Танец протуберанцев

13 марта 1989 года в Квебек пришла зима, температура воздуха опустилась ниже нуля. В 2.44 ночи стотонный трансформатор монреальской энергосистемы испытал перегрузку, произошло аварийное отключение, город погрузился в темноту. Шесть миллионов человек остались без света.

Температура на рассвете опустилась до -13 градусов. Жизненно важные системы работали от аварийных генераторов, отключение длилось 12 часов. В тот же день авиалайнеры вынуждены были снижаться, так как аппаратура на борту отказывалась работать. Многие рейсы по всему миру были отменены.

Эту аварию вызвал гигантский взрыв на Солнце. За три дня до аварии в обсерваториях, расположенных в разных частях планеты, астрономы зафиксировали на поверхности Солнца белую вспышку размером в несколько тысяч километров и температурой в миллионы градусов. Мощная волна излучения достигла Земли. Цветные огни северного сияния можно было видеть даже в средних широтах.

Почему же на Солнце возникают бури, когда в межпланетное пространство выбрасываются триллионы тонн вещества с огромной скоростью и освобождается количество энергии, эквивалентное одновременному взрыву миллиона миллионов атомных бомб?

Солнце представляет собой газовый шар диаметром около 1,5 миллиона километров, состоящий преимущественно из водорода.

Вся энергия звезды вырабатывается в ядре, там температура достигает 15 миллионов градусов. В этом ядерном реакторе водород превращается в гелий. Солнце окружают мощные магнитные поля. Так как Солнце состоит из подвижного газа, вращение звезды неравномерно, экватор обращается вокруг оси за 2.7 дней, а полюса за 32. Из-за такого вращения магнитные поля искривляются и скручиваются, на поверхности светила выплескиваются петли, состоящие из миллиардов тонн сверхгорячей плазмы. Через эти петли могла оы свободно пройти Земля. Появление таких петель является первым признаком надвигающейся бури.

О начале бури свидетельствуют яркие вспышки на поверхности светила. За вспышкой следует всплеск излучения. Астрономы фотографируют поверхность Солнца через мгновение после вспышек. На фотографиях ясно видна концентрическая ударная волна, распространяющаяся на тысячи километров. Такая волна могла бы обогнуть Землю меньше чем за минуту.

14 мая 1973 года на околоземной орбите начала работать американская космическая станция «Скайлэб». Там побывали 9 космонавтов. После того как они покинули станцию, она продолжила работу в автоматическом режиме. В 1979 году неожиданно спутниковая станция сошла с орбиты. Эта авария также была вызвана бурей на Солнце. Мощный всплеск рентгеновских и гамма-лучей вызвал неполадки аппаратуры на станции. Кроме того, излучение нагрело земную атмосферу и заставило ее расшириться. Воздушная атмосфера обволокла «Скайлэб», который до этого вращался в вакууме. Воздух замедлил движение спутника, и в июле 1979 года космический аппарат стоимостью в миллиарды долларов прекратил свое существование. К счастью, большая часть станции сгорела при входе в атмосферу, иначе ее обломки посыпались бы на головы людям. Чтобы избежать участи «Скайлэба», приходится регулярно корректировать траекторию движения современных спутников.

К сожалению, астрономы не могут предсказать время очередной солнечной вспышки. В апреле 1972 года прилунился «Аполлон-16», через 8 месяцев к Луне направился «Аполлон-17». В промежутке между этими двумя событиями на Солнце произошла мощная вспышка, в результате на Луну обрушились 10 миллиардов тонн солнечного излучения. К несчастью Луна лишена спасительной вуали атмосферы. Если бы на Луне в то время находились космонавты, они получили бы смертельную дозу облучения.

От излучения, вызванного солнечными бурями, нас защищает магнитосфера Земли. Этот невидимый щит заставляет большую часть солнечных частиц огибать планету и улетать в космос. Однако часть частиц солнечного вещества все-таки проникает в атмосферу, особенно в приполярных областях.

При столкновении солнечных частиц с газами атмосферы, частицы в верхних ее слоях начинают светиться. Чем сильнее солнечная буря, тем ярче северное сияние. 13 марта 1989 года световой спектакль в небе можно было наблюдать даже на широте Нью-Йорка. Это свидетельствует о колоссальной мощности бури.

Однако еще страшнее вспышек такое явление, как выброс коронарного вещества (ВКВ), когда десятки миллиардов тонн вещества вырывается из атмосферы Солнца. Ученые до сих пор точно не знают, почему возникают выбросы. Корона это внешняя часть солнечной атмосферы, которая простирается до расстояний в несколько десятков радиусов Солнца. Температура там достигает 1 700 000 градусов по Цельсию.

ВКВ это настоящий клубок заряженных частиц и магнитных полей в сто раз мощнее обычной вспышки. Смертоносное излучение распространяется со скоростью света и достигает Земли через 8 минут, частицы короны достигают Земли через 4 дня. Их воздействие губительно. В ионосфере Земли возникают электрические токи огромной силы, верхние слои атмосферы буквально «трещат» от электричества. Сквозь атмосферу проходят потоки заряженных частиц, которые индуцируют на поверхности Земли мощные электрические поля. В результате внезапно в энергосистему попадает ток огромной силы, сеть перегружается. Именно выброс короны явился причиной аварии в Квебеке.

Подобные события редки, но не уникальны. Насколько же часто они происходят? Чтобы выяснить это, ученые отправились за полярный круг. Оказывается, в слоях льда заключена информация о солнечных бурях, произошедших за последние тысячи лет. Во время солнечной бури на Земле возрастает концентрация нитратов. Исследователи пробурили керны в толстом слое полярных льдов. Сканируя ледяные слои, они обнаружили эпоху, когда произошла буря в три раза мощнее бури 1989 года. Мощный пик концентрации нитрата относится к сентябрю 1859 года. Тогда вышла из строя телеграфную сеть в Северной Америке и в большой части Европы. Если бы такая буря произошла сейчас, электричество отключилось бы почти по всей планете. Это вызвало бы спад в экономике.

Астрофизики, наблюдая за отдаленными звездами, обнаружили, что на них происходят вспышки в десять тысяч раз мощнее, чем на Солнце. Недавно телескоп «Хаббл» зафиксировал подобную вспышку на звезде, расположенной на расстоянии 450 световых лет от Земли. Особенно часто вспыхивают молодые звезды в туманности Ориона. Чем медленнее вращается звезда, тем слабее ее активность. Молодые звезды вращаются очень быстро, один оборот занимает несколько дней. Размер их магнитных полей в десять раз больше самой звезды. К счастью, Солнце можно назвать «пожилой» звездой, но и его вспышки крайне опасны.

Как же предсказать приступ солнечного гнева? Ведь если мы будем знать точную дату, то сможем отключать энергосистемы заранее и тем самым избежим аварии.

В сентябре 2006 года Япония запустила спутник, задачей которого было изучение сложных магнитных полей Солнца. Камеры спутника направлены на Солнце, они фотографируют солнечные пятна. В том же 2006 году НАСА запустило двойную систему солнечных спутников «Стерео», вращающихся по околосолнечным орбитам. Они передают на Землю трехмерное стереоскопическое изображение Солнца.

Первые письменные упоминания о солнечных пятнах относятся к 800 году до н.э. Галилей впервые создал рисунок их расположения на Солнце. Астрономы для анализа солнечной активности изучают пятна на поверхности светила. Некоторые из них больше Земли, другие имеют размер всего несколько сотен километров. Атмосфера Солнца горячее его поверхности. Температура пятен ниже температуры окружающей поверхности, 3500 градусов против 5500. Пятна появляются в соответствии с 11-летним циклом солнечной активности. При минимуме пятен вспышек меньше всего, при максимуме больше всего. С 1645 по 1714 год солнечных пятен почти не было, в Европе и в Северной Америке наступило похолодание. Тогда Темза замерзала на несколько месяцев.

Перед аварией в Квебеке астрономы зафиксировали огромные солнечные пятна на восточном краю поверхности светила. Нетрудно рассчитать, что следующий пик солнечной активности наступит в 2012 году.

Мария БУУК