Потужні сонячні бурі раз в тисячу років, все не просто так

Спалахи на поверхні Сонця - відносно часте явище. Найчастіше на Землі вони нічим не дають про себе знати, крім красивого північного сяйва. Але більші спалаху можуть привести до серйозних наслідків.

Сонячні бурі - це потужні вибухи, які з атмосфери Сонця викидають в космос величезні обсяги плазми. Досягаючи атмосфери Землі, вони можуть пошкоджувати супутники і викликати збої харчування.

Насправді, ці викиди - дрібниця в порівнянні з гігантськими вибухами, що відбуваються на поверхні інших зірок. Так звані супервспишкі можуть бути до 10 тисяч разів сильніше, ніж найпотужніша сонячна буря, яку коли-небудь спостерігали з Землі.

«Ми знаємо, що електричні частинки з Сонця знищують наш озоновий шар. Імовірно, найсильніша відома нам сонячна буря зробила озоновий шар на п'ять відсотків тонше. Але на нинішньому рівні досліджень ніхто не може точно сказати, що станеться далі », - каже викладач Крістоффер Карофф (Christoffer Karoff) з Інституту фізики і астрономії та Інституту наук про землю при Орхуському університеті.

Сонце може створювати супервспишкі

У 1859 році британський астроном Річард Керрінгтон спостерігав першу і найбільш сильну з усіх відомих сонячних бурь. Чималі ділянки телеграфної мережі вийшли тоді з ладу. Шляхом буріння крижаного керна з'ясували, що захищає Землю озоновий шар пошкодився.

Подія, яке пізніше отримало популярність як геомагнітна буря Керрінгтона, являє собою лякаючий приклад того, наскільки суворою може бути сонячна буря.

Нове дослідження підтверджує цей висновок. Вимірювання магнітних полів зірок, які виробляють супервспишкі і за розміром поступаються Сонцю, показали, що магнітне поле Сонця досить сильно, щоб сформувати невелику супервспишку, в 100 разів більш потужну, ніж буря Керрінгтона.

«Ми безумовно не припускали, що знайдемо зірки, що виробляють супервспишкі і мають таке ж слабке магнітне поле, як Сонце. Це показує, що Сонце, ймовірно, теж може створювати супервспишкі, і це дуже лякає думка », - говорить Крістофер Карофф.

Данія не застрахована від наслідків гігантської сонячного спалаху

Дослідження високо оцінив заслужений вчений Датського метеорологічного інституту магістр природничих наук Петер Стаунінг (Peter Stauning), хоча сам він в ньому і не брав участі.

«Якщо на Сонце трапиться особливо потужний вибух, спрямований у бік Землі, то абсолютно точно виникнуть неприємні ефекти. Найгірший сценарій передбачає, що сотні трансформаторів електричної напруги вийдуть з ладу. Якщо вони отримають пошкодження, то наслідки для жителів Землі можуть бути дійсно серйозними ».

Петер Стаунінг підкреслює, що багато країн не готові до серйозних подій, які можуть спричинити за собою аварії в мережі високої напруги і навіть змусити систему впасти або повністю вигоріти.

Пошкодження супутників і відключення електроенергії

Як розповідає Петер Стаунінг, дуже сильна магнітна буря викличе як негайні ефекти, так і наслідки, які проявляться в віддаленому майбутньому. Він перераховує їх в хронологічному порядку.

- Блекаут радіокомунікацій. Найшвидший ефект потужної сонячної бурі - виникнення маси електромагнітного випромінювання. Воно вторгнеться в атмосферу і викличе перешкоди на короткохвильових радіолініях, які проходять в верхніх атмосферних шарах. Електромагнітне випромінювання Сонця досягає Землі за вісім хвилин.

- Поломка супутників. Наступним ефектом вибухів на Сонці стане випромінювання високоенергетичних протонів, яке досягає Землі за чверть години і при цьому може тривати кілька днів і навіть тижнів. Воно може зіпсувати сонячні батареї і чутливе електронне обладнання на супутниках. Деякі супутники вийдуть з ладу, інші стануть посилати на Землю спотворений сигнал. У цьому блозі можна дізнатися подробиці про те, що трапиться, якщо супутники перестануть працювати.

- Відсутність доступу до зв'язку і GPS. Пошкодження супутників викличе збої в каналах передачі даних на дальні відстані. Іншими словами, ми втратимо зв'язок з усіма, хто не перебуває поблизу, тобто в радіусі кількох сотень кілометрів. Те ж саме стосується системи GPS, що, крім іншого, стане великою проблемою для авіаперевезень. Літаки повністю залежать від GPS при приземленні.

- «Пполярний блекаут». У минулому протонне випромінювання сильно заважало роботі в полярних областях, так як вона залежна від зв'язку і радіохвиль. Магнітне поле Землі проводить протони над полюсами, так що глибоко в атмосфері над Заполяр'я створюються іонізуючі шари, які блокують радіохвилі. Перш це явище було відомо як «полярний блекаут». Зараз цей тип короткохвильового зв'язку використовується як резервний в літаках.

- Магнітні перешкоди. Під час деяких сонячних вибухів відбувається викид хмари або міхура іонізованого газу, який досягає Землі протягом одного-чотирьох днів, якщо вибух був спрямований в бік нашої планети. Найгірші викиди цього типу - ті, які розвивають найбільшу швидкість, як у випадку події Керрінгтона. Сонячний газ створює сильне електричне поле у ​​зовнішніх кордонів магнітного поля Землі, де виникає електрична напруга. Воно проникає у верхні шари атмосфери і може викликати сильні магнітні перешкоди на Землі.

- Вихід з ладу джерел живлення. Якщо магнітні перешкоди від електрики в верхніх шарах атмосфери (на висоті близько 100 км) замкнуться в так звану петлю (замкнутий електричний ланцюг), там почнеться індукція високої напруги. Така петля є, наприклад, між землею і високовольтними лініями із заземленням в обох кінцях через трансформатори високої напруги. Індуковане напруга може сильно зашкодити трансформатори. Якщо не відключити лінії електропередач, трансформатори можуть просто-напросто зруйнуватися.

Сонячні бурі можуть зменшити озоновий шар, наслідки незрозумілі

Сонячна буря може скоротити озоновий шар Землі, так що нам знадобиться сонцезахисний крем, каже Крістофер Карофф.

«Озоновий шар захищає нас від ультрафіолетового випромінювання Сонця, і якщо він почне истончаться, на Землю проникне набагато більше сонячної радіації. В результаті пошириться рак шкіри. В іншому питання про те, що сонячне випромінювання зробить з нашою планетою, поки залишається без відповіді ».

Справа в тому, що ми не можемо дізнатися повний масштаб збитку, що наноситься сонячної супервспишкой, оскільки його ніколи раніше не спостерігали.

Дивно багато супервспишек на інших зірках

Висновок про те, що на Сонці можуть бути супервспишкі, був зроблений після спостереження понад 100 тисяч зірок, схожих із Сонцем. Серед цих зірок, за якими спостерігали за допомогою телескопа «Кеплер», відібрали 5 тисяч, які були досить добре видно і нагадували Сонце. Їх використовували для збору статистики про супервспишках. За період дослідження на 5 тисячах зірок відбулося 48 таких спалахів.

«Ми беремо відносно невеликий часовий відрізок в порівнянні з історією Сонця. "Кеплер" спостерігав ці зірки протягом "всього лише" трьох років. Але спалахів було набагато більше, ніж ми очікували. Їх кількість відповідає одному відсотку, і це дійсно багато », - пояснює Крістоффер Карофф.

Потім вчені виміряли магнітні поля сонцеподібну зірок і виявили очевидну закономірність: зірки з сильним магнітним полем були більш схильні до утворення супервспишек. Відомо, що сонячні бурі виникають в зв'язку з магнітним полем на поверхні Сонця, так що дослідники заявили, що сонячні бурі і супервспишкі формуються подібним чином - у взаємодії з магнітним полем.

Це звучить правдоподібно, вважає професор Йорген Крістенсен-Дальсгор (Jørgen Christensen-Dalsgaard), який також працює в Орхуському університеті. Він не мав відношення до створення статті і не бачив її раніше.

«Звучить дуже розумно. Ніколи не можна бути впевненим на 100%, але, як мені здається, їх аргументи показують, що те, що ми спостерігаємо на Сонце, дуже схоже на поведінку супервспишек, тільки в меншому масштабі ».

Верхня межа для спалахів на Сонці високий

Немає нічого дивного в тому, що сильне магнітне поле створює більше супервспишек. Але цікаво, що супервспишкі можуть відбуватися і на зірках зі слабким магнітним полем.

«Дослідники роблять висновок, що більшість зірок, на яких бувають супервспишкі, набагато активніші, ніж Сонце, і це очікувано: більше активності - більше вибухів. Але вони також повідомляють, що рівень активності деяких з цих зірок відповідає Сонцю. Тому можна припустити, що і Сонце одного разу зробить супервспишку, і це цікаво, - говорить Йорген Крістенсен-Дальсгор. - Вперше стала очевидна зв'язок між магнітними ефектами на інших зірках і супервспишкамі. По-моєму, це дуже ново і захоплююче ».

Зірки зі слабким магнітним полем, такі як Сонце, що не здаються здатними формувати супервспишкі, і це говорить про те, що, ймовірно, є межа того, наскільки великими можуть бути викиди на зірках, подібних до Сонця, розповідає Крістоффер Карофф.

«Коли ми намагаємося створити статистику, то приходимо до того, що періодичність супервспишек на Сонце - близько 1 000 років. Дві приблизні супервспишкі з 775 року становлять майже того ж висновку », - говорить Крістофер Карофф і підкреслює, що мова про статистику і ймовірності. Нове дослідження не можна розуміти як прогноз про наступну супервспишке на Сонце.

Краще бійтеся астероїдів і атомних бомб

Петер Стаунінг з Данського метеорологічного інституту згоден з Карофф. Він не вважає, що Земля постраждає від супервспишкі на Сонце.

«Цю інформацію треба співвіднести з можливостями. Я не вважаю, що в даному випадку шанси високі. Вибухи на Сонці можуть бути спрямовані в будь-яку сторону, і лише десята частина всіх викидів досягає Землі, - каже він. - Ні одна розумна людина не стане стверджувати, що Земля буде зачеплена супервспишкой на Сонце. Я, скоріше, злякаюсь астероїда або атомної бомби ».

А ось ризик постраждати від викиду, схожого на подію Керрінгтона, цілком реальний, вважають всі три експерта. Про це треба пам'ятати, на думку Петера Стаунинга.

«Хочу сказати, що ймовірність отримати ще одна подія Керрінгтона існує, і, наприклад, електростанції повинні її враховувати. Ми не впевнені, що зараз цьому приділяють увагу ».