Космическая погода, возмущения солнечного ветра и радиовсплески

солнечный Ветер, поток электрически заряженных частиц, исходящий из внешнего атмосферного слоя короны Солнца, представляет угрозу для формы жизни и электротехники, основанной на современном человеческом обществе. Магнитное поле Земли обеспечивает защиту от приближающегося солнечный ветер, отклоняя их. Резкий солнечный такие события, как массовый выброс электрически заряженной плазмы из короны Солнца, создают возмущения в солнечный ветер. Поэтому изучение возмущений в условиях солнечный ветер (называемый Space погода) является обязательным условием. Корональный выброс массы (CME), также называемый «солнечный штормы» или «космосе штормов» связан с солнечный радио всплески. Изучение солнечный Радиовсплески в радиообсерваториях могут дать представление о КВМ и условиях солнечного ветра. Первое статистическое исследование (недавно опубликованное) 446 зарегистрированных радиовсплесков типа IV, наблюдавшихся в течение последнего 24-го солнечного цикла (каждый цикл относится к изменению магнитного поля Солнца каждые 11 лет), показало, что большинство длительных радиовсплесков типа IV солнечный Всплески сопровождались корональными выбросами массы (КВМ) и возмущениями условий солнечного ветра. 

Точно так же, как на погоду на Земле влияют возмущения ветра, космосе погода» зависит от возмущений «солнечного ветра». Но на этом сходство заканчивается. В отличие от ветра на Земле, который состоит из воздуха, состоящего из атмосферных газов, таких как азот, кислород и т. д., солнечный ветер состоит из перегретой плазмы, состоящей из электрически заряженных частиц, таких как электроны, протоны, альфа-частицы (ионы гелия) и тяжелые ионы, которые постоянно испускаются из атмосферы. атмосферу Солнца во всех направлениях, в том числе и в направлении Земли.   

Солнце является основным источником энергии для жизни на Земле, поэтому во многих культурах его уважают как дателя жизни. Но есть и другая сторона. Солнечный ветер, непрерывный поток электрически заряженных частиц (то есть плазмы), исходящий из солнечной атмосферы, представляет угрозу жизни на Земле. Благодаря магнитному полю Земли, которое отклоняет большую часть ионизирующего солнечного ветра (от Земли), и атмосфере Земли, которая поглощает большую часть оставшегося излучения, обеспечивая тем самым защиту от ионизирующего излучения. Но это еще не все: помимо угрозы биологическим формам жизни, солнечный ветер также представляет угрозу для современного общества, основанного на электричестве и технологиях. Электронные и компьютерные системы, электрические сети, нефте- и газопроводы, телекоммуникации, радиосвязь, включая сети мобильной связи, GPS, космосе миссии и программы, спутниковая связь, Интернет и т. д. – все это потенциально может быть нарушено и остановлено из-за возмущений солнечного ветра.¹. Особой опасности подвергаются космонавты и космические корабли. Так было несколько раз, например, в марте 1989 г. Квебек Блэкаут'в Канаде из-за массивной солнечной вспышки сильно повреждена электросеть. Некоторые спутники тоже были повреждены. Поэтому настоятельно необходимо следить за условиями солнечного ветра в непосредственной близости от Земли - насколько его характеристики, такие как скорость и плотность, магнитное поле сила и ориентация, а также уровни энергетических частиц (т.е. космосе погода) окажет влияние на формы жизни и современное человеческое общество.  

Как «прогноз погоды», можеткосмосе погода» тоже можно предсказать? Что определяет солнечный ветер и его условия в окрестностях Земли? Могут ли какие-то серьезные изменения в космосе заранее знать погоду, чтобы принять упреждающие меры, чтобы свести к минимуму разрушительное воздействие на Землю? И почему вообще образуется солнечный ветер?   

Солнце представляет собой шар из горячего электрически заряженного газа и поэтому не имеет определенной поверхности. Слой фотосферы рассматривается как поверхность Солнца, потому что это то, что мы можем наблюдать со светом. Слои ниже фотосферы внутрь к ядру для нас непрозрачны. Солнечная атмосфера состоит из слоев над поверхностью фотосферы Солнца. Это прозрачный газовый ореол, окружающий Солнце. Солнечная атмосфера, которую лучше видно с Земли во время полного солнечного затмения, состоит из четырех слоев: хромосферы, переходной области Солнца, короны и гелиосферы.  

Солнечный ветер формируется в короне, втором слое (снаружи) солнечной атмосферы. Корона — это слой очень горячей плазмы. В то время как температура поверхности Солнца составляет около 6000К, средняя температура короны составляет около 1-2 миллионов К. Названный «парадоксом коронального нагрева», механизм и процессы нагрева короны и ускорения солнечного ветра до очень высоких значений высокая скорость и расширение в межпланетный космосе еще не совсем понятен, ² хотя в недавней статье исследователи попытались решить эту проблему с помощью фотонов аксионного происхождения (гипотетическая элементарная частица темной материи). ³.  

Иногда огромное количество горячей плазмы выбрасывается из короны в самый внешний слой солнечной атмосферы (гелиосферу). Обнаружено, что массовые выбросы плазмы из короны, называемые корональными выбросами массы (CME), вызывают большие возмущения в температуре, скорости, плотности и плотности солнечного ветра. межпланетный магнитное поле. Они создают сильные магнитные бури в геомагнитном поле Земли. ⁴. Извержение плазмы из короны включает ускорение электронов, а ускорение заряженных частиц порождает радиоволны. В результате корональные выбросы массы (CME) также связаны со всплесками радиосигналов от Солнца. ⁵. Таким образом, космосе исследования погоды будут включать изучение времени и интенсивности массовых выбросов плазмы из короны в сочетании с соответствующими солнечными вспышками, которые представляют собой радиовсплески типа IV, продолжающиеся в течение длительного времени (более 10 минут).    

Возникновение радиовсплесков в более ранних солнечных циклах (периодический цикл магнитного поля Солнца каждые 11 лет) в связи с корональными выбросами массы (CME) изучалась в прошлом.  

Одно недавнее долгосрочное статистическое исследование, проведенное Аншу Кумари и др. Университета Хельсинки о радиовсплесках, наблюдаемых в 24-м солнечном цикле, проливает дополнительный свет на связь длительных радиовсплесков более широкой частоты (так называемых всплесков типа IV) с КВМ. Команда обнаружила, что около 81% всплесков типа IV сопровождались корональными выбросами массы (КВМ). Около 19% всплесков IV типа не сопровождались КВМ. Кроме того, только 2.2% КВМ сопровождаются радиовсплесками IV типа. ⁶.  

Понимание сроков длительных всплесков типа IV и КВМ в постепенном порядке поможет в планировании и выборе времени текущих и будущих космосе программы соответственно, чтобы уменьшить их влияние на такие миссии и, в конечном итоге, на формы жизни и цивилизацию на Земле. 

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2102111 

Ссылки:    

1. Белый С.М., б.д. Солнечные радиовсплески и Space Погода. Университет Мэриленда. Доступно онлайн по адресу https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Доступ осуществлен 29 января 2021 г. 

2. Ашванден М.Дж. и др. 2007. Парадокс коронального нагрева. Астрофизический журнал, том 659, номер 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Русов В.Д., Шарф И.В. и др. 2021. Решение задачи нагрева короны с помощью фотонов аксионного происхождения. Физика Темной Вселенной, том 31, январь 2021 г., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Верма П.Л. и др., 2014. Корональные выбросы массы и возмущения параметров плазмы солнечного ветра в связи с геомагнитными бурями. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Гопалсвами Н., 2011. Корональные выбросы массы и солнечные радиоизлучения. Центр данных CDAW НАСА. Доступно в Интернете по адресу https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Доступ 29 января 2021 г.  

6. Кумари А., Моросан Д.Е., Килпуа Э.К.Дж., 2021. О возникновении солнечных радиовсплесков IV типа в солнечном цикле 24 и их связи с корональными выбросами массы. Опубликовано 11 января 2021 г. Астрофизический журнал, Том 906, номер 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878