Содержание
Космос: Наука и техника: Lenta.ru
Астрономы Колорадского университета в Боулдере в США пришли к выводу, что Солнце может породить выброс энергии в тысячи раз мощнее обычных вспышек, который нанесет огромный урон технологической цивилизации. Подобные события, называемые супервспышками, обычно регистрировались у молодых и активных звезд, и поначалу считалось, что в Солнечной системе они невозможны. «Лента.ру» рассказывает о тревожном исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal.
Звездные взрывы
Вспышки представляют собой выброс значительного количества энергии в звездной атмосфере. Их порождают магнитные поля вблизи пятен — холодных участков фотосферы. Высокой магнитной активностью обладают молодые звезды, быстро вращающиеся звезды, двойные звезды (их компаньоны должны быть близки друг к другу) и красные карлики. Их поля c силой в несколько тысяч Гаусс (0,1-0,4 тесла) затрагивают обширные участки поверхности, что способствует возникновению супервспышек со светимостью в десять или в миллион раз выше, чем у крупнейших солнечных вспышек (с энергией 10 в 32-й степени эрг).
Казалось бы, человечеству повезло: Солнце вращается медленно, магнитные поля у него слабые — ничто не указывает на то, что у него хватит сил на супервспышку.
Однако, благодаря данным, полученным с помощью космического телескопа Kepler, ученые начали находить свидетельства возникновения супервспышек и у звезд спектрального класса G (к ним относится современное Солнце). Звезды, производящие экстремальные вспышки, обладают столь огромным числом пятен, что по мере вращения происходят периодические изменения яркости, которые можно заметить с помощью астрономических приборов. Вообще говоря, появление огромного числа пятен — явный признак усиления магнитной активности. Было обнаружено большое число подобных событий, что дало исследователям возможность оценить вероятность супервспышки у Солнца.
Ученые выяснили, что супервспышки с энергией до 10 в 35-й степени эрг могут происходить раз в несколько тысяч лет у звезд, которые вращаются столь же медленно, как и Солнце. Частота вспышек с увеличением ее силы уменьшается по степенному закону, то есть чем сильнее вспышка, тем реже она происходит.
Поэтому астрономы пришли к выводу, что Солнце изредка, раз в несколько тысяч лет, способно породить достаточно мощные магнитные поля, чтобы создать катастрофическое событие.
Тревожные данные
В одной из прошлых научных работ исследователи провели наблюдения за 50 звездами солнечного типа, производящими супервспышки. Больше половины (34) из них были одиночными, а все параметры звездной атмосферы (температура, поверхностная гравитация, металличность) были типичны для звезд G-класса. Они демонстрировали ту самую периодичность в изменении блеска, что происходит при вращении и наличии большого числа пятен. Также ученые измерили содержание лития, чье большое количество характерно для активных и молодых звезд.
С возрастом содержание лития в звездах снижается, поскольку по мере того, как светила становятся холоднее, металл опускается в горячие недра, где разрушается в ядерных реакциях. Некоторые звезды имеют мало лития, медленно вращаются, но все же производят достаточно мощные вспышки.
Однако чтобы подтвердить, что Солнце может представлять опасность, астрономам не хватало спектроскопических данных об одиночных звездах, ведь многие изученные системы были бинарными.
Взаимодействие между облаком плазмы и электромагнитным полем Земли
Изображение: NASA
В новом исследовании специалисты изучили еще 23 похожие на Солнце звезды, у которых заметили супервспышки. Эти звезды изначально были обнаружены ныне «покойным» телескопом Kepler. Стоит заметить, что все они вращаются чуть быстрее Солнца, у которого период обращения вокруг своей оси равен примерно 25 дней. Из 23 звезд были отобраны 18 наиболее ярких (чтобы исключить влияние шума), а из них в свою очередь выделили пять двойных систем. Кроме того, астрономы также для сравнения рассмотрели еще 28 звезд солнечного типа, у которых не было зафиксировано супервспышек.
С учетом объединенных данных о 43 звездах астрономы подтвердили прямую корреляцию между числом солнечных пятен и магнитной активностью звезд, а также то, что старые звезды, подобные Солнцу, действительно могут производить супервспышки.
Кроме того, максимальная энергия вспышек не находится в строгой зависимости от скорости вращения звезд, и мощные выбросы энергии до 10 в 35-й степени эрг могут происходить на медленно вращающихся звездах. Супервспышки с энергией до 5 * 10 в 34-й степени эрг происходят на старых звездах солнечного типа примерно раз в 2-3 тысячи лет.
Материалы по теме:
Однако, по мнению исследователей, текущей статистики недостаточно, чтобы уверенно ответить на вопрос, может ли Солнце произвести катастрофически мощную вспышку. Ученые не вполне уверены, что исследованные звезды не обладают какими-либо неучтенными свойствами, которые отсутствуют у Солнца. Но, исходя из имеющихся данных, вероятность того, что супервспышка может произойти в ближайшую сотню лет, довольно высока. Астрономы планируют изучить сам механизм возникновения вспышек и то, какое влияние они могут оказать на ближайшие планеты.
Катастрофические последствия
Супервспышка не приведет к массовому вымиранию и экологической катастрофе, несмотря на то, что она будет в тысячи раз сильнее обычной солнечной вспышки.
Она не сожжет леса и не обдаст всех людей и животных на Земле вредоносным ультрафиолетовым излучением. Однако ее последствия окажутся тяжелы для человеческой цивилизации, чье существование тесно связано со спутниковыми и другими технологиями. Всплеск высокоэнергетического излучения окажется фатальным для электроники и телекоммуникационных систем и может стать смертельно опасным для астронавтов на орбите.
Район прорыва магнитного поля через фотосферу и солнечная вспышка (внизу справа на солнечном диске).
Изображение: NASA / GSFC / SDO
Вспышка на Солнце создает большие выбросы плазмы из солнечной фотосферы, которые устремляются в космос и сталкиваются с магнитным полем Земли, создавая геомагнитную бурю. Еще одним поражающим фактором является ионизирующее излучение, которое ответственно за формирование у Земли ионосферы. Заряженные частицы могут проникать в высшие слои атмосферы, вызывая полярные сияния и сбои в радиосвязи.
Супервспышка может привести к потере буквально всех искусственных спутников, а пассажиры самолетов, делающих рейсы через полярные области, получат высокие дозы радиации.
Серьезные повреждения в энергосистеме приведут к массовому отключению электричества. Скорее всего, произойдет истощение озонового слоя с усилением повреждающего воздействия ультрафиолетового излучения на кожу человека. Увеличится заболеваемость раком, катарактой, а также повысится риск получения солнечных ожогов. Восстановление атмосферы займет месяцы или годы.
Солнце может ударить по здоровью людей и лишить Землю энергосистемы
05 декабря 2020
21:33
Анастасия Литвинова
Вспышка на Солнце – это взрыв мощностью в миллиард водородных бомб. Что в космосе и что на Земле? И что надо иметь в виду метеозависимым?
Много ли в последние дни среди ваших близких и знакомых, кто жаловался на головные боли или, например, скачущее давление? Возможно, их недомогание было связано с очередным (еще каким!) взрывом на Солнце.
Так что же от этого всем нам, землянам?
Заподозрить Солнце в какой-то активности в Москве, да и в большинстве городов нашей страны, довольно сложно. Но ведь ученые следят не только за земным, но и за космической погодой. И пока у нас низкая облачность, на Солнце сильный ветер и яркие вспышки, особенно эта.
Вот эта вспышка в ультрафиолетовом диапазоне зафиксирована 29 ноября. Похоже это на всплеск. Важно понимать, что Земля по сравнения с ним меньше песчинки. За последнее время это сильнейшая вспышка на поверхности светила, она стала началом нового 25-го цикла солнечной активности, до этого наша звезда несколько лет отдыхала.
«Вспышки – это взрыв мощностью примерно миллиард водородных бомб», – пояснил Сергей Богачев, главный научный сотрудник лаборатории «Рентгеновская астрономия Солнца» ФИАН.
Нас отделяют 150 миллионов километров. Но для солнечной энергии этот путь – ничто.
«Радиационные потоки частиц выводят из строя космические аппараты, и если на пути этих потоков частиц, которые сейчас блокируются атмосферой Земли, окажется человек без защиты, это все несовместимо с жизнью», – сказал Сергей Богачев.
Геомагнитные бури – это когда солнечная энергия после очередной вспышки сталкивается с магнитным полем Земли – влияют на здоровье людей –доказанный факт.
«Находят статистическую связь между, например, вспышками и магнитными бурями, сердечными приступами, инсультами и инфарктами», – пояснил Юрий Фурсяк, научный сотрудник отдела физики солнца и солнечной системы Крымской астрофизической лаборатории.
Пока магнитное поле нашу планету надежно защищает, но при столкновении с потоками солнечной плазмы оно иногда начинает как бы фонить.
«Самая большая вспышка, которая была зарегистрирована, произошла в 1859 году, когда еще практически не было никаких устройств. Но был телеграф, и он вышел из строя тогда», – рассказал Андрей Шрамко, научный сотрудник астрономической станции, кандидат физико-математических наук.
Старейшая наблюдательная площадка в горах Карачаево-Черкесии. Некоторые приборы здесь – с 1948 года. Но в умелых руках все работает. Фиолетовый диск – это солнце, маленькая черная точка – вспышка.
«Если это будет очень мощная вспышка, магнитное поле Земли не сможет нас защитить. Мы можем потерять всю энергосистему», – говорят ученые.
Это самый негативный сценарий. Есть теория, что циклы солнечной активности влияют также изменения климата, на ход истории. Уфологи обычно говорят, что вспышки провоцируют инопланетяне. Но основной удар приходится пока по спутникам и исследовательским аппаратам на околоземной орбите. После каждой вспышки что-то выходит из строя.
«В 2005 году на 10 минут вышла из строя спутниковая сеть GPS, Этой системой пользуются и самолеты и корабли», – сказал Юрий Фурсяк.
Вспышки на Солнце увидеть невооруженным глазом невозможно, в земные телескопы их тоже как следует не рассмотреть. Солнечную активность фиксируют космические обсерватории. Прототип российского прибора – это часть телескопа, который отправится в космос следить за звездами в 2025 году. Такие аппараты обязательно проверяют на прочность.
«Трясли очень сильно, жалко было прибор, если честно.
Запускали нагреватели, мерили температуру термодатчиками. Как мы видим, он все выдержал, он цел, он не поврежден», – отметил Сергей Богачев.
Физики из Института Уэльса предложили включить солнечные бури в метеопрогнозы.
«Несколько научных институтов Великобритании уже работают над созданием программного обеспечения для метеорологов, чтобы в будущем они могли учитывать в своих прогнозах солнечные бури», – подчеркнул Хью Морган, доктор физических наук, сотрудник Университета Аберистуита в Уэльсе.
Самое сложное – научится предсказывать эти бури. Над созданием такой системы в Крымской обсерватории начали работать еще в советское время.
«Точность прогноза иногда превышала 80%, и за десятилетия какого-то прорыва ничего не изменилось ни у нас, ни где-либо за рубежом», – отметил Юрий Фурсяк.
Для освоения человеком дальнего космоса этого явно недостаточно. Пока мы можем слетать до Луны и обратно, и то сильно рискуя.
«Одна из лунных экспедиций НАСА разминулась с крупной солнечной вспышкой буквально на несколько дней.
Если бы экспедиция была на Луне в момент этой вспышки, скорее всего, это реально могло бы закончиться трагически для экспедиции», – сказал Сергей Богачев.
Ветер дует в сторону Венеры. Солнце пока не активно. Примерно так, наверное, будет выглядеть прогноз погоды для космонавта в будущем, который, проснувшись утром, собирается лететь, допустим, на Марс.
наука
космос
астрономия
Солнце
вспышка
общество
новости
Ученые исследовали влияние солнечных вспышек на генетику человека
Ученые из Томска, Ханты-Мансийска, Воронежа и Севастополя провели совместное исследование с целью выяснить, каково влияние вспышек, происходящих на Солнце, на стабильность генетического материала человека. В рамках проекта были обследованы мужчины в возрасте от 18 до 21 года, ведущие здоровый образ жизни. Согласно полученным результатам, из четырех изученных городов наибольшие эффекты после солнечных возмущений были отмечены в Севастополе и Воронеже.
– Существуют работы, в которых показано, что повышенная солнечная активность влияет на такие физиологические характеристики человека, как артериальное давление, коронарное кровообращение, скорость оседания эритроцитов, время реакции на световые и звуковые сигналы и другие, – говорит ученый Биологического института ТГУ и СибГМУ, д.б.н. Николай Ильинских. – Наряду с этим есть гипотеза, что солнечная активность может стимулировать появление злокачественных новообразований, которые являются результатом нарушения деления клеток. Данная предположение пока ничем не подтверждено, поскольку влияние солнечной активности на стабильность генетического материала изучено недостаточно.
Оценить влияние гелиофизических факторов на организм человека в рамках совместного проекта попытались ученые БИ ТГУ и СибГМУ, ВГУ, Ханты-Мансийской государственной медицинской академии и Севастопольского государственного университета. Для анализа генетического материала они использовали микроядерный тест буккального эпителия.
Исследователи производили соскоб со слизистой оболочки ротовой полости и изучали полученные образцы клеток. Данный метод позволяет выявлять ядерные аномалии, при этом не является травматичным и не требует больших финансовых затрат. Добавим, что ранее была выявлена взаимосвязь между встречаемостью клеток буккального эпителия с микроядрами и числом вспышек на Солнце.
Отбор образцов для исследования производили у студентов вышеупомянутых образовательных учреждений. Пробы брали на третьи, седьмые и десятые сутки после слабых (С) и средних (М) вспышек. После сильной (Х) вспышки проводилось дополнительное взятие образцов на 17-е сутки. Всего исследователи проанализировали 495 тысяч клеток.
В 2018 году было произведено обобщение и анализ данных, полученных в городах-участниках эксперимента. По результатам исследования в буккальном эпителии обследованных мужчин выявлены клетки с такими аномалиями строения, как микроядра (результат неверного расхождения хромосом при делении клеток), патологические изменения строения ядра и случаи некроза эпителия.
Было установлено влияние территории (города, где отбирали пробы), сезона, дня взятия материала, а также совокупного влияние вспышек на объекты исследования. Наибольшее количество клеток с аномалиями встречается (в порядке убывания) в Севастополе, Воронеже, Томске, Ханты-Мансийске, что объясняется уровнем антропогенного загрязнения в городах.
Частота нарушений, согласно выводу ученых, зависит от сезона – максимальное количество аномалий отмечено в конце зимы, наименьшее – в конце осени. Исследователи не исключают, что это может быть обусловлено общим ослаблением организма и авитаминозом, характерным для данного периода.
– Наличие клеток с подобными аномалиями строения вовсе не означает, что у человека развиваются какие-то необратимые процессы, – отмечает профессор Николай Ильинских. – В нашем организме постоянно образуются клетки с патологической структурой, но у здорового человека есть несколько уровней репаративной (восстановительной) защиты, которые эти процессы успешно регулируют.
Вместе с тем мы пока слишком мало осведомлены о позитивном и негативном влиянии солнечной энергии на людей, поэтому подобные исследования необходимо продолжать.
Ранее молодые ученые кафедры космической физики и экологии РФФ ТГУ исследовали воздействие возмущения магнитного поля Земли, вызванного вспышками на Солнце, на мозг человека. В течение года студентка РФФ Юлия Афанасьева «ловила» магнитные бури и проводила экспресс-тестирование психофизического состояния людей. Выяснилось, что возмущения магнитного поля силой от четырех баллов способны затормаживать скорость реакции человека.
Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×1025Дж, что составляет 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, или приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за один миллион лет.
Во время вспышек на Солнце в сторону Земли направляется большое количество разных частиц – это α-частицы, β-частицы, протоны, электроны, нейтроны, позитроны. Они движутся с разной скоростью и достигают поверхность Земли за 2–4 суток.
Большинство из них задерживается в верхней атмосфере магнитным полем Земли. Образуется также электромагнитное излучение, двигающееся со скоростью 300 000 км/с и достигающее Земли за восемь минут после вспышки. Последствия отдельных солнечных вспышек могут наблюдаться в течение недели.
Влияние солнечных вспышек на магнитосферу Земли
Ингрид Фаделли, Phys.org
Иллюстрация воздействия солнечной вспышки на все геопространство. Кредит: Цзин Лю.
Планета Земля окружена системой магнитных полей, известной как магнитосфера. Эта обширная система в форме кометы отклоняет заряженные частицы, приходящие от Солнца, защищая нашу планету от вредного излучения частиц и предотвращая разрушение атмосферы солнечным ветром (то есть потоком заряженных частиц, высвобождаемых из верхних слоев атмосферы Солнца).
В то время как прошлые исследования собрали существенные доказательства влияния солнечного ветра на магнитосферу Земли, влияние солнечных вспышек (т.
е. внезапных вспышек электромагнитного излучения на Солнце) плохо изучено. Солнечные вспышки — это взрывоопасные явления, которые могут длиться от нескольких минут до часов и могут быть обнаружены с помощью рентгеновских или оптических приборов.
Исследователи из Шаньдунского университета в Китае и Национального центра атмосферных исследований в США недавно провели исследование, посвященное влиянию солнечных вспышек на магнитосферу Земли. Их статья, опубликованная в Nature Physics предлагает новую ценную информацию, которая может проложить путь к лучшему пониманию динамики геопространства. Геопространство, ближайшая к Земле часть космического пространства, включает в себя верхние слои атмосферы, ионосферу (то есть ионизированную часть атмосферы) и магнитосферу.
«Магнитосфера расположена в области над ионосферой и представляет собой полностью ионизированную область космоса на высоте более 1000 км от земли», — сказал Phys.org профессор Цзин Лю, один из исследователей, проводивших исследование.
«Этот регион окружен солнечным ветром, на него влияют и контролируют магнитное поле Земли и магнитное поле солнечного ветра».
Магнитосфера обычно описывается как защитный барьер Земли от солнечного ветра и других солнечных частиц, поскольку она препятствует проникновению этих частиц в другие защитные слои планеты. Тем не менее, прошлые исследования показали, что когда направление солнечного ветра противоположно магнитному полю магнитосферы, магнитные линии из этих двух областей могут «соединяться». Это означает, что некоторые частицы солнечного ветра могут напрямую передаваться в окружающее Землю пространство.
«Мы задались вопросом: может ли вспышечный процесс, характеризующийся усиленным излучением, не только напрямую воздействовать на ионосферу Земли, но и вызывать возмущения в магнитосфере, как солнечный ветер?», — сказал Лю. «Чтобы ответить на этот вопрос, мы приняли серии наборов данных наблюдений, собранных глобальными спутниковыми навигационными системами, европейской сетью радаров некогерентного рассеяния, ионосферными спутниками, лунными орбитальными спутниками и т.
д.»
Лю и его коллеги проанализировали данные, собранные различными устройствами и спутниками во время солнечной вспышки, которая произошла 6 сентября 2017 года. Для этого они использовали недавно разработанную численную геокосмическую модель, разработанную в Национальном центре атмосферных исследований. Эта модель, называемая моделью магнитосферы-ионосферы-термосферы (LTR) с высоким пространственно-временным разрешением, воспроизводит изменения, вызванные солнечными вспышками в системе связи магнитосферы-ионосферы.
Используя модель LTR и ранее собранные данные, исследователи смогли раскрыть влияние солнечных вспышек на динамику магнитосферы и на электродинамическую связь между магнитосферой и ионосферой. В частности, они наблюдали быстрое и значительное увеличение вызванной вспышками фотоионизации полярной ионосферной области E на высотах от 90 до 150 км. Явление, наблюдаемое Лю и его коллегами, по-видимому, оказало ряд эффектов на геокосмический регион, включая более низкий джоулев нагрев верхних слоев атмосферы Земли, реконфигурацию конвекции магнитосферы и изменения в авроральных осадках.
«Мы продемонстрировали, что эффекты солнечных вспышек распространяются по всему геопространству посредством электродинамической связи и не ограничиваются, как считалось ранее, областью атмосферы, где энергия излучения поглощается», — пояснил Лю. «Из-за аналогичного процесса связи между солнечным светом, магнитосферой и ионосферой на других планетах, подобных земле, наше исследование также дает новые подсказки для изучения и понимания воздействия солнечных вспышек на другие планеты. В моем будущем исследовании я планирую изучить влияние вспышки на планетах с такой же магнитосферой (таких как Юпитер, Венера и Сатурн)».
Узнать больше
Ученые обнаружили новое полярное сияние на Юпитере
Дополнительная информация:
Цзин Лю и др. Эффекты солнечных вспышек в магнитосфере Земли, Nature Physics (2021).
DOI: 10.1038/s41567-021-01203-5
Информация журнала:
Физика природы
© 2021 Наука Х Сеть
Цитата :
Влияние солнечных вспышек на магнитосферу Земли (2021, 23 апреля)
получено 12 октября 2022 г.
с https://phys.org/news/2021-04-effects-solar-flares-earth-magnetosphere.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Солнечная погода оказывает реальное материальное влияние на Землю
1 сентября 1859 г. солнечный астроном Ричард Кэррингтон стал свидетелем солнечных пятен, которые внезапно и на короткое время ярко вспыхнули, прежде чем исчезнуть.
Незадолго до рассвета следующего дня полярные сияния вспыхнули над большей частью Земли, достигнув юга до Карибского моря и Гавайев, а южное сияние можно было увидеть на севере до Чили. Это событие вызвало не только видимое световое шоу в местах, где они обычно не появляются, но и вывело из строя телеграфные системы по всему миру.
Учитывая состояние технологий во времена Кэррингтона, воздействие геомагнитной бури ограничивалось сбоями в работе телеграфа. Если бы нечто подобное произошло сегодня, мировая технологическая инфраструктура могла бы остановиться. Экстремальные явления космической погоды, такие как геомагнитные бури, сейчас более разрушительны, чем в прошлом. Это связано с нашей большей зависимостью от технических систем, на которые могут воздействовать электрические токи и энергетические частицы высоко в атмосфере Земли.
На этом видео, снятом Обсерваторией солнечной динамики НАСА в период с 5 по 11 июля 2017 года, активная область на Солнце — область интенсивных и сложных магнитных полей — повернулась и стала видна на Солнце.
Темное ядро этого пятна больше, чем Земля. .
Угроза космической погоды
Мы можем думать о космосе как о безмолвной пустой пустоте, а о солнце как о далеком источнике света и тепла. Это не обязательно правда. Солнце и Земля связаны более сложными, интимными и иногда опасными способами.
Читать далее:
Палящие ветры на поверхности солнца – и как мы их прогнозируем
Солнечные пятна — это временные явления на фотосфере Солнца, которые кажутся более темными, чем окружающие области. Солнечные пятна могут непрерывно меняться и сохраняться от нескольких часов до нескольких дней; или даже месяцы для более интенсивных групп. Давно известно, что общее количество солнечных пятен изменяется примерно с 11-летним повторением, известным как солнечный цикл. Пик активности солнечных пятен известен как солнечный максимум, а затишье — как солнечный минимум.
Ярко-оранжевые потоки сверхгорячего электрически заряженного газа (плазмы) исходят от поверхности Солнца, показывая структуру солнечного магнитного поля, восходящего вертикально от солнечного пятна.
Хиноде, JAXA/NASA
Солнечные пятна, указывающие на интенсивную магнитную активность, сопровождают вторичные явления, такие как всплески электромагнитного излучения (вспышки) и корональные выбросы массы (CME), которые представляют собой внезапные выбросы вещества, сопровождаемые частицами солнечной энергии (SEP). Солнечная вспышка — это внезапный выброс солнечной энергии, в то время как КВМ выбрасывает горячую плазму солнца в космос.
Точные механизмы, вызывающие вспышки и КВМ, все еще обсуждаются, но чем больше группа солнечных пятен, тем интенсивнее солнечная активность. Солнце постоянно выбрасывает высокоэнергетические электроны, протоны и другие ядра, которые бомбардируют Землю. Солнечные вспышки и корональные выбросы посылают огромное количество энергии и заряженных частиц в столкновение с верхними слоями атмосферы Земли, где они могут вызывать геомагнитные бури.
Заряженные частицы во время геомагнитных бурь вызывают возмущения в магнитном поле Земли, воздействуя на электрические системы.
Геомагнитные бури вызывают многочисленные эффекты, такие как сбои напряжения, приводящие к отключению электроэнергии; изменения напряжения грунта, усиливающие коррозию в нефтепроводах; нарушение работы спутниковых, радио- и сотовых сетей связи; воздействие повышенного уровня радиации; и сокращение полетов по полярным маршрутам.
Солнечная вспышка вспыхивает в нижней левой части Солнца 19 октября 2014 года. Изображение было получено в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 131 ангстрем — длина волны, при которой можно увидеть сильное тепло вспышки, обычно представленное бирюзовым цветом.
НАСА/SDO
По большей части магнитное поле Земли защищает людей от радиации, исходящей от Солнца. Однако магнитное поле Земли слабее на обоих полюсах, и поэтому некоторые частицы попадают в атмосферу Земли через геомагнитные бури.
Солнечные погодные эффекты
Неблагоприятное экономическое воздействие солнечной активности на энергосистему Северной Америки хорошо задокументировано.
Например, четыре процента нарушений электроснабжения в период с 1992 по 2010 год, о которых сообщалось Министерству энергетики США, связаны с сильной геомагнитной активностью.
Я уже некоторое время работаю над экономическими последствиями изменения климата и подумал: «А как насчет солнца?»
Интересно, что в то время как изучение космической погоды является быстро развивающейся областью, академическая работа по оценке ее общих социальных и экономических последствий, похоже, находится в зачаточном состоянии.
В настоящее время я работаю с одним из моих бывших аспирантов, Цзычунь Чжао, над экономическими последствиями космической погоды. Наш косвенный показатель солнечной активности — это количество солнечных пятен, создаваемых солнцем в данный момент времени, и, к счастью, эти данные общедоступны.
В ходе нашего эмпирического анализа мы обнаружили, что валовой внутренний продукт (ВВП) 34 стран-членов Организации экономического сотрудничества и развития уменьшается по мере увеличения солнечной активности.
В среднем ВВП уменьшается не менее чем на 0,06% при каждом увеличении солнечной активности на один процент.
Читать далее:
Как космическая погода представляет риск для финансовой индустрии
Мы обнаружили, что негативные экономические последствия геомагнитных бурь более значительны в северных широтах. Однако последствия геомагнитных бурь не ограничиваются высокими широтами и были зарегистрированы в Великобритании, Финляндии, Швеции, Испании, США, Канаде, Южной Африке, Японии, Китае и Бразилии.
Наши эмпирические результаты показывают, что ущерб, причиняемый геомагнитными бурями, намного больше в секторах информации и связи.
Какой ущерб может быть нанесен мощной солнечной бурей? | Наука
Солнечное пятно, в шесть раз превышающее диаметр Земли, образовалось на Солнце в среду. Изображение через NASA/SDO/AIA/HMI/Центр космических полетов Годдарда
В среду НАСА опубликовало изображение серии огромных солнечных пятен, сделанных Обсерваторией солнечной динамики, орбитальным телескопом.
Солнечные пятна — темные пятна в центре изображения — по оценкам, больше в диаметре, чем шесть Земель, расположенных рядом друг с другом.
Эти солнечные пятна не представляют особой опасности — они представляют собой просто временные области интенсивной магнитной активности, которые препятствуют нормальным конвекционным потокам Солнца, — но иногда нестабильная область вокруг пятна может вызвать необычно большую солнечную вспышку (ниже), выбрасывающую потоки радиации от Солнца. А достаточно мощная солнечная вспышка может привести к изменению солнечного ветра, достаточно значительному, чтобы вызвать геомагнитную бурю здесь, на Земле, с возможностью короткого замыкания на спутниках и нарушения нашей телекоммуникационной инфраструктуры по всему миру.
Чтобы внести ясность, такой сценарий кажется маловероятным из-за этого текущего набора солнечных пятен — SpaceWeather.com указывает, что на данный момент вероятность вспышек X-класса составляет всего 15 % — минимальный уровень, необходимый для вывода из строя спутников и земли.
основанные на коммуникационных технологиях. Но мы решили воспользоваться этой возможностью, чтобы представить, насколько далеко идущими могут быть последствия массивной солнечной вспышки в современном сверхсвязанном мире.
Так получилось, что по крайней мере один раз за всю историю человечества произошло солнечное событие такого масштаба: солнечная буря 1859 года.. 1 и 2 сентября того же года произошла крупнейшая в истории геомагнитная буря , в результате которой полярные сияния (90 115 северное и южное сияние) стали видны по всему миру. The Baltimore American and Commercial Advertiser написал:
Те, кому довелось отсутствовать поздно вечером в четверг, имели возможность стать свидетелями еще одного великолепного проявления полярного сияния… Свет, казалось, покрывал весь небосвод, по-видимому, как светящееся облако. , сквозь который неясно светили звезды большей величины. Свет был ярче, чем свет полной луны, но обладал неописуемой мягкостью и деликатностью, которые, казалось, обволакивали все, на чем он покоился.
Конечно, мощная солнечная буря также нанесла ущерб, вызвав сбои в работе телеграфа (даже приводя к поражению операторов электрическим током) и заставив некоторые телеграфные опоры внезапно вспыхнуть и загореться.
Гораздо меньшая солнечная буря произошла в 1989 году, отключив электричество в большей части Квебека более чем на 9 часов, нарушив связь с несколькими спутниками на орбите и помешав передаче коротковолнового радио в России. Сообщается, что полярные сияния были видны на юге, вплоть до Флориды и Джорджии; учитывая продолжающуюся холодную войну и тот факт, что многие никогда раньше не видели этого явления, некоторые опасались, что наносится ядерный удар.
Как солнечная активность на расстоянии 93 миллионов миль привела к таким разрушениям? Эти типы бурь являются результатом внезапного выброса корональной массы (CME) — массивного выброса солнечной плазмы (электронов, протонов и ионов), который выбрасывается в космос — что часто происходит вместе с особенно крупными солнечными вспышками.
Солнечный ветер представляет собой непрерывный поток заряженных частиц, выбрасываемых с Солнца на Землю, но особенно большой КВМ может привести к достаточно большому скачку скорости и энергии частиц, чтобы нарушить магнитное поле, окружающее Землю. Это, в свою очередь, вызывает полярные сияния и сбои в работе нашего телекоммуникационного оборудования, которое зависит от электромагнитных сил.
Художественное представление солнечного ветра, взаимодействующего с магнитным полем Земли. Изображение предоставлено НАСА
Если сегодня произойдет выброс корональной массы такого масштаба, как тот, который вызвал бурю 1859 года, последствия могут быть разрушительными. Учитывая увеличение нашей зависимости от электричества и телекоммуникаций (даже с 1989 года), последствия, безусловно, будут гораздо более значительными, чем неисправные телеграфные опоры.
Трудно оценить, сколько аспектов современной жизни зависит от технологий, которые могут быть затронуты. Как сказал Дэниел Бейкер из Лаборатории физики атмосферы и космоса Университета Колорадо National Geographic в 2011 году: «Каждый раз, когда вы покупаете галлон бензина с помощью кредитной карты, это спутниковая транзакция».
Гигантский шторм может нарушить работу наших систем GPS, связи с самолетами в полете и других важнейших спутниковых технологий.
Но эксперты говорят, что наибольшую озабоченность вызывают перебои в работе нашей энергосистемы. Как отмечается в отчете ОЭСР за 2011 г. (PDF) о воздействии солнечных бурь, «электроэнергия является краеугольным камнем технологии современного общества, на которой базируются практически все другие инфраструктуры и услуги зависят». Всплеск солнечного ветра может вывести из строя силовые трансформаторы, расплавив их медные обмотки, и, особенно в регионах с высокой степенью взаимосвязанности (например, на восточном побережье), отказы трансформаторов могут вызвать каскадные эффекты, распространяя перебои в подаче электроэнергии на большие территории.
В ходе одного анализа был рассмотрен ураган 1921 года, который был в десять раз мощнее, чем в 1989 году, и было подсчитано, что, если бы он случился сегодня, он оставил бы без электричества около 130 миллионов человек, что потенциально повлияло бы на распределение воды и продовольствия, отопление и кондиционирование воздуха.
, удаление сточных вод и множество других аспектов инфраструктуры, которые мы воспринимаем как должное ежедневно. Общая стоимость еще более крупного шторма, такого как событие 1859 года, может быть огромным: по оценкам, от 1 до 2 триллионов долларов только за первый год, а полное восстановление может занять от 4 до 10 лет.
Хорошей новостью является то, что КВМ, достаточно большие, чтобы вызвать разрушения, такие как шторм 1859 года, редки — для получения наиболее серьезных повреждений КВМ должен быть направлен так далеко, чтобы Земля приняла на себя основной удар взрыва. К счастью, солнечная активность имеет цикл продолжительностью примерно 11 лет, в течение которого все виды солнечной активности (включая количество солнечных пятен, частоту вспышек и уровень выбросов массы) колеблются от высокого к низкому и обратно к высокому. опять таки. Однако мы близки к пику цикла, который, по прогнозам НАСА, произойдет этой осенью.
И НАСА, и Центр прогнозирования космической погоды Национальной метеорологической службы отслеживают солнечную активность и выдают предупреждения, когда происходят КВМ и другие изменения солнечного ветра.