вспышка на солнце что это
Солнечная вспышка
Из Википедии — свободной энциклопедии
Со́лнечная вспы́шка — взрывной процесс выделения энергии (кинетической, световой и тепловой) в атмосфере Солнца. Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Солнечные вспышки часто, но не всегда, сопровождаются выбросом корональной массы. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×10 25 джоулей, что составляет около 1 ⁄6 энергии, выделяемой Солнцем за секунду, или 160 млрд мегатонн в тротиловом эквиваленте, что, для сравнения, составляет приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 миллион лет.
Под действием магнитного поля происходит неожиданное сжатие солнечной плазмы, образуется плазменный жгут или лента (могут достигать в длину десятков или сотен тысяч километров), что приводит к взрыву. Солнечная плазма в этой области может нагреваться до температур порядка 10 млн К. Возрастает кинетическая энергия выбросов веществ, движущихся в короне и уходящих в межпланетное пространство со скоростями до 100000 км/с. Получают дополнительную энергию и значительно ускоряются потоки электронов, протонов и других заряженных частиц. Усиливается оптическое, рентгеновское, гамма- и радиоизлучение. [1]
Фотоны от вспышки достигают Земли примерно за 8,5 минут после её начала; далее в течение нескольких десятков минут доходят мощные потоки заряженных частиц, а облака плазмы от солнечной вспышки достигают нашей планеты только через двое-трое суток.
Вспышки на солнце
Сотни научно-исследовательских институтов, тысячи специалистов в разных уголках планеты исследуют явления, влияющие на земные процессы. Еще в начале 20 века наука доказала, что Солнце, согревающее землю, вносит коррективы в жизнь людей и даже работу техники. Активность светила проявляется в виде бурь и вспышек, в ходе которых происходит мощный выброс энергии.
Причины вспышек на Солнце
Вращение звезды, представляющей собой сгусток газов, неравномерно. В полюсах оно замедляется, а в экваторе – ускоряется. Поэтому образуются вихревые витки. Когда они становятся очень сильными, возникает разрыв, высвобождающий сгусток энергии. Явление длится всего несколько минут.
Через 7-10 минут выбросы плазмы достигают поверхности Земли, возникают магнитные бури. Явление, которое наблюдал Каррингтон, редкое, случается раз в 500 лет. Во второй половине прошлого века ученые научились замерять интенсивность термоядерных реакций при помощи специально созданного спутникового аппарата. Индекс рассчитывается на основе показателей рентгеновского излучения.
Замеры излучений позволили классифицировать вспышки на Солнце. Воздействие на планетарное магнитное поле имеют взрывы класса Х и М. Другие (А, В, С) никакого проявления не оказывают. Процессы происходят постоянно. В это время количество выделяемой энергии исчисляется килотоннами. Продукта одной отдельной вспышки хватило бы, чтобы человечество могло пользоваться электрическими ресурсами миллион лет.
Последствия явления
Вслед за взрывом на солнце, плазменные облака несутся к Земле, вызывают геомагнитные возмущения, бури. В такие часы появляется северное сияние в нехарактерных для явления умеренных широтах. Их генерируют вспышки М-класса. Сила взрыва зависит от цикла солнечной активности. Ученые считают, что в наиболее сильные происходят в его начале и в конце. Бывают целые серии высвобождения энергии, когда за слабой вспышкой следуют несколько других с разной величиной интенсивности.
Столкновение магнитных полей сопровождается сбоями в работе радиоприборов, на некоторое время выходят из строя навигационные системы, плохо функционируют мобильные телефоны. Выбросы радиационной энергии опасны для космонавтов, работающих на МКС. Получив информацию о предстоящем явлении, они прячутся в спускаемом аппарате «Союза».
Для людей на Земле явление не опасно – так утверждают исследователи. Но находятся оппоненты, которые уверяют, вспышки на Солнце напрямую влияют на физическое и психологическое состояние человека. В такие часы он чувствует упадок сил, головную боль, апатию. У гипертоников случаются инфаркты, инсульты. Грудные дети больше обычного капризничают, беспокоятся.
Катастрофическая активность на поверхности светила, носящая взрывной характер, постоянно изучается. Есть данные, что она влияет на настроение, нервную возбудимость людей. Чаще случаются ссоры, даже количество суицидов увеличивается в разы. Потеря внимательности приводит к увеличению числа аварий на дорогах.
Солнечная активность вносит коррективы в погодные условия. От нее зависят похолодание и потепление, количество гроз, осадков, уровень воды в водоемах. Процессы в структуре светила нестабильные и непредсказуемые, поэтому ученым сложно делать прогнозы. Точно предсказать силу вспышки невозможно. Специалисты делают приблизительный прогноз не ранее, чем за три дня.
Вспышка на солнце что это
Изображение: впечатляющая солнечная вспышка, наблюдаемая Обсерваторией Солнечной Динамики НАСА в длине волны 193 Ангстрема.
Классификация солнечных вспышек
Солнечные вспышки классифицируются как A, B, C, M или X в соответствии с пиковым потоком (в Ваттах на квадратный метр, Вт/м2) длинной волны от 1 до 8 Ангстрем в околоземном пространстве, как измеряется прибором XRS на борту спутник GOES-15, который находится на геостационарной орбите над Тихим океаном. В приведенной ниже таблице показаны различные классы солнечной вспышки:
Каждая категория класса делится по логарифмической шкале от 1 до 9. Например: от B1 до B9, от C1 до C9 и т. д. Вспышка X2 в два раза сильнее, чем вспышка X1, и в четыре раза мощнее, чем M5. Класс X немного отличается, не заканчиваясь на X9, он продолжается. Солнечные вспышки X10 и более сильные также называют «солнечными вспышками Super X-класса».
Солнечные вспышки A & B-класса
Солнечные вспышки класса С
Солнечные вспышки класса С, это небольшие вспышки, которые практически не оказывают влияния на Землю. Только длительные вспышки С-класса могут привести к выбросу корональной массы но чаще всего они медленны, слабы и редко вызывают на Земле значительные геомагнитные возмущения. Фоновый поток (уровень излучения при отсутствии вспышек) может находиться в начале диапазона С-класса, когда область солнечного пятна находится на обращенном к Земле солнечном диске.
Солнечные вспышки M-класса
Солнечные вспышки M-класса, это средние из больших вспышек. Они вызывают от небольшого (R1) до умеренного (R2) уровня радиопомех на дневной стороне Земли. Некоторые вспышки M-класса могут вызвать солнечный радиационный шторм. Сильные, длительные вспышки M-класса, с большой долей вероятности могут привести к выбросу корональной массы. Если вспышка M-класса расположена вблизи центра обращенного к Земле солнечного диска и запускает выброс корональной массы в ее сторону, вероятность того, что результирующая геомагнитная буря будет достаточной силы для наблюдения северного сияния в области средних широт, достаточно высока.
Солнечные вспышки X-класса
Солнечные вспышки X-класса являются самыми большими и мощьными. В среднем вспышки X-класса происходят примерно 10 раз в год и чаще встречаются при солнечном максимуме. Во время вспышки X-класса на дневной стороне Земли, уровень радиопомех сильный до экстремального (R3-R5). Если солнечная вспышка происходит вблизи центра обращенного к Земле солнечного диска, это может вызвать сильный и продолжительный шторм солнечной радиации и создать значительный выброс корональной массы который может привести к серьезным (G4) или экстремальным (G5) геомагнитным штормам на Земле.
Изображение: Cолнечная вспышка X-класса, наблюдаемая в обсерватории солнечной динамики NASA в длинне волны 131 Ангстрем.
Итак, что выше X9? X-класс продолжается дальше и эти солнечные вспышки часто называются солнечными вспышками Super X-класса. Солнечные вспышки, достигаюие и превосходящие X10 встречаются очень редко, несколько раз в течение солнечного цикла. На самом деле это хорошо, что мощные солнечные вспышки происходят не так часто, так как последствия от них на Земле могут быть очень серьезными. Известно, что выбросы корональной массы, которые сопровождают такие вспышки, приводят к экстремальному геомагнитному шторму (G5) и проблемам с нашими современными технологиями.
Самая большая солнечная вспышка, когда-либо регистрируемая с тех пор, как спутники начали измерять их в 1976 году, оценивалась как солнечная вспышка X28, которая произошла 4 ноября 2003 года во время 23 солнечного цикла. Длительный канал XRS на спутнике GOES-12 был насыщен в X17 на 12 минут интенсивным излучением. Более поздний анализ доступных данных показывает предполагаемый пиковый поток X28, однако есть ученые считающие, что эта солнечная вспышка была сильнее, чем X28. Для нас было большой удачей, что в момент когда произошла вспышка X28, группа солнечных пятен в которой это случилось, успела сильно отклониться от обращенного к Земле центра солнечного диска, так что ее направление в максимуме прошло мимо Земли. Следует отметить, что солнечной вспышки которая насыщала каналы XRS на GOES-15 по состоянию на март 2017 года, не было, но ожидается, что она будет насыщаться примерно с одинаковым уровнем потока.
High Frequency (HF) radio blackouts caused by solar flares
Bursts of X-ray and Extreme Ultra Violet radiation which are emitted during solar flares and can cause problems with High Frequency (HF) radio transmissions on the sunlit side of the Earth and are most intense at locations where the Sun is directly overhead. It is mostly High Frequency (HF) (3-30 MHz) radio communication that is affected during such events, although fading and diminished reception may spill over to Very High Frequency (VHF) (30-300 MHz) and higher frequencies.
These blackouts are a result of enhanced electron densities in the lower ionosphere (D-layer) during a solar flare which causes a large increase in the amount of energy radio waves lose when it passes trough this layer. This process prevents the radio waves from reaching the much higher E, F1 and F2 layers where these radio signals normally refract and bounce back to Earth.
Radio blackouts caused by solar flares are the most common space weather events to affect Earth and also the fastest to affect us. Minor events occur about 2000 times each solar cycle. The electromagnetic emission produced during flares travels at the speed of light taking just over 8 minutes to travel from the Sun to Earth. These type of radio blackouts can last from several minutes to several hours depending on the duration of the solar flare. How severe a radio blackout is depends on the strength of the solar flare.
The Highest Affected Frequency (HAF) during an X-ray radio blackout during local noon is based on the current X-ray flux value between the 1-8 Ångström. The Highest Affected Frequency (HAF) can be derived by a formula. Below you will find a table where you can see what the Highest Affected Frequency (HAF) is during a specific X-ray flux.
R-scale
NOAA uses a five-level system called the R-scale, to indicate the severity of a X-ray related radio blackout. This scale ranges from R1 for a minor radio blackout event to R5 for an extreme radio blackout event, with R1 being the lowest level and R5 being the highest level. Every R-level has a certain X-ray brightness associated with it. This ranges from R1 for a X-ray flux of M1 to R5 for a X-ray flux of X20. On Twitter we provide alerts as soon as a certain radio blackout threshold has been reached. Because each blackout level represents a certain GOES X-ray brightness, you can associate these alerts directly with a solar flare that is occurring at that moment. We can define the following radio blackout classes:
The image below shows the effects of an X1 (R3-strong) solar flare on the sunlit side of the Earth. We can see that the Highest Affected Frequency (HAF) is about 25 MHz there where the Sun is directly overhead. Radio frequencies lower than the HAF suffer an even greater loss.
Взрывной характер Предсказана скорая гибель человеческой цивилизации. Ее уничтожит вспышка на Солнце
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.
Фотография солнечной вспышки
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
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.
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.
Мощнейшая за последние 4 года вспышка на Солнце не угрожает Земле – ученый
В минувшие выходные на Солнце была зафиксирована самая мощная за последние четыре года вспышка класса X1.5, однако она не несет угрозы Земле или орбитальной группировке. Об этом ТАСС рассказал главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН Сергей Богачев.
Он пояснил, что вспышка класса X, а также три менее мощных вспышки класса M и несколько слабых вспышек класса C произошли почти на самом краю видимого солнечного диска. Подобное неудобно для специалистов, но удачно с точки зрения воздействия на нашу планету.
Богачев также сообщил, что в ближайшие дни активность Солнца снизится, так как зона, где произошли вспышки, уйдет на противоположную сторону светила.
Богачев отметил, что вспышка не будет угрожать и орбитальным зондам, изучающим Венеру и Марс, которые сейчас расположены с противоположной стороны от той точки на поверхности Солнца, где произошел выброс плазмы.
Астрономам давно известно о вспышках на Солнце и связанных с этим нарушениях работы спутников на орбите, помехах в системам радиосвязи на Земле и угрозах здоровью космонавтов.
Обычно уровень вспышечной активности на Солнце постоянно повышается и падает с периодичностью примерно в 11 лет. Последние несколько лет ученые стали фиксировать нарушение этой закономерности. Для предпоследнего и текущего цикла солнечной активности были характерны крайне низкое число пятен и вспышек. Многие теоретики предполагают, что подобные аномалии говорят о фундаментальных переменах в работе недр светила.
Ранее россиян предупредили о росте числа мощных извержений на Солнце. Это связано с наступлением определенной фазы солнечного цикла.