Что такое солнечная вспышка

Солнечная вспышка

Со́лнечная вспы́шка — взрывной процесс выделения энергии (световой, тепловой и кинетической) в атмосфере Солнца. Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Необходимо отметить, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми явлениями солнечной активности.

Продолжительность импульсной фазы солнечных вспышек обычно не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте. Энергию вспышки традиционно определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода Н_α, характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.

Измерения в разных диапазонах длин волн отражают разные процессы во вспышках. Поэтому корреляция между двумя индексами вспышечной активности существует только в статистическом смысле, так для отдельных событий один индекс может быть высоким, а второй низким и наоборот.

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 11-летнего солнечного цикла.

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

Источник

Вспышки на Солнце и магнитные бури

Солнечные вспышки

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.

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.

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 солнечные бури были ключом к зарождению жизни на Земле. 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 ледяным шаром. 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 Земля имеет сильное магнитное поле, 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. Постоянная цепь звездных извержений и ливней из частиц может содрать атмосферу, если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.

© 2015-2021 Ин-Спейс. Все права защищены.

Использование всех текстовых материалов без изменений разрешается только с активной гиперссылкой на издание Ин-Спейс. Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.

Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18 лет.

Источник

Ученые предупредили о последствиях вспышек на Солнце. К чему готовиться?

Астрофизик Богачев: вспышки на Солнце повлияют на спутники и магнитные бури

Вспышка максимального класса Х1.0 произошла на Солнце 28 октября. В тот день зафиксировали целую серию таких явлений. Это может негативно сказаться как на космических кораблях, так и на Земле. Ученые прогнозируют сильные геомагнитные излучения и магнитные бури.

Серия вспышек на Солнце

Процесс сильного рентгеновского излучения Солнца начался в 18:17 и продолжался 31 минуту. Об этом сообщили в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института академии наук. По ее данным, за прошедшие двое суток произошло 28 слабых, средних и сильных вспышек. Индекс вспышечной активности повысили до «оранжевого». Он лишь немного недотягивает до «красного» уровня.

Перед этим, 28 августа, центр прогноза космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований США сообщил, что ученые третий день подряд фиксировали на Солнце череду вспышек. Так, за 24 часа ученые отметили семь вспышек класса C.

Тем временем вспышка максимального класса X последний раз была зафиксирована 3 июля. Она стала крупнейшей с 2017 года. Событие продолжалось порядка 16 минут. Вспышки других типов на Солнце могут длиться несколько часов.

Короткое замыкание на Солнце

Вспышки — главное проявление активности Солнца. Речь идет о выбросах веществ наружу, о большом излучении, о высоких температурах и так далее. Об этом «360» рассказал главный научный сотрудник Лаборатории физики Солнца и космических лучей Физического института имени Лебедева РАН Сергей Богачев.

«По поводу влияния на Землю. Тут очень много факторов. Если вспышка произошла с другой стороны Солнца, очевидно, что на Землю она не повлияет, какой бы силы ни была. Очень важно положение вспышки, где она случилась. В данном случае была серия вспышек действительно очень крупных. И она была, к сожалению, не на обратной стороне Солнца, а на той, которая к нам обращена. К двойному сожалению, она была прямо по центру Солнца, прямо по направлению к Земле», — пояснил Богачев.

Многое действительно зависит от ориентации Солнца в момент вспышки, а также от того, как магнитное поле выходит со звезды в этом месте. Об этом «360» рассказал доцент кафедры теоретической физики Челябинского государственного университета Сергей Замоздра.

«Если магнитное поле направлено, так скажем, неудачно, то через какое-то время частицы от этой вспышки достигнут Земли. А в другом случае не достигнут. Слишком много факторов работает. Не всегда они до нас долетают. Там происходит что-то типа короткого замыкания. Провода замкнешь — вспышка полетела. Это такой же процесс. Выделяется электромагнитная энергия», — пояснил Замоздра.

Он подчеркнул, что в такие моменты и выбрасываются быстрые частицы. Они могут повреждать электронику в космических аппаратах. Именно поэтому к этим вспышкам приковано такое внимание. Ведь многие страны сейчас запустили различного рода спутники.

«Если вспышка достаточно сильная, то спутники переводятся в режим пониженной активности, спящий. Солнце же периодически усиливает свою активность. Сейчас, насколько я понял, идет выход из минимума», — отметил астрофизик.

Конкретно в этом случае ученые прогнозируют серьезные последствия для Земли, отметил Богачев. В ближайшие два дня — 30–31 октября — ожидаются сильные геомагнитные излучения, магнитные бури.

Более того, установленный «оранжевый» уровень может достаточно легко стать «красным», ведь зафиксированные показатели были достаточно близки к следующей стадии. Тем временем за последние три года, по словам Богачева, такого уровня не было ни разу. Это будет необычное событие.

Источник

Солнечные вспышки

Вспышки на Солнце представляют собой взрывы, вследствие которых выделяется энергетический поток в объёме около 160 млрд мегатонн. Они затрагивают абсолютно все слои атмосферы нашей звезды – фото-, хромосферу и корону. Что это за явление, почему оно образуется, и к каким последствиям оно приводит, будет рассмотрено в статье.

Общее описание

Солнечные вспышки протекают в нескольких фазах, основная из них – импульсная. Её длительность, как правило, составляет пару минут, а объём энергии, которая высвобождается за весь этот отрезок времени, равен миллиардам мегатонн. Энергетический поток, как правило, определяется в заметном диапазоне волн.

В 1970 г. было предложено использование специальной классификации взрывов у солнечной поверхности. Внедрил её Д. Бейкер. Она основывается на проведении измерений амплитуды всплеска в диапазоне от 0,5 до 10 кэВ. На основании данной градации солнечные вспышки получают балл в виде буквы, за которой следует индекс. Он определяется величиной пика интенсивности излучения.

Индекс является своего рода уточнением параметра интенсивности вспышки и находится в диапазоне от 1,0 до 9,9. Для букв «X» этот показатель увеличивается. Фиксирование излучения Солнца стало доступным только после того, как был произведён запуск «Спутника-2», и было использовано специальное оборудование. Поэтому официальные уточнённые данные об этих показателях до 1957 г. отсутствуют.

Причины появления

Вспышки на Солнце появляются непросто так, а по определённым причинам. Как и любая другая звезда, наше светило – огромный шар, состоящий из газа. Его вращение происходит вокруг собственной оси, скорость вращения разных частей неодинакова: на полюсах явления протекают медленнее, на экваторе – быстрее. В результате происходит закручивание магнитного поля с плазмой, а также его усиление, что приводит к его подъёму на поверхность. В этих зонах в связи с повышением активности образуются вспышки на Солнце.

Говоря простыми словами, энергия, выделяемая в процессе вращения светила, может становиться магнитной. А в тех областях, где ее выделяется слишком много, появляются взрывы. Этот процесс можно сопоставить с принципом работы электрической лампочки, подключаемой к сети. В случае чрезмерного повышения напряжения происходит её перегорание.

Прогнозы учёных

Если принимать во внимание уровень негативного влияния и опасность, которую несут в себе солнечные вспышки, можно сделать вывод о важности их прогнозирования. Так что учёные постоянно находятся в поиске действенных методик прогнозирования. В течение длительного времени синоптики применяли следующие способы:

Учёные давно пришли к выводу о взаимосвязи между корональным происхождением и магнитной природой вспышек. Поэтому в целях создания более качественных прогнозов придётся объединять обе методики.

Влияние и степень опасности

Солнечные вспышки на сегодняшний день играют прикладную роль в ходе исследования поверхности звезды, а именно – её элементарного состава. Они представляют собой не что иное, как возбудитель излучения для спектрометров, которые присутствуют на бортах суден, отправляемых в космос.

Основными факторами, влияющими на процесс образования ионосферы, является УФ излучение и рентгеновские лучи. Они приводят к значительным изменениям свойств верхней атмосферы и повышению ее плотности. Это значит, что плотность становится выше, а высота движения спутников искусственного происхождения – моментально снижается.

Плазменные облака, выброс которых происходит в процессе этих взрывов, влекут за собой появление геомагнитных бурь. Они, в свою очередь, оказывают негативное влияние на технические приспособления и самочувствие людей. Наряду с этим вследствие вспышек происходит полярное сияние. Изучением данного вопроса занимаются гелиобиологи.

Геомагнитные бури

Вспышки на Солнце – причина бурь. Они представляют собой возмущение поля, продолжающееся от нескольких часов до пары дней. Это – одно из существенных направлений геомагнитной активности. Они спровоцированы поступлением в окрестности планеты Земля возмущённых потоков, а также их взаимосвязью с магнитосферой.

Частоты, с которой появляются такие бури, коррелирует с 11-летним циклом активности звезде. Если средняя частота равна 30 бурь в год, их количество может равняться 1-2 явления поблизости от минимума и 50 – от максимума. Это говорит о том, что солнечные вспышки действительно оказывают влияние на окружающие обстоятельства и требуют детального прогнозирования.

Особенности классификации

Как уже отмечалось, вспышки на Солнце приводят к появлению магнитных бурь, которые, в свою очередь, делятся на разновидности (по индексу).

Все эти параметры позволяют изучать солнечные вспышки максимально подробно и делать соответствующие выводы об их особенностях.

Роль в зарождении жизни

Вспышки на Солнце играют важную роль в зарождении жизни на Земле. По крайней мере, такую гипотезу выдвигают многие современные учёные. Дело в том, что взрывы поспособствовали разогреву нашей планеты. В итоге выбрасываемый энергетический поток привел к тому, что строение простых молекул значительно усложнилось.

Порядка 4 млрд лет тому назад Земле доставалось только 70% солнечной энергии в сравнении с тем, что есть в настоящее время. Это говорит о том, что планета должна была представлять собой шар изо льда. Тем не менее, геологические свидетельства утверждают, что она всегда была тёплой и содержала огромные массы жидкой воды. По-научному данный феномен называется «Парадокс слабого молодого Солнца».

Звезда производит вспышки, а также выбросы масс, однако они не настолько интенсивны. Планета имеет внушительное магнитное поле, которое обеспечивает защиту от большей части энергии. Расчёты экспертов показывают, что элементы космической погоды направлялись вниз вдоль линий магнитного поля, а затем врезались в молекулы азота, находившиеся в атмосфере, что приводило к изменению химического состава и формированию условий для жизни. Наряду с этим чрезмерно большое количество энергии, которую дают солнечные вспышки, может оказаться губительным.

Таким образом, рассматриваемое явление, несмотря на относительную изученность, для учёных является загадкой и требует более тщательного исследования.

Источник

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.

Источник