Значение и влияние магнитных бурь. Солнечный ветер. Солнечная активность. Часть 1

Ноябрь 23, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор

По телевидению нас регулярно информируют о состоянии магнитного поля Земли и уровне проявлений солнечной активности, обычно это бывает после прогноза погоды. Благодаря этому понятия «магнитная буря» и «солнечная вспышка» стали привычными для всех. Мы знаем, что в 2003 году в начале ноября – конце октября выдались самые «бурные» дни с точки зрения магнитной обстановки. Вспышки на Солнце за всю историю наблюдений оказались наибольшими по мощности. Итак, магнитные бури, что это такое, почему они возникают, как они влияют на человека и его окружение?

Значение и влияние магнитных бурь. Солнечный ветер. Солнечная активность. Часть 1

Мореплаватели еще в средние века заметили, что бывают дни, когда стрелка компаса начинает вдруг беспорядочно колебаться, и это продолжается в течение нескольких часов и даже суток, делая компас абсолютно непригодным для навигационных расчетов. Моряки дали данному явлению название магнитная буря. Но лишь в XVIII в. Лемонт, французский астроном заметил, что частота и интенсивность магнитных бурь тем больше, чем на Солнце больше пятен. Это стало самым первым открытием связи солнечной активности с земными явлениями.

Сегодня, когда космические аппараты следят за «погодой» в космосе непрерывно, мы уже ясно сопоставляем всю цепочку связей между солнцем и землей, приводящих к магнитным бурям. Согласно современным представлениям, базирующимся на исследованиях пространства между планетами при помощи разных инструментов, магнитные бури проявляются в процессе взаимодействия высокоскоростных потоков солнечной намагниченной плазмы (электронов и протонов) с магнитосферой нашей планеты. Температура верхних слоев солнечной атмосферы (корона) примерно миллион градусов, поэтому атомы гелия и водорода (ее ключевые составляющие) получают такие невероятные скорости, что во время столкновения выбивают друг у друга электроны и оказываются практически «голыми». Благодаря данной «столкновительной ионизации» в короне Солнца остаются лишь «голые» ядра атомов – электроны, выбитые из атомов, и протоны. После многочисленных столкновений многие частицы развивают такие огромные скорости, что преодолевают притяжение Солнца и им удается навсегда уйти в космическое окружающее пространство. Происходит «испарение» электронов и протонов. Эти потоки плазмы, которые исходят из короны Солнца и в обычных условиях двигаются со скоростью 300 км/с, и называются «солнечный ветер». Солнечный ветер был обнаружен сравнительно недавно космическими аппаратами даже у границ нашей Солнечной системы.

Когда плазма солнечного ветра на своем пути встречает магнитное поле нашей планеты (оно походит на поле плоского магнита, как известно), она, поддаваясь законам физики, сначала сжимает силовые магнитные линии, а потом начинает обтекать Землю, словно поток воды, обтекающий твердое препятствие. На стороне Земли, обращенной к Солнцу, граница обтекания фиксируется на расстоянии, равном 10-12 радиусов Земли (около 70 тыс. км.). Магнитное поле на ночной стороне тянется как шлейф, похожий на хвост кометы, до расстояний почти 1000 радиусов Земли (около 6 млн. км.). Вся область, где находится околоземная плазма и магнитное поле, имеет название магнитосферы Земли.

Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли

Пока солнечный ветер «дует» постоянно со скоростью примерно 300 км/сек., никаких возмущений в магнитной сфере Земли не случается, это такой геомагнитный «штиль». Но вот на Солнце образовалась большая группа пятен, которая представляет собой намагниченное вещество, всплывшее из недр Солнца (магнитное поле пятен мощнее магнитного поля Земли в тысячи раз). При случайном сближении пятен с магнитной полярностью разной степени происходит что-то похожее на «короткое замыкание» гигантских размеров с образованием поистине космического количества энергии. Его можно сравнить с взрывом нескольких десятков водородных бомб или извержением десяти миллионов вулканов. Данное явление астрономы называют солнечной вспышкой.

Вспышки чаще всего фиксируются в окрестностях максимума одиннадцатилетнего цикла солнечной активности. Например, в предыдущем цикле больше всего наблюдалось вспышек в 1991 году, а в текущем цикле, начавшемся в 1996 году, наибольшее количество вспышек пришлось на период с 2001 по 2003 годы. До недавнего времени за 25 лет наблюдений самыми мощными оказались вспышки, зафиксированные 16 августа 1989 года, а также 2 апреля 2001 года. Их рентгеновский балл был равен Х20. Но 4 ноября 2003 года случилась максимальная по мощности вспышка за всю историю наблюдений астрономов в Х28 балла. Расчеты показывают, что данной энергии хватило бы для обеспечения города, как Москва, на протяжении 200 млн. лет!

Ученые установили, что во время вспышки магнитная энергия пятен преобразуется в энергию рентгеновского излучения, энергию гамма-излучения, излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Этот процесс сопровождается гигантским взрывом. Рентгеновское излучение от вспышек является реальной угрозой для космонавтов, которые в это время находятся на околоземной орбите, на МКС. Для уменьшения дозы облучения, космонавтам рекомендуют переместиться в спускаемый аппарат, благодаря его обшивке, есть возможность защититься от вредных излучений. В данные периоды лучше не летать на гражданских авиалайнерах, потому что на высотах около 10 км, где пролегают их трассы, можно получить значительную дозу облучения.

Одновременно с этим происходит выброс потоков заряженных частиц – электронов и протонов с огромными скоростями. Когда данный возмущенный солнечный ветер, содержащий магнитное поле, на своем пути встречает магнитосферу Земли, в точке столкновения фиксируются сильные беспорядочные перемены в напряженности магнитного поля планеты, что и является сутью магнитной бури.

Так как скорость этого возмущенного от вспышек солнечного ветра варьируется от 500 до 1000 км/с, то магнитная буря начинается обычно через одни - двое суток после вспышки на Солнце. Именно такое количество времени нужно плазме, чтобы пройти от Солнца до Земли 150 млн. км. Но не всякая вспышка приводит к магнитной буре. Выяснилось, что вещество, выброшенное вспышкой, движется по спирали Архимеда, в результате этого «геоэффективными» могут быть только вспышки, которые происходят в западном полушарии Солнца в течение пяти суток с момента прохождения активной области через центральный меридиан Солнца. Магнитные бури часто происходят в периоды, когда на Солнце не наблюдаются вспышки. В середине ХХ в., когда за Солнцем наблюдали только с Земли, эти факты ставили в тупик астрономов. Даже была такая гипотеза, что на Солнце есть загадочные невидимые М-области, провоцирующие магнитные бури.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Один комментарий, что уже не плохо... to “Значение и влияние магнитных бурь. Солнечный ветер. Солнечная активность. Часть 1”

  1. Avdeeva Elizaveta /

    Вообще, солнечный ветер — весьма интересное явление. Я про него узнала впервые не так давно из новостей, когда сообщали о том, что американский аппарат Voyager 1 или 2 (не помню точно), достиг уже той точки удаленности от Солнца, где солнечный ветер не имеет направленного характера движения и является сильно заторможенным. В такие моменты задумываешься о том, насколько велика наша Вселенная.

Оставить комментарий