Гид для тех, кто наблюдает за солнечными изменениями

Общие факты

Наша солнечная система состоит из Солнца и всего того, что вращается вокруг него: планеты, астероиды, кометы. Радиус Солнца составляет 696 тысяч километров, что в 109 раз больше радиуса Земли. Масса Солнца 1,99x1030 килограмм – в 333 тысячи раз больше массы Земли.

Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли, 8,3 световых минутах. Но это расстояние может колебаться в зависимости от расположения Земли в орбите.

Солнце – звезда, которая в 110 раз больше Земли. Солнце состоит на 75% из водорода и на 25% из гелия от всей массы, а также на 0,1% из более тяжелых веществ, как углерод, азот, кислород, магний, неон, кремний и железо. Его масса составляет 99,86% всей массы Солнечной системы.

Звезды, как Солнце, сияют от 9 до 10 миллиардов лет. Солнцу 4,5 миллиардов лет, а через 5 миллиардов лет оно станет красным гигантом, достигнув вершины своей яркости. Но красные гиганты считаются затухающими звездами, так как водород на них исчерпал себя. 

Солнце не твердое и не газообразное по своей природе. Оно является плазменной системой, газообразной у поверхности и более твердой к центру. Плазменная структура обуславливает дифференциальное вращение Солнца, то есть более быстрое у экватора, чем у полюсов. Солнце обладает почти идеальной сферической формой.

Структура Солнца

Солнце имеет 6 слоев. Внутри расположено ядро, радиационная и конвекционная зоны, а на поверхности – фотосфера, хромосфера и корона.

Энергия, получаемая в результате расплавления атомов водорода в коре (620 миллионов тонн водорода в секунду), питает Солнце и устремляется в виде света на Землю.

Циклы солнечной активности, магнитные поля Солнца

Все проявления солнечной активности связаны с магнитными полями: солнечные пятна, вспышки, протуберанцы. Магнитные поля являются причиной появления пятен и активных областей, в которых наблюдаются солнечные вспышки – выбросы энергии. Интенсивность магнитного поля меняется в течение 11 летнего цикла, во время которого количество пятен, вспышек, бурь увеличивается при максимуме солнечной активности, а потом быстро исчезает, что называется минимумом солнечной активности.

Солнечная активность вызывает на Земле северные сияния, перебои радиосвязи и электроэнергии, а также изменяет внешнюю оболочку атмосферы Земли.

Солнечные пятна

Солнечные пятна – области наибольшей магнитной активности, в которых происходят солнечные вспышки и выбросы коронального вещества. Пятна могут изменяться в размере в зависимости от активности Солнца. Их размер может достигать 80 тысяч километров в диаметре, делая их видимыми на Земле без телескопа. Пятна окружены яркими полями, которые имеют ячеистую структуру и называются факелами.

Солнечный ветер

Солнечный ветер представляет собой расширяющуюся плазму короны Солнца, поток заряженных частиц в гелиопаузе, истекающих со скоростью 1200 км/с. Гелиосфера – область околосолнечного пространства, в которой движется плазма солнечного ветра.

Солнечные вспышки

Солнечные вспышки представляют собой крупные вспышки выделения энергии в атмосферу Солнца, которые загораются в течение нескольких минут и потухают в течение часа. Они затрагивают внешние слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону. Скорость выделения энергии приблизительно равна скорости света. Вспышки представляют собой выброс электромагнитного излучения в виде света, радиоволн и гамма-волн.

Вспышки возникают в активных местах вокруг пятен, в которых магнитные линии проникают через фотосферу к короне. Корона обеспечивает необходимую для вспышки энергию, которая также может быть и корональным выбросом. Но связи между вспышками и корональными выбросами пока не установлено.

Рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение от солнечных вспышек могут оказывать серьёзное воздействие на ионосферу Земли и вызывать сбои в дистанционном радиоуправлении.

По интенсивности рентгеновского излучения в пике солнечные вспышки классифицируются с помощью латинских букв A, B, C, M or X от меньшего к большему. Интенсивность вычисляется в ваттах на метр квадратный (Вт/м2). Пиковая интенсивность самой мощной вспышки составляет больше 10-4 Вт/м2. В каждом классе вспышки могут индексироваться цифрами по силе от 1 до 9 в порядке возрастания, но в классе Х шкала не замкнута сверху. Так, вспышка класса X2 в два раза мощнее вспышки класса X1.

Корональные выбросы массы

Корональные выбросы – огромные выбросы плазмы из короны Солнца в наиболее активных местах, таких как группы пятен. В период максимума солнечной активности Солнце может вызвать около трех выбросов каждый день, а в период минимума солнечной активности – один раз в 5 дней.

Если во время солнечных вспышек энергия реализуется в виде электромагнитного излучения, то во время корональных выбросов эта энергия используется для ускорения огромного количества плазмы и других веществ.

На рисунке представлено типичное состояние, когда магнитное поле Земли отклоняет заряженные частицы плазмы.

Когда же Солнце выбрасывает корональную массу, ударная волна частиц высокой энергии вызывает магнитные бури, которые в свою очередь нарушают магнитосферу Земли, сжимая ее с одной стороны и удлиняя с другой. Когда магнитосфера восстанавливается, она производит энергию, направленную на верхние слои атмосферы Земли.

Этот процесс часто вызывает северные и южные сияния, нарушает работу спутников и линий электропередач. Космонавты и пилоты особенно подвержены риску излучения в период корональных выбросов Солнца.

Геомагнитные бури

Геомагнитные бури представляют собой временные изменения в магнитосфере Земли, вызываемые ударной волной солнечного ветра и/ или магнитного облака. При взаимодействии с магнитным полем Земли магнитосфере сообщается огромное количество энергии.

Атмосфера Земли и магнитосфера обеспечивают необходимый уровень защиты от излучения, но астронавты подвержены потенциально летальным дозам излучения. Проникновение частиц высокой энергии в живые клетки вызывает хромосомные нарушения, раковые изменения и другие проблемы. Именно поэтому длительное нахождение человека в космосе пока невозможно, а освоение Луны крайне опасно для жизни человека. Так, космонавты орбитальной станции «Мир» в 1989 году получили годовой объем излучения всего за несколько часов пребывания в открытом пространстве.

Магнитные бури влияют не только на здоровье и самочувствие людей, но и на погоду и многие области деятельности человека.