Почему возникают вспышки на солнце. "Вторичные" эффекты под радугой. Опасность облака плазмы и классификация солнечных вспышек

Солнечная вспышка – взрывной процесс выделения энергии (кинетической, световой и тепловой) в верхних слоях Солнца.

Вспышки охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону. Сразу отметим, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми проявлениями солнечной активности.

Солнечные вспышки, как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности, а точнее вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×10 25 Дж, что составляет 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте или приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 миллион лет.

Анимация, показывающая две солнечные вспышки (X2.2, X9.3), произошедшие 6 сентября 2017 года. Credit: SDO

Вспышки – это самые большие взрывные события Солнечной системы. Они видны яркими областями на Солнце и могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. Фотоны от вспышки достигают Земли примерно за 8,5 минут после ее начала; далее в течение нескольких десятков минут доходят мощные потоки заряженных частиц, а облака плазмы достигают нашей планеты только через двое-трое суток.

Интенсивность вспышек на Солнце

Энергию вспышки определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода, характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.

Также используют классификацию, основанную на непрерывных однородных измерениях амплитуды теплового рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5-10 кэВ (с длиной волны 0,5-8 ангстрем), проводимых некоторыми искусственными спутниками Земли.

Согласно классификации, которая была предложена в 1970 году Д.Бейкером, солнечной вспышке присваивается балл - обозначение из латинской буквы и индекса за ней. Буквой может быть A , B , C , M или X в зависимости от величины пика интенсивности рентгеновского излучения.

Вспышки на Солнце онлайн

Выбор для классификации вспышек рентгеновского диапазона обусловлен более точной фиксацией процесса: если в оптическом диапазоне даже крупнейшие вспышки увеличивают излучение на доли процентов, то в области мягкого рентгеновского излучения (1 нанометр) - на несколько порядков, а жесткое рентгеновское излучение спокойным Солнцем не создается вообще и образуется исключительно во время вспышек.

Обсерватория «Solar Dynamics Observatory» захватила солнечную вспышку (X8.2) 10 сентября 2017 года. На изображении показана комбинация длин волн ультрафиолетового света, выделяющая чрезвычайно горячий материал во вспышках. Credits: NASA/SDO/Goddard

Регистрация рентгеновского излучения Солнца, так как оно полностью поглощается атмосферой Земли, началась с первого запуска космического аппарата «Спутник-2», поэтому данные об интенсивности рентгеновского излучения солнечных вспышек до 1957 года полностью отсутствуют.

Опасны или нет? Влияние солнечных вспышек

Солнечные вспышки имеют прикладное значение при исследовании элементного состава поверхности небесного тела с разреженной атмосферой или при ее отсутствии, выступая в роли возбудителя рентгеновского излучения для рентгенофлуоресцентных спектрометров, установленных на борту космических аппаратов.

Жесткое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение вспышек - основной фактор, ответственный за формирование ионосферы, способный также существенно менять свойства верхней атмосферы Земли: плотность ее существенно повышается, что ведет к быстрому снижению высоты орбиты искусственных спутников (до 1 километра в сутки).

Плазменные облака, выбрасываемые во время вспышек, приводят к возникновению геомагнитных бурь, которые определенным образом влияют на технику и самочувствие людей. Раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца и вызываемых ею возмущений земной магнитосферы на организмы, называется гелиобиологией. Также вспышки создают полярное сияние, чаще всего вблизи полюсов.

Геомагнитные бури

Геомагнитная буря – возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток.

Геомагнитные бури являются одним из видов геомагнитной активности. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущенных потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет четкую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума.

Классификация магнитных бурь

K-индекс – это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала . Индекс был введен Юлиусом Бартельсом в 1938 году и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (00:00 – 03:00, 03:00 – 06:00, 06:00 – 09:00 и т. д.) мирового времени.

Kp-индекс – это планетарный индекс . Вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.

G-индекс – пятибалльная шкала силы магнитных бурь , которая была введена Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в ноябре 1999 года. G-индекс характеризует интенсивность геомагнитного шторма по воздействию вариаций магнитного поля Земли на людей, животных, электротехнику, связь, навигацию и т. д. По этой шкале магнитные бури подразделяются на уровни от G1 (слабые бури) до G5 (экстремально сильные бури). G-индекс соответствует Kp минус 4; то есть G1 соответствует Kp=5, G2 соответствует Kp=6 и т.д.

Магнитные бури онлайн. Прогноз магнитных бурь

Роль звездных вспышек в зарождении жизни

Как ни странно, ученые полагают, что . Мощные солнечные взрывы, возможно, имели решающую роль в разогреве Земли. Выбрасываемая энергия превратила простые молекулы в сложные, такие как ДНК и РНК, необходимые для жизни.

Около 4 миллиардов лет назад Земля получала лишь 70% энергии от Солнца, по сравнению с тем, что мы имеем сегодня. Это означает, что наша планета должна была быть . Вместо этого, геологические свидетельства говорят о том, что она была теплой и имела океаны жидкой воды. Ученые называют это «Парадокс слабого молодого Солнца».

Солнце до сих пор производит вспышки и выбросы масс, но они не являются столь частыми и интенсивными, как ранее. Более того, на сегодняшний день , которое уберегает нас от большей части энергии, достигающей нашей планеты. Но наша молодая планета имела более слабое магнитное поле. Расчеты ученых показывают, что в то время частицы космической погоды путешествовали вниз по линиям магнитного поля, врезаясь в изобилие молекул азота в атмосфере, изменяя химию и создавая условия для жизни.

В тоже время, слишком большое количество энергии может быть губительно для молодых планет. , если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.

Солнечные вспышки — это уникальные по своей мощности процессы выделения энергии (световой, тепловой и кинетической), в атмосфере Солнца . Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу , хромосферу и корону Солнца . Продолжительность солнечных вспышек часто не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать биллионов мегатон в тротиловом эквиваленте. Солнечные вспышки , как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности или, более точно, вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Частота и мощность солнечных вспышек зависят от фазы солнечного цикла .

Энергия солнечной вспышки проявляется во множестве форм: в виде излучения (оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и даже гамма), в виде энергичных частиц (протонов и электрона), а также в виде гидродинамических течений плазмы. Мощность вспышек часто определяют по яркости производимого ими рентгеновского излучения. Самые сильные солнечные вспышки относятся к рентгеновскому классу X. К классу M относятся солнечные вспышки , которые имеют мощность излучения в 10 раз меньшую, чем вспышки класса X, а к классу C — вспышки с мощностью в 10 раз меньше, чем вспышки класса M. В настоящее время классификация солнечных вспышек осуществляется по данным наблюдений нескольких искусственных спутников Земли, главным образом по данным спутников GOES.

Наблюдения солнечных вспышек в линии H-альфа

Солнечные вспышки часто наблюдаются с помощью фильтров, позволяющих выделить из общего потока излучения линию атома водорода H-альфа, расположенную в красной области спектра. Телескопы, работающие в линиии H-альфа, в настоящее время установлены в большинстве наземных солнечных обсерваторий, причем на некоторых из них фотографии Солнца в этой линии получаются каждые несколько секунд. Примером такой фотографии является изображение Солнца, показанное над этим текстом, которое получено в линии H-альфа в солнечной обсерватории Big Bear Solar Observatory . На нем хорошо виден выброс солнечного протуберанца во время лимбовой солнечной вспышки 10 октября 1971 года. Фильм (4.2MB mpeg) , записанный во время вспышки , показывает этот процесс в динамике.

В линии H-альфа часто наблюдаются так называемые двухленточные солнечные вспышки , когда во время вспышки в хромосфере образуются две протяженные яркие излучающие структуры, имеющие форму параллельных лент, вытянутых вдоль нейтральной линиии магнитного поля (линия, разделяющая группы солнечных пятен противоположной полярности). Характерным примером двухленточной солнечной вспышки является событие 7 августа 1972 года, показанное в следующем фильме (2.2MB mpeg) . Это очень известная вспышка , произошедшая между полетами Аполлона 16 (апрель) и Аполлона 17 (декабрь), последними путешествиями человека на Луну. Если бы была допушена ошибка в расчете времени полета, и один из экипажей оказался бы на поверхности Луны во время этой вспышки , то последствия оказались бы губительны для астронавтов. Впоследствии эта возможная ситуация легла в основу фантастического произведения «Космос» («Space») Джеймса Миченер (James Michener), который описал вымышленную миссию Аполлона, потерявшего свой экипаж вследствие воздействия радиации от сильной солнечной вспышки .

Солнечные вспышки и магнитные поля

В настоящее время не вызывает сомнений, что ключ к пониманию солнечных вспышек следует искать в структуре и динамике магнитного поля Солнца. Известно, что если структура поля в окрестностях солнечных пятен становится очень сложной, то силовые линии могут начать пересоединяться друг с другом, что приводит к быстрому высвобождению магнитной энергии и энергии электрических токов, связанных с магнитным полем. В результате разнообразных физических процессов, эта первичная энергия поля превращается затем в тепловую энергию плазмы, энергию быстрых частиц и другие формы энергии, наблюдаемые в солнечной вспышке. Изучение этих процессов и установление причин, по которым начинается солнечная вспышка , является одной из основных задач современной физики Солнца, все еще далекой от окончательного ответа.

Самое яркое светило нашей системы, несмотря на свою относительно спокойную жизнедеятельность, все же будоражит ученых. Время от времени на Солнце наблюдаются бури и вспышки, в результате которых высвобождается огромное количество энергии. Уже несколько десятилетий астрономы наблюдают за солнечной активностью, но все равно эти процессы остаются для них загадкой.

Что такое вспышка на Солнце?

Будучи самой яркой, а поэтому и самой горячей звездой, Солнце, его поверхность подвергается различным космическим явлениям. На нем могут возникать пятна, солнечные факелы, господствовать бури. Но вспышка на Солнце - явление довольно интересное и необыкновенное. Это очень сильный процесс, в результате которого выделяется огромное количество разного вида энергии: тепловой, световой, а также кинетической. Вся эта энергия во время вспышки вырывается наружу, солнечная плазма нагревается, и скорость ее излучения может достигнуть скорости света.

Естественно, все эти процессы отражаются на Земле. Вспышка на Солнце редко проходит незаметно, влияя как на атмосферы других планет, так и на атмосферу Земли.

Виды вспышек

Учеными выделено пять классов этой солнечной активности: А, В, С, М и Х. В зависимости от класса, количества выброшенной энергии и скорости этим категориям приписывают соответствующее числовое значение. Например, наиболее мощная вспышка на Солнце была зафиксирована астрономами в ноябре 2003 года. Ей был присвоен класс Х28. Во время этого процесса были повреждены датчики на одном из спутников NASA.

Во время вспышки класса Х на нашей планете могут наблюдаться помехи в радиосигналах и спутниковых трансляциях. Кроме этого, несколько дней могут продолжаться магнитные бури.

При вспышках М-класса наблюдаются слабые магнитные бури, а также перебои в сигналах, преимущественно в полярных районах. Все остальные вспышки не наносят существенного вреда нашей планете и заметны лишь в атмосфере Земли.

Причины возникновения

О том, почему возникает вспышка на Солнце, довольно долго рассуждали ученые. Все дело в том, что на поверхности светила появляются и исчезают пятна. У них наблюдается разная магнитная полярность, поэтому, когда пятна соприкасаются друг с другом или начинают как-то взаимодействовать, происходят магнитные вспышки на Солнце.

Сила таких явлений определяется площадью свечения, а она, в свою очередь, хорошо видна на специальном спектроскопическом телескопе. Именно этим аппаратом наблюдают за солнечной активностью в целом, и за бурями и вспышками в частности.

Сила Солнца

Солнечную активность наблюдают около 40 лет. За все это время произошло примерно 35 вспышек категории Х7 и выше. Всего же за 11 лет солнечного круга активности наблюдается немногим больше 37 тысяч вспышек.

Учеными зафиксированы самые сильные вспышки на Солнце. Одна из таких произошла в 1859 году, названная в дальнейшем "великой магнитной бурей". В этот период на Земле наблюдалось очень яркое северное сияние, практически во всех уголках. Кроме того, из строя вышли телеграфные приборы, была нарушена связь.

Наиболее ранней сильной вспышкой считается так называемая "супервспышка", произошедшая в 774 году. Ученые долго анализировали и отслеживали солнечную систему, прежде чем пришли к таким выводам. Считается, что после этой вспышки Земля подверглась влиянию радиоактивных и УФ-волн, которые двигались достаточно быстро, чтобы попасть в атмосферу земли и нанести ущерб.

В последнее время мощная вспышка зафиксирована в ноябре 2003 года, но ее активность губительно не отразилась на технике или здоровье людей.

Последствия вспышек

Слабая солнечная активность не приносит практически никаких существенных изменений на планете Земля. Чаще всего солнечные выбросы просто не долетают до нашей атмосферы. Но если выброс довольно сильный, он может нести опасность. Вспышки особенно сильно влияют на безопасность тех, кто в этот момент находится на орбите. Также может изменяться или прерываться спутниковая связь.

Кроме этого, солнечная активность может провоцировать магнитные бури. Вспышки на Солнце создают мощные выбросы плазмы, которые долетают до нашей планеты примерно через 2-3 дня, вступают в контакт с атмосферой и ионосферой Земли, вследствие чего и образуются магнитные бури. Это явление довольно безопасное, хотя может влиять на самочувствие метеозависимых людей.

У таких людей магнитные бури вызывают повышение давления, вследствие чего возникают головные боли. Человек ощущает себя слабым и разбитым, но через время эта слабость проходит.

Как улучшить самочувствие?

Так как примерно половина населения нашей планеты подвержена влиянию геомагнитных бурь, медики разработали рекомендации, позволяющие пережить "бурные дни" относительно спокойно.

1. Если вы метеочувствительны, ежедневно узнавайте о возможности возникновения магнитных бурь, чтобы быть готовым к их возникновению.
2. Держите возле себя необходимые препараты. Для гипертоников - понижающие давление, для гипотоников - повышающие. Тем, кто страдает головными болями, следует запастись препаратами от мигрени.
3. Принимайте различные водные процедуры - контрастный душ, плавание. Это укрепит вашу кровеносную систему, уменьшит риск ухудшения состояния. В магнитные дни рекомендуется принимать ванну с морской солью и эфирными маслами.
4. Накануне геомагнитных бурь избегайте употребления высококалорийных блюд, чрезмерного употребления кофе, острого и соленого, да и вообще переедания.
5. Нежелательно излишне нервничать в такие дни. Запаситесь позитивными эмоциями.
6. Если страдаете головными болями, изучите приемы точечного массажа. Он будет нелишним не только в дни солнечной активности, но и всегда, когда донимает мигрень.
7. В дни магнитных бурь поможет обычный магнитик с холодильника. Достаточно провести им по телу и голове, и вы улучшите свое здоровье, изменив заряд кровяных телец.

Изучение солнечной активности

Чтобы предотвратить ухудшение состояния населения, предупредить о возможных сбоях спутниковых сигналов и прочих негативных последствиях солнечных вспышек, астрономы и занимаются изучением активности светила. Ведь если разговоры о том, что процессы на Солнце влияют на самочувствие человека, остаются всего лишь разговорами, то влияние этих процессов на работу разнообразных приборов научно доказано.

В результате изучений был открыт так называемый 11-летний солнечный цикл. В результате этого учения доказано, что каждые одиннадцать лет активность светила может повторяться. Кроме того, на эти процессы могут иметь влияние разные планеты Солнечной системы.

До того как появились первые телескопы, солнечная активность также изучалась. Но изучение основывалось на наблюдении за светилом и полярными сияниями невооруженным глазом. Доказано, что эти явления напрямую связаны с происходящими на Солнце процессами.

В нынешнее время также доказано, что солнечная активность существенно влияет на погодные условия на всей планете: потепление или похолодание, приливы, изменение уровня рек и озер, возникновение атмосферных фронтов, численность гроз и количество осадков.

Некоторые исследования показывают, что изменение численности насекомых или некоторых животных, а также колебания жизненных показателей человека напрямую зависят от активности Солнца. Но все эти гипотезы находятся в стадии изучения.

В результате изучений процессов на Солнце фиксируется все, что происходит на поверхности светила. Фото вспышки на Солнце помогает более детально рассматривать силу взрыва и скорость движения плазмы.

Вместо эпилога

Как видим, солнечная активность частично касается жизнедеятельности и здоровья каждого живого существа, нормальной работы технических систем. Поэтому и изучается в космических центрах и обсерваториях такое явление, как вспышка на Солнце. Взрыв Солнца, как ее называют некоторые ученые, не представляет явной угрозы для Земли. По крайней мере, ближайшие несколько миллиардов лет, после чего может произойти мощнейшая вспышка, и светило прекратит свое существование.

В последнее время в различных источниках появляется все больше информации о «конце света» и о возможных катаклизмах, связанных с природными явлениями, а также о техногенных катастрофах. Огромное количество противоречивых данных вводит в ступор неподготовленных людей и приводит к тому, что они стараются вообще не думать на эту тему и пропускают все мимо ушей. Однако если верить народной мудрости, наличие дыма означает, что где-то горит огонь, и не обращать на это внимание было бы с нашей стороны обычным невежеством. Рассмотрим одно из множества явлений, которое по некоторым предположениям и прогнозам может стать причиной масштабной катастрофы.

Вспышки на попали в поле зрения людей еще в 1859 году, тогда они стали причиной неисправностей с телеграфными линиями. Кроме того, это событие привело к тому, что северное сияние можно было увидеть на Гавайях. Как известно, наше светило существует по определенным циклам – в течении одиннадцати лет солнечная активность имеет минимальную величину, а после этого она значительно возрастает. Максимальные вспышки наблюдаются как раз на пике активности. В это время Солнце выделяет магнитную и радиационную энергии, а также ультрафиолет в очень больших количествах. Они доходят до Земли буквально за несколько часов. Солнечное излучение должно останавливаться магнитным полем нашей планеты, которое предотвращает нанесение ей значительного ущерба, однако вследствие его истощения должная безопасность не может быть гарантирована.

Так к каким же конкретным последствиям могут привести и возможно ли от них защититься? Данное явление способно вызвать очень большие геомагнитные бури и полный отказ электрической сети. Это может привести не только к невозможности использования электрических приборов, но и к катастрофе глобального характера. Если что-то подобное случится, все начнется с того, что люди смогут увидеть очень яркое сияние большой интенсивности. После этого перестанут работать все трансформаторы и энергетические системы. По прогнозам специалистов, в США все ключевые трансформаторы сгорят всего за 90 секунд, и без электричества останутся больше, чем 130 млн. человек.

Вначале катастрофы никто не погибнет, но достаточно быстро начнут разрушаться структуры и системы, от которых напрямую зависит жизнь огромного количества людей. Перестанут работать нефтепроводы и газопроводы, в населенные пункты не будет поступать вода, бензоколонки выйдут из строя. Автономные энергетические системы, которые есть в некоторых учреждениях, рассчитаны на функционирование в течении трех дней. По подсчетам экспертов за год могут умереть несколько миллионов человек, и их смерть будет связана с косвенными причинами остановки экономики.

Но стоит ли делать такие мрачные и безнадежные прогнозы в связи с событием, которого может и не произойти? Как говорят специалисты, подобная электромагнитная буря вполне возможна, и ее проявление всего лишь вопрос времени. По словам профессора Дениэля Бейкера масштабные вспышки на Солнце могут привести к результатам, которые сравнимы с падением огромного астероида или с ядерной войной. Даже если произойдет событие, подобное тому, которое наблюдалось в 1859 году, современные люди его могут и не пережить. Это связано с сегодняшним уровнем развития промышленности и с важностью трансформаторов, на замену которых требуется очень много времени. Как видим, несмотря на все достижения современного человечества, в каком-то смысле оно сейчас является более уязвимым, чем 150 лет назад. Развитие различных сфер человеческой деятельности ставит людей в прямую зависимость от новых изобретений и от техники, которая постоянно усовершенствуется. Это наводит на мысль, что у каждого достижения есть обратная сторона, и когда-нибудь она может проявиться во всей своей красе.

Как мы знаем, сейчас активно обсуждается не только чрезмерная солнечная активность, но и возможность падения астероида, таяние полярных льдов, опасности большого андронного колайдера, эпидемии, наводнения и многое другое. Некоторые даже говорят о восстании машин и о нашествии представителей внеземных цивилизаций. С другой стороны в литературе и в прессе появляются сообщения о том, что пришло время трансформации человечества, и что для выживания люди должны измениться духовно и нравственно. Чаще всего, такое преобразования связывается с возможностями религий и эзотерических течений. Несмотря на то, что многие прогнозы не очень оптимистичны, люди начинают задумываться о своем месте в мире и о том, что им нужно делать, для того чтобы выжить. Может быть, изменение достаточного большого количества людей сможет предотвратить катастрофу или сделать ее менее разрушительной. Каждому из нас остается только работать над собой и надеяться на лучшее.

Совсем недавно во всем СМИ появились новости о том, что на солнце зафиксировано несколько вспышек, и они будут продолжаться аж до воскресенья. Конечно, это явление в последнее время довольно распространено, но это не значит, что о нем много знают. Поэтому, мы решили рассказать вам, почему происходят вспышки на солнце и для кого они опасны.

Почему происходят вспышки на солнце

Такое явления происходит, потому что на солнце есть свое магнитное поле. И вспышки возникают в тех областях, где в условиях ограниченного пространства сталкиваются магнитные поля противоположной полярности. Несмотря на то, что мы уже понимаем, что такое вспышки на солнце, ученые все еще не могут предугадать, когда они будут. Поэтому, они обычно застают нас врасплох.

Чем опасны вспышки на солнце

В первую очередь стоит сказать о том, что солнечные вспышки опаснее всего для тех, кто находится в космосе. Так что в этот период все космонавты получают очень большую дозу облучения.
Но, несмотря на то, что Земля защищена озоновым шаром, солнечные вспышки и здесь очень опасны. Особенно для людей, у которых есть проблемы с сердечнососудистой системой. В такие дни вероятность инфарктов и инсультов довольно сильно возрастает. Помимо этого, магнитные бури так же могут вызывать головную боль, бессонницу, перепады давления, переменчивое настроение и общий упадок сил.

Стоит отметить, что из-за солнечных вспышек на Земле начинаются магнитные бури, которые и влияют так на людей. Но не только, также, возможно перебои в работе радиотехнических систем: связь, навигация.

Так же, стоит добавить, что множество ученых уверены в том, что геомагнитные бури могут очень сильно повлиять на человека. А вот лекарства от этого нет. Некоторые таблетки могут только ухудшать состояние человека в этот период.

Напомним, что за последние несколько дней на солнце произошло два вспышки, и ученые говорят, что они продолжатся еще на несколько дней.