Солнечный ветер, поток электрически заряженных частиц, исходящий из внешнего атмосферного слоя короны Солнца, представляет угрозу для форм жизни и электрических технологий, основанных на современном человеческом обществе. Магнитное поле Земли обеспечивает защиту от приходящего солнечного ветра, отклоняя их. Резкие солнечные события, такие как выброс массы электрически заряженной плазмы из короны Солнца, создают возмущения в солнечном ветре. Поэтому изучение возмущений в условиях солнечного ветра (называемого космической погодой) является обязательным. Корональный выброс массы (CME), также называемый «солнечными бурями» или «космическими бурями», связан с солнечными радиовсплесками. Изучение солнечных радиовсплесков в радиообсерваториях может дать представление о КВМ и условиях солнечного ветра. Первое статистическое исследование (опубликованное недавно) 446 зарегистрированных радиовсплесков типа IV, наблюдавшихся в последнем 24-м солнечном цикле (каждый цикл относится к изменению магнитного поля Солнца каждые 11 лет), показало, что большинство длительных радиовсплесков IV типа Всплески сопровождались корональным выбросом массы (CME) и возмущениями в условиях солнечного ветра.
Точно так же, как на Землю влияют возмущения ветра, на космическую погоду "влияют возмущения" 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 тяжелых ионов, которые постоянно исходят из атмосфера Солнца во всех направлениях, в том числе и в сторону Земли.
Солнце является высшим источником энергии для жизни на Земле, поэтому во многих культурах считается дарителем жизни. Но есть и обратная сторона. Солнечный ветер, непрерывный поток электрически заряженных частиц (например, плазмы), исходящий из солнечной атмосферы, представляет угрозу для жизни на Земле. Благодаря магнитному полю Земли, которое отклоняет большую часть ионизирующего солнечного ветра (от Земли), и атмосфере Земли, которая поглощает большую часть оставшейся радиации, обеспечивая защиту от ионизирующего излучения. Но это еще не все - помимо угрозы для биологических форм жизни, солнечный ветер также представляет угрозу для электричества и современного общества, движимого технологиями. Электронные и компьютерные системы, электрические сети, нефте- и газопроводы, телекоммуникации, радиосвязь, включая сети мобильной связи, GPS, космические миссии и программы, спутниковая связь, Интернет и т. Д. - все это потенциально может быть нарушено и остановлено из-за сбоев в работе. Солнечный ветер1. 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 энергичных частиц (например, космическая погода) будут иметь влияние на формы жизни и современное человеческое общество.
Можно ли предсказывать и «космическую погоду», как и «прогноз погоды»? Что определяет солнечный ветер и его условия в окрестностях Земли? Можно ли заранее узнать о каких-либо серьезных изменениях космической погоды, чтобы принять упреждающие меры для минимизации разрушительного воздействия 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 образуется в короне, втором (извне) слое солнечной атмосферы. Корона - это слой очень горячей плазмы. В то время как температура поверхности Солнца составляет около 6000 К, средняя температура короны составляет около 1-2 миллионов К. Это называется «Парадоксом нагревания короны», механизм и процессы нагрева короны и ускорения солнечного ветра до очень высоких значений. высокая скорость и расширение в межпланетное пространство еще недостаточно изучены, 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 во внешний слой солнечной атмосферы (гелиосферу). Известно, что выбросы массы плазмы из короны, получившие название корональных выбросов массы (CME), вызывают большие возмущения в температуре, скорости, плотности и межпланетном магнитном поле солнечного ветра. 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. Следовательно, исследования космической погоды будут включать изучение времени и интенсивности выбросов массы плазмы из короны в сочетании с соответствующими солнечными вспышками, которые представляют собой радиовсплески типа IV, длящиеся 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 другие. из Университет Хельсинки на радиовсплесках, наблюдаемых в 24-м солнечном цикле, проливает дополнительный свет на связь длительных, более широких частотных радиовсплесков (называемых всплесками типа IV) с КВМ. Команда обнаружила, что около 81% всплесков IV типа сопровождались корональными выбросами массы (CME). Около 19% всплесков IV типа не сопровождались КВМ. Кроме того, только 2.2% КВМ сопровождаются радиовсплесками IV типа. 6.
Понимание времени длительных всплесков типа IV и CME по нарастающей поможет в разработке и планировании текущих и будущих космических программ соответственно, чтобы уменьшить их влияние на такие миссии и, в конечном итоге, на формы жизни и цивилизация на Земля.
Ссылки:
- Белый СМ., Н. Д. Солнечные радиовспышки и космическая погода. Университет Мэриленда. Доступно в Интернете по адресу https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Доступ осуществлен 29 января 2021 г.
- Ашванден М.Дж. и др. 2007. Парадокс коронального нагрева. Астрофизический журнал, том 659, номер 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070
- 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
- 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
- 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.
- 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
