Вспышка на солнце: описание явления и причины возникновения. Интересные факты о вспышках на солнце

Идея о том, что Солнце влияет на живой и неживой мир нашей планеты не нова. Да и странно было бы обратное - Солнце освещает и согревает Землю, без этого была бы невозможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце – самый главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов.

Каналов передачи энергии от Солнца к Земле два – электромагнитное и корпускулярное излучение. Электромагнитное излучение – основной канал, именно по нему к Земле поступает большая часть солнечной энергии, передающаяся в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн. Изменения этого потока не превышают долей процента, благодаря чему он даже носит название солнечная постоянная.
Но мы же знаем о том, что на Солнце постоянно происходят многочисленные активные процессы – солнечные вспышки, корональные выбросы массы, появляются различные пятна и протуберанцы – почему же говорят о солнечной постоянной? Дело в том, что при развитии этих активных процессов значительные изменения претерпевает электромагнитное излучение в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне.
А в этом диапазоне Солнце излучает относительно мало – даже когда во время сильнейших солнечных вспышек поток рентгеновского излучения возрастает в тысячу раз, суммарный поток энергии остается в миллион раз меньше солнечной постоянной. Не стоит забывать и о том, что рентгеновское излучение Солнца практически полностью поглощается земной атмосферой.
Второй канал – корпускулярное излучение – на несколько порядков слабее по величине переносимой энергии, но при этом является ключевым в «космической погоде». Это тот самый солнечный ветер, который представляет собой поток заряженных частиц (электронов, протонов и ионов), летящих со скоростью 300-1200 км/с. Ветер этот «дует» постоянно, а во время солнечных вспышек происходит его усиление.
По сути, солнечный ветер – это радиация. Хорошо то, что Земля имеет собственное магнитное поле и не дает этой радиации проникать к поверхности планеты (солнечный ветер как бы огибает Землю). А плохо то, что у солнечного ветра тоже есть магнитное поле, интенсивность и полярность которого меняется в зависимости от происходящих на Солнце процессов.
В общем случае между этими двумя магнитными полями наблюдается равновесие – ветер давит на землю, земля давит на ветер. Граница, на которой давление ветра уравновешивается давлением земли называется магнитопауза.

Магнитное поле Земли обычно отклоняет солнечные заряженные частицы, формируя магнитосферу, область пространства, напоминающее формой каплю. Граница этой области - магнитопауза - находится на расстоянии около 60 тыс. км от нашей планеты.
Но «ветер меняется», и когда полярность его магнитного поля становится противоположной полярности магнитного поля земли (а это, кстати, случается не всегда) то возможны три сценария их взаимодействия:
1. Сила ветра слабее силы геомагнитного поля – ничего не происходит, магнитосфера остается невозмущенной.
2. Сила ветра превышает силу геомагнитного поля – происходят суббури (возмущения магнитного поля в полярных областях), а мы с вами, находясь на полюсе, можем любоваться северными сияниями.
3. Сила ветра сильно превышает силу геомагнитного поля – происходят долгожданные магнитные бури, магнитное поле возмущается не только в полярных областях, но и вблизи экватора. В таком случае полярные сияния могут наблюдаться и на низких широтах (например, ночью 30 октября 2003 г ими можно было насладиться в Москве)

Снимок полярного сияния на Юго-Западе Москвы 30.10.2003 1:26:11. Автор - Игорь Кузнецов

Так, с каналами передачи энергии (а, стало быть, с тем, какими путями Солнце может повлиять на Землю) вроде разобрались. Теперь – к солнечным вспышкам.
Солнечные вспышки - это быстрые (как правило, в пределах нескольких минут) процессы выделения большого количества энергии в атмосфере Солнца. Солнечные вспышки в зависимости от яркости производимого ими рентгеновского излучения делятся на пять классов: А, B, C, M, X. Самые сильные вспышки – Х класса, последующий в 10 раз слабее предыдущего (класс M в 10 раз слабее Х, С в 10 раз слабее M и тд). Для Земли считаются опасными вспышки класса М и более. В настоящее время источником данных о вспышках являются, главным образом, спутники GOES.
«Каналы влияния» на Землю у вспышки те же – электромагнитный и корпускулярный.
Электромагнитное излучение по сравнению со среднем уровнем излучения Солнца меньше на 5-6 порядков (меньше в миллионы раз), соответственно его влияние исключается.
Остается опосредованное влияние вспышки через солнечный ветер (кстати, не забываем, что скорость солнечного ветра гораздо меньше скорости света, поэтому существует задержка между временем, когда мы зафиксировали солнечную вспышку и временем, когда до Земли дошли «результаты» оной. Величина этой задержи составляет от 35 часов до 5 суток).
Как мы помним, для появления магнитной бури необходимо несколько условий – сила солнечного ветра должны быть выше некоего порога и полярность магнитного поля ветра должна быть противоположна земной. Такие условия отсутствуют в обычном солнечном ветре, но они (условия) могут образоваться, если вспышка выбросит вещество в нашем направлении. В этом кроется источник еще одной проблемы - наблюдать выбросы корональной массы, двигающиеся к Земле, достаточно сложно чисто технически. Вспомним картинки со спутника SOHO – область Солнца, направленная прямо на нас закрыта кружком, дабы не травмировать прибор. А выбросы, фиксируемые им, находятся, как правило, перпендикулярно линии Солнце-Земля и поэтому «летят мимо», никак не влияя на геомагнитное поле.

Конечно, есть спутники GOES с установленным на нем приборами для измерения рентгеновского излучения. И когда выброс, идя от Солнца к Земле, достигает спутников и те фиксируют увеличение радиации, то прогнозировать магнитную бурю (или хотя бы суббурю) можно с большой долей вероятности. Только вот время этого прогноза всего несколько десятков минут – слишком близко (по космическим меркам) к Земле висят спутники.
Итак, что бы на земле случилась магнитная буря, «выстрел» солнечной вспышки должен быть:
1. направленным в сторону Земли;
2. достаточно своеобразным, что бы поменять полярность солнечного ветра (и сохранить это изменение на время полета до Земли)
3. достаточно мощным, что бы сделать солнечный ветер сильнее магнитного поля земли (и сохранить это изменение на время полета до Земли)

Следовательно, далеко не каждая вспышка на Солнце приводит к каким-либо возмущениям магнитосферы (а тем более, к магнитным бурям) - таких вспышек всего 30-40 процентов от общего числа (оговорюсь – это не значит, что 30-40% вспышек вызывают бури, а 30-40% вспышек приводят к возмущениям магнитосферы, которые не обязательно являются бурями). И, соответственно говорить, что каждая вспышка приводит к ухудшению самочувствия – неправильно и даже вредно, особенно для мнительных людей.

Магнитные бури являются неотъемлемой частью того мира, который окружает человека с момента появления «хомо сапиенса» на Земле и не представляет серьезной опасности для его здоровых собратьев. Те же факторы, которые угрожают здоровью ослабленных людей и нормальному функционированию чувствительной техники, современная наука активно изучает и учится заранее предсказывать. Прогресс в понимании солнечно-земных связей и в космической технике в конце концов даст человечеству такой «зонтик», который поможет справляться с любым ненастьем «космической погоды».
Автор выражает благодарность д.ф.-м.н. Ю.И. Ермолаеву и к.ф-м.н А.А. Петруковичу из института космических исследований РАН, а также к.ф-м.н Мягковой И.Н. из института ядерной физики МГУ за помощь в написании статьи.

Эти таинственные вспышки

Вспышки на Солнце, как и солнечные пятна, – одна из характеристик его активности. Каждая «вспышка» - внезапное кратковременное (взрывообразное) локальное физическое явление, происходящее в области хромосферы Солнца, сопровождающееся резким увеличением яркости его излучения, выделением огромной величины энергии (до 1032 Эрг) в виде электромагнитного и корпускулярного излучений с появлением потоков «солнечных» космических лучей.

«Сейчас предполагается, - пишет в монографии о Солнце астрофизик Э. Гибсон, что сильные магнитные поля на Солнце способны собирать и запасать энергию … Детали механизмов накопления, сохранения и освобождения энергии неизвестны. Очень важны также, хотя и непонятны, механизмы выброса и ускорения частиц до исключительно высоких энергий» (курсив автора).

В решении проблемы солнечных вспышек сложилась парадоксальная ситуация, которую отметил отечественный астрофизик Ю.И. Витинский в своей монографии «Солнечная активность»: «… за последние 15 – 20 лет мы узнали о вспышках больше, чем о солнечных пятнах за 200 с лишним лет … Чем больше исследователи Солнца бьются над решением этой проблемы, тем больше возникает в ней новых вопросов. Поэтому было бы легкомысленным с нашей стороны изложить здесь даже самые главные и притом нередко противоречивые результаты попыток построить теорию солнечных вспышек» (курсив автора).

Именно в связи с отсутствием результатов, Национальная академия США направила в 2006 г. на близкую к Солнцу орбиту космическую лабораторию для получения дополнительных сведений о солнечны вспышках.

Поскольку Э. Гибсон сформулировал вопросы, на которые необходимо ответить при решении проблемы солнечных вспышек, а Ю.И. Витинский обосновал отсутствие целесообразности изложения разработанных противоречивых теорий их объяснения, перейдём сразу к изложению своей концепции.

Сплошные «почему»

Предварительно, обратим внимание на следующее: о Солнце известно множество фактов, но большинству из них (несмотря на многолетние попытки учёных разных стран) до сих пор не дано объяснений.

Почему постепенное уменьшение температуры с 15 млн. градусов в центре Солнца до 6 тысяч градусов на его видимой поверхности, начинает по мере дальнейшего удаления от неё повышаться до 2 млн. градусов в солнечной короне?

Почему водородная корона Солнца обогащена ионами атомов всех химических элементов?

Почему скорость «солнечного ветра», состоящего из ионов солнечной короны, не уменьшается, как это должно быть в результате притяжения Солнца, а увеличивается по мере удаления от него?

Чем объясняется изменение параметров перечисленных явлений с изменением солнечной активности?

И ещё множество вопросов.

Кризис «физики Солнца»

Оценка, данная Витинским «теориям» солнечных вспышек, и многочисленный «почему», касающиеся других «солнечных проблем», свидетельствуют о кризисе «физики Солнца». Пытаться строить новые теории, не разобравшись в причине или причинах указанного кризиса - бессмысленно, поскольку идущие по ошибочному пути не могут достичь своей цели. В чём же ошибочность выбранного учёными пути?

Физика Солнца, вещество которого находится в состоянии плазмы (существенная часть составляющих хромосферу атомов - ионизирована), одновременно является и «физикой плазмы». Из теории физики плазмы (обстоятельно и в то же время ясно изложенной академиком Л.А. Арцемовичем в его книге «Элементарная физика плазмы» известно, что если в плазме имеется перемещающееся в пространстве или изменяющееся по величине напряжённости магнитное поле, неизбежно возникают электрические токи, обусловленные воздействием поля на составляющие плазму ионы атомов и электроны. То есть, по существу возникает нагрев и движение этой части плазмы в целом.

Уже в первых научных работах по теории солнечных вспышек, выполненных нашим соотечественником С.И. Сыроватским, возникновение солнечных вспышек объяснялось якобы возможным процессом «пересоединения» магнитных силовых линий при взаимодействии перемещающихся относительно друг друга двух или более локальных магнитных полей. Именно такая ситуация и имеет место в хромосфере Солнца, за исключением самой возможности процесса «пересоединения».

Все последующие «теории» опирались, в том или ином виде, именно на движение в пространстве и изменение во времени напряжённости локальных магнитных полей. В этом не было ничего удивительного, так как солнечные вспышки возникают только в плазме, находящейся в этих полях. Однако не было учтено одно обстоятельство – низкая скорость движения локальных магнитных полей относительно друг друга и медленное изменение величины их напряжённости в сопоставлении с продолжительностью процесса самой вспышки в рентгеновских и гамма лучах (одна – пять минут) без учёта последующего так называемого процесса «высвечивания» плазмы, продолжающегося (из-за грандиозного масштаба явления) десятки минут, а иногда и несколько часов (в зависимости от радиуса сферы, заключающей объём плазмы, охваченный вспышкой).

Следовательно, изложенный «механизм» вспышки (посредством процесса пересоединения) не может иметь лавинообразного характера течения процессов, позволяющих обеспечить её кратковременность и высокую мощность.

Физиков можно понять – не видно никакой другой альтернативы, если рассматривать процессы на Солнце в отрыве от процессов в Солнечной системе, а в данном случае – и от процессов во Вселенной в целом. К сожалению, чаще всего, как и в данном конкретном случае, именно так и поступают. Иначе чем объяснить такое количество нерешённых проблем в «физике Солнца», да и в физике в целом?

Поиск альтернативы

Отвергая «активную» роль магнитных полей в процессах солнечных вспышек, не отвергается их роль целиком. Ведь не случайно же вспышки происходят в локальных объёмах хромосферы, охваченных магнитными полями солнечных пятен. Возникает естественный вопрос: какой вид энергии собирают, запасают впрок и сохраняют до момента начала вспышек локальные магнитные поля, создаваемые солнечными пятнами в хромосфере? Кто «обладатель» этой энергии?

Правильные ответы на эти два «ключевые» для решения проблемы солнечных вспышек вопроса позволят ответить и на все остальные.

Прежде всего, ответим на первый вопрос – какого вида эта энергия? В соответствии с различными «формами» происходящих процессов, говорят и о различных видах энергии: механической (кинетической), тепловой, химической, электромагнитной, гравитационной, ядерной и т.д. Эти разграничения имеют условный характер. Все виды энергии могут быть отнесены или к кинетической энергии, или к энергии связи, или одновременно – в равной мере – и к той, и к другой.

То обстоятельство, что магнитные поля взаимодействуют с частицами, имеющими электрический заряд, а магнитные поля особой формы (конфигурации) даже обладают свойствами улавливать (захватывать) такие частицы в объёмы пространства, в котором они присутствуют (магнитные «ловушки») склонило чашу весов в пользу кинетической энергии частиц, имеющих электрический заряд. Другое обстоятельство – громадная величина энергии солнечной вспышки (до 1032 Эрг), достаточная до нагрева или миллиарда тонн плазмы до температуры 40 млн. градусов (при такой температуре становится возможной термоядерная реакция синтеза «тяжёлых» ядер химических элементов из «лёгких» ядер) или до температуры кипения всю воду океанов Земли заставило сделать выбор в пользу космических лучей, обладающих самой высокой величиной кинетической энергии на одну частицу (до 1019 электрон-Вольт (эВ)), которые состоят, в основном, из ядер водорода.

Если считать, что каждое такое ядро-протон имеет энергию 6 1018 эВ или 107 Эрг, то для обеспечения самой мощной солнечной вспышки с энергией в 1032 Эрг потребуется всего 1025 протонов. Учитывая, что 1 грамм водорода содержит 6 1023 атомов (число Авогадро), масса, требуемых для солнечной вспышки ядер водорода (в виде частиц космических лучей) составит всего 16,7 грамма. Если же принять за величину энергии частиц галактических космических лучей, проникающих в пространство Солнечной системы, не максимальное, а среднее их значение (5 1014 эВ), то в этом случае потребуется всего 200 кг.

Признаемся, с трудом верится в эту невероятную реальность.

Есть ли основания подозревать, что в «деле» солнечных вспышек «замешаны» частицы космических галактических лучей? Да, есть! По крайней мере, два.

Первое – в периоды максимума солнечной активности, когда количество солнечных пятен, а, соответственно и число магнитных полей высокой напряжённости (5000 Гаусс) в хромосфере, способствующих эффективности «захвата» Солнцем космических лучей из космоса, приводит к резкому (в 5 – 10 раз и более) уменьшению их потока на границе земной атмосферы.

Второе – громадная масса Солнца и соответствующее ей гравитационное притяжение, действующее в пространстве сферы, имеющей радиус 15 млрд. км.

Найденные ответы на два «ключевых» вопроса позволили найти решение проблемы солнечных вспышек. Это даёт возможность ответить и на остальные вопросы, изложенные в начале статьи.

Физический механизм Солнечных вспышек

Следующий вопрос, касающийся рассматриваемой проблемы – как локальное магнитное поле, создаваемое парой солнечных пятен противоположной полярности собирает, запасает и сохраняет энергию до момента вспышки. Это осуществляется точно так же, как и магнитным полем Земли в отношении частиц космических лучей и частиц, «выбрасываемых» из Солнца при солнечных вспышках. Наличие в «окрестностях» Земли двух радиационных поясов и полярных сияний в районе её полюсов свидетельствует о высокой эффективности «механизма захвата» этих частиц магнитными полями, приводящего к концентрации частиц и их кинетической энергии в локальном объёме пространства, заполненного плазмой.

Аналогичные процессы происходят в импульсных термоядерных реакторах синтеза ядер гелия из ядер дейтерия («тяжёлого» водорода), оснащённых магнитными ловушками, конфигурация магнитного поля в которых подобна конфигурации локального магнитного поля, создаваемого парами солнечных пятен, имеющих противоположную полярность их полюсов.

Различие состоит только в том, что нагрев плазмы в термоядерных реакторах осуществляется посредством кратковременного электрического разряда вдоль магнитных силовых линий, а на Солнце - посредством частиц космических лучей, «захватываемых» из космоса сильными (до 5000 Гаусс) локальными магнитными полями солнечных пятен.

Закономерный поступательно-возвратный винтообразный характер движения «захваченных» частиц космических лучей вдоль силовых линий локального магнитного поля с магнитными отражающими «зеркалами»-«пробками» вызывает в результате столкновений точно такое же движение и у ионов и электронов солнечной плазмы, содержащихся в этом же магнитном поле.

Разделение в пространстве и по направлению винтообразного движения положительно заряженных ионов и электронов, обусловленного противоположным знаком их электрических зарядов и тысячекратным отличием массы частиц, существенно затрудняет процесс рекомбинации («деионизации»), а если она осуществляется, то кратковременно, с сохранением высокого уровня возбуждения. Благодаря этому и наличию постоянного воздействия на эти возбуждённые атомы фотонов излучения фотосферы (видимой поверхности Солнца) и частиц космических лучей («циркулирующих» в этом же объёме пространства), закономерное движение повторно ионизируемых атомов солнечной плазмы фактически не прерывается. Не прерывается до момента вспышки и процесс поступления сюда же дополнительного числа частиц и солнечной плазмы, и космических лучей.

В связи с этим в каждом локальном магнитном поле число частиц, а, соответственно, и плотность плазмы более чем в сто раз превышают те же параметры плазмы в окружающем пространстве. Особенно очевидно это проявляется в области расположения нейтральной плоскости локального магнитного поля, равноудалённой от создающей его пары солнечных пятен, что обусловлено так называемым процессом автофокусировки около нейтральной плоскости в магнитном поле такой «бочкообразной» формы.

Именно здесь постепенно формируются (наблюдаемые в хромосфере, где располагаются локальные магнитные поля солнечных пятен) «тёмные» волокна, в которых часть излучения фотосферы, проходящего сквозь них, расходуется на увеличение энергии электронов возбуждённых атомов до уровня, достаточного для их повторной ионизации.

Таким образом, уровень кинетической энергии, который частицы космических лучей имели при «захвате» магнитной «ловушкой», до момента вспышки изменяется незначительно.

Накопление частиц солнечной плазмы и космических лучей в локальных магнитных полях Солнца продолжается в течение всего времени между двумя солнечными вспышками, происходящими в одном и том же месте. Периодичность вспышек – одна за сутки или за несколько суток. Вспышка происходит, когда концентрация частиц достигает некоторой критической величины. Примером является необходимая для взрыва атомной бомбы определённая так называемая «критическая» величина массы радиоактивного урана для обеспечения цепной разветвляющейся реакции распада, инициируемой самими же «продуктами» этого распада.

Приближение момента начала солнечной вспышки визуально фиксируется появлением двух постепенно увеличивающих яркость областей, равноудалённых от нейтральной плоскости локального магнитного поля к его полюсам, где происходит закономерное изменение направления поступательно-возвратного движения частиц космических лучей.

По существу, эти две области «сияния» аналогичны областям возникновения северного и южного полярных сияний на Земле, также вызываемых захваченными частичками космических лучей. Приближение концентрации частиц солнечной плазмы и космических лучей в локальном магнитном поле к некоторому «критическому» уровню сопровождается увеличением частоты столкновения этих частиц друг с другом и соответствующему более быстрому уменьшению средней энергии частиц космических лучей, что приводит к уменьшению длины пути поступательно-возвратного их движения. Это фиксируется визуально сначала как медленное, но постепенно ускоряющееся приближение двух светящихся областей к нейтральной плоскости локального магнитного поля, завершающееся солнечной вспышкой, поскольку частота взаимодействия частиц космических лучей с частицами плазмы приобретает лавинообразный характер.

Такой характер взаимодействия объясняется тем, что кинетическая энергия частиц плазмы становится сопоставимой с уменьшающейся кинетической энергией частиц космических лучей, в результате чего уже и они, как частицы космических лучей, начинают перераспределять свою возросшую энергию между другими частицами солнечной плазмы.

При этом развитие процесса вспышки происходит аналогично процессу возникновения в земной атмосфере широких атмосферных ливней, называемых «ливнями Оже», представляющих собой поток ионов атомов кислорода и азота с высоким уровнем кинетической энергии (образующимися в результате воздействий проникающих сюда частиц космических лучей с энергией 1012 – 1013 эВ), вызывающих «каскадную» электронно-фотонную лавину.

Именно благодаря её возникновению, непосредственно сам процесс солнечной вспышки имеет, как уже отмечалось, очень малую продолжительность, чем и объясняется его высокая мощность. В результате этого и давление плазмы, и её температура при особо мощных вспышках, называемых «протонными», достигают таких значений, что регистрируются даже частицы, возникающие при ядерных реакциях синтеза ядер гелия из ядра водорода.

В связи с наличием в солнечной плазме и в космических лучах ядер «тяжёлых» химических элементов (более 4 а.е.) тормозное излучение в момент вспышки соответствует жёсткому рентгеновскому спектру с энергией квантов более 105 эВ. При высокой интенсивности рентгеновского излучения в указанном диапазоне, в котором энергия кванта сопоставима с величиной произведения массы электрона на квадрат скорости света (mэ c2) взаимодействие излучения с электроном сопровождается так называемым «комптоновским рассеянием» кванта на электроне. При этом уменьшается частота рентгеновского излучения из-за передачи части энергии кванта электрону, который приобретает дополнительную скорость.

При мощных солнечных вспышках поток рентгеновского излучения смещает электроны плазмы в направлении распространения излучения. Возникающее в результате этого электрическое поле вызывает движение ионов плазмы в этом же направлении. Поскольку рентгеновское излучение продолжается 2 – 5 минут, столько же продолжается и процесс ускорения ионов и ядер атомов, так как скорость распространения света всегда больше скорости ускоряемых частиц.

Так частицы постепенно ускоряются до значений скорости, соответствующей энергии частиц «солнечных» космических лучей.

Подведём итог

Разработанная концепция происхождения солнечной вспышки логично и обоснованно объясняет всю цепь процессов в хромосфере Солнца, составляющих это грандиозное физическое явление. Она начинается постепенным накоплением локальным магнитным полем частиц космических лучей и солнечной плазмы до критической плотности, обеспечивающей повышение частоты и эффективности их столкновений друг с другом до значений, соответствующих лавинообразному характеру взаимодействия, как это имеет место при цепных разветвляющихся реакциях взрывчатых веществ.

Взаимодействие («столкновение») каждой частицы космических лучей с энергией 1012 эВ приводит к возникновению десяти частиц (протонов) с энергией 1011 эВ, каждая из этих, в свою очередь, приводит к возникновению десяти частиц с энергией 1011 эВ и т.д.

Таким образом, в солнечной плазме, заключённой в локальном магнитном поле, в результате захвата и накопления частиц космических лучей происходит развитие ядерно-каскадного процесса.

Параллельно с каскадно-ядерным процессом развивается инициируемый им (возникающими гамма-лучами) электронно-фотонный каскадный процесс, протекающий особенно бурный в связи с вовлечением в него большой массы солнечной плазмы. Возникающие при этом кванты рентгеновского и ультрафиолетового «тормозного» излучения (энергия квантов которых сопоставима с величиной произведения массы электрона на квадрат скорости света) в результате так называемого «комптоновского» их рассеяния на электронах, передают им часть своей энергии. Движение этих электронов в направление внешней среды (в космос) вызывает и соответствующее движение протонов (ядер водорода), имеющих положительный электрический заряд. Большая плотность потока рентгеновских и ультрафиолетовых лучей за время солнечной вспышки «разгоняет» электроны, а, следовательно, и протоны до скорости, соответствующей средней величине энергии 109 эВ, которые достигают орбиты Земли за время в 5 – 10 раз большее, чем излучение вспышки в видимом диапазоне.

Вот такой является альтернативная теория солнечной вспышки.

Проведённый оценочный расчёт подтвердил возможность возникновения частиц «солнечных» космических лучей с максимальной энергией 5 1011 эВ (из «выброшенного» при мощной солнечной вспышки «облако» солнечной плазмы) в результате пятиминутного последовательного воздействия на каждую частицу квантов «жёсткого» рентгеновского излучения, возникших в очаге солнечной вспышки при торможении частиц галактических космических лучей с максимальной энергией 1019 эВ (захваченных Солнцем в его локальное магнитное поле). Величина отношения максимальных значений энергий частиц «солнечных» и «галактических» космических лучей соответствует числу 5 10-8.

По существу, это число представляет собой коэффициент полезного действия процесса преобразования одних космических лучей в другие. Совершенно очевидно, что величина КПД этого процесса вполне реальна. Ещё в большей мере этот вывод относится к соотношению суммарных величин их энергий.

Имеются все основания предполагать, что именно за счёт высокой энергии частиц космических лучей, захватываемых общим магнитным полем Солнца, происходит не объяснённое до сих пор явление инверсии температуры в солнечной атмосфере, когда её уменьшение по мере удаления от центра Солнца сменяется повышением температуры плазмы солнечной короны до миллиона градусов, а в периоды максимума солнечной активности – ещё в два раза выше.
Владимиров Е.А. и Владимиров А.Е.

Подготовлено по материалам http://planeta.moy.su/

«Это одно из самых загадочных событий, которые Солнце когда-либо произвело за историю наблюдений с Земли», – заявил газете ВЗГЛЯД астрофизик Сергей Богачев, комментируя серию мощных вспышек, произошедших на Солнце за последние дни. Он рассказал, какие последствия от этих вспышек можно ожидать на Земле.

В пятницу на Солнце была зафиксирована новая мощная вспышка, ее максимум пришелся на 11.00 мск, следует из графика солнечной активности лаборатории «Рентгеновская астрономия Солнца» Физического института имени Лебедева Российской академии наук (ФИАН). На Земле возникла мощнейшая магнитная буря, которая оценивается в четыре единицы по пятибалльной шкале.

Представитель ФИАН признал, что сила магнитной бури оказалась в десять раз больше, чем предсказывалось. Последствия ее трудно предсказать. В частности, в Северном полушарии начались сильные полярные сияния на нехарактерных для них широтах. Кроме того, сообщалось, что во время вспышки по солнечной поверхности распространялись сейсмические волны – «солнцетрясение».

По данным ученых, направление магнитного поля выброса является неблагоприятным для нашей планеты – поле направлено противоположно земному и в настоящий момент «сжигает линии поля» Земли.

О том, опасно ли для землян такое «сжигание», в интервью газете ВЗГЛЯД рассказал главный научный сотрудник лаборатории «Рентгеновская астрономия Солнца», член ученого совета ФИАН, доктор физико-математических наук, астрофизик Сергей Богачев.

ВЗГЛЯД: Сергей Александрович, как долго продлится еще эта магнитная буря на Земле?

Сергей Богачев: Во-первых, стоит отметить, что вспышки были еще в среду, 6-го числа. Соответственно, облака плазмы, которые выбрасываются во время вспышки, дошли до нас только в пятницу. «Удар» действительно был сильный, вспышка крупная и скорости высокие, в ночь на пятницу произошла магнитная буря очень высокой мощности – четыре балла по пятибалльной шкале, практически максимальная. Днем в пятницу активность уже спала. Магнитная буря еще продолжается, магнитное поле Земли все еще возмущено, но баллы ее постепенно снижаются.

Солнечная активность носит цикличный характер, и этот цикл хорошо изучен. По сути, он уже 300 лет наблюдается уже и все 300 лет работал как часы. Раз в 11 лет Солнце переходит в состояние максимума активности. Но сейчас мы находимся в минимуме, поэтому сам факт необычен.

С другой стороны, Солнце – это все-таки не часы, не механизм, а сложный физический объект, который мы тем более не до конца понимаем. В каком-то смысле этот факт просто подтверждает нашу беспомощность.

ВЗГЛЯД: Одну из вспышек классифицировали как экстремально сильную – как говорят ученые, класса X9.3. Насколько такое редко бывает?

С. Б.: В нашей истории были события, может быть, в полтора раза более мощные. Но по сочетанию факторов такая крупная вспышка и тот факт, что она произошла при минимуме солнечной активности, – это одно из самых загадочных событий, которые Солнце когда-либо произвело за историю наблюдений с Земли.

ВЗГЛЯД: Говорят, она «сжигает силовые линии» Земли. Звучит страшновато. Но что это значит на самом деле?

С. Б.: Это образное выражение. Дело в том, что магнитное поле, если представить визуально, то это такие стрелки, направленные, скажем, вверх. Представьте, что есть другое поле, стрелки которого направлены вниз. Можно первое поле назвать плюсом, а второе – минусом. Эти поля при таком взаимодействии начинают как бы аннигилировать друг друга. Вот и получается, что поле выброса «сжигает», уничтожает какие-то части магнитного поля Земли. Вещество от выброса, которое обычно полем Земли блокируется, получает возможность проникнуть более глубоко в те слои атмосферы, в которые обычно плазма от Солнца не проникает.

Соответственно, радиационные пояса Земли насыщаются плазмой от Солнца. Это объясняет полярное сияние, которое в Канаде наблюдали в момент «удара», – очень сильное, на широтах до 40 градусов.

ВЗГЛЯД: Влияет ли это как-то на технику?

С. Б.: Полярное сияние можно увидеть, а бури – в каком-то смысле почувствовать. Вспышки сильно влияют на верхние слои атмосферы. В частности, у Земли есть ионосфера, это внешняя оболочка атмосферы, которая содержит нейтральные газы и квазинейтральную плазму. Ионосфера существенно влияет на коротковолновую радиосвязь. По сути, короткие радиоволны просто отражаются от ионосферы. Соответственно, радиолюбителям известно, что при солнечных вспышках, при высокой солнечной активности меняется характер радиосвязи. Она может улучшиться за счет того, что ионосфера становится более плотной, или ухудшиться, если ионосфера колеблется.

Взаимодействие со спутниками затрудняется, потому что в окружающем Землю космическом пространстве сейчас находится множество плазмы, которая преломляет и блокирует сигналы.

Магнитные бури способны влиять на глобальные электрические сети, вызывать в них избыточные токи, скачки напряжения. Однако в последние годы уровень защиты так усилился, что представить себе выход из строя электрических сетей теперь невозможно.

Надо понимать, что мы живем, в некотором смысле, на дне воздушного океана. Можно провести параллель. Наверху 10-балльный шторм на море, тонут корабли, а где-то на глубине нескольких километров плавает рыба и ничего не замечает. Так что на наземную технику вспышки слабо влияют.

ВЗГЛЯД: А здоровье людей?

С. Б.: Метеочувствительные люди замечают перепады давления, какие-то сезонные эффекты. Ряд людей говорят, что чувствуют влияние геомагнитного фона. Я к этой группе не отношусь, поэтому верить, не верить – это личное дело каждого. Здоровье человека – вещь сложная, формулами не описывается. Я ведь не врач, я занимаюсь физикой.

Магнитные бури носят планетарный характер. Нет такого места, куда можно было бы уехать, спрятаться. Если у людей метеочувствительность, надо просто принять обычные меры предосторожности. Знающие про свою склонность к таким эффектам люди понимают это.

ВЗГЛЯД: В ближайшее время вы ожидаете новых вспышек?

С. Б.: Наблюдения показывают, что энергия Солнца пока не исчерпана, продолжаются вспышки. Вместе с тем группа солнечных пятен, которая является центром этой активности, из-за вращения Солнца сейчас все больше уходит в сторону – условно говоря, в сторону солнечного горизонта. Думаю, через день-два она уже окажется совсем «на краю» Солнца, откуда влияние на Землю вообще невозможно. Потом вообще уйдет на другую его сторону.

Если эта серия вспышек снова приведет к какому-то крупному рекорду, скорее всего, это случится уже на другой стороне Солнца. Мы о нем даже не узнаем.

В разгар бури были скачки напряжения в электросетях

Уже несколько дней многие жалуются на сонливость, разбитость, нехватку сил. Тяжело работать, тяжело жить. Особенно если вы относитесь к категории метеочувствительных людей.

Небывалой силы череда вспышек на Солнце повлияла на все сферы нашей жизни. Ученые на полном серьезе заявляют о том, что солнечная радиация буквально выжигает магнитное поле Земли. Врачи предупреждают об ухудшении самочувствия. Физики прочат учащение аварий на транспорте со смертельным исходом. А чудаки советуют защищаться от беспрецедентной солнечной активности с помощью шапочек из фольги.

Серия вспышек на светиле, которые начали происходить 4 сентября, «выплевывая» плазменные заряды, завершились только 7 сентября. Самой мощной оказалась вспышка самого высшего Х-класса с индексом 9,3, произошедшая 6 сентября. Наша планета не испытывала ничего подобного последние 12 лет. Несмотря на то что основной удар плазменного облака от Х9.3 свершился 8 сентября около 2 часов ночи по московскому времени, магнитная буря продолжала бушевать в течение всей пятницы. Между тем Солнце послало вдогонку еще одну порцию солнечного ветра. Долетит ли он до нас, отразили ли предыдущий удар земные электросети и радиосистемы? Обо всем этом мы побеседовали с сотрудниками Физического института им. Лебедева РАН (ФИАН).

Вспышка Х9.3 оказалась такой мощной, что долетела до нас на 12 часов раньше ожидаемого срока. Плазменное облако достигло Земли к 2 часам ночи по Москве, вызвав магнитную бурю мощностью 4 балла по 5-балльной шкале. К 7–8 часам утра ее мощность упала до средней и к 17 часам напоминала о себе уже легким возмущением магнитосферы планеты.

В этом событии оказались совмещены сразу два фактора - четкая направленность солнечного выброса к Земле и его сила, - говорит старший научный сотрудник ФИАН, доктор физико-математических наук Сергей Богачев. - Такое бывает нечасто и приводит к так называемому сжиганию линий магнитного поля нашей планеты. Образно это можно представить как встречу противоположно направленных зарядов: один летит со стороны Солнца, второй - со стороны Земли, и солнечный уничтожает земной. , открывая более глубокий доступ солнечной радиации в нашу атмосферу. Об одном можно сказать определенно, скачки напряжения в сетях электроснабжения в момент самого разгара бури точно присутствовали, но, думаю, современные средства предупреждения обеспечили их бесперебойную работу.

Сильная магнитная буря, скорее всего, могла повредить дальней радиосвязи, - дополняет коллегу другой сотрудник ФИАН Сергей Кузин. - Это обусловлено тем, что во время столкновения солнечной плазмы с радиационными полями Земли ионосфера становится более плотной из-за увеличения заряженных частиц и мешает прохождению радиоволн. Та же причина может нарушить и работу космических спутников, не имеющих современных, устойчивых электронных компонентов. Это в основном касается малых кубсатов - спутников размером меньше метра. Большие аппараты, скорее всего, должны быть устойчивы к возмущениями магнитосферы.

После разговора с Кузиным мы обратились в компанию «Российские космические системы», которая не так давно отправила в полет второй по счету наноспутник «ТНС-02». «С ним все в порядке, - ответили нам в пресс-службе предприятия, - только сегодня, 8 сентября, он выходил на связь». Такой же ответ мы получили и из Научного центра оперативного мониторинга Земли (структура РКС), которая наблюдает за всей российской группировкой спутников дистанционного зондирования Земли: «Система ДЗЗ 7 и 8 сентября работала в норме, и никаких отклонений зафиксировано не было».

Что касается людей, специалисты вспомнили о возможном риске для пилотов и пассажиров, пролетающих на авиалайнерах над полярным кругом в момент встречи солнечной плазмы с радиационными поясами нашей планеты. Считается, что радиационная доза для человека в этот момент может перекрыть годовую норму. Но, как мы видим, это совсем не пугает тех, кто специально вылетает наблюдать за полярными сияниями (они возникают вместе с магнитной бурей).

Еще в четверг вечером в ИЗМИРАНе сообщили о другой вспышке на Солнце, произошедшей 7 сентября около 18 часов. Она относилась к тому же высочайшему классу Х, но с меньшим индексом - 1. Вслед за ней уже 8 сентября на светиле возникла еще одна вспышка М-класса. Однако, по словам Богачева, они уже не могут привести к магнитной буре на нашей планете, поскольку «выстрелили» вдали от линии Солнце-Земля, почти на скрытой от нас стороне звезды.

Многие люди ощущают действие магнитных бурь. У кого-то реакция будет запоздалой, то есть ухудшение самочувствия начнется после бури. Кто-то реагирует головной болью и повышением артериального давления аккурат в часы вспышек. По словам научного сотрудника НИИ профилактической медицины Галины Холмогоровой, это зависит от темперамента человека, наличествующих хронических заболеваний, тех лекарств, которые он принимает. «Нынешняя буря и вправду очень сильная, такое ощущение, что наступил конец света, - говорит Галина Холмогорова. - У метеочувствительных людей в эти дни возможны перепады артериального давления, отеки, учащение сердцебиения. Есть и такие, кто реагирует ухудшением зрения. Кроме того, в период магнитных бурь может измениться состав крови: уменьшиться количество гемоглобина и эритроцитов, некоторых ферментов, минералов. Поэтому в эти дни анализы крови на биохимию лучше не сдавать - результат может оказаться неверным. Научный факт: сердечно-сосудистая система людей, рожденных в период максимальной солнечной активности, острее реагирует на магнитные бури».

Насчет увеличения количества аварий и ДТП ученые тоже не заблуждаются. В период магнитных бурь наша нервная система начинает тормозить, реакция становится замедленной, внимание ослабляется. Даже у здорового человека реакция может ухудшиться в 3–4 раза, подчеркивает Галина Холмогорова. Поэтому за руль в такие дни садиться опасно.

Доказано также, что в период магнитных бурь растет количество сердечно-сосудистых катастроф. В многочисленных исследованиях показано, что наибольшее количество инфарктов приходится на первые трое суток от момента развития этого явления. Установлена особенно тесная связь между развитием инфаркта миокарда с геомагнитными возмущениями в период умеренных магнитных бурь. Очень важно всем хроническим больным в эти дни не пропускать приема назначенных врачом препаратов.

Влияют бури не только на систему сердца и сосудов, но даже и на пищеварение. В это время снижается кислотность желудочного сока. Особенно заметно это в случаях, если магнитные бури выпадают на период полной Луны (как сейчас). Поэтому медики советуют сейчас перед каждой едой пить соки, выжатые из свежих овощей и фруктов, подсоленную минеральную воду или воду с лимонным соком. В вечерние часы лучше употреблять богатую углеводами пищу, а перед сном воздержаться от еды. Кроме того, сейчас нужно включать в меню молоко, морскую капусту, рыбу, бобовые, печеную свеклу, картошку в мундире, чернику, репу и ревень. А еще постарайтесь проводить побольше времени на свежем воздухе, ходите в бассейн. И не носите одежду из синтетических материалов.

Но самое главное - в ближайшие дни сократите всю физическую активность! А это даже поход в гости или прием гостей, и уж тем более стирка или ремонт. Дачные участки - это тоже очень мощная физическая нагрузка, пожалейте себя, чтобы не случилось катастрофы. Посвятите время отдыху и покою, - говорит Галина Холмогорова.

А вот народный рецепт в виде шапочки из фольги, которая якобы может защитить от солнечного излучения, Галина Холмогорова называет полной чушью: «Солнечные волны пронизывают всю Землю, никакие шапочки от них не спасут! Есть еще сумасшедшие, которые пытаются спастись в пирамидах - это примерно такая же бредовая затея».

Более ста лет назад деятели науки определили, что активность нашего светила напрямую влияет на многие процессы, происходящие на планете, в том числе и на здоровье человека. Одно из самых значимых явлений – вспышки, регулярно происходящие на поверхности Солнца.

Почему случаются вспышки на солнце

Как и остальные звезды, наше светило являет собой громадный шар, состоящий из раскаленного газа. Эта субстанция обращается вокруг невидимой оси, но несколько по другим законам, в отличие от твердых тел. Различные области звезды имеют разную скорость вращения. На полюсах это движение происходит с меньшей скоростью, а на экваторе вращение осуществляется быстрее. В процессе вращение магнитное поле звезды закручивается особым образом и поднимается над ее поверхностью, увлекая за собой раскаленную плазму. В таких местах активность увеличивается и образуются вспышки.

Другими словами, вращательная энергия светила преобразуется в магнитное состояние. Вспышки – это места высвобождения особенно большого скопления такой энергии. Проще представить этот процесс, если вспомнить, как светится обычная лампа накаливания. При слишком большом значении напряжения в сети лампа перегорит.

В процессе вспышки происходит высвобождение колоссального объема энергии. Любая такая вспышка эквивалентна взрыву миллиарда килотонн тротила. Этот объем энергии превышает энергию из всех известных на данное время запасов топлива на нашей планете одновременно.

Вспышка заставляет образовываться облакам плазмы, которые направляются в сторону нашей планеты под воздействием солнечного ветра. Этот процесс вызывает геомагнитные возмущения, называемые бурями. Они оказывают сильное воздействие на все, находящееся на планете.

Чем грозят вспышки на Солнце

Под воздействием устремляющейся от поверхности светила к Земле массы частиц Солнца происходит деформация электромагнитного поля Земли, что вызывает магнитную бурю. При этом от размера вспышки напрямую зависит объем энергии, посылаемой в направлении Земли и воздействие, оказываемое ею.

Учеными определено, что природные катастрофы и катаклизмы связаны с периодами активности Солнца. Было выяснено, что чаще всего тайфуны, землетрясения и ураганы образуются как раз в период активности светила. На основании периодичности вспышек на светиле строят прогнозы природных катастроф.

Негативное воздействие оказывается еще и на технику. После солнечных вспышек ухудшается в значительной степени качество связи, часто ломается космическое навигационное оборудование. Возникают сбои в функционале самолетов, спутников и GPS-навигации.

Особенно опасны солнечные вспышки для космонавтов, если они в это время находятся в открытом пространстве космоса. Под воздействием мощнейшего потока частиц протонов уровень радиоактивного воздействия многократно повышается. Жителей планеты от ее губительного воздействия защищает атмосфера. Космонавты же такой защиты лишены и могут подвергаться сильнейшему радиационному излучению. Подобный заряд излучения, но в меньшей степени, получают и пассажиры, находящиеся в реактивных самолетах.

Но есть у вспышек на Солнце и приятные явления, например, жители северных широт могут любоваться красивым полярным сиянием. При особенно сильных вспышках его можно наблюдать и в более южных районах.

Как влияют вспышки на солнце на человека

Последствия повышенной активности Солнца в той или иной степени чувствуют на себе все жители. Но в большей степени от нее страдают метеозависимые люди и некоторые возрастные группы:

Дети в дни активности светила становятся особенно нервозными и плаксивыми, часто капризничают. Именно таким образом воздействуют губительные лучи на эмоциональное состояние малышей. В такие дни снижается иммунная защита , что может стать причиной развития самых разных болезней. В такие дни детям необходимо давать витамины фрукты и много воды.
Пожилые люди ощущают активность ухудшением сердечной деятельности. Особенно опасно такое состояние при высоком артериальном . Солнечная активность ухудшает коронарное кровообращение, увеличивает концентрацию в крови холестерина. Правильным действием в такие моменты будет прием таблетки аспирина, разжижающего кровь. К тому же это лекарство снимет боль. Люди, перенесшие инсульты, инфаркты, больные ишемией и аритмией должны держать в зоне доступности прописанные лечащим врачом препараты.
Водители автотранспортных средств также находятся в группе риска. Дело в том, что активность светила сказывается повышенной усталостью, потерей концентрации и внимания. В результате все реакции находящегося за рулем автотранспортного средства человека становятся медленнее. Поэтому лучше всего в такие дни не садиться за руль, а по возможности провести его дома.

Солнечная активность сказывается не только на физическом здоровье, но и психическом самочувствии человека. Даже абсолютно здоровые люди в такие дни испытывают повышенную нервозность, возбудимость и агрессию. Другие люди быстро утомляются, впадают в депрессию. У выбросы солнечной энергии вызывают обострение болезней. При этом рецидив продолжается и после окончания воздействия вспышки еще несколько дней.

Вспышки на солнце: видео

Череда мощных вспышек на солнце привела к заметным последствиям на нашей планете. Многие жалуются на плохое самочувствие, упадок сил, депрессии и головные боли.

6 сентября произошла самая сильная за последние 12 лет вспышка на Солнце. Ей был присвоен балл X9.3. Участок Солнца, на территории которого произошла вспышка, продолжал свою активность до 8 сентября. Он испустил еще 4 вспышки.

Чем опасны вспышки на солнце и к чему они приводят?

Магнитные бури

В ходе вспышек выделяется огромное количество энергии, сравнимое с миллиардами мегатонн в тротиловом эквиваленте. Огромные массы солнечных частиц устремляются к Земле. Под их воздействием электромагнитное поле нашей планеты деформируется, и происходят магнитные бури.

Магнитные бури вызывают уудшение состояния метеозависимых людей, обострения хронических заболеваний, перепады артериального давления. Некоторые могут отреагировать на бури ухудшением зрения.

Увеличение количества ДТП

Во время магнитных бурь происходит как бы сбой в нервной системе человека: она начинает заметно тормозить. Даже у здорового человека в эти дни может ослабеть внимание, а скорость реакции - уменьшиться в 3 раза. Поэтому, если есть возможность, за руль во время солнечных вспышек лучше не садиться. Дорогу следует переходить только по пешеходному переходу.

Увеличение количества инфарктов и инсультов

Установлено, что в период магнитных бурь растет количество инфарктов, поэтому все хронические больные должны принимать все назначенные им лекарственные препараты и ни в коем случае не пропускать прием.

Стрессы

Тяжело приходится в эти дни людям, которые страдают от стрессов, психических и нервных болезней. В этот период их состояние может обостриться. Таким людям следует избегать конфликтов, хорошо высыпаться и принимать успокаивающие отвары из трав.

Сбои систем связи и навигационной и космической техники

Солнечные вспышки негативно сказываются не только на самочувствии людей, но и на работе различных механизмов. Например, после произошедших на днях вспышек ухудшилось качество связи в странах Америки и Европы. Кроме того, возможны сбои в работе навигационной космической техники. Из строя могут быть выведены спутники, самолеты, а также GPS-навигация.

Опасность для космонавтов и пассажиров реактивных самолетов

Особую опасность вспышки на Солнце представляют для космонавтов, находящихся в открытом космосе. Мощные потоки протонов повышают уровень радиации, и если мы, находящиеся на Земле защищены от нее слоями атмосферы, то покорители космоса могут быть подвергнуты сильному облучению.

Также в большей степени подвергаются облучению пассажиры реактивных самолетов.