Читать книгу "Вселенная на ладони - Колин Стюарт"

Другие формы солнечной активности – вспышки на Солнце, протуберанцы и корональные выбросы массы, которые мы рассмотрим в следующем разделе, – также следуют этой тенденции. Требуется ровно одиннадцать лет дифференциального вращения, чтобы развернуть магнитное поле Солнца настолько, чтобы оно переключилось, только для того, чтобы перестроиться и снова свернуться.

Астрономы также установили наличие и других моделей развития солнечной активности. Первая из них известна под названием закона Шпёрера, по имени немецкого астронома Густава Шпёрера. На раннем этапе одиннадцатилетнего цикла солнечные пятна появляются в высоких или низких широтах солнечного шара, то есть на большом расстоянии от солнечного экватора. Однако по мере протекания цикла они появляются все ближе и ближе к экватору. График изменения расположения солнечных пятен в зависимости от времени сходен с бабочкой – отсюда и его название – диаграмма Бабочки. Закон Джоя, носящий имя американского астронома Альфреда Джоя, гласит, что пара солнечных пятен часто бывает наклонена так, что ведущее пятно находится ближе к солнечному экватору.

Вспышки, протуберанцы и волокна

Большинство людей убеждены, что никогда нельзя смотреть прямо на Солнце. Хотя в большинстве случаев этого действительно не следует делать – Солнце может вас очень быстро ослепить, – вы все же можете посмотреть прямо на него, если использовать специальный солнечный телескоп. Огромные фильтры, расположенные спереди, резко снижают интенсивность света, пропуская через окуляр прибора лишь его очень незначительную и безопасную часть.

Если вы посмотрите на Солнце через окуляр такого телескопа, то наверняка наряду с солнечными пятнами увидите мельчайшие языки пламени, отходящие от края поверхности солнца. Это солнечные протуберанцы. Когда силовые линии магнитного поля Солнца вырываются наружу, в космическое пространство, они выносят с собой некоторое количество горячего газа. Возможно, самая впечатляющая картина возникает тогда, когда они образуют арку, возвышающуюся над фотосферой, – горячий газ следует за силовыми линиями магнитного поля, выходящими из Солнца и входящими обратно. Такие арки могут казаться небольшими, но они часто тянутся на сотни тысяч километров в длину.

То, что вы видите, напрямую зависит от угла вашего зрения. Представьте, что протуберанец извергается из Солнца прямо в направлении вас. В таком случае вы будете смотреть на него «в лоб». Астрономы называют это филаментами или волокнами. Они выглядят как змеи, скользящие по солнечному диску. Как и солнечные пятна, они кажутся более темными, поскольку вы наблюдаете более холодный газ перед горячей поверхностью Солнца, находящейся позади него.

Довольно часто люди ошибочно называют протуберанцы вспышками на Солнце, но солнечные вспышки представляют собой отдельный класс солнечных явлений. Как можно понять по их названию, речь идет о резком увеличении яркости и отдельных областей солнечной поверхности и вспышке излучения. Количество энергии, вовлеченной в этот процесс, разнится, – одна-единственная вспышка может привести к высвобождению миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте. Для сравнения, все взрывчатые вещества, использованные во время Второй мировой войны, – включая и атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки, – в совокупности составляли три мегатонны в тротиловом эквиваленте.

Вспышки на Солнце часто сопровождаются самым впечатляющим взрывом, который может произойти на Солнце: корональным выбросом массы (КВМ).

Корональный выброс массы

В марте 1989 года шесть миллионов канадцев провинции Квебек оказались погруженными в темноту во время девятичасового обрыва электрической сети. Поскольку связь с погодными спутниками также была прервана, северные сияния перестали быть северными – они стали видны далеко на юге, даже в южном Техасе и во Флориде. Все эти события имели одну причину: корональный выброс массы на Солнце (КВМ).

Потрясающий по красоте и мощный корональный выброс массы Солнцем в августе 2012 года

Снимок 1998–1999 годов аналеммы, изображенной на стекле витрины офиса Лабораторий Белла, Мюррей Хилл, Нью Джерси; статья Дж. Фисберна в Английской «Википедии».

Подобные мощные взрывы на Солнце приводят к выбросу в космическое пространство миллиардов тонн материала со скоростью более миллиона километров в час, который наводняет солнечную систему заряженными частицами. Когда эти частицы достигают Земли, мы оказываемся под воздействием геомагнитной бури, вызывающей колебания в нашем магнитном поле. Подобные космические события приводят к увеличению напряжения в электрических сетях, которые в конце концов отключаются, а также к повреждениям спутников и усилению полярных сияний. КВМ происходят каждые три-пять дней, но, к нашему счастью, большая их часть проходит мимо нашей крошечной планеты.

Одним из самых впечатляющих корональных выбросов массы, достигших Земли, было так называемое событие Каррингтона 1859 года, названное по имени английского астронома Ричарда Каррингтона. К счастью, наша электрическая инфраструктура в то время находилась в зачаточном состоянии. Электрический телеграф тогда был самым передовым средством коммуникации, и связь по нему была нарушена. Многие телеграфисты сообщали о том, что получили электрический удар. Если бы аналогичное событие произошло сегодня, ущерб наверняка составил бы триллионы долларов США. Самолеты должны были бы приземлиться и оставаться на земле, пока магнитная буря не уляжется. Даже в наши дни пилоты и воздушный экипаж относятся к разряду радиационных работников. Во время значительно более слабой бури на Солнце, произошедшей в 2003 году, все, кто находился в самолете, следовавшем по маршруту Чикаго – Пекин, должно быть, получили 12 % своей годовой нормы радиационного облучения.

По понятным причинам необходимо предсказывать подобные события – иметь службу прогноза погоды в космосе, во многом такую же, какая у нас есть на Земле. У нас нет возможности предотвратить это, но мы можем минимизировать наносимый нам ущерб. В настоящее время мы можем узнать, опасна ли приближающаяся буря на Солнце, лишь за несколько часов до того, как она обрушится на нас. Некоторые специалисты говорят, что прогноз космической погоды в настоящее время отстает от своего земного коллеги на тридцать-сорок лет. Однако уже предпринимаются определенные шаги для того, чтобы отодвинуть окно прогноза сначала за пределы двадцати четырех часов, а затем и нескольких дней. Эти работы имеют огромное значение, поскольку события, подобные событию Каррингтона в 1859 году, как предполагается, происходят каждые 150 лет или около того. Таким образом, это только вопрос времени, когда нам придется столкнуться с другим таким событием.

Солнечный ветер

Это было многократно отрепетировано. Парашют раскрывается, и дежурящий вертолет загарпунивает его, обеспечив тем самым мягкую посадку бесстрашному путешественнику. Только все произошло не совсем так. 8 сентября 2004 года космический зонд НАСА «Генезис» прорвался сквозь атмосферу и разбился о поверхность Земли. На снимках с места события видно, как с вертолета наблюдают за жалкими остатками аппарата.