Содержание
Космические опасности и угрозы
Космические опасности и угрозы – это события космического масштаба или природные явления, обусловленные влиянием космических объектов, излучений и т.д., которые по интенсивности, масштабу распространения или продолжительности опасны для жизнедеятельности людей, объектов хозяйства и окружающей природной среды на Земле.
Любой биологический объект существует в определенных условиях, приспособившись к окружающей среде. Поэтому причины, которые могут вызвать изменение этих условий существования, следует рассматривать как потенциальные опасности для этого объекта. Основываясь на этом положении, различают следующие космические опасности и угрозы:
- космические лучи и электромагнитное излучение (см. опасные космические излучения), поступающие на Землю из космоса;
- солнце и солнечная активность;
- солнечные и лунные затмения;
- астероиды и метеориты (см. метеоритные опасности, опасность астероидная).
Негативное воздействие галактического космического излучения на нашу планету возможно через изменение им некоторых физических характеристик солнечно-земных связей (магнитные свойства Солнца и Земли, солнечный ветер и т.д.). Поскольку во время некоторых хромосферных вспышек на Солнце потоки солнечных космических лучей вблизи Земли в сотни раз превышают потоки галактических космических лучей, именно солнечное излучение (см. солнечная радиация) космических полетов.
Солнечные космические лучи малой энергии оказывают существенное воздействие на состояние ионосферы Земли в высоких широтах, вызывая дополнительную ионизацию ее нижних слоев. Это приводит к ухудшению качества радиосвязи, а в некоторых случаях — к ее полному прекращению на коротких волнах. Поэтому очень важны систематические наблюдения хромосферных вспышек, всплесков радио- и рентгеновского излучения и др. проявлений солнечной активности, позволяющие, в тесной связи с измерениями интенсивности космических лучей, прогнозировать радиационную обстановку на трассах космических полетов, определять оптимальные условия связи с космическими аппаратами, а также радио- и телевизионной связи.
Для этих целей существует Служба Солнца, ведущая систематические наблюдения за Солнцем и, в первую очередь, за солнечной активностью. Разработана система радиационной безопасности космонавтов, включающая комплекс средств и мероприятий, направленных на предупреждение и исключение неблагоприятных воздействий ионизирующих космических излучений. Ультрафиолетовая радиация (длины волн 10–400 нм), поступающая на Землю — наиболее опасная часть электромагнитного излучения для природных объектов и человека. Жизнь на Земле существует потому, что при длинах волн короче 290 нм излучение, идущее из космоса, полностью поглощается в верхних слоях атмосферы озоновым слоем, и выше. Излучение более мягкого диапазона длин волн (300–400 нм), которое лишь частично задерживается озоновым слоем Земли, в больших дозах приводит к ожогам кожи, ее старению, вызывает некоторые формы рака кожи. По прогнозам ученых, уже в течение ХХI века, в случае продолжения истощения озонового слоя, поступающая на Землю ультрафиолетовая радиация может увеличиться на 10%, что даст дополнительно 400 млн.
заболеваний рака кожи и 7 млн. смертей у населения Земли.
Ультрафиолетовое излучение вызывает катаракту глаза и снижает иммунитет организма. Одним из методов борьбы с этими опасностями является работа, как на национальном, так и на межправительственном уровне по сохранению озонового слоя Земли, поддержанию его на уровне, способном защитить природные и живые объекты от избыточной ультрафиолетовой радиации.
Метеоритные опасности и опасность астероидная связаны, главным образом, с возможностью возникновения опасности для окружающей среды и жизнедеятельности людей при столкновении астероидов или продуктов их дробления с Землей. Значимыми могут оказаться сближения или даже столкновения мелких космических тел с космическими аппаратами и обитаемыми станциями, запущенными или пилотируемыми людьми. Такие явления могут приводить к изменениям орбит движения космических аппаратов, к нарушению связи с ними, к их повреждениям и полному разрушению, в случаях пилотируемых космических аппаратов возможна их разгерметизация и гибель космонавтов.
Опасности, связанные с солнечными и лунными затмениями, не столь глобальны, как рассмотренные выше, однако имеют значение непосредственно для каждого человека или животного. Затмения длятся недолго (длительность полного солнечного затмения от начала до конца всего 3–4 часа), однако они искажают привычные условия существования природных объектов, могут воздействовать на здоровье и самочувствие людей. Именно эти эмпирические факты многие века накапливали и классифицировали астрологи, порицаемые и гонимые наукой во все времена. Несмотря на известный скепсис, в последние годы активизировалось изучение связей самочувствия человека, особенно для больных с различными заболеваниями сердечнососудистой системы, с некоторыми космическими явлениями, в том числе с затмениями Солнца и Луны, с магнитными бурями и т.д. Критическое осмысление, изучение этих влияний, попытки их минимизировать — методы борьбы с такого рода опасностями. Другой способ защиты от них — заблаговременный прогноз аномальных космических явлений и ситуаций, опасных для человека.
Усиление солнечной активности, изменяет не только радиационную обстановку в околоземном пространстве, но воздействует на магнитосферу Земли, приводя к ее модуляциям. Магнитное поле Земли в значительной степени определяет условия существования жизни на поверхности нашей планеты, защищая ее от приходящих из космоса частиц и излучений. Изменения этого поля самым неожиданным образом воздействуют на объекты земной биосферы, начиная с энергетического и газового балансов в атмосфере и кончая самочувствием и смертностью отдельных людей и целых народов.
Источники: Поток энергии Солнца и его изменения. – М., 1980; Сергеев В.А., Цыганенко Н.А. Магнитосфера Земли. – М., 1980; Чечкин С.А. Основы геофизики. – Л., 1990.
Четыре опасности, которые грозят человеку из космоса
Комсомольская правда
НаукаИнтересное
Кристина КАЗАРИНА
29 октября 2013 16:00
30 октября 1937 года астероид Гермес приблизился к Земле на расстояние всего 780 000 км, став потенциально опасным для нашей планеты космическим телом.
Вспомним, какие еще опасности представляют для нас космические объекты и явления
Не все астероиды одинаково опасны: угрозу для Земли представляют лишь те, которые приближаются к нашей планете на расстояние меньше, чем 7,5 миллионов километров, и размер его должен быть больше 150 метров в поперечнике. Меньшие астероиды полностью разрушатся в атмосфере Земли и не будут представлять глобальной угрозы. Крупные же, по мнению ученых, уже приводили к страшным последствиям: однажды, 250 миллионов лет назад, от падения такого астероида произошло массовое исчезновение живых организмов, в другой раз — вымерли динозавры. До недавнего времени наибольшие опасения вызывал крупный астероид «Апофис», который должен приблизиться на достаточно близкое расстояние к Земле в 2029 и в 2036 годах. Однако когда он пролетел мимо Земли в январе 2013 года, ученые смогли определить, что столкновение его с нашей планетой исключается практически полностью. В целом опасность от астероидов не считают серьезной, так как по самым пессимистическим прогнозам столкновения с ними происходят не чаще, чем раз в 100 000 лет.
Зато более мелкие космические тела — метеориты — падают на Землю постоянно, но они не столь страшны в своих последствиях (хотя бывают и заметные «космические посланцы» вроде Тунгусского или Челябинского метеоритов). Иные же метеориты могут весить всего несколько грамм и упасть на Землю никем не замеченными.
Они представляют еще меньшую опасность, ведь их масса в миллиард раз меньше массы Земли, а плотность вещества в хвостах почти нулевая. В мае 1910 года Земля прошла сквозь хвост кометы Галлея, но на нашу планету это никак не повлияло. Теоретически столкновение с крупной кометой может привести к глобальным последствиям — это на своем примере доказал Юпитер, столкнувшись с обломком кометы «Шумейкеров-Леви 9» в июле 1994 года (вспышка с температурой 24 000 К, облако газов, темное пятно в атмосфере, огромное энерговыделение). К слову, Юпитер часто берет на себя удары мелких и крупных комет, как и Солнце, притягивающее и к себе — тем самым защищая от ударов нашу планету. Но по шкале вероятности такое случается весьма нечасто.
По расчетам астронома Эрнста Эпика, столкновение с ядром кометы с километровым диаметром может происходить не чаще, чем раз в 1,3 миллионов лет, а с более крупными — еще реже.
С развитием космических технологий не исчезла, а наоборот усилилась проблема экологии: человек начал засорять не только свою планету, но и космос. Все искусственные объекты и их фрагменты, которые уже не функционируют, остаются на орбитах и мешают функционирующим космическим аппаратам. Пилоты могут запросто попасть в космическое ДТП, столкнувшись с подобными объектами. А если мусор сойдет с орбиты и не полностью сгорит в атмосфере, то обломки могут упасть на Землю. Как это было с обломками космической станции «Фобос-Грунт» — он должен был опуститься на спутник Марса, но двигатели не включились вовремя, и аппарат остался на околоземной орбите. А затем его обломки упали на Землю, но все обошлось благополучно — практически все канули в воды Тихого океана, не причинив вреда землянам… Общая масса скопившегося в космосе мусора равняется — несколько тысяч тонн.
ООН уже всерьез озаботилось борьбой с засорением околоземного пространства: был создан «Устав внеземной чистоты», ведется разработка идей по устранению космического мусора.
Самая малоизученная опасность из космоса. Элементарные заряженные частицы с огромной скоростью движутся в межзвездном пространстве, но, встречаясь с земной атмосферой, претерпевают изменения. Вторичные космические лучи достигают Земли уже очень ослабленными и не причиняют вреда, но вот для космонавтов следует продумывать систему защиты. Такой защитой является скафандр, не позволяющий первичным космическим лучам попадать на живые ткани и разрушать ядра ее атомов, выбивая из них электроны. Считается, что именно таким действием обладают космические лучи, грозящие повреждением организма. Однако это пока только предположение — изучение все еще продолжается, как и поиски специальной ткани для скафандров, которая не будет разрушаться под действием первичны и вторичных лучей и будет выдерживать длительное воздействие космической радиации.
Возрастная категория сайта 18+
Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.
И.О. ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.
Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без
предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой
право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные
сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой
массовой информации или нарушением иных требований закона.
ООО «МЕДИА РЕЗЕРВ». Адрес редакции КП-Уфа: 450006, г. Уфа, ул. Пархоменко 156/3 оф 611. Контактный тел. +7 (347) 292-44-47. Редактор — Максютов Р.А.
Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте
www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской
Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности
принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не
подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было
форме без письменного разрешения правообладателя.
Приобретение авторских прав и связь с редакцией: [email protected]
Космос — зона повышенной опасности
Помимо глобальных проблем человечества существует
целый ряд опасностей поистине вселенского масштаба. Речь идет о
космических угрозах. Некоторые из них кажутся незначительными на
фоне тех задач, которые нужно решать в первую очередь
здесь — на Земле. Но на часть космических угроз точно нельзя
закрывать глаза. Космический мусор может лишить нас возможности
изучать космос, непредсказуемая активность Солнца — разрушить
важные объекты инфраструктуры, а «гости» из космоса —
астероиды и метеориты — привести к реальным жертвам (достаточно
вспомнить падение Челябинского метеорита в 2013 году). О
космических угрозах и мерах по противодействию — наша беседа с
научным руководителем Института астрономии РАН Борисом
Михайловичем Шустовым.
Борис Михайлович Шустов – научный
руководитель Института астрономии Российской академии наук,
руководитель Экспертной рабочей группы по космическим угрозам
при Совете РАН по космосу, член-корреспондент РАН.
— Чем активнее мы осваиваем космическое пространство,
тем чаще сталкиваемся с так называемыми космическими угрозами и
опасностями. Чего нам стоит опасаться, и какие виды космических
угроз выделяет научное сообщество?
— Да, вы правы. Чем активнее мы познаем окружающий мир, тем
больше открывается перед нами новых перспектив. Однако мы
сталкиваемся и с опасностями, о которых не подозревали. Космос —
это не только область мечтаний и фантазий, но и сфера серьезной
работы. При более интенсивном изучении космического
пространства, мы действительно столкнулись с угрозами и
опасностями. Некоторые из них существовали всегда, за другие
ответственны мы сами.
Сегодня изучение космических угроз — актуальное и важное
направление, которому уделяется большое внимание. Читая лекции в
МГУ по курсу «Космические угрозы и ресурсы», я использую
следующую классификацию таких угроз: космический мусор,
космическая погода, астероидно-кометная опасность, биологические
и астрофизические угрозы.
— К какому типу исследований относят сферу
космических угроз? Речь идет о фундаментальном аспекте или
прикладном?
— Наука о космических угрозах, по сути своей, фундаментальная, но
с явным и легко объясняемым прикладным значением. Ясно, например,
что космический мусор может помешать человечеству осваивать
космос. Поэтому необходимо разработать практические меры по
парированию этой опасности, и фундаментальная наука должна в этом
помочь. Здесь проявляется прикладное значение. С другой стороны,
любая практическая задача требует четкого понимания сути опасных
процессов. Так что фундаментальные знания о космических угрозах и
возможных последствиях — основа для выработки дальнейших
практических мер по противодействию.
— Поговорим подробнее о каждой из угроз. Что
подразумевает термин «космический мусор»?
— Космический мусор — это искусственно созданные технологические
объекты, выведенные в космос, которые либо не функционируют, либо
представляют собой обломки или детали космических аппаратов.
Подобных обломков в космосе очень много. Землю прямо сейчас
окружает многослойное облако мусора. Чем он опасен? Обломки
размером в 1 сантиметр и более, движущиеся со скоростью порядка
нескольких километров секунду, могут оказаться страшнее
снаряда. Такой обломок может разрушить целый космический аппарат.
На более высоких орбитах, где скорости меньше, опасными принято
считать обломки от 3 см. Количество обломков размером более 1 см,
исчисляется сотнями тысяч и миллионами. Многие из них появились в
околоземном пространстве, отчасти, из-за нашего незнания
или недооценки последствий.
Модель распространения космического мусора вокруг Земли
Изображение: Европейское космическое агентство (ESA)
В начале космической эры никто не заботился о том, сколько
«гаек» или других конструктивных элементов будет выброшено в
космос при запусках. Никто не уделял внимание осколкам, которые
образовывались в результате различных экспериментов на
спутниках, включая взрывы.
В конце прошлого века специалист NASA Дональд Кесслер просчитал,
что будет с крупными и мелкими обломками космического мусора.
Конечно, мусор на низких орбитах в конечном итоге выпадает на
Землю или сгорает в атмосфере. Но обломки на более высоких
орбитах остаются там очень долго. При столкновении таких
фрагментов образуется еще больше мелких элементов космического
мусора. Два метровых обломка при столкновении могут создать
тысячи 10-сантиметровых кусочков. А мы помним, что критический
размер — 1 см. Таким образом, речь идет об опасности
постоянного неконтролируемого саморазмножения. Это
теоретический сценарий развития событий на околоземной орбите,
когда саморазмножающийся космический мусор приводит к полной
непригодности ближнего космоса для практического использования, и
называют синдромом Кесслера.
Кстати, часть объектов космического мусора может приносить
реальный ущерб и здесь — на Земле. Например, Казахстан несколько
раз выдвигал России серьезные претензии, измеряя ущерб в десятках
миллиардах долларов.
Случалось, что отечественные ступени с
ядовитым топливом гептилом выпадали на территории республики.
— Подобный сюжет рассматривался в фильме
«Гравитация», в котором космический мусор принес много бед
главным героям.
— Конечно, фильм «Гравитация» снят достойно. Однако он начинается
с явной информационной диверсии — плохие русские зачем-то
взорвали спутник, чьи обломки стали разрушать всё на своем пути —
китайскую станцию, МКС и т.д. К сожалению, информационная война
разворачивается и в СМИ, и в кино, и даже в науке.
Статистику не обманешь: мы прекрасно знаем, кто мусорит в
космосе. Это наиболее активные в космосе страны
— Россия, США и Китай, причем явного и постоянного лидера
здесь нет. К сожалению, на конференциях западные ученые,
представляя доклады по космическому мусору, как правило,
используют примеры столкновений, разрушений и т.д. только
российских космических аппаратов. Мир — сложный. Под каждой
информацией может быть скрыт подтекст.
Я не стремлюсь сделать
политическое заявление. Хочу лишь сказать, что нужно быть
осторожнее с подаваемой информацией. Мусорят все работающие в
космосе страны — это главный вывод.
— Какие способы борьбы с космическим мусором
рассматриваются сегодня как наиболее перспективные?
— Самое простое — не мусорить. Существуют законодательные акты, в
том числе международного уровня, которые регламентируют процедуры
запусков и эксплуатации космических аппаратов. Эти нормативные
документы направлены на то, чтобы минимизировать возможное
количество остаточных элементов.
Определенный фактор риска связан с самими космическими
аппаратами. Движение аппарата прогнозируется очень просто только
в задаче двух тел. На самом деле, необходимо учитывать сложную
динамическую картину. Она определяется не только движением Земли,
Луны, Солнца, но и движением других планет, а также множеством
изменчивых факторов. Именно поэтому орбиты спутников могут
изменяться по вполне естественным причинам.
А чтобы
геостационарный спутник, например, оставался в одной точке
обслуживания, его положение приходится подправлять.
Соответственно, на борту должно быть топливо. 60 лет
назад мало задумывались о возможных взрывах этого топлива.
Сейчас и запасы, и условия хранения топлива в аппаратах четко
регламентируются, но всё равно происходят аварии в космосе,
вызванные взрывами топлива.
Другой важный способ уменьшения угрозы связан с уводом.
Когда спутник отработал свое, его уводят на орбиту захоронения.
Спутники, которые работают на геостационарных и геосинхронных
орбитах (на которых спутник совершает 1 оборот вокруг Земли за 24
часа) уводят на расстояние от 300 до 500 км выше рабочей орбиты.
Конечно, спутник становится мусором, но на такой орбите он не
причинит вреда. Спутники на низких околоземных орбитах с помощью
двигателей направляют в более плотные слои атмосферы, где они
полностью сгорают.
Помимо простого постулата — не мусорить, разрабатываются
практические способы космической «уборки».
Это особенно актуально
сейчас, когда разрабатываются всё новые и новые проекты целых
созвездий космических аппаратов, которые десятками тысяч будут
запущены в ближайшее время.
Специалисты предлагают разные методы очистки. Крупные объекты
необходимо уводить с орбиты. Существуют проекты космических
аппаратов-дворников, которые будут подлетать к крупным объектам и
уводить их либо на орбиту захоронения, либо на низкую орбиту, где
они сгорят в атмосфере.
Помимо этого, разрабатываются проекты, которые направлены на
увеличение поперечного сечения удаляемого с орбиты космического
объекта, движущегося по достаточно низкой орбите. Скажем, к
«мертвому» аппарату крепится надуваемый баллон. Тем самым,
сечение спутника возрастает во много раз. Чем больше сечение, тем
больше сопротивление атмосферы, которое тормозит спутник.
Подобные разработки уже перешли от стадии теоретических моделей к
реальным экспериментам. В прошлом году группа из Университета
Суррея в Англии провела эксперимент по удалению космических
обломков с помощью небольшого спутника.
Участники проекта
продемонстрировали технологии использования сети, гарпуна и
пытались реализовать систему увода в низкие слои атмосферы.
Проект RemoveDEBRIS нацелен на проведение демонстраций технологии активного удаления мусора (ADR). Это позволит найти лучший способ захвата приблизительно 40 000 кусков космического мусора, которые вращаются вокруг Земли.
Источник: Университет Суррея (Великобритания)
Еще одно важное направление связано с использованием лазерных
технологий. Концентрированное излучение направляется на
поверхность обломка, приводя к испарению вещества с его
поверхности и созданию так называемого ракетного (реактивного)
эффекта. При этом создается импульс, меняющий орбиту обломка. В
одном из таких международных проектов принимает участие президент
Российской академии наук академик А.М. Сергеев.
Французские,
итальянские и японские коллеги работают совместно с россиянами
над улучшением эффективности лазеров космического базирования,
предназначенных для очистки ближнего космоса.
— Поговорим о другом непредсказуемом типе угроз —
космической погоде. Какими могут быть последствия влияния
космической погоды для жителей Земли?
— Действительно, непредсказуемое поведение нашего светила может
принести немало бед, особенно в производственно-экономической
сфере. Достаточно вспомнить знаменитый канадский black out в 1989
году (временное отключение электроэнергии. — Прим.
НР). Поток заряженных частиц «столкнулся» с Землей в области
Канады. При резком торможении подобные потоки генерируют мощное
магнитное поле, которое влияет на длинные системы проводников на
Земле. Возникающие токи силой в сотни ампер, приводят к
нарушениям в длинных электрических цепях, к различным
электрохимическим процессам, в том числе эрозионным, повреждающим
трубопроводы и другие элементы инфраструктуры.
В планетарных масштабах непредсказуемое поведение Солнца приводит
к тому, что атмосфера Земли вздувается. Мы этого практически не
замечаем, однако подобные проявления серьезно нарушают работу
спутников на орбите.
Солнечная активность — комплекс явлений и процессов, связанных с образованием и распадом в солнечной атмосфере сильных магнитных полей.
Что с этим делать? Мы начали разговор с того, что космические
угрозы — предмет изучения, в том числе и фундаментальной науки.
Важно как можно более «фундаментально» изучать Солнце. Несмотря
на тысячи защищенных диссертаций и написанных монографий, наши
знания о Солнце недостаточно глубоки. Здесь оказался важным вклад
астрономов, которые изучают весьма далекие светила, похожие
на Солнце. Специалисты пытаются найти общие закономерности в
проявлениях активности звезд. В последние годы особенное внимание
привлекают так называемые супервспышки. Оказалось, что звезды
типа Солнца, а также менее массивные красные карлики
испытывают мощнейшие всплески активности, которые могут быть
опасны для очагов жизни, возможно находящихся рядом на планетах
вокруг этих звезд.
Главная задача для нас, землян, — научиться предсказывать
всплески активности Солнца. Всем известна история одной из
экспедиций «Аполлона», когда члены экипажа чудом успели вернуться
живыми. Через два дня после их возвращения произошла сильная
вспышка на Солнце. Если бы они находились в это время в космосе
или на Луне, всё могло бы закончиться очень печально.
— Многие помнят разрушительное событие в Челябинске в
2013 году. Оно, как мне кажется, во многом подтвердило точку
зрения о том, что астероидно-кометная опасность существует и
может привести к серьезным жертвам. Какие меры по выявлению
подобных объектов предприняты в мире и в России?
— В мире (не в России) этой угрозе действительно уделяется особое
внимание. На одном из заседаний Президиума Российской академии
наук я делал доклад о том, какие меры может и должна принять
наша страна. Но пока в России ситуация с выявлением
подобных объектов не столь радужная и обнадеживающая.
А вот,
например, в США, странах Евросоюза, в Китае созданы или создаются
национальные объединенные системы обнаружения опасных небесных
тел.
В России пока такой системы нет. Для ее создания необходимо
внимание государства к проблеме астероидно-кометной опасности. В
NASA, например, функционирует целый Департамент по
астероидно-кометной опасности. Я знаком с многими специалистами
этого департамента. Мы стараемся поддерживать профессиональные
связи. В данном случае внимание государства к этой угрозе
позволяет США быть лидерами по обнаружению подобных объектов.
Около 98 % опасных небесных тел обнаружили именно американские
специалисты. При этом всю информацию они предоставляют в
открытом доступе и мы (как и другие страны) ею пользуемся.
Но если мы в России декларируем некую самостоятельность, нам
нужна собственная система. И это не просто прихоть и желание
быть независимыми. Это общее правило международных отношений:
если ты хочешь пользоваться плодами любой международной
кооперации, ты сам должен вносить свой вклад в общее дело.
Ясно, что подобные системы не интересны бизнесу. Бизнесу важны
короткие деньги, тогда как система обнаружения опасных объектов
рассчитана на длительную перспективу.
Мы, ученые, регулярно обсуждаем этот вопрос с представителями
государственной корпорации Роскосмос. Многие специалисты, в том
числе астрономы, выражают готовность активно работать в этом
направлении. В работу готовы включиться институты Академии наук и
вузы. Мы многое знаем, многое умеем. Но для полноценной работы
над созданием собственной системы по обнаружению опасных небесных
тел необходимо главное — внимание государства.
— Расскажите подробнее о проекте СОДА. На каком этапе
находится его реализация?
— Проект СОДА — Система обнаружения дневных астероидов —
направлен на обнаружение астероидов, подлетающих к Земле в
светлое время суток. Дело в том, что наземные телескопы днем
слепы. При этом радиосредства обнаружения работают на коротких
расстояниях до нескольких тысяч км.
Тела, подобные Челябинскому
метеориту, сталкиваются с нашей планетой со скоростью около 20
км/с, следовательно, тысячи километров такие объекты пролетают за
несколько минут. Этого времени недостаточно, что принять меры и
хотя бы предупредить население.
Мы предложили проект небольшой космической обсерватории —
телескоп диаметром всего 25 см, который будет работать в
окрестности точки Лагранжа L1 в системе Земля-Солнце на
расстоянии примерно полтора миллионов километров от Земли.
Уникальность этой точки в том, что спутник, выведенный в ее
окрестность, будет двигаться вслед за Землей, без использования
двигателей. Кстати, напомню, что в окрестности
подобной точки Лагранжа L2 (в отличие от точки L1,
точка L2 тоже находится на линии Земля-Солнце, но в
сторону, противоположную направлению на Солнце) сейчас работает
российская (с участием Германии) обсерватория «Спектр-РГ». Этим
проектом нам, российским ученым и специалистам по космической
технике, можно по-настоящему гордиться.
Итак, мы предложили поместить аппарат в точку L1, чтобы он
наблюдал за космическим пространством вокруг Земли, описывая
конус. Любое тело, которое приблизится к Земле и пересечет этот
конус, будет обнаружено телескопом. В контексте
астероидно-кометной угрозы интерес представляют тела размером
более 10 метров. Телескопа диаметром 20-25 см, работающего в
окрестности точки L1, вполне достаточно для обнаружения
10-метрового объекта на расстоянии около миллиона километров.
Проект прошел стадию глубокой предварительной технической
проработки. Уже проведено предэскизное проектирование и
обсуждение в головном институте Роскосмоса — Центральном
научно-исследовательском институте машиностроения (ЦНИИмаш).
Проект неоднократно получал положительную оценку.
Однако подобный космический аппарат не сделать в стенах
лаборатории института. Его необходимо создавать в рамках
федеральной космической программы (ФКП). Вначале наши предложения
к включению проекта СОДА в ФКП были одобрены.
Однако вскоре были
исключены.
Когда в нашей стране не хотят (не могут) что-то делать, то
говорят: «Посмотрите, какая сейчас сложная ситуация».
Действительно, ситуация — сложная. Но с другой стороны,
необходимо, наконец, определиться — нужен ли России такой
телескоп, будем ли мы пионерами в этой области или станем
догонять, когда другие страны догадаются сделать нечто
подобное. Кстати сказать, китайские коллеги всерьез
заинтересовались проектом после наших публичных выступлений и
предлагают сотрудничать. Но это уже будет китайский проект с
постепенно забываемым российским участием.
Иногда я участвую в совещаниях Роскосмоса и напоминаю, что к этой
теме — астероидно-кометной опасности, да и к конкретному проекту
необходимо относиться серьезно. Постоянно откладывать на
потом бессмысленно. Если мы не можем реализовать проект, то тогда
проще это признать и отказаться от идеи. Но я очень надеюсь, что
такой проект мы сможем реализовать в не очень отдаленное время.
Тем более что для этого у нас предпосылки есть.
— Множество фантастических фильмов снято о
биологических угрозах из космоса и загадочных паразитирующих
организмах. Что говорят ученые? Может ли на Землю попасть
инопланетный организм?
— Это действительно интересный вопрос. Наличие биологических
организмов в космосе еще лет 50 назад рассматривалось как
фантазия. Однако сегодня ситуация стремительно меняется. Многие
ученые нацелены на глубокие исследования того, что есть жизнь и
каковы условия ее возникновения и выживания в космосе.
В Институте медико-биологических проблем были проведены
эксперименты по устойчивости жизни в космосе. В рамках проекта
«Биориск» микроорганизмы в специальных контейнерах
«путешествовали» много месяцев в открытом космосе, где они
подвергались жестким условиям космоса — глубокому вакууму,
резкому температурному и радиационному воздействию. И после
таких испытаний организмы выжили!
А специалисты из МГУ облучали микроорганизмы огромными дозами
жесткого излучения.
Оказалось, что интенсивность облучения,
способную убить человека за несколько часов, микроорганизмы
могут выдерживать в течение миллионов лет. Вывод: если
жизнь в космосе зародилась, тот вывести эту «заразу» крайне
сложно.
В контексте разговора о биологических угрозах из космоса, следует
отметить полеты космических кораблей на Луну или Марс.
Если вас сегодня спросят — есть ли жизнь на Марсе, то смело
отвечайте — уже есть. Мы не можем на 100% стерилизовать
космическую технику. Стерилизация предполагает жесткое
облучение или сильный нагрев. А это может повредить аппарат.
Поэтому существуют нормы для различных типов аппаратов. Они
определяют допустимое количество микроорганизмов, которые могут
находиться на единице площади космического аппарата. Конечно, это
не ноль. Так что в любом случае, мы привозим микроорганизмы
на другие объекты Солнечной системы. Кажется, что нам-то ничего
не грозит. Но мы ведь и возвращаем некоторые космические аппараты
на Землю.
Вместе с ними возвращаются и микроорганизмы. В каком
виде они вернутся на планету — неизвестно. Все мы знаем о
мутациях и способности живых организмов к адаптации.
Эта проблемой занимаются многие ученые и специалисты. При Совете
РАН по космосу создана экспертная группа по планетарной
биозащите. В дальнейшем, эти исследования, как мне кажется, будут
приобретать всё большую актуальность.
— Вы также упомянули астрофизические опасности. Что
они собой представляют?
— Прилагательное «астрофизические» предполагает процессы и
объекты за пределами Солнечной системы. Попробуем взглянуть на
нее со стороны. Солнечная система — это Солнце, планеты,
окруженные огромным облаком кометообразных объектов — облаком
Оорта. Это «строительный мусор», который остался в результате
формирования Солнечной системы. Сотни миллиардов этих тел
вращаются вокруг Солнца по круговым орбитам. Именно оттуда время
от времени прилетают «гости» — долгопериодические кометы.
Орбиты таких комет очень вытянутые, время обращения исчисляется
миллионами лет. Столкновения комет с Землей происходят, но редко.
В целом картина довольно стабильная. Но представьте, что мы
сблизились с какой-то соседней звездой. Она своим тяготением
влияет на облако Оорта, вызывая возмущения орбит. Значительная
часть кометных тел может сильно изменить свою орбиту и
приблизиться на опасное расстояние к нашей планете. Или даже
столкнуться с ней. Считается, что такие события (кометные ливни)
не раз происходили в далеком прошлом Земли. Не исключены они и в
(далеком же) будущем.
Помимо этого, опасность представляют молекулярные облака
(межзвездные облака пыли и газа). На своем пути вокруг центра
Галактики Солнечная система может попасть в такое облако.
Межзвездные молекулы водорода при определенных обстоятельствах
могут достигнуть атмосферы Земли и вступить в химическую реакцию
с кислородом. Химия верхних слоев атмосферы может стать
совершенно иной, недружественной человеку.
Другая угроза связана с вспышками сверхновых. Если такая вспышка
произойдет недалеко, то это приведет к катастрофе глобального
масштаба.
Видов астрофизических угроз много, но, конечно, такие угрозы
представляют, скорее, научный интерес. Уж очень они редки. Для
астрономов же это еще один стимул познания Вселенной, пусть и в
сугубо фундаментальном ключе.
— Какие из названных вами угроз приобретают
наибольшую актуальность в наши дни?
— Если коротко, то наиболее актуальной я считаю проблему
космического мусора. От того, как мы справимся с ней, зависит
будет ли у человечества продолжение космической эры. Космическая
погода — вторая по значимости, на мой взгляд. И третья угроза,
которая требует особого внимания — астероидно-кометная. Что
касается биологической угрозы, то не будучи экспертом в этом
направлении, я бы послушал специалистов.
Теперь чуть подробнее. Проблема космического мусора, к счастью,
«не обижена вниманием» в нашей стране.
Методы борьбы с
космическим мусором рассматриваются в организациях Роскосмоса.
Успешно реализуется роскосмосовская программа АСПОС —
Автоматизированная Система Предупреждения об Опасных Ситуациях.
Она, в основном, нацелена на обеспечение безопасности МКС и
других наиболее важных космических аппаратов. Но, как мне
кажется, здесь недооценена роль специалистов, занимающихся
фундаментальными исследованиями. Нужно привлекать больше
академических и вузовских ученых.
Космической погоде тоже уделяется определенное внимание,
поскольку она, в частности, влияет на работу спутников. Но пока
что мы в слишком большой степени зависим от данных, получаемых
из-за рубежа. Проблемой астероидно-кометной опасности, которой я
профессионально занимаюсь, тоже не стоит пренебрегать. Большая
территория России, конечно, преимущество. Но это и полигон для
проявления этой угрозы. Достаточно вспомнить Тунгусское и
Челябинское события. Челябинское тело, кстати, было совсем
небольшим по астрономическим меркам, но натворило немало бед
жителям Челябинска и окрестностей.
Шесть космических катастроф, которые могут уничтожить жизнь на Земле
Если вы спросите себя, что является самой большой угрозой для существования человечества, вы, вероятно, подумаете о ядерной войне, глобальном потеплении или крупномасштабной пандемии. Но если мы сможем преодолеть такие трудности, действительно ли мы в безопасности?
Жизнь на нашей маленькой синей планете кажется безопасной до тех пор, пока вы не узнаете, что таится в космосе. Следующие космические катастрофы — это всего лишь несколько способов, которыми человечество может оказаться в серьезной опасности или даже быть уничтожено. Приятного чтения!
1. Солнечная вспышка высокой энергии
Наше Солнце не такая мирная звезда, как может показаться на первый взгляд. Он создает сильные магнитные поля, которые генерируют впечатляющие солнечные пятна, иногда во много раз превышающие размеры Земли. Он также выбрасывает поток частиц и излучения — солнечный ветер.
Если его контролировать магнитным полем Земли, этот ветер может вызвать красивое северное и южное сияние. Но когда он становится сильнее, он также может влиять на радиосвязь или вызывать перебои в подаче электроэнергии.
Самая мощная магнитная солнечная буря, задокументированная, обрушилась на Землю в 1859 году. Инцидент, названный Событием Кэррингтона, вызвал огромные помехи в довольно мелком электронном оборудовании. Такие события, должно быть, случались несколько раз и в прошлом, когда люди выживали.
Но только в последние годы мы стали полностью зависеть от электронного оборудования. Правда в том, что мы сильно пострадаем, если недооценим опасности возможного Каррингтона или еще более мощного события. Несмотря на то, что это не уничтожит человечество мгновенно, это будет представлять собой огромную проблему. Не было бы электричества, отопления, кондиционирования воздуха, GPS и интернета – испортились бы продукты и лекарства.
2. Столкновение с астероидом
Теперь мы хорошо осведомлены об опасности, которую астероиды могут представлять для человечества – в конце концов, считается, что они способствовали вымиранию динозавров.
Недавние исследования позволили нам узнать о большом количестве космических камней в нашей Солнечной системе, которые могут представлять опасность.
Опасное воздействие.
Дон Дэвис/НАСА
Мы находимся в начальной точке обдумывания и разработки систем защиты от некоторых меньших астероидов, которые могут столкнуться с нами. Но против более крупных и редких мы совершенно беспомощны. Хотя они не всегда разрушат Землю или даже сделают ее непригодной для жизни, они могут уничтожить человечество, вызвав огромные цунами, пожары и другие стихийные бедствия.
3. Расширяющееся солнце
Там, где при броске игральной кости с заданной вероятностью происходят предыдущие космические опасности, мы точно знаем, что наше солнце закончит свою жизнь через 7,72 миллиарда лет. В этот момент он сбросит свою внешнюю атмосферу, чтобы сформировать планетарную туманность, в конечном итоге превратившись в звездный остаток, известный как «белый карлик».
Но человечество не переживет этих последних стадий. По мере того, как солнце становится старше, оно становится холоднее и больше. К тому времени, когда он станет звездным гигантом, он будет достаточно большим, чтобы поглотить и Меркурий, и Венеру. В этот момент Земля может показаться безопасной, но Солнце также создаст чрезвычайно сильный солнечный ветер, который замедлит Землю. В результате примерно в 7.59миллиардов лет наша планета по спирали войдет во внешние слои чрезвычайно расширившейся умирающей звезды и растает навсегда.
4. Локальные гамма-всплески
Чрезвычайно мощные выбросы энергии, называемые гамма-всплесками, могут быть вызваны двойными звездными системами (две звезды, вращающиеся вокруг общего центра) и сверхновыми (взрывающиеся звезды). Эти энергетические всплески чрезвычайно сильны, потому что они фокусируют свою энергию в узкий луч, длящийся не более секунд или минут. Возникающее в результате излучение одного из них может повредить и разрушить наш озоновый слой, сделав жизнь уязвимой для жесткого солнечного ультрафиолетового излучения.
Астрономы обнаружили звездную систему WR 104, в которой могло произойти такое событие. WR 104 находится на расстоянии около 5 200–7 500 световых лет, что недостаточно для безопасности. И мы можем только догадываться, когда произойдет взрыв. К счастью, есть вероятность, что луч может полностью пропустить нас, когда это произойдет.
5. Ближайшие сверхновые
Взрывы сверхновых, которые происходят, когда звезда достигает конца своей жизни, происходят в среднем один или два раза в 100 лет в нашем Млечном Пути. Скорее всего, они появятся ближе к плотному центру Млечного Пути, а мы находимся примерно на двух третях пути от середины — не так уж и плохо.
SN 1994D (яркое пятно внизу слева), сверхновая типа Ia в галактике NGC 4526.
НАСА/ЕКА, CC BY-SA
Итак, можем ли мы ожидать сверхновой поблизости в ближайшее время? Звезда Бетельгейзе — красный сверхгигант, приближающийся к концу своей жизни, — в созвездии Ориона находится всего в 460–650 световых годах от нас.
Она может стать сверхновой сейчас или через миллион лет. К счастью, астрономы подсчитали, что сверхновая должна находиться в пределах не менее 50 световых лет от нас, чтобы ее излучение могло повредить наш озоновый слой. Так что, кажется, эта конкретная звезда не должна вызывать особого беспокойства.
6. Движущиеся звезды
Между тем, блуждающая звезда на своем пути через Млечный Путь может подойти так близко к нашему солнцу, что будет взаимодействовать с каменистым «облаком Оорта» на краю Солнечной системы, которое является источником наших комет. Это может привести к увеличению вероятности падения огромной кометы на Землю. Еще один бросок костей.
Само Солнце следует по пути через Млечный Путь, который ведет нас через более или менее плотные участки межзвездного газа. В настоящее время мы находимся внутри менее плотного пузыря, созданного сверхновой. Солнечный ветер и солнечное магнитное поле помогают создать пузыреобразную область, окружающую нашу солнечную систему — гелиосферу, — которая защищает нас от взаимодействия с межзвездной средой.
Когда мы покинем этот регион через 20 000–50 000 лет (в зависимости от текущих наблюдений и моделей), наша гелиосфера может быть менее эффективной, обнажая Землю. Возможно, мы столкнемся с усилением изменения климата, которое сделает жизнь человечества более сложной, если не невозможной.
И жизнь продолжается…
Конец человечества на Земле дан. Но это не то, что заставит нас ползти под стол. Это то, что мы не можем изменить, подобно тому, как наша жизнь имеет определенное начало и конец. Это то, что определяет нас и заставляет осознать, что единственное, что мы можем сделать, — это максимально использовать свое время на Земле. Особенно, когда мы знаем, что Земля нуждается в тщательном равновесии, чтобы поддерживать человечество.
Все вышеперечисленные сценарии таят в себе возможные разрушения, но в каждом случае они также предлагают красоту и чудо. Во многих случаях они производят то, что позволило нам быть созданными. Поэтому вместо того, чтобы смотреть в ночное небо и гадать, что убьет нас дальше, мы должны восхищаться глубиной космоса, его чудесами и возвышенной природой Вселенной.
Вдохновитесь космосом. Он предлагает будущее и смысл.
Самые странные (и самые опасные) небесные тела
Созерцание звездного неба — это расслабляющее занятие. Тысячи ярких пятен передают тишину и безмятежность, образуя созвездия, которые кажутся медленно и плавно движущимися всю ночь. Но внешность может быть обманчива. Под этим безмятежным одеялом из звезд скрываются астрономические явления невообразимой редкости и жестокости.
Белая дыра
Черные дыры, несомненно, являются одним из самых популярных объектов в астрономии. Гораздо менее известны белые дыры, обладающие противоположными свойствами. Если ничто не может выбраться из черной дыры, то для белой дыры верно обратное — ничто не может проникнуть внутрь — и потребуется скорость выше скорости света, чтобы пересечь линию горизонта событий, которая находится настолько близко, насколько это возможно. Возможно, слово «дыра» — не самый подходящий термин для определения этих объектов, поскольку они делают противоположное тому, что, как мы интуитивно понимаем, делает дыра.
Диаграмма Крускала – Секереса, иллюстрирующая математическую интерпретацию теории относительности, которая предсказывает теоретическое существование черных дыр (II) и белых дыр (IV). Предоставлено: Dr Greg/Wikimedia Commons
У нас нет подтверждения того, что она когда-либо была обнаружена, и в небе даже не было идентифицировано ни одного потенциального местоположения белой дыры. Они возникают не из наблюдений за небом, а из математических уравнений Эйнштейна, которые в его время служили для предсказания существования черных дыр — чего-то, что требовало много лет, чтобы быть подтвержденным наблюдениями (и гораздо больше времени, чтобы действительно «увидеть» ). Это могут быть просто математические объекты, теоретически возможные, но не существующие, или даже более трудные для обнаружения, чем черные дыры, или, возможно, необнаружимые.
Другое еще более странное объяснение, выдвинутое физиком-теоретиком Ли Смолином, заключается в том, что Большой Взрыв в начале нашей Вселенной сам по себе является белой дырой.
Многие параметры совпадают. Это абсолютное расширение, невозможно попасть внутрь объекта, и если черные дыры относятся к чему-то, что уходит в будущее, то белые дыры — к чему-то, что приходит из прошлого. Возможно даже, что каждая белая дыра в нашей вселенной порождает еще один новый Большой взрыв в другой вселенной, по крайней мере, математически.
Квазар
В конце 1950-х годов в небе стали обнаруживаться странные и загадочные радиосигналы, которые не имели ничего общего с сигналами, исходящими от звезд. Эти волны, полученные на Земле, охватили весь спектр излучения (видимое, радио, инфракрасное, рентгеновское, гамма-лучи) и с небывалой интенсивностью (в тысячи раз превышающей яркость всей галактики). Ничего подобного раньше не видели. Астрономы думали, что источником всего этого разнообразного диапазона сигналов будет астрономический объект нового типа, называемый квазизвездным радиоисточником (отсюда и аббревиатура квазар).
Концепция этого художника иллюстрирует квазар, залитый водяным паром.
Предоставлено: NASA/ESA
В то время эти недавно обнаруженные квазары считались белыми дырами. Но вскоре была найдена лучшая теория, связанная со сверхмассивными черными дырами, которые образуются в центре большинства галактик и весят от ста миллионов до миллиарда раз больше, чем наше Солнце. Черные дыры не могут светиться сами по себе, но их можно обнаружить благодаря тому, что происходит вокруг них, как раз перед чертой, за которую ничто не может выйти. В сверхмассивных черных дырах на объект падает огромное количество вещества из межзвездной среды, образуя спираль, подобную той, что образуется при сливе воды из ванны. Сила гравитации огромна. Этот материал разгоняется при падении до экстремальных скоростей и от столкновений между частицами материи возникают струи плазмы, летящие со сверхвысокой скоростью — примерно так: если сжать апельсин с такой силой, что у него порвется кожица, выльется сок.
Эти выбросы выровнены с огромными магнитными полями черной дыры, что делает их очень направленными источниками света, светящими не во всех направлениях, а только по узкой дуге всего в один градус, подобно фарам автомобиля или лазеру.
луч. Именно из-за их огромной яркости и из-за того, что они так сильно концентрируют свет, они являются самыми удаленными объектами, которые можно наблюдать. И как в астрономии, чем дальше мы наблюдаем, тем больше мы возвращаемся назад во времени, это означает, что они расположены в галактиках, образовавшихся вскоре после Большого Взрыва в начале нашей Вселенной.
Килонова
В конце своей жизни не все звезды превращаются в черные дыры. Многие из них, массы которых недостаточно для создания черной дыры, парадоксальным образом умирают гораздо более жестоким и зрелищным образом. В определенный момент, когда у звезды заканчивается топливо, она начинает сжиматься до такой степени, что ядерные силы частиц внутри нее способны остановить сжатие. На этом этапе начинаются новые ядерные реакции, заканчивающиеся каскадом нейтрино, который буквально взрывает звезду; это то, что известно как сверхновая.
В центре взрыва находится звездный труп: нейтронная звезда. Материал этой звезды чрезвычайно плотный (чайная чашка, наполненная этим веществом, на Земле весила бы столько же, сколько вся гора Эверест).
Нейтронные звезды можно найти поодиночке или в двойных системах, когда одна звезда вращается вокруг другой. Вальс длится миллиарды лет, но со временем звезды сближаются все ближе и ближе друг к другу. Когда они, наконец, сталкиваются, их чрезвычайная плотность и их скорость (одна треть скорости света) вызывают самый большой известный взрыв во Вселенной: килонову.
Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/лаборатория КИ. Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/лаборатория КИ. открытое полушарие — к счастью, это очень маловероятно. Этот процесс генерирует примерно в тысячу раз больше энергии, чем сверхновая. Сила его взрыва настолько велика, что мы обнаруживаем их на Земле как гравитационные волны; точно так же, как вода в пруду образует волны, когда вы бросаете камешек, эти события таковы, что они вызывают очень похожее возмущение в самом пространстве-времени, ткани, которая составляет реальность.
Объект Торна-Житкова
В двойной системе, где две звезды имеют значительную разницу в массе, может случиться так, что одна из звезд быстро исчерпает свое топливо и в конечном итоге взорвется как сверхновая, оставив после себя труп нейтронной звезды. . Если другая звезда менее массивна и поэтому эволюционирует медленнее, то на более ранней стадии сжатия она может стать красным гигантом. Во время этого процесса может произойти своего рода звездный каннибализм, при котором гигантская звезда пожирает гораздо меньшую нейтронную звезду.
Это не будет столкновение, как в случае с килоновой, поскольку красные гиганты — звезды с низкой плотностью, и нейтронная звезда может легко вращаться внутри гиганта, пока не приблизится к ядру, теряя скорость из-за трения с газообразный материал красного гиганта. Этот объект, теоретически выдвинутый Кипом Торном и Анной Зитков в 1970-х годах (многообещающий кандидат, соответствующий этой теории, был обнаружен недавно), является результатом межзвездного каннибализма.
Нечто подобное произойдет и с Землей, когда примерно через пять миллиардов лет Солнце войдет в фазу красного гиганта и расширится, поглотив Меркурий, Венеру и нашу планету.
Гигантская переменная звезда HV 2112, расположенная в Магеллановом Облаке, является первым кандидатом на роль объекта Торна-Житкова. Кредит: Centre de Données astronomiques de Strasbourg
No llegaría a ser una colisión como en el caso de las kilonovas, pues las gigantes rojas son estrellas poco densas y la estrella de neurolleta dentro dentro orbitante la gigar Problemes a estar cerca del núcleo —al perder velocidad, debido al rozamiento с материалом gaseoso de la gigante roja. Este objeto, que fue teorizado en los años 70 por Kip Thorne y Anna Żytkow (recientemente se ha descubierto un candidato prometedor a cumplir con esa teoría) es fruto de un canibalismointerestelar. Algo parecido le pasará a la Tierra, cuando dentro de unos 5.000millones de años el Sol entre en fase de gigante roja y se expanda hasta engullir a Mercurio, Venus y a nuestro planeta.
Борха Тосар для OpenMind
@borjatosar
Типы штормов космической погоды
Сильные явления космической погоды вызываются взаимодействием Земли с выбросами Солнца. Солнце постоянно испускает солнечный ветер, состоящий из заряженных частиц или плазмы, путешествующих с высокими скоростями по всему межпланетному пространству. Солнечный ветер переносит солнечное магнитное поле в космос, где оно может взаимодействовать с магнитным полем планет, таких как Земля. Иногда солнечный ветер становится особенно быстрым или турбулентным, и его магнитное поле может вызвать изменения в магнитном поле Земли и ионосфере — области верхних слоев атмосферы, которая может проводить электричество. Такие изменения были названы геомагнитными бурями еще в 19 веке.20-го века, потому что они вызывали сильные эпизодические порывы стрелки компаса, которые не были объяснены до 20-го века, когда, наконец, был открыт солнечный ветер.
Крупнейшие явления космической погоды происходят, когда на Солнце происходит гигантское магнитное извержение из области солнечных пятен.
Об этих извержениях сообщает немедленный всплеск электромагнитного излучения, включая рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет, называемый солнечной вспышкой. Воздействие рентгеновских лучей солнечных вспышек на ионосферу Земли вызывает быструю потерю ее способности отражать радиоволны дальнего действия, что приводит к так называемому событию отключения радиоизлучения. Вслед за рентгеновскими вспышками солнечные магнитные извержения иногда ускоряют выброс огромного количества заряженных частиц в межпланетное пространство. Если эти частицы сталкиваются с земной атмосферой, они вызывают солнечные радиационные бури, которые иногда могут проникать на землю. Большинство крупных извержений также производят корональный выброс массы (CME), гигантское облако плазмы и концентрированное солнечное магнитное поле, проносящиеся через космос со скоростью миллионы миль в час. Когда CME воздействует на магнитное поле Земли, это может вызвать геомагнитные бури самой большой магнитуды. Для получения более подробной информации о каждом из этих аспектов космической погоды, управляемой солнечной энергией, см.
ссылки ниже. Чтобы увидеть, как синоптики космической погоды количественно оценивают каждый из этих аспектов, перейдите по ссылке «Шкалы космической погоды» на боковой панели справа.
+ Отключения радиосвязи
+ Бури из-за солнечной радиации
| Коронограф НАСА SOHO показывает метель высокоэнергетических частиц, насыщающих датчик камеры, угрожающих здоровью и безопасности некоторых инструментов. Источник: НАСА |
Солнечные радиационные бури возникают, когда большие количества заряженных частиц, протонов и электронов ускоряются в результате процессов на Солнце или вблизи него. Когда происходят эти процессы, окружающая среда околоземного спутника омывается частицами высокой энергии.
Магнитное поле и атмосфера Земли обеспечивают некоторую защиту от этого излучения, но степень защиты зависит от высоты, широты и напряженности магнитного поля. Полярные области больше всего подвержены влиянию энергичных частиц, потому что силовые линии магнитного поля на полюсах простираются вертикально вниз, позволяя частицам двигаться по спирали по силовым линиям и проникать в атмосферу, увеличивая ионизацию.
Энергетические протоны достигают Земли через полчаса или несколько часов после солнечного извержения. Солнечные радиационные бури могут длиться от нескольких часов до дней, в зависимости от силы извержения. Солнечные радиационные бури могут возникать в любое время солнечного цикла, но, как правило, наиболее распространены во время солнечного максимума.
Последствия бури, вызванной солнечным излучением, включают потерю ВЧ-радиосвязи в полярных регионах, ошибки навигационного положения, повышенное радиационное облучение космонавтов, а также пассажиров и членов экипажа самолетов на больших высотах и широтах, а также повреждение спутниковых систем.
+Геомагнитные бури
Геомагнитные бури, сильные возмущения магнитного поля Земли, создают проблемы для многих видов деятельности, технологических систем и критической инфраструктуры. Магнитное поле Земли изменяется во время шторма, поскольку околоземная система пытается приспособиться к выбросу солнечной энергии, переносимой солнечным ветром.
Корональные выбросы массы (CME). Их эффекты могут возмущать геомагнитное поле в течение нескольких дней.
Наиболее заметным признаком геомагнитной бури является полярное сияние (см. рисунок вверху страницы), которое становится ярче и приближается к экватору. Это усиленное полярное сияние сигнализирует об активных электродинамических процессах, поскольку они реагируют на всплеск энергии. Геомагнитные бури обычно длятся от нескольких часов до суток. Самые сильные штормы могут сохраняться до недели.
Цепочка КВМ может вызвать длительные периоды возмущений, связанные с дополнительной накачкой энергии в магнитное поле Земли. Частота геомагнитных бурь, как правило, зависит от того, где находится Земля в солнечном цикле, причем большинство бурь происходит вблизи солнечного максимума; однако эти бури также обычны в фазе спада из-за высокоскоростных потоков солнечного ветра. Геомагнитные бури индуцируют токи, которые могут оказывать значительное влияние на оборудование электропередач.