Что такое солнечный цикл?

 

Генрих Швабе, наблюдавший Солнце постоянно, искал гипотетическую планету внутри орбиты Меркурия. Он надеялся поймать пятнышко, пересекающее солнечную поверхность.

 

Вместо этого Швабе обнаружил медленное изменение числа солнечных пятен. Он замечал их каждый день в 1828/1829. Но 139 дней в 1833 было без пятен. Ту же картину он наблюдал в следующем десятилетии.

 

В 1843 Швабе опубликовал теорию о том, что солнечные пятна подвержены 10-летнему циклу. Теория подтверждается более ранними наблюдениями, относящимися к временам Галилея.

 

Более точный период солнечного цикла, найденный позже, оказался ближе к 11 годам. Циклы начали нумеровать начиная с 1755. Наш текущий цикл имеет номер 24.

 

Новый цикл начинается с нескольких небольших пятен, образующихся на высоких широтах. Позже ближе к экватору проявляются более активные области с пятнами и вспышками.

 

Во время «солнечного максимума» Солнце в целом выделяет чуть больше энергии (несмотря на большее количество темных пятен), особенно в виде УФ и рентгеновского излучений.

 

Природа солнечного цикла, вероятно, связана с подповерхностными потоками намагниченной плазмы и регулярным накоплением магнитной энергии. Но детали остаются неясными.

 

В 1893 шотландский астроном Эдвард Маундер обнаружил, что с 1645 по 1710 солнечная активность была необычайно низкой. Это явление было названо Минимумом Маундера.

 

Причина Минимума Маундера неизвестна. Анализ колец деревьев показывает наличие подобного длинного минимума между 1420 и 1550. Он может повториться в любое время.

 

На протяжении XX в. Солнце было необычайно активным, с большими максимумами. Однако солнечный минимум последнего цикла, номер 23, был очень глубоким и долгим.

 

Солнечная активность в текущем цикле, номер 24, по прогнозам, достигнет своего пика в летний период 2013. Учитывая прошлое и медленный рост нового цикла, максимум, вероятно, будет слабым.

 

Что такое солнечный ветер?

 

Солнце выбрасывает заряженные частицы в космос, в основном протоны (+) и электроны (-). Этот ураган в миллион-миль-в-час называют солнечным ветром.

 

Солнечный ветер впервые обнаружил Ричард Каррингтон (1859). Теорию опубликовал в 1958 Евгений Паркер. Подтверждена она была советским кораблем Луна 1 (1959).

 

Из-за солнечного ветра Солнце теряет массу: 1,8 млн тонн в секунду, или 1 массу Земли за 150 млн лет. Это небольшое количество по сравнению с массой Солнца.

 

Солнечный ветер возникает в солнечной короне (от лат. corona) — в очень горячей (1–3 млн ° С) разреженной внешней «атмосфере» Солнца.

 

Корона в миллион раз тусклее, чем поверхность Солнца. Она видна только при наличии специального инструмента (коронографа) или во время полного солнечного затмения.

 

Корона имеет высокую температуру, вероятно, из-за ударной волны, но механизм точно неизвестен. В результате частицы движутся так быстро, что они ускользают от гравитации Солнца.

 

Ветер имеет 2 составляющих: медленный солнечный ветер (400 км/с, 1,5 млн°С, из короны) и быстрый солнечный ветер (750 км/с, 0,8 млн°С, с поверхности Солнца).

 

Большая часть быстрого солнечного ветра уходит, ускоряясь магнитной энергией, через «корональные дыры» — области, где линии магнитного поля открыты в космос.

 

Кроме того, взрывы на Солнце производят миллиарды тонн «выбросов корональной массы» (ВКМ): огромные облака плазмы уносятся в космос в виде солнечных бурь.

 

Недалеко от Земли солнечный ветер и солнечные бури сталкиваются с магнитным полем Земли. Возникают впечатляющие полярные сияния, и возможно даже разрушение электросетей.

 

Солнечный ветер выдувает пузырь ~3 млрд км в поперечнике в межзвездном пространстве. Это «гелиосфера» — область, где магнитное поле Солнца преобладает.

 

Граница — гелиосфера/переход в межзвездное пространство — была зарегистрирована космическим кораблем Вояджер, который запустили в 1977 к звездам.

 

Насколько опасны солнечные вспышки?

 

Мощная солнечная вспышка может разрушить электрическую инфраструктуру, возвращая нас к эпохе использования пара. К счастью, такие супервспышки очень редки.

 

Первая из когда-либо наблюдаемых и самая мощная из зарегистрированных вспышек произошла 1 сентября 1859 (Ричард Каррингтон, Лондон). Операторы телеграфа получили электрические удары!

 

Солнечные вспышки — энергетические взрывы на поверхности Солнца, производимые магнитной энергией. Они учащаются в период солнечных максимумов.

 

Общая энергия, высвобождающаяся в мощной солнечной вспышке, может быть в миллион раз больше годового потребления электроэнергии в мире.

 

Солнечные вспышки производят высокоэнергетичные рентгеновские лучи, которые могут выводить из строя электронику космических аппаратов и причинять вред космонавтам на орбите вне защиты атмосферой.

 

Солнечные вспышки уменьшают сроки эксплуатации искусственных спутников, вызывая перегрев/расширение в верхних слоях атмосферы, что приводит к смещению тел на орбите.

 

Космонавты за пределами магнитного щита Земли также подвергаются опасности от потоков протонов с высокой энергией, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

 

Вспышки часто сопровождаются более медленным выбросом корональной массы, хотя никто не знает почему. Частицы ВКМ могут достичь Земли через несколько дней.

 

Заряженные частицы, пронизывающие магнитное поле Земли, могут быть причиной «магнитных бурь». Визуальными проявлениями являются потрясающие полярные «сияния».

 

Гораздо хуже то, что вспышки нарушают сигналы навигаторов GPS  и радиосвязь; токи, индуцированные в проводах, могут вышибать электрические и компьютерные сети.

 

Технология уязвима: если вспышка, подобная произошедшей в 1859, встретится нам на пути, она может ввергнуть планет в ночную тьму на несколько недель/месяцев.

 

Такое отключение энергии нарушило бы связь, поставки топлива и продовольствия, здравоохранение и глобальную экономику. Это привело бы к огромному количеству погибших от голода и эпидемий.

 

Средством защиты служат системы оповещения о вспышках в космосе. Электрические и коммуникационные сети могут быть выключены намеренно для их защиты.