В среду, 22 мая 2013 года, астрономы, изучающие Солнце, получили возможность наблюдать красивое и в то же время пугающее зрелище – мощнейшую вспышку, всколыхнувшую светило. Она все набирала силу, и к 6 утра следующего дня достигла пикового показателя – ученые присвоили явлению индекс S3. Солнце выбрасывало в пространство сгустки ионизированного газа, которые устремлялись прочь – в том числе, в направлении нашей планеты.
Правда, поначалу казалось, что основной поток солнечных частиц пройдет мимо Земли – однако уже через несколько часов стало ясно: край его все-таки достигнет околоземного пространства. Новость всерьез обеспокоила ученых – и немудрено: настолько мощный поток заряженных частиц вполне способен наделать бед.
В первую очередь, в таких случаях опасности подвергаются космические аппараты – спутники, орбитальные станции и т.д. Чувствительная электроника, бомбардируемая ионизированными частицами, выходит из строя – и в результате космический аппарат оказывается слеп, глух и абсолютно бесполезен, а то и вовсе может сбиться с орбиты.
Вспышка на Солнце способна влиять даже на самолеты. Хотя их частично защищает слой атмосферы, они все-таки уязвимы для излучения. Правда, для того чтобы полностью вывести летательный аппарат из строя, оно должно быть на порядок сильнее. Однако даже незначительные сбои аппаратуры авиалайнера, находящегося в воздухе, могут обеспечить массу неприятных впечатлений экипажу и пассажирам. «С точки зрения функционирования космических аппаратов, могут быть нарушения в работе различных систем, повреждения наружных датчиков, уменьшение тока в солнечных батареях», – рассказал журналистам представитель Института прикладной геофизики Росгидромета.
Впрочем, и для самих пилотов, равно как и для космонавтов, это явление несет определенную опасность. Ведь ионизированный газ радиоактивен, и в дни, когда он достигает околоземного пространства, эти люди получают повышенную дозу радиации.
Как известно, все в мире взаимосвязано. И вспышка на Солнце вполне может отразиться на состоянии здоровья людей, живущих на Земле, даже если они никогда не покидали ее поверхности – не летали на самолете и не поднимались в горы. Конечно, прямого воздействия на них светило не оказывает, но косвенное влияние солнечной погоды огромно.
Ионизированные частицы с силой врезаются в магнитосферу Земли, вызывая в ней низкочастотные колебания в диапазоне 8–15 герц. Именно это и называется магнитной бурей. Такие возмущения воздействуют на сердечно-сосудистую систему человека, ухудшают работу мозга и отрицательно сказываются на самочувствии в целом.
Самое интересное, что этот случай был не единственным за последнее время. С начала прошлого года на Солнце произошла целая серия мощнейших вспышек.
Звездные катаклизмы
Очевидно, вспышки на Солнце могут причинить человечеству значительный ущерб. Но что же они такое?
Солнечная вспышка – это резкое выделение атмосферой светила электромагнитной, световой, тепловой и кинетической энергии, которое происходит, когда сталкиваются или сливаются два солнечных пятна противоположной полярности. Всего за несколько минут высвобождаются миллиарды мегатонн энергии. Этот масштабный процесс затрагивает все слои звездной атмосферы – фотосферу, хромосферу и корону. Волна заряженных частиц и плазмы, которая высвобождается при вспышке, распространяется с огромной скоростью – от 3 млн. км/ч, но если вспышка особенно сильна, то этот показатель может достигать 6 млн. км/ч. Когда этот поток движется в направлении Земли, то достигает ее поверхности в три этапа: сначала планета подвергается воздействию электромагнитных потоков, потом протонов, и, наконец, плазмы.
Иногда вспышки на Солнце путают с корональными выбросами. Однако на самом деле это абсолютно разные явления, хотя случается, что одно следует за другим: высвобождающаяся энергия вызывает своеобразный «фонтан» плазмы – солнечного вещества – высотой в миллионы километров, движущийся с огромной скоростью и способный достичь орбиты Земли за 3–4 дня.
Еще недавно ученые считали, что солнечная вспышка и корональный выброс – разные проявления одного и того же процесса в недрах Солнца. Однако сегодня большинство астрономов придерживаются другой точки зрения: это независимые процессы, однако их могут вызывать одни и те же причины.
Пик–2013
Одну из первых вспышек ученые зафиксировали 24 января 2012-го, и она оказалась самой значительной за последние 7 лет – ученые присвоили ей класс Х. Тогда по всей Земле случались перебои со связью, «шалили» навигационные приборы, а несколько спутников на орбите и вовсе вышли из строя. Кроме того, вспышка породила сильную магнитную бурю – таких в последнее время не наблюдалось. «Это первая магнитная буря в этом году… Последняя буря была в начале ноября, то есть после длительного застоя – почти два месяца не было ни одной магнитной бури», – сказал руководитель Центра прогнозов космической погоды Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (ИЗМИРАН) Сергей Гайдаш.
Эта вспышка стала началом целой серии подобных явлений – ученые безошибочно предсказали повышение солнечной активности. «Мы переживали относительно спокойный период космической погоды, но он, судя по всему, подходит к концу. В то же время потенциальная уязвимость наших систем существенно возросла», – заявил главный советник британского правительства по науке Джон Беддингтон. Он, как и многие другие специалисты, еще тогда предсказывал, что новые потрясения ожидают светило уже в будущем – 2013-м – году. Более того, Беддингтон представил правительству прогноз, согласно которому от солнечных вспышек пострадает множество спутников, находящихся на орбите Земли. По его словам, ущерб, который Солнце может нанести мировой экономике, повредив космические аппараты, может достигнуть 2 трлн. долларов.
Специалисты, составлявшие прогноз, оказались во многом правы: за этой вспышкой последовали другие – для ученых весь 2012-й и начало 2013 года прошли под знаком повышения солнечной активности. Явления высокой мощности начали происходить с завидным постоянством, давая исследователям новый материал для изучения, а остальным создавая множество мелких проблем, вроде перебоев со связью и повышения артериального давления. В то же время, они оказались не настолько сильными, чтобы нанести серьезный ущерб.
Пока пиком солнечной активности можно считать серию вспышек, произошедшую 13–14 мая 2013 года. Первой из них, зафиксированной в 6 часов утра по московскому времени, присвоили класс X1,7. Она сопровождалась корональным выбросом – миллиарды тонн солнечного вещества устремились в направлении Земли со скоростью 1200 км/c.
Вторая вспышка, отмеченная в 20.05, оказалась еще более мощной – класса X2,8. А через 13 минут начался новый корональный выброс массы – на этот раз он двигался со скоростью 1900 км/c, но в сторону от нашей планеты.
Третья, самая мощная вспышка класса Х3,2 произошла 14 мая около 5 часов утра. Ее тоже сопровождал выброс солнечного вещества, скорость которого на этот раз достигла 2250 км/с.
Такая активность удивила разве что людей, далеких от астрономии. А вот для ученых она отнюдь не стала сюрпризом – ведь давно рассчитано, что каждые 11 лет солнечная активность достигает своего максимума. И пик этого цикла приходится как раз на 2013 год.
Говоря о мощности вспышек на Солнце, ученые используют буквенно-цифровые обозначения. Что же они обозначают?
В зависимости от интенсивности рентгеновского излучения различают 5 классов вспышек – A, B, C, M и X. При этом А0 – это мощность излучения на орбите в момент, когда наше светило пребывает в состоянии покоя – 10 нановатт на квадратный метр. Буква В соответствует цифре, в 10 раз большей – 100 нановатт на квадратный метр. Каждая следующая буква обозначает увеличение еще на один порядок. Что же касается цифр, стоящих рядом с буквами, то они обозначают, во сколько раз произошедшее явление мощнее, чем буквенный показатель. Так, например, индекс В5 говорит о том, что вспышка в 5 раз мощнее, чем класс В – то есть 500 нановатт на квадратный метр.
Супершторм Кэррингтона
Самая сильная вспышка на Солнце за всю историю наблюдений произошла в 1859 году. Она была настолько яркой, что ее могли увидеть невооруженным взглядом тысячи людей по всему миру.
Одним из астрономов, наблюдавших и описавших явление, стал британец Ричард Кэррингтон. 26 августа он обратил внимание на то, что на поверхности Солнца начались белые вспышки, а чуть позже образовалось несколько крупных пятен, вращавшихся в одном направлении. Вдруг над ними образовались два шара белого света, которые быстро росли, пока их свет не стал ярче солнечного. Примерно через 5 минут они исчезли – однако к этому моменту стало ясно, что назревает что-то грандиозное.
1 сентября 1859 года сразу после полудня он увидел вспышку, следом за которой произошел корональный выброс огромной мощности, с колоссальной скоростью устремившийся к Земле. Поток солнечного вещества достиг нашей планеты всего за 18 часов!
2 сентября 1859 года началась самая мощная за всю историю наблюдений геомагнитная буря. Приборы, фиксирующие магнитное поле Земли, сошли с ума, телеграфная связь по всему Северному полушарию попросту вышла из строя. Ионизация воздуха породила северные сияния, которые видели даже жители низких широт – Карибов, Гавайев, Индии. А над Северной Америкой ночь стала днем – настолько ярким было свечение. Города казались охваченными пожаром. По рассказам очевидцев, золотоискатели, трудившиеся в то время в Скалистых горах, решили, что наступило утро, и начали готовить себе завтрак.
По некоторым расчетам, во время «события Кэррингтона» – так называют сейчас этот катаклизм – выделилось около 10 йоттоджоулей энергии – примерно в 20 раз больше, чем после падения метеорита, уничтожившего динозавров. Нам остается только радоваться, что Земли достигла только малая толика этого излучения.
Может ли повториться «событие Кэррингтона», как называют сегодня эту вспышку? Этот вопрос всерьез заботит ученых, и немудрено: полтора века назад солнечная буря вывела из строя телеграфы и магнитометры – и только. Однако сегодня ущерб может быть гораздо больше: человечество использует сложные электронные устройства повсеместно – на земле, под землей, на воде, в небесах и даже в космическом пространстве. И все они могут выйти из строя. Как и электросети – наша планета на несколько месяцев может остаться без электроэнергии!
Впрочем, большинство специалистов уверены: поводов для беспокойства у нас пока нет. По расчетам и косвенным данным – таким, как отложения веществ в толще северных льдов, – подобные катаклизмы случаются всего пару раз в тысячелетие.
Мы можем представить себе последствия солнечного супершторма, вспомнив события, произошедшие в 1989 году. Тогда мощный корональный выброс достиг Земли и вызвал магнитные возмущения над всей Северной Америкой. Одно из магнитных полей, образовавшееся над Канадой, стало причиной перегрузки энергосистемы Квебека – и целая провинция осталась без электричества. Около 6 млн. человек лишились связи, отопления, света на 9 часов!
Незамеченный апокалипсис
«Событие Кэррингтона» – самая сильная вспышка за все время наблюдений – все же не является рекордсменом. Недавно американские и японские ученые обнаружили следы гораздо более значительного катаклизма такого же рода, случившегося в 775 году н.э. Тогда на нашу планету обрушился поток гамма-лучей, в 10 тыс. раз более мощный, чем взрыв в Хиросиме.
Свидетельства мощной солнечной вспышки нашли ученые из университета Уошберна в Топеке и из университета штата Канзас в Лоуренсе (США), изучая годичные кольца японских кедров. Однако это открытие не было случайным – незадолго до этого ученые предсказали его, руководствуясь результатами расчетов. Они даже предположили, какова была мощность катаклизма.
Правда, в результатах исследований прослеживались некоторые странности. Все-таки эта вспышка оказалась слишком мощной. Конечно, количество изотопов на Земле колеблется в связи с 11-летним циклом солнечной активности. Однако настолько высокий уровень зафиксирован только в этом случае. Некоторые ученые даже предположили, что причиной такого повышения количества углерода-14 стала не солнечная вспышка, а, ни много ни мало, взрыв соседней звезды. Они мотивировали свою версию тем, что, случись такая вспышка на Солнце – и в результате на Земле был бы уничтожен озоновый слой, и планета превратилась бы в безжизненный шар. Правда, и версия с соседней звездой не выдерживает критики: взрыв сверхновой не проходит бесследно – современные астрономы обязательно увидели бы его последствия. На сегодняшний день обнаружено уже 11 точек, в которых произошел такой катаклизм – однако все они находятся слишком далеко для того, чтобы настолько обогатить атмосферу Земли изотопами.
На сегодняшний день самой правдоподобной выглядит версия, согласно которой вблизи Солнечной системы произошло столкновение двух нейтронных звезд. Однако неоспоримых доказательств этому тоже нет.
Выкладки, впрочем, подтвердились лишь отчасти. С одной стороны, расчеты относительно сроков оказались верными – сверхмощная вспышка действительно была. С другой – оценив долю радиоактивного углерода-14 в глубинных слоях древесины, ученые остались несколько разочарованы: значение оказалось вдвое меньше максимального уровня, теоретически предсказанного их коллегами. Правда, даже при таком количестве обнаруженных отложений можно смело утверждать: в 775 году произошла поистине супервспышка.
Проведя ряд дополнительных анализов, ученые рассчитали предположительную мощность солнечного катаклизма 775 года. Результат получился ошеломительным: при вспышке выделилось около 200 йоттоджоулей энергии – на 2 порядка больше, чем во время «события Кэррингтона»! Сегодня воздействие такой силы обернулось бы настоящей катастрофой: не уцелели бы ни орбитальные объекты, ни энергосети, ни компьютеры – и мир погрузился бы в хаос.
Отдаленное представление о том, каких масштабов способно достигнуть бедствие в случае, если мир станется без электричества, может дать авария, случившаяся в Нью-Йорке в 1977 году. Тогда крупнейший мегаполис мира оказался без электричества. На весь огромный город осталось всего два островка света – сигнальный маяк на крыше Всемирного торгового центра и прожектор на вершине Эмпайр-Стейт билдинг. Люди не знали, что делать и куда бросаться, на дорогах случались массовые аварии. Кромешная тьма оказалась на руку только мародерам из бедных черных кварталов – и к прочим беспорядкам добавились массовые грабежи. Позже газеты писали: «Если вы тогда жили здесь, то никогда не забудете ту ночь. 13 июля 1977 года стало самой страшной ночью самого страшного лета в истории Нью-Йорка».
Но чем же обернулся катаклизм в то время? Как ни странно, тогдашние жители Земли его… попросту не заметили. Упоминаний о странных вспышках, сиянии, повышении яркости Солнца в то время нет ни в одной хронике, ни в одной легенде какого-либо народа!
Солнечные катаклизмы не закончились – во всяком случае, астрономы утверждают, что на 2013 год приходится очередной пик солнечной активности. Впрочем, никаких серьезных потрясений для нашей планеты они не предсказывают. Окажутся ли ученые правы? Поживем – увидим.
