Автор: Корональные дыры — это особые области на поверхности Солнца в сфере его короны, которые возникают из-за нарушений естественных процессов внутри звезды. В этих местах уменьшается температура и плотность поверхности.
Корональные дыры появляются во время пониженного пика солнечной активности. Образуются, как правило, у полюсов и связаны с выбросом в космическое пространство кусков плазмы. Поток радиации всегда предшествует образованию дыры. Эти явления фиксируются на Земле с помощью радиотелескопов.
Содержание
Где образуются пятна
Солнечные пятна, по словам ученых — явление по настоящему удивительное. Возникают на Солнце они практически мгновенно. Ранее астрофизики считали, что образуются пятна на глубине примерно в 30% от глубины Солнца. Далее они поднимаются вверх в виде скрученной нити плазмы. Однако не так давно эксперты выяснили, что пятна образуются все же в толще звезды на глубине не более 150-450 км.
Что собой представляют
Размер солнечных пятен в большинстве случае сопоставим с размером планет Солнечной системы. При наблюдении через телескоп такое пятно выглядит как небольшой участок, имеющий более темный цвет, чем остальная поверхность Солнца.
Однако темный цвет пятен вовсе не означает того, что они холодные. Если бы такое пятно располагалось на небе отдельно от звезды, оно имело бы примерно такую же светимость, что и Луна. Холодными темные пятна могут считаться только в сравнение с самим Солнцем. Их температура равна примерно 3500 °С, в то время, как температура окружающей их массы звезды доходит до 5500 °С.
Северное сияние
Корональные дыры являются причиной возникновения северных сияний. Это связано с воздействием плазмы на атмосферу и магнитное поле нашей планеты. В северных широтах расположен полюс, вокруг которого концентрируется энергия.
Она, проходя через атмосферу, приводит к образованию ярких вспышек. Их называют северными сияниями. Они всегда связаны с повышенной магнитной активностью Солнца или Земли и часто возникают как реакция на воздействие радиации.
В чем состоит действие солнечной бури
В процессе коронального выброса массы Солнце извергает высокоэнергетические частицы, которые улетают в космос на скоростях в несколько миллионов километров в час. Через день или чуть позже эти частицы оказываются в магнитном поле Земли, порождая магнитную бурю.
- Потоки высокоэнергетических протонов и электронов повреждают электронные схемы и вызывают деградацию солнечных батарей космических аппаратов (в том числе и Международной космической станции).
- Под их воздействием несколько нагревается верхний слой атмосферы, что вызывает ее «подъем». В результате повышается лобовое сопротивление движению низкоорбитальных спутников, что требует коррекции и снижает их сроки пребывания на орбитах.
- Под воздействием радиации ионосфера Земли меняет свою форму. В ней образуются пузыри плазмы. Проходя через такие зоны, сигналы от спутников GPS искажаются или поглощаются. В результате становится невозможной точная спутниковая навигация.
- Кроме того, ионизированные частицы воздействуют на распространение радиоволн. Самолеты, летающие в Заполярье (на широтах выше 85 градусов), полностью зависят в своей навигации от высокочастотной радиосвязи, так что в такой ситуации серьезно рискуют сбиться с курса.
- Колебания магнитного поля наводят сильные электрические токи в газо- и нефтепроводах, провоцируя таким образом их коррозию.
- Кроме того, эти токи наводятся и в инфраструктуре электросетей, например в трансформаторах, которые могут просто взорваться из-за резких бросков тока.
Это может показаться чрезмерно пессимистичным, однако реальные исторические хроники утверждают, что Хэллоуинская буря 2003 года выглядит сущей безделицей в сравнении с более ранними событиями.
В марте 1989 года геомагнитная буря вырубила высоковольтный трансформатор на гидроэлектростанции в канадском Квебеке. В результате морозной зимней ночью вся провинция на девять часов осталась без электричества. Магнитная буря, охватившая всю Землю в марте 1921 года, вызывала пожары на телеграфных и телефонных станциях, а также на железнодорожных станциях, подключенных к только зарождающимся электросетям. Самая сильная из наблюдавшихся до сих пор магнитных бурь — «Событие Кэррингтона» — произошла в сентябре 1859 года. Тогда наведенные геомагнитной бурей токи достигали такой силы, что в течение четырех суток телеграфисты, отключив свое оборудование от аккумуляторов, передавали сообщения, используя исключительно «ток полярного сияния», который наводился в линиях передачи.
«За все эти годы в физических механизмах солнечного и земного магнитных полей не изменилось по сути ничего. Изменились мы сами, — говорит Каппенман. — Мы понастроили множество грандиозных электросетей и, завязав на них все стороны нашей жизнедеятельности, стали зависеть от их капризов. Раньше или позже мы дождемся еще одной бури, сравнимой с «Событием Кэррингтона». Только в 1859 году единственной технической системой, оказавшейся под ударом космической стихии, была телеграфная сеть, а в 1921 году вся электроэнергетика пребывала на стадии младенчества. Теперь же куда ни посмотри — мы везде видим системы и сети, практически беззащитные перед магнитными бурями.
Как образуются
Образуются солнечные пятна на нашем светиле в регионах с особенно сильными магнитными полями. Сила магнитных полей в районе таких участков в 2500 раз превосходит магнитное поле Земли. Это также намного сильнее, чем еще где-либо на самом Солнце. Магнитное поле препятствует прохождению потока тепла из недр звезды. В результате область охлаждается и образуется темное пятно.
Корональные выбросы
Из солнечной короны происходит выброс вещества посредством энергии, накопленной в активных областях звезды. Выброс состоит из плазмы, содержащей электроны и протоны с незначительным количеством кислорода и гелия. Внешне выброс выглядит, как гигантская петля. Её основания – одно или оба – сцеплены с солнечной атмосферой. Высокое магнитное поле при этом представляется скрученными в жгут силовыми линиями.
Трудности наблюдения
Наблюдение Солнца очень затруднено. Близость звезды к нашей планете создаёт сложности для изучения многих процессов из-за яркости и блеска, мешающего смотреть.
Астрономы пока мало знают о таком явлении, как корональные дыры. Главная причина в том, что за Солнцем, как уже указывалось, сложно наблюдать
Поэтому зафиксировать появление корональной дыры непросто. В 70-е гг. на орбите нашей планеты был установлен коронограф – устройство для наблюдения за Солнцем. Он должен был фиксировать образование новых дыр.
Коронограф сделан таким образом, чтобы на звезду можно было смотреть без риска для зрения.
Но и этот прибор не дает возможности стабильного наблюдения поверхности светила. Поэтому в момент образования вспышки не всегда удаётся установить, движется ли радиация к Земле, или она направлена в сторону от неё. Эти данные становятся известны по мере приближения отделившейся от Солнца массы к самому коронографу.
Периодичность образования дыр
Считается, что дыры образуются с периодичностью один раз в две недели. Чаще всего это естественный процесс, связанный с переменой фаз работы самого Солнца. Однако эти этапы установить не удаётся, поэтому пока нет точных предсказаний о времени и месте возникновения новых дыр.
Очевидно, что корональная дыра на Солнце имеет электромагнитную природу. Она образуется рядом с магнитными полюсами звезды. Через незримые каналы связи поле Солнца связывает с земным. Происходит передача информации от одного объекта к другому. В результате возбуждается магнитосфера нашей планеты.
Вспышки и выбросы
Сдерживаемая магнитная сила пятен может вызывать на Солнце опасные побочные эффекты. К таким эффектам в первую очередь относят солнечные вспышки, вызывающие магнитные бури. Когда линии магнитного поля в районе пятен становятся запутанными, они начинают приобретать новые конфигурации с одновременным выбросом магнитной энергии.
Эта энергия взаимодействует с окружающей плазмой. В результате происходит энергетический взрыв, который и называют солнечной вспышкой.
Тепло от вспышки в свою очередь может спровоцировать еще одно опасное явление — взрывной выброс корональной массы. В этом случае заряженные солнечные частицы вырываются из атмосферы звезды и с огромной скоростью летят в открытый космос.
Если на пути этих частиц оказывается Земля, возникает опасность выхода из строя энергосистем, повреждения спутников, отключения радиосвязи. Магнитное поле защищает нашу планету от выбросов достаточно надежно. Но астронавты, работающие в космосе, в этот момент могут получать повышенные дозы радиации.
Влияние на Землю
Активность Солнца несомненно влияет и на нашу планету, и на её биосферу. Фактически, наша звезда определяет характер и ритм жизни планеты. Без неё существование Земли и жизни на ней невозможно, но оно же и главная опасность для них.
Земля хорошо защищена своим мощным магнитным полем, и именно оно отбивает атаки жёсткого облучения, вызванные вспышками нашего светила. Мы можем наблюдать следы этой борьбы в высоких широтах, где через полярные воронки магнитного поля просачиваются частички солнечного ветра. Они взаимодействуют с молекулами и атомами газов атмосферы Земли, вызывая красочные северные сияния.
Воздействие на человека
Но красоту полярных сияний дополняют магнитные бури, воздействующие на работу некоторых приборов, да и на организм человека. Ученый Чижевский, Александр Леонидович советский учёный, биофизик, философ, поэт, художник.А.Л. Чижевский ещё в 20-х годах понял, что солнечная активность влияет на возникновение заболеваний. Особенно явно это проявляется в сердечно-сосудистых заболеваниях. Эпидемии, поражавшие человечество в разные века, тоже укладываются в теорию учёного. Чижевским была составлена хронология эпидемий чумы с середины пятого века до конца девятнадцатого. Вспышки смертельной болезни пришлись на пики солнечной активности.
Учёные из Японии установили, что вспышки на Солнце могут изменить количество лейкоцитов в крови. Более того, с конца XIX по вторую половину ХХ веков среднее количество лейкоцитов уменьшилось в три раза. Это полностью совпало с интенсивностью солнечной активности. Магнитные бури, рождаемые взрывами солнечной активности, приводят к сбоям механизма свёртывания крови. Нервные заболевания учащаются и обостряются. Человек быстрее утомляется, а количество дорожных происшествий увеличивается. Это происходит из-за влияния магнитных бурь на биоритмы мозга человека.
Изучение солнечной активности привело к созданию новых наук: гелиобиологии и солнечно-земной физики. Они призваны исследовать взаимную связь земной жизни и климата с активными солнечными проявлениями, потому что солнечная активность – главный стимулятор жизненных процессов.
Воздействие на природу
Животный и растительный миры тоже зависимы от солнечной активности. Именно в их высшие значения саранча собирается в полчища, а рыбы увеличивают свою численность. Даже популяции соболей, когда активность Солнца на пике, растут.
Мировой океан изменяет свою температуру в зависимости от активизации светила. И это влияет на развитие морских растений и планктона.
Всплески солнечной активности вполне способны отрицательно повлиять на функционирование систем связи, линий электропередач. Нарушаются системы навигации авиационных и космических объектов, возникают вихревые токи в трансформаторах и проводниках.
Чем грозит такая вспышка?
Большинство солнечных вспышек никак не отражается на жизни простых людей. Мы просто о них не знаем и продолжаем спокойно жить. Сказать спасибо за это мы должны атмосфере нашей планеты. Её озоновый слой надёжно предохраняет поверхность Земли от избыточного излучения. Большая часть излучения поглощается и не доходит до нас.
Однако облака плазмы от солнечных вспышек и выбросов корональной массы долетают до нашей планеты и становятся причиной геомагнитных бурь, сильно влияющих на самочувствие людей. Всё дело в том, что магнитное поле Земли удерживает вокруг себя большое количество заряженных частиц, образующих магнитосферу. Все планеты, имеющие собственное магнитное поле, обладают магнитосферой: Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Меркурий и Марс обладают очень слабыми магнитосферами.
Солнечный ветер, потоки плазмы, излучаемые Солнцем, взаимодействуют с магнитосферой. Не будь у нашей планеты магнитосферы, плазма бы спокойно попадала на её поверхность. Однако если магнитосфера Земли нормально противостоит солнечному ветру, то плазма, летящая от солнечных вспышек, способна достаточно сильно её «потрепать». Взаимодействуя с магнитосферой Земли, потоки плазмы вызывают возмущения в ней — бури, ощущающиеся метеозависимыми людьми.
Всё дело в том, что организм человека привык к магнитному полю Земли и использует его в повседневной жизни, например для ориентации в пространстве. Возмущения же магнитного поля вызывают разбалансировку систем организма у некоторых людей, наиболее чувствительных к этому явлению. Считается, что геомагнитные бури вызывают мигрень, бессонницу, скачки давления. Однако всё это сугубо индивидуально. Сказать, как влияют геомагнитные бури, вызываемые вспышками на Солнце, на конкретного человека, сложно. Учёные всё ещё изучают этот вопрос, есть даже целый раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы, — гелиобиология.
Поэтому самое главное — не паниковать. Как правило, метеозависимые люди хорошо знают, что у них может заболеть от геомагнитных бурь. Метеозависимым, а также лицам с хроническими заболеваниями следует отслеживать приближение магнитных бурь и заранее исключать в этот период какие-либо события, действия, которые могут привести к стрессу. Лучше всего в это время быть в состоянии покоя, отдыхать и сократить любые физические и эмоциональные перегрузки.