звезд регистрировались уже неоднократно. Недавно астрономы сообщили о вспышке на на Проксиме Центавра, которая увеличила яркость звезды в тысячу раз. Кроме того, ученые увидели рекордно яркую вспышку у ранее неизвестного красного карлика. Она оказалась в четыре раза мощнее вспышек, характерных для этого типа звезд, и в 10 тысяч раз мощнее самых сильных вспышек на Солнце.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Учёные предложили метод предсказания космической погоды

24.08.2020 16:53

1475

Добавить в закладки

Ученые из Сколковского института науки и технологий
(Сколтех), Института космических исследований Российской академии
наук совместно с исследователями Австрии и США разработали метод
изучения быстрых корональных выбросов массы – мощных выбросов
энергии из атмосферы Солнца. Результаты исследования опубликованы в
журнале the Astrophysical Journal, – сообщает
пресс-служба Сколтеха.

Огромное облако плазмы Солнца – корональный выброс массы – может
достигнуть Земли меньше, чем за один день, двигаясь со скоростью
100-3500 км/с. Это природное явление может вызвать сильные
геомагнитные бури, что представляет опасность для техники и людей
как в космосе, так и на Земле. Например, такой выброс в 1859 г.
вывел из строя телеграф в Северной Америке и Европе – основное
тогда средство связи для ведения бизнеса и личных контактов.
Подобное экстремальное явление в наше время может доставить ущерб
в несколько триллионов долларов, а на восстановление
инфраструктуры и экономики потребуется около 10 лет.

Группа исследователей решила повысить понимание и способность к
прогнозированию этого опасного явления. Несмотря на то, что мы
находимся в начале 11–летнего цикла солнечной активности, который
по прогнозам будет не очень сильным, но это не означает, что
экстремальное событие не может случиться.

Как поясняет пресс-служба, исторически экстремальные события
космической погоды происходили во время не очень сильных циклов
или в течение фазы падения цикла. На пике солнечного цикла
огромное количество энергии высвобождается в виде многочисленных
вспышек и корональных выбросов массы, в то время как в течение
фазы падения цикла энергия копится и может выплеснуться в виде
одного, но очень мощного события. Поэтому, современное
технологическое общество должно серьезно к этому относиться,
изучать экстремальные события космической погоды, а также
понимать все тонкости взаимодействия между Солнцем и Землей.

«Понимание свойств экстремальных солнечных извержений и
экстремальных явлений космической погоды может помочь нам лучше
понять динамику и изменчивость поведения Солнца, а также
физические механизмы, лежащие в основе этих событий», – говорит
научный сотрудник Космического центра Сколтеха и первый автор
исследования Дженни Марсела Родригес Гомес.

Автор Анастасия Ибрагимова

вспышки на солнце
корональные выбросы массы
космическая погода

Источник:
www.skoltech.ru

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

Корональные выбросы массы: что это такое и как они образуются?

Выброс корональной массы (CME), полученный НАСА и Солнечной и гелиосферной обсерваторией ЕКА (SOHO).
(Изображение предоставлено НАСА/GSFC/SOHO/ESA)

Корональные выбросы массы (КВМ) — это крупные выбросы плазмы и магнитного поля из солнечной атмосферы — короны.

По сравнению с солнечными вспышками — вспышками электромагнитного излучения, движущимися со скоростью света и достигающими Земли чуть более чем за 8 минут — КВМ движутся более медленно, условно говоря. На своих самых высоких скоростях почти 1,900 миль в секунду (3000 километров в секунду), CME могут достичь Земли примерно за 15–18 часов, в то время как более медленные CME, движущиеся со скоростью около 155 миль / с (250 км / с), могут занять несколько дней, по данным Центра прогнозирования космической погоды. Национального управления океанических и атмосферных исследований (открывается в новой вкладке) (NOAA).

Это относительно медленное время в пути полезно, так как дает нам больше времени для подготовки к такому прибытию. CME могут нанести ущерб электросетям, телекоммуникационным сетям и орбитальным спутникам и подвергнуть астронавтов опасным дозам радиации. И наоборот, CME являются желанным гостем для наблюдателей за небом во всем мире, поскольку они могут вызывать впечатляющие проявления полярного сияния, которые видны на широтах за пределами их «нормального» полярного диапазона.

Связанный: Насколько горячо солнце?

Как формируются CME?

Корональные выбросы массы образуются подобно солнечным вспышкам — в результате скручивания и перестройки магнитного поля Солнца, известного как магнитное пересоединение, согласно NOAA. Когда силовые линии магнитного поля «запутываются», они создают сильные локализованные магнитные поля, которые могут прорываться сквозь поверхность Солнца в активных областях, впоследствии генерируя КВМ.

КВМ обычно происходят вокруг групп солнечных пятен и часто сопровождаются солнечной вспышкой, хотя эти два события не всегда происходят одновременно. На самом деле, ученые до сих пор не совсем уверены, как связаны эти два события, и, по данным Центра научного образования Университетской корпорации атмосферных исследований (UCAR) , КВМ, как и солнечные вспышки, чаще всего происходят во время солнечного максимума. период в 11-летнем цикле солнечной активности, когда звезда наиболее активна. После того, как КВМ высвобождаются, они увеличиваются в размерах по мере удаления от Солнца.

«Большие CME могут достигать размера, составляющего почти четверть пространства между Землей и Солнцем, к тому времени, когда они достигают нашей планеты», — говорится в заявлении NOAA.

Если CME достаточно велик и движется быстрее солнечного ветра, он генерирует ударную волну, в результате чего ускоренные заряженные частицы движутся впереди CME, что еще больше нарушает условия космической погоды и усиливает геомагнитные бури, согласно NOAA.

Воздействие КВМ на Землю

Обширные проявления полярных сияний

КВМ могут вызывать сильные геомагнитные бури, которые приводят к впечатляющим полярным сияниям, подобным этому, изображенному на Аляске. (Изображение предоставлено: Noppawat Tom Charoensinphon через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Отображения полярного сияния образуются, когда возмущения в магнитном поле Земли направляют ионы вниз к полюсам Земли, где они сталкиваются с атомами кислорода и азота в атмосфере Земли, создавая ослепительное сияние полярных сияний видно вокруг полярных регионов. В Северном полушарии это явление называется северным сиянием (aurora Borealis), а в Южном полушарии — южным сиянием (Aurora australis).

Обычно эти ослепительные световые шоу приурочены к полярным регионам, но во время сильных магнитных возмущений, вызванных КВМ, полярные сияния можно увидеть на гораздо более низких широтах, чем они обычно наблюдаются согласно ЕКА .

В 1859 году Кэррингтонское событие — колоссальная солнечная буря, вызванная КВМ, — привело к появлению полярных сияний, наблюдаемых вблизи тропических широт над Кубой, Багамскими островами, Ямайкой, Сальвадором и Гавайями, согласно NASA Science .

При этом КВМ не всегда вызывают экстраординарные полярные сияния, степень магнитного возмущения от КВМ зависит от магнитного поля КВМ и Земли. Если магнитное поле CME выровнено с полем Земли, направленное с юга на север, CME пройдет мимо с небольшим эффектом. Однако, если CME ориентирован в противоположном направлении, это может привести к реорганизации магнитного поля Земли , вызывая впечатляющие полярные сияния.

Технологические неисправности

Большие КВМ могут вызвать технологические сбои, которые особенно проблематичны в нашем современном мире.

Кэррингтонское событие 1859 года вызвало сбои в телеграфной системе по всему миру. Согласно History.com (открывается в новой вкладке), были даже сообщения о том, что операторы получали удары током, а из телеграфных аппаратов сыпались искры, поджигающие бумаги. Согласно заявлению НАСА, в 1989 году КВМ сопровождал солнечную вспышку, поразившую Землю, в результате чего вся провинция Квебек, Канада, погрузилась в электрическое отключение, которое длилось 12 часов, согласно заявлению НАСА . Это событие обошлось коммунальной компании Квебека Hydro-Quebec как минимум в 10 миллионов долларов в качестве компенсации .

Но как CME вызывают все эти нарушения?

Истории по теме:

CME также могут вызывать скачки электрического тока, которые перегружают электрические сети, вызывая массовые отключения электроэнергии. Кроме того, по данным НАСА, CME могут влиять на магнитное поле Земли, что может ухудшить радиопередачу и увеличить радиостатические помехи в ионосфере Земли.

Системы GPS особенно уязвимы к возмущениям в ионосфере, и известно, что координаты GPS отклоняются на десятки футов во время события CME. Нарушение происходит из-за того, что GPS использует радиосигналы для передачи информации между спутником и наземным приемником. По данным Центра прогнозирования космической погоды NOAA, радиосигнал проходит через слой ионосферы, содержащий заряженную плазму, которая изгибает путь сигнала GPS подобно линзе, изгибающей свет. Обычно системы GPS могут компенсировать это отклонение радиосигнала, не влияя на точность GPS. Однако во время события CME ионосфера может быть настолько сильно возмущена, что модели GPS не могут отслеживать такие изменения, а приемники больше не могут вычислять точное положение.

Влияние КВМ в космосе

КВМ могут нанести ущерб спутникам на высоких геосинхронных орбитах. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Как CME влияют на спутники?

Спутники на околоземной орбите уязвимы для CME, особенно на высоких геосинхронных орбитах, где находится большинство спутников связи, по данным Центра космических полетов имени Годдарда НАСА . Когда CME вызывает геомагнитную бурю, спутники могут быть поражены сильным током, разряженным в спутник, или повреждены, когда частицы высокой энергии проникают в спутник. Таким образом, уязвимые спутники можно перевести в «безопасный режим», чтобы предотвратить повреждение электроники.

Согласно исследованию, описанному в заявлении НАСА, прямое попадание колоссальной геомагнитной бури, подобной той, что наблюдалась в 1859 году — Событие Кэррингтона — может нанести тяжелый урон нашему спутниковому флоту.

«Солнечная буря в худшем случае может иметь экономические последствия, аналогичные урагану 5-й категории или цунами», — сказал д-р Стен Оденвальд из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, штат Мэриленд. спутников с оценочной восстановительной стоимостью от 170 до 230 миллиардов долларов, поддерживая 9 долларов.0 миллиардов в год промышленности. Один сценарий показал, что «супербуря» обошлась в 70 миллиардов долларов из-за потери спутников, потери обслуживания и потери прибыли». Спутники Starlink стоимостью более 50 миллионов долларов в феврале 2022 года.

Могут ли CME нанести вред астронавтам?

На низкой околоземной орбите астронавты получают более высокие дозы радиации, чем мы на Земле, но они по-прежнему в основном защищены магнитосферой, согласно Заявление НАСА (откроется в новой вкладке).

Настоящая опасность для астронавтов возникает, если они отклоняются от безопасной магнитосферы, например, чтобы исследовать поверхность Луны или Марса. Во время такой экспедиции — за пределами «защитных щитов» Земли — они уязвимы для опасных явлений космической погоды, таких как CME. По данным НАСА, если ударная волна, вызванная CME, поразит неподготовленного астронавта, исследующего лунную или марсианскую поверхность, он получит такое же количество радиации, как 300 000 одновременных рентгеновских снимков грудной клетки. Это может иметь смертельные последствия, так как вам потребуется всего 45 000 одновременных рентгенограмм грудной клетки, чтобы убить вас.

Как мы можем прогнозировать CME?

Коронограф Солнечной и гелиосферной обсерватории используется для наблюдения КВМ. (Изображение предоставлено НАСА)

(открывается в новой вкладке)

Солнечная погода может иметь очень дорогостоящие последствия, поэтому важно расширять наше понимание, мониторинг и прогнозирование таких событий.

К счастью для нас, CME требуется несколько часов, а иногда и дней, чтобы достичь Земли. Это дает нам время подготовиться к их прибытию.

Различные организации внимательно следят за солнцем и сообщают о любых изменениях характеристик поверхности, которые могут свидетельствовать о выбросе КВМ, таких как увеличение солнечной активности и выбросы солнечных вспышек. По данным SpaceWeatherLive.com, если будет обнаружена сильная солнечная вспышка класса M или X, вполне вероятно, что она будет сопровождаться CME, но не всегда.

Синоптики SWPC используют различные параметры — размер, скорость и направление — полученные на коронографических изображениях орбитальных спутников, чтобы определить вероятность того, что КВМ столкнется с Землей.

Коронограф — это специальный инструмент, используемый для блокирования солнечного света, чтобы ученые могли наблюдать самый внешний слой — корону. Он имитирует естественное явление солнечного затмения, когда лунная тень закрывает яркий центр, позволяя наблюдать корону.

По данным NOAA, синоптики в основном используют коронограф Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) НАСА и ЕКА — широкоугольный и спектрометрический коронограф (LASCO) для анализа КВМ и определения вероятности столкновения с Землей.

Корональный выброс массы (CME), полученный НАСА и Солнечной и гелиосферной обсерваторией ЕКА (SOHO). (Изображение предоставлено НАСА/GSFC/SOHO/ESA)

(открывается в новой вкладке)

На переднем крае обнаружения КВМ находится спутник глубокой космической климатической обсерватории (открывается в новой вкладке) (DSCOVR), который находится в первой точке Лагранжа. точка — L1 — между Землей и Солнцем на расстоянии около 1 миллиона миль (1,6 миллиона км) от Земли.

DSCOVR отслеживает любые изменения в силе межпланетного магнитного поля (ММП) и скорости солнечного ветра, которые жизненно важны для точности и оперативности предупреждений и прогнозов космической погоды NOAA.

Со своего места стоянки в L1 спутник DSCOVR может предоставить заблаговременное предупреждение за 15–60 минут до того, как CME достигнет Земли. Когда обнаруживается CME, связанный с Землей, SWPC предупреждает уязвимые группы, такие как энергетические компании, спутниковые компании и авиакомпании, о необходимости принять соответствующие меры. С заблаговременным предупреждением коммунальные компании могут перенаправлять силовые нагрузки, чтобы защитить сети от перегрузки при ударе CME, спутники могут быть переведены в «безопасный» режим, а самолеты могут быть перенаправлены.

Миссия ЕКА «Бдение» (откроется в новой вкладке) надеется добавить еще одного солнечного защитника к помощи Земле к середине 2020-х годов, согласно данным ЕКА. Vigil будет следить за солнцем с Lagrange 5, примерно в 93 миллионах миль (150 миллионов километров) от Земли. Космический корабль будет расположен так, чтобы он мог следить за «боком» от Солнца. Он будет следить за солнечными условиями, прежде чем они повернутся лицом к Земле, чтобы заранее предупредить нас о возможной опасной солнечной активности.

Дополнительные ресурсы

Хотите узнать больше о влиянии крупных солнечных вспышек и КВМ на астронавтов на Луне, ознакомьтесь с этой статьей НАСА (открывается в новой вкладке). Узнайте больше о последствиях активной космической погоды и опасностях космических путешествий вместе с Университетом Тафтса (откроется в новой вкладке). Хотите самостоятельно следить за текущими уровнями геомагнитной активности? Британская геологическая служба (откроется в новой вкладке) поможет вам, вы также можете подписаться на их электронные письма с предупреждениями о геомагнитных возмущениях (откроется в новой вкладке).

Библиография

Корональные выбросы массы. Центр прогнозов космической погоды NOAA / NWS (открывается в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 года .

DSCOVR: Климатическая обсерватория дальнего космоса. НЕДИС (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

Мендес Б., Петикола Л. и Хаук К. (12 августа 2004 г.). Солнечные вспышки и корональные выбросы массы. НАСА. Проверено 20 мая 2022 г. (открывается в новой вкладке).

НАСА. Воздействие ракет (откроется в новой вкладке). НАСА. Проверено 20 мая 2022 г.

Оденвальд, С. (13 марта 2009 г.). День, когда солнце принесло тьму. (откроется в новой вкладке) НАСА. Проверено 20 мая 2022 года .

Изображения с солнечного орбитального аппарата (открывается в новой вкладке) первых выбросов корональной массы. ЕСА. (17 мая 2021 г.). Проверено 20 мая 2022 г.

Штайгервальд, Б., и Вайнтрауб, Р.А. (1 апреля 2006 г.). Защита наших спутников (откроется в новой вкладке) от солнца. НАСА. Проверено 20 мая 2022 г.

Центр научного образования UCAR. Корональный выброс массы (CME) | Центр научного образования (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

Что такое корональный выброс массы (КВМ)? SpaceWeatherLive (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space. Прежде чем присоединиться к нам, Дейзи прошла редакционную стажировку в журнале BBC Sky at Night Magazine и работала в Национальном космическом центре в Лестере, Великобритания, где ей нравилось знакомить общественность с космической наукой. В 2021 году Дейзи защитила докторскую диссертацию по физиологии растений, а также имеет степень магистра наук об окружающей среде. В настоящее время она проживает в Ноттингеме, Великобритания.0003