Бихме могли да бъдем готови за огромен показ на фойерверките през 2012 г. Някои прогнози поставят слънчевия максимум на Solar Cycle 24 дори по-енергичен от последния слънчев максимум през 2002-2003 г. (спомняте ли си всички онези рекорди, които разбиват X-class? Слънчевите физици вече се вълнуват от този следващ цикъл и новите методи за прогнозиране се използват добре. Но трябва ли да се притесняваме?
Свързани статии за 2012 г.:
- 2012: Без геомагнитно обръщане (публикувано на 3 октомври 2008 г.)
- 2012: Без убийствена слънчева светкавица (публикувано на 21 юни 2008 г.)
- 2012: Планета X не е Нибиру (публикувано на 19 юни 2008 г.)
- 2012: Няма планета X (публикувано на 25 май 2008 г.)
- Няма съдбен ден през 2012 г. (публикувано на 19 май 2008 г.)
Според един от многото сценарии на Съдния ден, с които бяхме представени в периода до края на света, подклаждан с пророчество на маите през 2012 г., този сценарий всъщност се основава на някаква наука. Нещо повече, може да има някаква връзка между 11-годишния слънчев цикъл и времевите цикли, гледани в календара на маите, може би тази древна цивилизация е разбрала как магнетизмът на Слънцето претърпява промяна на полярността на всяко десетилетие или така? Плюс това, религиозните текстове (като Библията) казват, че ни предстои ден за съд, включващ много огън и жупел. Така че изглежда, че ще се печем живи от най-близката ни звезда на 21 декември 2012 г.!
Преди да преминем към заключенията, направете крачка назад и помислете за това. Подобно на повечето от начините, по които светът ще приключи през 2012 г., възможността Слънцето да взриви огромно, вредно за Земята слънчево пламване е много привлекателно за обречените там. Но нека да разгледаме какво наистина се случва по време на събитие, насочено към слънчева светкавица, Земята всъщност е много добре защитена. Въпреки че някои сателити може да не са ...
Земята се е развила в силно радиоактивна среда. Слънцето постоянно изстрелва високоенергийни частици от своята магнитно доминирана повърхност като слънчевия вятър. По време на слънчевия максимум (когато Слънцето е най-активно), Земята може би е достатъчно късметлия, за да се взира в цевта на експлозия с енергията на 100 милиарда атомни бомби в Хирошима. Тази експлозия е известна като слънчева светкавица и ефектите от която могат да причинят проблеми тук на Земята.
Преди да разгледаме страничните ефекти на Земята, нека да разгледаме Слънцето и да разберем накратко защо то се ядосва толкова на всеки 11 години.
Слънчевият цикъл
На първо място, Слънцето има a естествен цикъл с период от приблизително 11 години. По време на живота на всеки цикъл линиите на магнитното поле на Слънцето се влачат около слънчевото тяло чрез диференциално въртене в слънчевия екватор. Това означава, че екваторът се върти по-бързо от магнитните полюси. Докато това продължава, слънчевата плазма влачи линиите на магнитното поле около Слънцето, причинявайки стрес и натрупване на енергия (илюстрация на това е на снимката). С увеличаването на магнитната енергия извиванията се образуват в магнитния поток, принуждавайки ги към повърхността. Тези кинки са известни като коронални бримки, които стават по-многобройни по време на периоди на висока слънчева активност.
Тук навлизат слънчевите петна. Тъй като короналните бримки продължават да изскачат по повърхността, слънчевите петна също се появяват, често разположени в петна. Короналните бримки имат ефект на изтласкване на по-горещите повърхностни слоеве на Слънцето (фотосферата и хромосферата) настрани, излагайки зоната на по-студена конвекция (причините, поради които слънчевата повърхност и атмосфера са по-горещи, отколкото слънчевата вътрешност, се свеждат до явлението коронално нагряване) , Тъй като магнитната енергия се натрупва, можем да очакваме, че все повече магнитен поток ще бъде принуден заедно. Това е, когато възниква явление, известно като магнитно възстановяване.
Повторното свързване е спусъкът за слънчеви пламъци с различни размери. Както беше съобщено по-рано, слънчевите пламъци от „nanoflares“ до „X-class flares“ са много енергични събития. Разбира се, най-големите пламъци генерират достатъчно енергия за 100 милиарда атомни експлозии, но не позволявайте тази огромна цифра да ви засяга. За начало този пламък се появява в ниската корона, точно в близост до слънчевата повърхност. Това е близо 100 мили мили (1 AU). Земята никъде не е близо до взрива.
Тъй като линиите на слънчевото магнитно поле освобождават огромно количество енергия, слънчевата плазма се ускорява и ограничава в магнитната среда (слънчевата плазма е прегряти частици като протони, електрони и някои светлинни елементи, като хелиеви ядра). Докато взаимодействат плазмените частици, може да се генерират рентгенови лъчи, ако условията са правилни и стационарно облъчване е възможно. (Bremsstrahlung възниква при взаимодействие на заредени частици, което води до рентгенова емисия.) Това може да създаде рентгенов пламък.
Проблемът с рентгеновите слънчеви изблици
Най-големият проблем с рентгеновия отблясък е, че получаваме малко предупреждение, когато това ще се случи, докато рентгеновите лъчи пътуват със скоростта на светлината (един от рекордите за счупване на слънчеви изблици от 2003 г. е на снимката вляво). Рентгеновите лъчи от пламък от клас X ще достигнат до Земята след около осем минути. Докато рентгеновите лъчи удрят атмосферата ни, те се абсорбират в най-външния слой, наречен йоносфера. Както можете да се досетите от името, това е силно заредена, реактивна среда, пълна с йони (атомни ядра и свободни електрони).
По време на мощни слънчеви събития като изблици, скоростта на йонизация между рентгеновите лъчи и атмосферните газове нараства в слоевете D и E на зоната на йоносферата. В тези слоеве се наблюдава рязък скок в производството на електрон. Тези електрони могат да причинят смущения в преминаването на радиовълни през атмосферата, поглъщайки късо вълнови радиосигнали (във високочестотния обхват), вероятно блокиращи глобалните комуникации. Тези събития са известни като „Внезапни йоносферни смущения“ (или SIDs) и стават обичайни по време на периоди на висока слънчева активност. Интересно е, че увеличаването на електронната плътност по време на SID засилва разпространението на радио с много ниска честота (VLF), явление, което учените използват за измерване на интензивността на рентгеновите лъчи, идващи от Слънцето.
Коронални изхвърляния на маса?
Рентгеновите слънчеви излъчвания са само част от историята. Ако условията са правилни, може да се получи изхвърляне на коронална маса (CME) на мястото на пламъка (въпреки че едно от двете явления може да се случи независимо). СМЕ са по-бавни от разпространението на рентгенови лъчи, но глобалните им ефекти тук на Земята могат да бъдат по-проблематични. Те може да не пътуват със скоростта на светлината, но все пак пътуват бързо; те могат да пътуват със скорост 2 милиона мили в час (3,2 милиона км / час), което означава, че могат да достигнат до нас за няколко часа.
Именно тук се полагат много усилия за прогнозиране на космическото време. Имаме шепа космически кораби, седящи между Земята и Слънцето при Земята-Слънцето Лагрангиан (L1) посочете със сензори на борда, за да измервате енергията и интензивността на слънчевия вятър. Ако CME премине през тяхното местоположение, енергийните частици и междупланетното магнитно поле (IMF) могат да бъдат измерени директно. Една мисия, наречена Explorer Composite Explorer (ACE), се намира в L1 точка и предоставя на учените до час уведомление за приближаването на CME. ACE се обединява със Слънчевата и Хелиосферната обсерватория (SOHO) и Обсерваторията за слънчеви зелени отношения (STEREO), така че CME могат да бъдат проследявани от долната корона в междупланетното пространство, през L1 насочете се към Земята. Тези слънчеви мисии активно работят заедно, за да предоставят на космическите агенции разширено известие за насочен към Земята CME.
И така, ако CME достигне Земята? За начало много зависи от магнитната конфигурация на МВФ (от Слънцето) и геомагнитното поле на Земята (магнитосферата). Най-общо казано, ако и двете магнитни полета са подравнени с полярности, насочени в една и съща посока, е много вероятно CME да бъде отблъснат от магнитосферата. В този случай CME ще се плъзне покрай Земята, причинявайки известно налягане и изкривяване на магнитосферата, но в противен случай ще премине без проблем. Ако обаче линиите на магнитното поле са в антипаралелна конфигурация (т.е. магнитни полярности в противоположни посоки), магнитното повторно свързване може да възникне на предния ръб на магнитосферата.
В този случай МВФ и магнитосферата ще се слеят, свързвайки магнитното поле на Земята със Слънцето. Това създава сцената за едно от най-страховитите събития в природата: Аврората.
Сателити в Перил
Тъй като магнитното поле CME се свързва със Земята, високоенергийни частици се инжектират в магнитосферата. Поради налягането на слънчевия вятър, линиите на магнитното поле на Слънцето ще се сгъват около Земята и ще се намират зад нашата планета. Частиците, инжектирани в „деня“, ще бъдат прехвърлени в полярните райони на Земята, където те взаимодействат с нашата атмосфера, генерирайки светлина като аурора. През това време поясът на Ван Алън също ще се превърне в „супер зареден“, създавайки регион около Земята, който може да причини проблеми на незащитените астронавти и всякакви незащитени спътници. За повече информация за щетите, които могат да бъдат причинени на астронавти и космически кораби, вижте „Радиационна болест, клетъчни щети и повишен риск от рак при дългосрочни мисии до Марс" и "Нов транзистор може да има проблем със космическото излъчване на страничната стъпка.”
Сякаш радиацията от пояса на Ван Алън не беше достатъчна, сателитите можеха да се поддадат на заплахата от разрастваща се атмосфера. Както бихте очаквали, сякаш Слънцето удря Земята с рентгенови лъчи и СМЕ, ще има неизбежно нагряване и глобално разширяване на атмосферата, евентуално влизане в сателитни орбитални височини. Ако оставите непроверени, аеробният спирачен ефект върху спътниците може да доведе до забавяне и спадане на надморската височина. Аеробракингът се използва широко като космически полет инструмент да забави космическия кораб, когато бъде вкаран в орбита около друга планета, но това ще има неблагоприятен ефект върху спътниците в орбита около Земята, тъй като всяко забавяне на скоростта може да доведе до повторното му навлизане в атмосферата.
Чувстваме ефектите на земята
Въпреки че спътниците са на първа линия, ако има мощен скок на енергийни частици, влизащи в атмосферата, може да почувстваме неблагоприятните ефекти и тук, на Земята. Поради рентгеновото генериране на електрони в йоносферата, някои форми на комуникация могат да станат петна (или да бъдат премахнати всички заедно), но това не е всичко, което може да се случи. Особено в региони с голяма ширина, чрез тези входящи частици през йоносферата може да се образува огромен електрически ток, известен като „електрожет“. С електрически ток идва магнитно поле. В зависимост от интензивността на слънчевата буря, тук, на земята, могат да се индуцират токове, евентуално претоварващи национални електропреносни мрежи. На 13 март 1989 г. шест милиона души загубиха енергия в района на Квебек в Канада, след като огромно увеличение на слънчевата активност предизвика скок от индуцираните от земята токове. Квебек беше парализиран в продължение на девет часа, докато инженерите работиха за разрешаване на проблема.
Може ли нашето слънце да произведе убийствен взрив?
Краткият отговор на това е „не“.
По-дългият отговор е малко по-ангажиран. Докато слънчевата светкавица от слънцето, насочена директно към нас, може да причини вторични проблеми като повреда на сателита и нараняване на незащитени астронавти и прекъсвания, самата пламък не е достатъчно мощна, за да унищожи Земята, със сигурност не през 2012 г. Смея да твърдя, че в далечното бъдеще, когато Слънцето започне да изчерпва горивото и да набъбне в червен гигант, това може да е лоша ера за живота на Земята, но имаме няколко милиарда години да чакаме това да се случи. Възможно е дори да има възможност за изстрелване на няколко фамилии от клас X и от чист лош късмет може да бъдем ударени от серия CMEs и рентгенови изблици, но никой няма да бъде мощен да преодолее нашата магнитосфера, йоносфера и плътната атмосфера отдолу.
“Killer” слънчеви пламъци имам са наблюдавани на други звезди. През 2006 г. обсерваторията на НАСА Swift видя най-голямата звездна светкавица, наблюдавана някога на 135 светлинни години. Изчислено е, че са отприщили енергия от 50 милиона трилион атомни бомби, II взривът на Пегаси ще изтрие по-голямата част от живота на Земята, ако нашето Слънце изстреля рентгенови лъчи от пламък на тази енергия у нас. Обаче нашето Слънце не е II Пегаси. II Пегаси е жестока червена гигантска звезда с двоичен партньор в много близка орбита. Смята се, че гравитационното взаимодействие с бинарния си партньор и фактът, че II Pegasi е червен гигант, е основната причина за това енергично възпламеняване.
Съдните посочват Слънцето като възможен източник на убийци на Земята, но остава фактът, че нашето Слънце е много стабилна звезда. Той няма двоичен партньор (като II Pegasi), има предсказуем цикъл (от приблизително 11 години) и няма доказателства, че нашето Слънце е допринесло за някакво масово изчезване в миналото чрез огромен пламък, насочен към Земята. Наблюдавани са много големи слънчеви пламъци (като бялата светлина на Карингтън от 1859 г.) ... но ние все още сме тук.
В допълнителен обрат слънчевите физици са изненадани от липса на слънчева активност в началото на този 24-и слънчев цикъл, което води до някои учени да спекулират, че може би сме на прага на още един минимум на Маундър и „Little Ice Age“. Това е в пълен контраст с прогнозата на соларния физик на НАСА за 2006 г., че този цикъл ще бъде „дози“.
Това ме навежда на извода, че все още ни предстои дълъг път при прогнозиране на слънчеви светкавици. Въпреки че прогнозирането на космическото време се подобрява, ще изминат няколко години, докато не успеем да прочетем Слънцето достатъчно точно, за да кажем със сигурност колко активен ще бъде слънчевият цикъл. Така че, независимо от пророчеството, предсказанието или мита, няма физически начин да се каже, че Земята ще бъде ударена който и да е избухване, камо ли голям през 2012 г. Дори ако голям пламък ни удари, това няма да е събитие на изчезване. Да, сателитите може да се повредят и да причинят вторични проблеми като загуба на GPS (която биха могли, може прекъсване на контрола на въздушното движение например) или националните електропреносни мрежи могат да бъдат затрупани от аерорални електроелектрици, но нищо по-крайно от това.
Но дръжте, за да заобиколите този въпрос, съдбите ни казват, че голяма слънчева светкавица ще удари ни точно когато геомагнитното поле на Земята отслабва и се обръща назад, оставяйки ни незащитени от опустошенията на СМЕ ... Причините, поради които това няма да се случи през 2012 г., са достойни за собствената си статия. Така че, внимавайте за следващата статия от 2012 г. “2012: Без геомагнитно обръщане“.
Основни кредитни изображения: MIT (симулация на свръхнова), NASA / JPL (слънчево активен регион в EUV). Ефекти и редактиране: себе си.
