Активность Солнца — от Галилея до стереоснимков Юрий Ильин

Активность Солнца — от Галилея до стереоснимков

Юрий Ильин

Опубликовано 18 февраля 2011 года

Американские спутники STEREO распределились по солнечной орбите Земли так, чтобы наблюдать наше светило с обеих сторон одновременно. Это помогло астрономам впервые получить полностью трёхмерные снимки Солнца.

Событие это весьма и весьма важное: впервые у учёных появилась возможность наблюдать с обеих сторон поверхность звезды и изучать пертурбации её магнитных полей. Земли это касается самым непосредственным образом: с 17 февраля 2011 нам обещают начало магнитных бурь, связанных с очередной довольно мощной вспышкой на Солнце, случившейся в зоне, которая «смотрит» аккурат на Землю.

Мощные выбросы коронального вещества чреваты неприятностями для землян, и куда более крупными, чем плохое самочувствие и повышенная аварийность на дорогах из-за пресловутых магнитных бурь. "Событие Керрингтона", геомагнитная буря, в результате которой переставал работать телеграф, сейчас может иметь чуть ли не фатальные последствия.

Вряд ли будет хуже, чем в фильме «Знамение»

В целом наше светило обладает довольно-таки спокойным нравом, чему доказательство — само существование жизни на Земле. Тем не менее происходящие на Солнце события вызывают самый пристальный и практический интерес у астрономов и климатологов.

Солнце и его пятна

Систематические наблюдения солнечных пятен начались в XIX веке, конкретнее — с 1843 года, когда немецкий астроном Самуэль Генрих Швабе после семнадцати лет наблюдений обнаружил периодичность в изменениях среднего количества пятен на поверхности Солнца, то есть фактически открыл солнечный цикл.

Швейцарский астроном Рудольф Вольф совместил наблюдения Швабе со множеством других и реконструировал солнечные циклы до 1745 года, а затем и до времён Галилея, который, кстати, первым в 1610 году использовал телескоп для наблюдения Солнца и обнаружил пятна на его поверхности.

По правде говоря, Галилей даже в Европе не был первым, кто открыл пятна на поверхности Солнца. В 1128 году монах Иоанн Вустерский в своих «Хрониках» изобразил на рисунке два крупных пятна на Солнце.

В 807 году монах Адельмус сообщил, что наблюдал в течение девяти дней тёмное пятно на поверхности Солнца. Впрочем, сам Адельмус ошибочно заключил, что наблюдал прохождение Меркурия по солнечному диску.

Первые сообщения о пятнах на Солнце относятся чуть ли ни к 800 году до нашей эры — сведения о них фигурируют в «Книге Перемен». К четвёртому столетию до нашей эры (364 год) относятся также комментарии китайского астронома Ганя Дэ, который разглядел тёмные области на Солнце. Впоследствии сообщения о таковых довольно регулярно появлялись в императорских хрониках Поднебесной.

"Первым" Вольф назвал период 1755-1766 годов, с которых он начал реконструкцию обратно во времени, а нынешние астрономы ведут отсчёт последующим солнечным циклам. В настоящее время Солнце находится в начале 24 цикла. В 1848 году американский физик Джозеф Генри и профессор Стивен Александер установили, что температура солнечных пятен ниже, чем общая температура поверхности Солнца.

_{Пятна на Солнце во время События Керрингтона в 1859 году}

Пристальные наблюдения как будто привлекли внимание самого Солнца: в 1859 году оно «передаёт привет» в виде того самого События Кэррингтона. Мощнейший выброс коронального вещества с поверхности светила привёл к нарушению телеграфного сообщения по всему миру, а так называемые «полярные сияния» наблюдались на широте Рима и Гавайских островов.

Примерно в те же годы стало очевидным, что феномен пятен на Солнце имеет магнитную природу, что уже в ХХ веке стало доказанным фактом. Пятнами отмечаются зоны проникновения в фотосферу сильных магнитных полей, рождающихся в конвективной зоне. Падение температуры связано с тем, что эти поля уменьшают поток энергии, исходящей из глубин Солнца. Впрочем, даже когда пятен много, общая светимость падает незначительно.

При этом пятна вызывают солнечные вспышки и корональные выбросы массы, генерацию потоков ускоренных частиц, возмущения солнечного ветра. Пик солнечной активности приходится на максимальное количество пятен на поверхности Солнца.

Зафиксированный длительный период практически полного отсутствия пятен на Солнце — так называемый "минимум Маундера", пришедшийся на 1645-1715 годы, практически точно совпадает с Малым ледниковым периодом, хотя их взаимосвязь многими учёными оспаривается. Как бы там ни было, абсолютный максимум солнечной активности за последние три столетия пришёлся на середину двадцатого века; при этом, как ни странно, ничего сопоставимого по деструктивности с Событием Кэррингтона в те годы не было отмечено.

Космические наблюдения

В конце ХХ века американские и европейские астрономические агентства запустили целый ряд спутников для наблюдения за Солнцем — точнее, главным образом за физическими процессами на его поверхности и такими событиями, как выброс масс. Одним из первых был аппарат Ulysses («Улисс»), выведенный на околоземную орбиту шаттлом Discovery в 1990 году, а дальше выведенный на орбиту, в афелии достигавшую орбиты Юпитера (5 а.е.), а в перигелии — чуть превышавшую расстояние от Солнца до Земли (1 а.е.). Аппарат проработал до 2008 года, исследовав полярные области Солнца в 1994-1995 и 2000-2001 годах. Именно он обнаружил, что южный магнитный полюс нашего светила выражен значительно менее явственно, чем северный.

SOHO

С 1995 году на орбите исправно работает аппарат, построенный совместно ESA и NASA, — Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) — тяжеловооружённая орбитальная обсерватория, нагруженная огромным количеством инструментов для наблюдения за Солнцем, его фотосферой, хромосферой, короной, солнечным ветром и так далее. SOHO — один из главных поставщиков информации о солнечной активности, которая используется для своевременного прогнозирования мощных вспышек.

В 1998 году аппарат едва не был потерян, однако спустя несколько месяцев с ним удалось восстановить связь, вернуть ему надлежащую ориентацию в пространстве и реанимировать его оборудование.

В 2009 году его миссию продлили до декабря 2012 года.

TRACE

В 1998 году начал функционировать орбитальный телескоп TRACE (Transition Region and Coronal Explorer), фотографировавший зоны между солнечной короной и фотосферой. Аппарат был потерян в 2010 году.

STEREO

В 2006 году США запускают «стереопару» Solar Terrestrial Relations Observatory — два идентичных космических аппарата, которые буквально только что, спустя почти пять лет после запуска, вышли на назначенные точки вокруг Солнца и начали поставлять стереоизображения всей поверхности Солнца. До этого основной задачей STEREO была стереофотография выбросов вещества Солнцем — в направлении Земли или в стороны от неё, теперь ставшая невозможной по причине нынешнего расположения спутников. Сейчас в Великобритании обсуждается вопрос о выводе целой плеяды аналогичных спутников, которые будут постоянно отслеживать коронарные выбросы масс и поставлять их объёмные изображения (а также наблюдать за изменениями в верхних слоях атмосферы Земли).

Россия в начале 2009 года вывела на орбиту собственный спутник для наблюдения Солнца в рентгеновском и гамма-диапазонах — "КОРОНАС-ФОТОН". Одной из основных задач проекта были исследования процессов накопления солнечной энергии и её трансформации в энергию ускоренных частиц во время солнечных вспышек и корреляции солнечной активности с физико-химическими процессами в верхней атмосфере Земли.

К сожалению, проработав 278 дней, аппарат вышел из строя, и связь с ним была потеряна полностью. На новый спутник государство российское денег выделять не пожелало, что и не удивительно.

Кстати, на сайте Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института РАН имени Лебедева (ФИАН) 15 февраля было опубликовано сообщение о том, что в пять утра по московскому времени 15 февраля на Солнце была зарегистрирована первая с 2006 года вспышка высшего класса Х. Предполагается, что выброшенная Солнцем плазма достигнет Земли 18 февраля и это приведёт к не слишком значительным, несмотря на мощность вспышки, геомагнитным возмущениям, которые продлятся около десяти часов.

К оглавлению