Уровень опасности: средний Вероятность: высокая Возможные последствия: выход из строя или падение спутников, нарушение радиосвязи, энергопитания, радиационная опасность для экипажей и пассажиров авиалайнеров Вероятные сроки наступления: несколько раз в максимумах солнечного цикла (с периодом в 11 лет) Меры противодействия: постоянный мониторинг солнечной активности, прогнозирование и учет этих данных в работе
Вероятно, первым официально зарегистрированным фактом катастрофического влияния Солнца на технологическую сторону человеческой цивилизации можно считать выход из строя телеграфных линий в сентябре 1859 года, когда произошла солнечная вспышка такой интенсивности, что всполохи полярного сияния можно было видеть даже на Гавайях. С тех пор мы стали более зависимы от техники, поэтому вспышки на Солнце наносят колоссальный ущерб глобального масштаба.
Опасное светило
«Во время солнечных вспышек уровень рентгеновского и УФ-излучения Солнца повышается, — говорит Владимир Кузнецов, директор ИЗМИРАН (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН). — Атмосфера, поглощая это излучение, разогревается и «разбухает'; на высотах в несколько сотен километров увеличивается плотность газа. Это приводит к торможению спутников на низких орбитах — вплоть до того, что они могут быть потеряны. Наиболее известный случай такого рода — сход с орбиты в июле 1979 года американской орбитальной станции Skylab по причине торможения атмосферой, разогретой проявлениями неожиданно высокой солнечной активности».
Солнце – не только источник энергии для всего живого на Земле. От нашего светила исходит также и постоянная угроза – оно никогда не ведет себя спокойно. Солнечная активность и ее взаимодействие с магнитосферой Земли определяют так называемую космическую погоду.
Во время вспышек Солнце не ограничивается рентгеном и УФ, но выбрасывает и потоки высокоэнергетических заряженных частиц, которые долетают до Земли через несколько часов. Хотя Земля в целом защищена от них магнитосферой, они оказывают влияние на спутники, находящиеся на более высоких орбитах (выше 1000 км), вызывая зашумление детекторов, сбои в работе и деградацию электроники. В высоких широтах высокоэнергетические заряженные частицы могут достигать ионосферы, вызывая дополнительную ионизацию и нарушение радиосвязи.
Предсказывать возникновение вспышек мы пока не умеем, но отслеживать и предпринимать соответствующие защитные меры вполне реально.
Вспышки также сопровождаются корональными выбросами массы, хотя эти явления могут происходить и без вспышек. Вещество, выбрасываемое из солнечной короны, представляет собой плазму с магнитным полем (так называемые магнитные облака). Взаимодействие такого облака с магнитосферой Земли вызывает аномальное возмущение — магнитную бурю. Изменение геомагнитного поля приводит к появлению индуцированных токов в линиях электропередач и трубопроводах. «Характерный пример воздействия этого фактора — события в Канаде, — поясняет Кузнецов. — В марте 1989 года наведенные магнитной бурей токи привели к перегрузкам в электросистемах канадской провинции Квебек, что вызвало срабатывание части защитных устройств, перегорание трансформаторов и отключение электричества на девять часов. Ущерб составил около $2 млрд». В трубопроводах наведенные токи (сила которых может достигать сотен ампер) приводит к нарушению коррозионной защиты, а в железнодорожных путях — к сбоям в работе автоматики. Кроме того, во время самых мощных магнитных бурь конфигурация магнитосферы изменяется — со стороны Солнца она «поджимается», и геостационарные спутники, обычно находящиеся под ее защитой, могут оказаться уязвимыми для потоков высокоэнергетических заряженных частиц. Если в такой момент произойдет мощная вспышка, то многие спутники окажутся под угрозой. Магнитные бури также вызывают возмущение ионосферы, что приводит к нарушениям в прохождении радиосигналов, в частности, от навигационных спутников: например, точность военного сигнала GPS достигает 1 м, а во время магнитных бурь она падает на один-два порядка — то есть может составлять 10−100 м.
Без паники!
«Вспышки происходят постоянно, за 11-летний цикл их насчитывается около 37 000, но представляющих серьезную опасность событий за цикл случается около десятка, — говорит Владимир Кузнецов. — Однако, несмотря на все наши знания, предсказывать возникновение вспышек мы пока не умеем. Но отслеживать их появление с помощью различных инструментов можно и нужно, это позволит своевременно формировать прогнозы, на основе которых можно принимать меры, чтобы минимизировать ущерб. В качестве примера можно привести прогноз, который в июле 2000 года помог сохранить на орбите российский океанографический спутник «Океан-О'. Предупреждения о магнитных бурях и потоках космических лучей позволяют вовремя изменить маршруты воздушных судов и избежать опасного радиационного облучения экипажей и пассажиров».
Высокоэнергетические заряженные частицы представляют высокую радиационную опасность для людей на МКС и в авиалайнерах в приполярных широтах. Кроме обсерваторий SOHO и ACE для мониторинга корональных выбросов массы сейчас также используется пара аппаратов STEREO, которые следуют по орбите Земли вокруг Солнца и помогают взглянуть на магнитное облако, летящее к Земле, «со стороны». На смену SOHO, отработавшему почти 15 лет, в начале 2010 года запущен спутник Solar Dynamics Observatory (SDO), функционирующий сейчас в отладочном режиме. Метеоспутники серии GOES уже более 30 лет ведут общий мониторинг солнечной активности, измеряя поток солнечного рентгеновского излучения и солнечных космических лучей на геостационарной орбите.
Как рассказал Анатолий Петрукович, заведующий лабораторией динамики энергичных частиц и космической погоды Института космических исследований (ИКИ) РАН, за Солнцем следят сейчас множество научных спутников: «Два основных инструмента для прогнозов — это солнечные обсерватории SOHO и ACE, находящиеся в точке либрации L1 между Землей и Солнцем. SOHO позволяет отслеживать появление пятен, вспышек и корональных выбросов массы и по их местоположению и динамике давать трехдневный прогноз, представляют ли они опасность для Земли. ACE оснащен инструментами для изучения солнечного ветра, на основе их данных можно за час-полтора до начала магнитной бури оценить интенсивность пришедшего к Земле магнитного облака».
С нулевой вероятностью
Какова вероятность возникновения на Солнце вспышки, способной привести к глобальной катастрофе? По словам Кузнецова, почти нулевая: «Самые мощные вспышки имеют энергию порядка 1033 эрг (1026 Дж, это эквивалентно взрыву ядерной бомбы силой в 25 млрд мт). Такие вспышки причинят огромный экономический ущерб, если Земля попадет в зону их действия. Но для глобальной катастрофы нужна энергия вспышки на два порядка больше, а такие события произойти на Солнце не могут».Источник: Популярная механика
Опубликовано 28 сентября 2019
| Комментариев 0 | Прочтений 1144
