Солнечная активность определяет состояние всего окружающего пространства. Она меняет потоки частиц и излучения, вызывает различные геомагнитные эффекты на околоземной орбите. Это явление образно называют космической погодой. Известно, что это может влиять на работу спутников и создавать серьезную угрозу здоровью космонавтов. Исследования показали, что ближайший бурный период начнется в 2025 году.

Превратности «небесной погоды»

Недавно сотрудники Крымской астрофизической обсерватории (КрАО) проанализировали архивные данные об активности Солнца и поведения глобального магнитного поля Земли за последние 150 лет. Как и можно было ожидать, обычно они случаются в районе максимума 11-летнего солнечного цикла и тем сильнее, чем мощнее сам цикл. Кроме того, оказалось, что мощные геомагнитные бури и другие экстремальные проявления космической погоды чаще наблюдаются в начальной фазе солнечных циклов с четным номером и в конечной фазе циклов с нечетным, подобных начавшемуся в 2019 году, уже 25-му за историю наблюдений.
Судя по новым данным, наиболее опасных событий стоит ждать начиная примерно с 2025 года и вплоть до начала 2030-х, первой фазы следующего 26-го цикла. В это время полеты за пределы околоземной орбиты станут особенно опасными для здоровья людей.

«Карманные деньги»

То, насколько солнечная активность может влиять на земные условия, доказывает детонация десятков морских мин в годы вьетнамской войны, которую ученые связывают с серией мощных вспышек на Солнце.
Весной 1972 года, в разгар вьетнамской войны, американский ВМФ провел операцию «Карманные деньги». Для блокирования поставок во Вьетнам товаров и боеприпасов самолеты провели минирование моря, в основном близ ключевого местного порта Хайфон. Всего было установлено около 11 тысяч морских мин различного типа, реагирующих на изменение магнитного поля, давления и на акустические сигналы проходящих кораблей. 4 августа того же года десятки этих мин неожиданно сработали без всяких видимых причин.
Лишь теперь ученым удалось связать эту аномалию с солнечной активностью. И действительно, именно тогда Солнце произвело серию корональных выбросов массы, рассеяв по окрестностям мощные сгустки плазмы и заряженных частиц. Электромагнитные поля, принесенные его выбросами, вызвали кое-где сбои в работе точных приборов и даже электросетей, а в море у Северного Вьетнама привели к детонации электромагнитных мин. К счастью, это произошло в промежутке между полетами к Луне миссий Apollo 16 (в апреле) и Apollo 17 (в декабре). Другим повезло меньше, и Солнце, как раз завершавшее прохождение через максимум своей циклической активности, вызвало ряд аномалий на Земле.

Пятна на Солнце

Могучее магнитное поле Солнца никогда не остается в покое. Происходящие в нем активные процессы могут приводить к появлению корональных выбросов массы, когда потоки ускоренных заряженных частиц создают нестабильности в солнечном ветре. Именно это вызывает магнитные бури на Земле. Такие выбросы могут дополнительно разгонять частицы солнечного ветра до огромных скоростей, достигать ионосферы, нарушая спутниковую связь и вызывая полярные сияния.
Механизм волн такого солнечного шторма пока плохо исследован. Подобные события достаточно редки, а современные наблюдения за Солнцем не насчитывают и сотни лет.
Что говорит о приближении солнечного шторма? Его предвещают пятна на Солнце — сравнительно холодные и темные участки фотосферы нашей звезды. Они появляются в областях выхода из глубины исключительно мощных магнитных полей. Их число, размеры и динамика служат одними из главных показателей солнечной активности.
Такие явления на нашем светиле были известны еще людям Древнего мира, однако регулярные наблюдения начались лишь с изобретением телескопа.
Эти наблюдения позволили обнаружить и 11-летние, и более длинные циклы солнечной активности, а затем связать их с погодными и климатическими изменениями на Земле. Однако точных данных о поведении Солнца в более далеком прошлом до сих пор не было, поэтому ученым приходилось обращаться даже к таким экзотическим источникам, как вавилонские глиняные таблички и древнеегипетские каменные фрески..

Следы из прошлого

И вот наконец международной команде физиков из швейцарской Высшей технической школы в Цюрихе удалось реконструировать солнечную активность за последние тысячелетия. Они ориентировались по распределению нестабильных изотопов углерода-14 в годовых кольцах древних деревьев.
Дело в том, что потоки солнечных частиц изменяют не только элементарный состав земной атмосферы, но и оставляют следы на поверхности нашей планеты. В том числе мощные солнечные вспышки отражаются на изотопном составе углерода-14 в древесных кольцах. Кроме того, в годы солнечной активности отмечается повышенная концентрация изотопов бериллия-10 и хлора-36 в древних льдах Земли. Исследования ледяных кернов показали, что одна из мощнейших геомагнитных бурь на Земле произошла в 660 году до н. э. Эта аномалия вполне могла стать следствием редкого по интенсивности космического шторма, сопровождавшегося мощнейшими солнечными вспышками. Впоследствии российские исследователи продолжили работу в Антарктиде и добавили к этим данным свои результаты исследования льда. Одновременно их британские коллеги изучили керны, полученные из ледников Гренландии. И действительно, в отложениях, образовавшихся около 660 года до н. э., был отмечен резкий рост содержания редких изотопов бериллия и хлора, что подтверждает версию произошедшего в то время мощного всплеска солнечной активности. Судя по всему, тот древний космический шторм был одним из сильнейших за всю историю человечества.
Однако несколько лет назад японские исследователи обнаружили еще более мощный всплеск. Анализируя содержание углерода-14 в древесных кольцах, они заметили неожиданный и резкий скачок, датированный примерно 775 годом н. э. Анализ ледяных кернов подтвердил внезапное увеличение радиоактивных изотопов в атмосфере Земли 1 246 лет назад. Вскоре эти данные подтвердили в своих работах российские ученые. Они тоже обнаружили следы космического шторма не только в растительности, но и в ледовых кернах. Впоследствии московские геофизики нашли следы еще одного подобного события, случившегося в конце I тысячелетия н. э. Следы солнечной бури были обнаружены в древних льдах Антарктиды. Они представляют собой аномальное накопление бериллия-10 в слоях, относящихся к 994 году н. э. Предполагается, что такие всплески накопления радиоактивных изотопов могут быть связаны с аномально мощными вспышками на Солнце, поток частиц от которых достигал Земли. Они образуются при столкновениях некоторых космических лучей с кислородом и другими атомами в атмосфере. Геофизики сообщают о 50-процентном скачке их содержания во льдах, датированных 994 годом.
Более того, ученые обнаружили свидетельства как минимум еще двух мощных протонных бурь на Солнце — в 1052 и 1279 годах.
Выводы ученых не слишком оптимистичны. По-видимому, космические штормы происходят чаще, чем думали до сих пор. Это можно считать плохим знаком, ведь для современной электрической и электронной инфраструктуры подобные выбросы способны представлять большую опасность.