В последнее время в различных источниках появляется все больше информации о «конце света» и о возможных катаклизмах, связанных с природными явлениями, а также о техногенных катастрофах. Огромное количество противоречивых данных вводит в ступор неподготовленных людей и приводит к тому, что они стараются вообще не думать на эту тему и пропускают все мимо ушей. Однако если верить народной мудрости, наличие дыма означает, что где-то горит огонь, и не обращать на это внимание было бы с нашей стороны обычным невежеством. Рассмотрим одно из множества явлений, которое по некоторым предположениям и прогнозам может стать причиной масштабной катастрофы.

Вспышки на попали в поле зрения людей еще в 1859 году, тогда они стали причиной неисправностей с телеграфными линиями. Кроме того, это событие привело к тому, что северное сияние можно было увидеть на Гавайях. Как известно, наше светило существует по определенным циклам – в течении одиннадцати лет солнечная активность имеет минимальную величину, а после этого она значительно возрастает. Максимальные вспышки наблюдаются как раз на пике активности. В это время Солнце выделяет магнитную и радиационную энергии, а также ультрафиолет в очень больших количествах. Они доходят до Земли буквально за несколько часов. Солнечное излучение должно останавливаться магнитным полем нашей планеты, которое предотвращает нанесение ей значительного ущерба, однако вследствие его истощения должная безопасность не может быть гарантирована.

Так к каким же конкретным последствиям могут привести и возможно ли от них защититься? Данное явление способно вызвать очень большие геомагнитные бури и полный отказ электрической сети. Это может привести не только к невозможности использования электрических приборов, но и к катастрофе глобального характера. Если что-то подобное случится, все начнется с того, что люди смогут увидеть очень яркое сияние большой интенсивности. После этого перестанут работать все трансформаторы и энергетические системы. По прогнозам специалистов, в США все ключевые трансформаторы сгорят всего за 90 секунд, и без электричества останутся больше, чем 130 млн. человек.

Вначале катастрофы никто не погибнет, но достаточно быстро начнут разрушаться структуры и системы, от которых напрямую зависит жизнь огромного количества людей. Перестанут работать нефтепроводы и газопроводы, в населенные пункты не будет поступать вода, бензоколонки выйдут из строя. Автономные энергетические системы, которые есть в некоторых учреждениях, рассчитаны на функционирование в течении трех дней. По подсчетам экспертов за год могут умереть несколько миллионов человек, и их смерть будет связана с косвенными причинами остановки экономики.

Но стоит ли делать такие мрачные и безнадежные прогнозы в связи с событием, которого может и не произойти? Как говорят специалисты, подобная электромагнитная буря вполне возможна, и ее проявление всего лишь вопрос времени. По словам профессора Дениэля Бейкера масштабные вспышки на Солнце могут привести к результатам, которые сравнимы с падением огромного астероида или с ядерной войной. Даже если произойдет событие, подобное тому, которое наблюдалось в 1859 году, современные люди его могут и не пережить. Это связано с сегодняшним уровнем развития промышленности и с важностью трансформаторов, на замену которых требуется очень много времени. Как видим, несмотря на все достижения современного человечества, в каком-то смысле оно сейчас является более уязвимым, чем 150 лет назад. Развитие различных сфер человеческой деятельности ставит людей в прямую зависимость от новых изобретений и от техники, которая постоянно усовершенствуется. Это наводит на мысль, что у каждого достижения есть обратная сторона, и когда-нибудь она может проявиться во всей своей красе.

Как мы знаем, сейчас активно обсуждается не только чрезмерная солнечная активность, но и возможность падения астероида, таяние полярных льдов, опасности большого андронного колайдера, эпидемии, наводнения и многое другое. Некоторые даже говорят о восстании машин и о нашествии представителей внеземных цивилизаций. С другой стороны в литературе и в прессе появляются сообщения о том, что пришло время трансформации человечества, и что для выживания люди должны измениться духовно и нравственно. Чаще всего, такое преобразования связывается с возможностями религий и эзотерических течений. Несмотря на то, что многие прогнозы не очень оптимистичны, люди начинают задумываться о своем месте в мире и о том, что им нужно делать, для того чтобы выжить. Может быть, изменение достаточного большого количества людей сможет предотвратить катастрофу или сделать ее менее разрушительной. Каждому из нас остается только работать над собой и надеяться на лучшее.

Уже не одно десятилетие ученые разных стран пытаются выяснить, каким образом можно прогнозировать такие природные явления как вспышки на Солнце. Их частоту обусловливают одиннадцатилетние циклы солнечной активности. Однако самые мощные и неприятные проявления активности Солнца настигают нас, совершенно внезапно, и по сей день. Это обусловлено тем, что прогнозировать солнечные вспышки можно только при анализе магнитных солнечных полей, не отличающихся постоянством и хотя бы минимальной стабильностью.

Влияние солнечных вспышек на космическое пространство

Наиболее неблагоприятными солнечные вспышки считаются для покорителей космоса. Представляя наибольшую степень угрозы в просторах космического пространства, волны мощной взрывной энергии вполне могут повреждать спутники связи, и даже космические аппараты, полностью выводя приборы и системы управления из строя. Вспышки на , образующие мощные потоки протонов, значительно повышают уровень радиации, вследствие чего люди в открытом космосе могут запросто подвергаться сильному облучению. Определенный риск облучения существует даже для пассажиров авиалайнеров, которые совершают перелеты в определенные периоды, приходящиеся на пики активности вспышек.

При Советском Союзе возможность вероятности солнечных вспышек пытались прогнозировать ведущие специалисты в Крымской астрофизической обсерватории, и если возникали предпосылки для энергетического взрыва, полеты космонавтов в обязательном порядке откладывались. Мировой сенсацией стал в 1968 году прогноз советских ученых о предстоящей солнечной вспышке, которой был присвоен самый высокий уровень опасности – в три балла. Тогда космический корабль «Союз-3» с Георгием Береговым был посажен, а уже через три часа наблюдали мощнейшую вспышку на Солнце, которая для человека, находящегося в космосе, стала бы смертельной.

Опасность облака плазмы и классификация солнечных вспышек

Солнечные вспышки могут представлять немалую опасность и для жителей нашей планеты, даже при том, что Земля защищена от них геомагнитным полем и атмосферным озоновым слоем. Каждая такая вспышка сопровождается облаком своеобразной плазмы и, достигая Земли, именно эта плазма вызывает магнитные бури, негативно влияющие практически на все живые организмы и выводящие из строя самые мощные системы связи.

После начала солнечной вспышки излучение доходит до поверхности Земли в течение 8-10-минутного периода, после чего в сторону нашей планеты направляются мощно заряженные частицы. Далее в течение трехдневного срока облака плазмы достигают Земли. Своеобразная взрывная волна сталкивается с нашей планетой и вызывает магнитные бури. Длительность каждой вспышки обычно не превышает нескольких минут, однако этого времени и мощности выброса энергии вполне хватает для того чтобы оказать влияние на состояние Земли и самочувствие ее жителей.

Учеными вспышки на Солнце были классифицированы пятью видами : A, B, C, M, X. При этом А – вспышки с минимальной степенью рентгеновского излучения, а каждая последующая – интенсивнее предыдущей в 10 раз. Самыми мощными и опасными считаются вспышки класса X. Многочисленными учеными и исследователями замечено, что даже тайфуны, ураганы и землетрясения чаще всего возникают во время проявления солнечной активности. Поэтому прогнозы различных природных катаклизмов нередко связаны со вспышками на Солнце.

Основные виды опасности при солнечных вспышках

Ничуть не преувеличивая уровень влияния вспышек от Солнца на человеческий организм и самочувствие, можно определить группы людей, которые наиболее подвержены негативному воздействию взрывов энергии солнечной системы.

Уже не раз доказано, что катастрофы и аварии по вине человеческого фактора количественно вырастают в дни солнечных вспышек. Это связано с тем, что в такие периоды мозговая деятельность максимально ослаблена, а концентрация внимания сильно притупляется. Кроме того, для ряда людей магнитные бури являются возбудителями настоящих мучений и расстройств. Таких групп можно насчитать множество:

• Люди с ослабленным иммунитетом;
• Население, страдающее сердечно-сосудистыми заболеваниями, мигренями, скачками (перепадами) артериального давления;
• Люди с хроническими заболеваниями, которые обостряются во время каждой вспышки солнечной энергии и последующей магнитной бури;
• Население, подверженное периодическим проявлениям бессонницы, потере аппетита, беспокойному сну;
• Психически неуравновешенные личности.

Существуют отдельные мнения, неоднократно подтверждаемые практически, что многих во время магнитных бурь начинают беспокоить старые раны, шрамы, поврежденные кости или больные суставы. Также в отдельную группу можно отнести тех представителей, у которых наблюдается так называемая замедленная реакция на магнитные бури. Это люди, испытывающие негативные последствия через несколько дней после солнечных вспышек.

Многие специалисты советуют периодически проходить медицинские обследования для выявления хронических заболеваний. Так как именно такого рода болезни значительно обостряются во время вспышек на Солнце, можно будет если не предотвратить предстоящее недомогание и ухудшение здоровья, то хотя бы иметь под рукой лекарства.

Как ученые пытаются предсказывать вспышки на Солнце

Учитывая степень влияния и опасность от солнечных вспышек, работы и попытки найти наиболее верные методы прогнозирования данного явления не прекращаются. Достаточно долго ученые и синоптики рассматривали два пути решения проблемы:

1. Казуальный – основывается на прогнозировании ближайшей вспышки методом ее моделирования, для чего тщательно изучаются физические механизмы вспышки.
2. Синоптический – метод, при котором подразумевается изучение и анализ предпосылок и поведения Солнца перед каждой возникшей вспышкой.

Неоспоримым остается тот факт, что корональное происхождение солнечных вспышек и их магнитная природа непосредственно связаны. А значит, и для более качественной разработки прогнозирования скорей всего необходимо будет связывать воедино оба метода.

Солнечные вспышки - это уникальные по своей мощности процессы выделения энергии (световой, тепловой и кинетической), в атмосфере Солнца . Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу , хромосферу и корону Солнца . Продолжительность солнечных вспышек часто не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать биллионов мегатон в тротиловом эквиваленте. Солнечные вспышки , как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности или, более точно, вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Частота и мощность солнечных вспышек зависят от фазы солнечного цикла .

Энергия солнечной вспышки проявляется во множестве форм: в виде излучения (оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и даже гамма), в виде энергичных частиц (протонов и электрона), а также в виде гидродинамических течений плазмы. Мощность вспышек часто определяют по яркости производимого ими рентгеновского излучения. Самые сильные солнечные вспышки относятся к рентгеновскому классу X. К классу M относятся солнечные вспышки , которые имеют мощность излучения в 10 раз меньшую, чем вспышки класса X, а к классу C - вспышки с мощностью в 10 раз меньше, чем вспышки класса M. В настоящее время классификация солнечных вспышек осуществляется по данным наблюдений нескольких искусственных спутников Земли, главным образом по данным спутников GOES.

Наблюдения солнечных вспышек в линии H-альфа

Солнечные вспышки часто наблюдаются с помощью фильтров, позволяющих выделить из общего потока излучения линию атома водорода H-альфа, расположенную в красной области спектра. Телескопы, работающие в линиии H-альфа, в настоящее время установлены в большинстве наземных солнечных обсерваторий, причем на некоторых из них фотографии Солнца в этой линии получаются каждые несколько секунд. Примером такой фотографии является изображение Солнца, показанное над этим текстом, которое получено в линии H-альфа в солнечной обсерватории Big Bear Solar Observatory . На нем хорошо виден выброс солнечного протуберанца во время лимбовой солнечной вспышки 10 октября 1971 года. Фильм (4.2MB mpeg) , записанный во время вспышки , показывает этот процесс в динамике.

В линии H-альфа часто наблюдаются так называемые двухленточные солнечные вспышки , когда во время вспышки в хромосфере образуются две протяженные яркие излучающие структуры, имеющие форму параллельных лент, вытянутых вдоль нейтральной линиии магнитного поля (линия, разделяющая группы солнечных пятен противоположной полярности). Характерным примером двухленточной солнечной вспышки является событие 7 августа 1972 года, показанное в следующем фильме (2.2MB mpeg) . Это очень известная вспышка , произошедшая между полетами Аполлона 16 (апрель) и Аполлона 17 (декабрь), последними путешествиями человека на Луну. Если бы была допушена ошибка в расчете времени полета, и один из экипажей оказался бы на поверхности Луны во время этой вспышки , то последствия оказались бы губительны для астронавтов. Впоследствии эта возможная ситуация легла в основу фантастического произведения "Космос" ("Space") Джеймса Миченер (James Michener), который описал вымышленную миссию Аполлона, потерявшего свой экипаж вследствие воздействия радиации от сильной солнечной вспышки .

Солнечные вспышки и магнитные поля

В настоящее время не вызывает сомнений, что ключ к пониманию солнечных вспышек следует искать в структуре и динамике магнитного поля Солнца. Известно, что если структура поля в окрестностях солнечных пятен становится очень сложной, то силовые линии могут начать пересоединяться друг с другом, что приводит к быстрому высвобождению магнитной энергии и энергии электрических токов, связанных с магнитным полем. В результате разнообразных физических процессов, эта первичная энергия поля превращается затем в тепловую энергию плазмы, энергию быстрых частиц и другие формы энергии, наблюдаемые в солнечной вспышке. Изучение этих процессов и установление причин, по которым начинается солнечная вспышка , является одной из основных задач современной физики Солнца, все еще далекой от окончательного ответа.

Самое яркое светило нашей системы, несмотря на свою относительно спокойную жизнедеятельность, все же будоражит ученых. Время от времени на Солнце наблюдаются бури и вспышки, в результате которых высвобождается огромное количество энергии. Уже несколько десятилетий астрономы наблюдают за солнечной активностью, но все равно эти процессы остаются для них загадкой.

Что такое вспышка на Солнце?

Будучи самой яркой, а поэтому и самой горячей звездой, Солнце, его поверхность подвергается различным космическим явлениям. На нем могут возникать пятна, солнечные факелы, господствовать бури. Но вспышка на Солнце - явление довольно интересное и необыкновенное. Это очень сильный процесс, в результате которого выделяется огромное количество разного вида энергии: тепловой, световой, а также кинетической. Вся эта энергия во время вспышки вырывается наружу, солнечная плазма нагревается, и скорость ее излучения может достигнуть скорости света.

Естественно, все эти процессы отражаются на Земле. Вспышка на Солнце редко проходит незаметно, влияя как на атмосферы других планет, так и на атмосферу Земли.

Виды вспышек

Учеными выделено пять классов этой солнечной активности: А, В, С, М и Х. В зависимости от класса, количества выброшенной энергии и скорости этим категориям приписывают соответствующее числовое значение. Например, наиболее мощная вспышка на Солнце была зафиксирована астрономами в ноябре 2003 года. Ей был присвоен класс Х28. Во время этого процесса были повреждены датчики на одном из спутников NASA.

Во время вспышки класса Х на нашей планете могут наблюдаться помехи в радиосигналах и спутниковых трансляциях. Кроме этого, несколько дней могут продолжаться магнитные бури.

При вспышках М-класса наблюдаются слабые магнитные бури, а также перебои в сигналах, преимущественно в полярных районах. Все остальные вспышки не наносят существенного вреда нашей планете и заметны лишь в атмосфере Земли.

Причины возникновения

О том, почему возникает вспышка на Солнце, довольно долго рассуждали ученые. Все дело в том, что на поверхности светила появляются и исчезают пятна. У них наблюдается разная магнитная полярность, поэтому, когда пятна соприкасаются друг с другом или начинают как-то взаимодействовать, происходят магнитные вспышки на Солнце.

Сила таких явлений определяется площадью свечения, а она, в свою очередь, хорошо видна на специальном спектроскопическом телескопе. Именно этим аппаратом наблюдают за солнечной активностью в целом, и за бурями и вспышками в частности.

Сила Солнца

Солнечную активность наблюдают около 40 лет. За все это время произошло примерно 35 вспышек категории Х7 и выше. Всего же за 11 лет солнечного круга активности наблюдается немногим больше 37 тысяч вспышек.

Учеными зафиксированы самые сильные вспышки на Солнце. Одна из таких произошла в 1859 году, названная в дальнейшем "великой магнитной бурей". В этот период на Земле наблюдалось очень яркое северное сияние, практически во всех уголках. Кроме того, из строя вышли телеграфные приборы, была нарушена связь.

Наиболее ранней сильной вспышкой считается так называемая "супервспышка", произошедшая в 774 году. Ученые долго анализировали и отслеживали солнечную систему, прежде чем пришли к таким выводам. Считается, что после этой вспышки Земля подверглась влиянию радиоактивных и УФ-волн, которые двигались достаточно быстро, чтобы попасть в атмосферу земли и нанести ущерб.

В последнее время мощная вспышка зафиксирована в ноябре 2003 года, но ее активность губительно не отразилась на технике или здоровье людей.

Последствия вспышек

Слабая солнечная активность не приносит практически никаких существенных изменений на планете Земля. Чаще всего солнечные выбросы просто не долетают до нашей атмосферы. Но если выброс довольно сильный, он может нести опасность. Вспышки особенно сильно влияют на безопасность тех, кто в этот момент находится на орбите. Также может изменяться или прерываться спутниковая связь.

Кроме этого, солнечная активность может провоцировать магнитные бури. Вспышки на Солнце создают мощные выбросы плазмы, которые долетают до нашей планеты примерно через 2-3 дня, вступают в контакт с атмосферой и ионосферой Земли, вследствие чего и образуются магнитные бури. Это явление довольно безопасное, хотя может влиять на самочувствие метеозависимых людей.

У таких людей магнитные бури вызывают повышение давления, вследствие чего возникают головные боли. Человек ощущает себя слабым и разбитым, но через время эта слабость проходит.

Как улучшить самочувствие?

Так как примерно половина населения нашей планеты подвержена влиянию геомагнитных бурь, медики разработали рекомендации, позволяющие пережить "бурные дни" относительно спокойно.

1. Если вы метеочувствительны, ежедневно узнавайте о возможности возникновения магнитных бурь, чтобы быть готовым к их возникновению.
2. Держите возле себя необходимые препараты. Для гипертоников - понижающие давление, для гипотоников - повышающие. Тем, кто страдает головными болями, следует запастись препаратами от мигрени.
3. Принимайте различные водные процедуры - контрастный душ, плавание. Это укрепит вашу кровеносную систему, уменьшит риск ухудшения состояния. В магнитные дни рекомендуется принимать ванну с морской солью и эфирными маслами.
4. Накануне геомагнитных бурь избегайте употребления высококалорийных блюд, чрезмерного употребления кофе, острого и соленого, да и вообще переедания.
5. Нежелательно излишне нервничать в такие дни. Запаситесь позитивными эмоциями.
6. Если страдаете головными болями, изучите приемы точечного массажа. Он будет нелишним не только в дни солнечной активности, но и всегда, когда донимает мигрень.
7. В дни магнитных бурь поможет обычный магнитик с холодильника. Достаточно провести им по телу и голове, и вы улучшите свое здоровье, изменив заряд кровяных телец.

Изучение солнечной активности

Чтобы предотвратить ухудшение состояния населения, предупредить о возможных сбоях спутниковых сигналов и прочих негативных последствиях солнечных вспышек, астрономы и занимаются изучением активности светила. Ведь если разговоры о том, что процессы на Солнце влияют на самочувствие человека, остаются всего лишь разговорами, то влияние этих процессов на работу разнообразных приборов научно доказано.

В результате изучений был открыт так называемый 11-летний солнечный цикл. В результате этого учения доказано, что каждые одиннадцать лет активность светила может повторяться. Кроме того, на эти процессы могут иметь влияние разные планеты Солнечной системы.

До того как появились первые телескопы, солнечная активность также изучалась. Но изучение основывалось на наблюдении за светилом и полярными сияниями невооруженным глазом. Доказано, что эти явления напрямую связаны с происходящими на Солнце процессами.

В нынешнее время также доказано, что солнечная активность существенно влияет на погодные условия на всей планете: потепление или похолодание, приливы, изменение уровня рек и озер, возникновение атмосферных фронтов, численность гроз и количество осадков.

Некоторые исследования показывают, что изменение численности насекомых или некоторых животных, а также колебания жизненных показателей человека напрямую зависят от активности Солнца. Но все эти гипотезы находятся в стадии изучения.

В результате изучений процессов на Солнце фиксируется все, что происходит на поверхности светила. Фото вспышки на Солнце помогает более детально рассматривать силу взрыва и скорость движения плазмы.

Вместо эпилога

Как видим, солнечная активность частично касается жизнедеятельности и здоровья каждого живого существа, нормальной работы технических систем. Поэтому и изучается в космических центрах и обсерваториях такое явление, как вспышка на Солнце. Взрыв Солнца, как ее называют некоторые ученые, не представляет явной угрозы для Земли. По крайней мере, ближайшие несколько миллиардов лет, после чего может произойти мощнейшая вспышка, и светило прекратит свое существование.

Б.В. Сомов, доктор физико-математических наук, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, МГУ

Во время большой вспышки поток жесткого электромагнитного излучения Солнца возрастает во много раз. В невидимых для нас ультрафиолетовых (УФ), рентгеновских и гамма-лучах наше светило становится "ярче тысячи солнц". Излучение достигает орбиты Земли через восемь минут после начала вспышки. Через несколько десятков минут приходят потоки заряженных частиц, ускоренных до гигантских энергий, а через двое-трое суток - огромные облака солнечной плазмы. К счастью, озоновый слой атмосферы Земли защищает нас от опасного излучения, а геомагнитное поле - от частиц. Однако даже на Земле, тем более в космосе, солнечные вспышки опасны и необходимо уметь их заблаговременно прогнозировать. Что же такое солнечная вспышка, как и почему она возникает?

Солнце и мы

Ближайшая к нам звезда - Солнце - родилась около 5 млрд. лет тому назад. Внутри нее идут ядерные реакции, благодаря которым существует жизнь на Земле. Построенные на основе современных наблюдений теоретические модели строения и эволюции Солнца не оставляют сомнений в том, что оно будет сиять еще миллиарды лет.

Солнечное излучение - главный источник энергии для земной атмосферы. Фотохимические процессы в ней особенно чувствительны к жесткому УФ-излучению, которое вызывает сильную ионизацию. Поэтому когда Земля была молодой, жизнь существовала только в океане. Позднее, примерно 400 млн. лет назад, появился озоновый слой, поглощающий ионизирующее изучение, и жизнь вышла на сушу. С тех пор озоновый слой защищает нас от разрушительного воздействия жесткого УФ-излучения.

Магнитное поле Земли, ее магнитосфера препятствует проникновению к Земле быстрых заряженных частиц солнечного ветра (Земля и Вселенная, 1974, № 4; 1999, № 5). Когда его порывы взаимодействуют с магнитосферой, часть частиц все-таки высыпается вблизи магнитных полюсов Земли, порождая полярные сияния.

Увы, гармонию наших отношений с Солнцем нарушают солнечные вспышки.

Вспышки на Солнце

Последние десятилетия сразу несколько космических обсерваторий пристально вглядываются в "разгневанное" Солнце с помощью специальных рентгеновских и УФ-телескопов. Сейчас таких космических аппаратов четыре: американские "SOHO" (Solar and Heliospheric Observatory - солнечная гелиосферная обсерватория; Земля и Вселенная, 2003, № 3), "TRACE" (Transition Region and Coronal Explorer - исследователь короны и переходного слоя), "RHESSI" (Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager - солнечный спектральный телескоп высокоэнергичного излучения им. Рамати) и российский спутник "Коронас-Ф" (Земля и Вселенная, 2002, № 6).

Огромный интерес к вспышкам на Солнце не случаен. Большие вспышки оказывают сильное воздействие на околоземное космическое пространство. Потоки частиц и излучения опасны для космонавтов. Кроме того, они могут повредить электронные приборы космических аппаратов, нарушить их работу.

УФ- и рентгеновские лучи от вспышки внезапно увеличивают ионизацию в верхних слоях атмосферы Земли, в ионосфере. Это может приводить к нарушениям радиосвязи, сбоям в работе радионавигационных приборов кораблей и самолетов, радиолокационных систем, длинных линий электроснабжения. Частицы высоких энергий, проникая в верхнюю атмосферу Земли, разрушают озоновый слой. Содержание озона уменьшается из года в год. Научную дискуссию вызывает вопрос о вероятной связи вспышечной активности Солнца с климатом на Земле.

Ударные волны и выбросы солнечной плазмы после вспышек сильно возмущают магнитосферу Земли, вызывают магнитные бури (Земля и Вселенная, 1999, № 5). Важно, что возмущения магнитного поля на поверхности Земли могут влиять на живые организмы, на состояние биосферы Земли (Земля и Вселенная, 1974, № 4; 1981, № 4), хотя это воздействие кажется пренебрежимо малым по сравнению с другими факторами нашей повседневной жизни.

Прогнозирование вспышек

Необходимость прогнозирования солнечных вспышек возникла давно, но особенно остро в связи с пилотируемыми космическими полетами. Долгое время почти независимо и практически безрезультатно разрабатывались два подхода к решению этой проблемы. Их можно условно назвать синоптическим и каузальным (причинным). Первый - сходный с предсказаниями погоды - базировался на изучении морфологических особенностей предвспышечных ситуаций на Солнце. Второй метод подразумевает знание физического механизма вспышки и, соответственно, распознавание предвспышечной ситуации путем ее моделирования.

До начала космических исследований, на протяжении многих лет, наблюдения вспышек велись преимущественно в оптическом диапазоне электромагнитного излучения: в линии водорода Нa и в "белом свете" (непрерывном спектре видимого излучения). Наблюдения в магниточувствительных линиях позволили установить тесную связь вспышек с магнитными полями на поверхности Солнца (фотосфере). Часто вспышка видна как увеличение яркости хромосферы (слой непосредственно над фотосферой) в виде двух светящихся лент, расположенных в областях магнитных полей противоположной полярности. Радионаблюдения подтверждали эту закономерность, имеющую принципиальное значение для объяснения механизма вспышки. Однако его понимание оставалось на чисто эмпирическом уровне, а теоретические модели (даже самые правдоподобные) казались совершенно не убедительными (Земля и Вселенная, 1974, № 4).

Рис. 1 - Солнечная вспышка (рентгеновский балл Х5.7), зарегистрированная 14 июля 2000 г. со спутников "TRACE" и "Yohkoh". Видна аркада вспышечных петель: слева в УФ (195 А); в центре - в мягком рентгеновском излучении; справа - источники жесткого рентгеновского излучения (53 - 94 кэВ), расположенные вдоль вспышечных лент - основания аркады. NL - фотосферная нейтральная линия.

Уже первые внеатмосферные наблюдения с помощью космических аппаратов показали, что солнечные вспышки представляют собой корональное, а не хромосферное явление. Современные многоволновые наблюдения Солнца с космических и наземных обсерваторий свидетельствуют о том, что источник энергии вспышки расположен над аркадой вспышечных петель (светлые полосы на рисунке слева) в короне, наблюдаемых в мягком рентгеновском и УФ-излучении. Аркады опираются на хромосферные вспышечные ленты, которые расположены по разные стороны линии раздела полярности фотосферного магнитного поля, или фотосферной нейтральной линии.

Энергия вспышки

Солнечная вспышка - самое мощное из всех проявлений активности Солнца. Энергия большой вспышки достигает (1-3)x1032 эрг, что приблизительно в сто раз превышает тепловую энергию, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти и угля на Земле. Эта гигантская энергия выделяется на Солнце за несколько минут и соответствует средней (за время вспышки) мощности 1029 эрг/с. Однако это меньше сотых долей процента от мощности полного излучения Солнца в оптическом диапазоне, равной 4x1033 эрг/с. Она называется солнечной постоянной. Поэтому при вспышке не происходит заметного увеличения светимости Солнца. Лишь самые большие из них можно заметить в непрерывном оптическом излучении.

Откуда и как черпает свою огромную энергию солнечная вспышка?

Источник энергии вспышки - магнитное поле в атмосфере Солнца. Оно определяет морфологию и энергетику той активной области, где произойдет вспышка. Здесь энергия поля много больше, чем тепловая и кинетическая энергия плазмы. Во время вспышки происходит быстрое превращение избыточной энергии поля в энергию частиц и изменения плазмы. Физический процесс, обеспечивающий такое превращение, называется магнитным пересоединением.

Что такое пересоединение?

Рассмотрим простейший пример, который демонстрирует явление магнитного пересоединения. Пусть два параллельных проводника расположены на расстоянии 2l друг от друга. По каждому из проводников течет электрический ток. Магнитное поле этих токов состоит из трех различных магнитных потоков. Два из них - Ф1 и Ф2 - принадлежат соответственно верхнему и нижнему токам; каждый поток охватывает свой проводник. Они расположены внутри сепаратрисной линии поля А1А2 (сепаратрисы), которая образует "восьмерку" с точкой пересечения X. Третий поток расположен вне сепаратрисной линии. Он принадлежит одновременно обоим проводникам.

Если мы сместим оба проводника в направлении друг к другу на величину dl, то магнитные потоки перераспределятся. Собственные потоки каждого из токов уменьшатся на величину dФ, а их общий поток увеличится на ту же величину (объединенный поток Ф1" и Ф2"). Этот процесс называется пересоединением линий магнитного поля, или просто магнитным пересоединением. Он осуществляется следующим образом. Две линии поля подходят к точке X сверху и снизу, сливаются c ней, образуя новую сепаратрису, и затем соединяются так, чтобы образовать новую линию поля, которая охватывает оба тока.

Рис. 2 - Магнитное поле двух параллельных электрических токов одинаковой величины I:

a) в начальный момент времени; А1А2 - сепаратриса; Ф1Ф2 - магнитный поток до пересоединения;

А3 - линия поля общего магнитного потока двух токов;

б) после смещения проводников на расстояние dl друг к другу. А1А2 - новая сепаратриса; Ф1Ф2 - пересоединенный магнитный поток. Он стал обшим потоком двух токов; линия X проходит перпендикулярно плоскости рисунка;

в) магнитное пересоединение в плазме. Показано промежуточное (предвспышечное) состояние с непересоединяющим (медленно пересоединяющим) токовым слоем CL.

Отметим, что такое пересоединение в вакууме при всей его простоте - реальный физический процесс. Его можно легко воспроизвести в лаборатории. Пересоединение магнитного потока индуцирует электрическое поле, величину которого можно оценить, разделив величину dФ на характерное время процесса пересоединения dt, то есть время движения проводников. Это поле будет ускорять заряженную частицу, помещенную вблизи точки Х, точнее говоря, линии Х.