Корональные выбросы массы на Солнце – что это такое?

Корональный выброс массы 2 декабря 2003 года. На снимок с коронографа наложено изображение Солнца. Иллюстрация: NASA/ESA SOHO

Время от времени наше Солнце как будто «чихает» с силой, эквивалентной около 20 миллионам атомных бомб. Такие явления называются корональными выбросами массы. Они представляют собой мощные извержения в результате явлений в магнитном поле нашего светила, которые порождают возмущения, проходящие через всю Солнечную систему и влияющие на искусственные спутники и магнитное поле Земли.

Во время коронального выброса массы огромные пузыри перегретого газа – плазмы – вырываются с поверхности Солнца. В течение нескольких часов миллиарды тонн материи поднимаются с поверхности звезды и ускоряются до скоростей в миллионы километров в час. В периоды активного Солнца такое явление может происходить несколько раз в день, во времена спокойного Солнца — приблизительно один раз в пять дней.

Причина, лежащая в основе явления корональных выбросов массы, не вполне понятна. Тем не менее, исследователи сходятся на том, что основную роль в этом процессе играет магнитное поле. По той причине, что Солнце — не твёрдое тело, турбуленция закручивает магнитные поля в сложные структуры. Скрученное в клубок магнитное поле с определённого момента пытается развернуться в нормальное состояние, и такой процесс может привести к «выстреливанию» колоссальных масс плазмы в космическое пространство. Плазма представляет собой облако протонов и электронов, уносимое солнечным ветром. Двигаясь со скоростью до 1,6 миллиона километров в час, оно достигает орбиты нашей планеты за несколько дней.

Поскольку корональные выбросы массы происходят во всех направлениях от Солнца, большинство из них проходят мимо нас. Но время от времени извержение направлено прямо на Землю. Когда облако плазмы встречается с нашей планетой, мы называем это геомагнитным штормом. Ударная волна заряженных частиц сплющивает магнитное поле Земли с дневной стороны и растягивает ночную его часть. Подобно деформированному в эллипс резиновому мячу, земное магнитное поле, принимая вновь нормальную форму, выделяет энергию, сравнимую с разрядом молнии.

Стремительная атака заряженных частиц и временная реструктуризация магнитного поля Земли вызывают наблюдаемые эффекты. Полярные сияния в эти периоды смещаются в более низкие широты и становятся более интенсивными. Возмущения земного магнитного поля могут сделать нашу планету временно уязвимой для смертоносного космического излучения. Наша атмосфера предоставляет достаточную защиту всему, что находится на поверхности Земли. А вот астронавты на орбитальной станции могут получить смертельные дозы радиации. В 1989 году космонавты на станции «Мир» получили годовую дозу за несколько часов.

Реальной долгосрочной опасностью можно считать эффект таких штормов на нашу технологическую инфраструктуру.  Шквал возмущений магнитного поля и наведённые электрические разряды приводят к выводу из строя силовых и коммуникационных сетей – всего того, для чего нужно электричество. Во время уже упоминавшегося коронального выброса массы в 1989 году произошёл коллапс сети электроснабжения в Квебеке (Канада). Шесть миллионов человек оставались без электричества в течение девяти часов.

Но всё это — практически ничто по сравнению с геомагнитным штормом 1859 года. Это событие получило имя любителя астрономии Ричарда Кэррингтона, наблюдавшего различные световые явления, вызванные штормом, который считается одним из сильнейших в истории. Полярные сияния наблюдались на Гавайских и Карибских островах. Наблюдатели на высоких широтах сообщали, что было возможным читать газеты при свете полярного сияния. Телеграфная сеть прекратила работать, операторы получали удары током, а используемая телеграфом бумага загоралась.

Повторение Кэррингтонского события в современном мире, пронизанном средствами коммуникации, приведёт к опустошительным последствиям. Каскадные отказы в течение считанных минут отключат от электроснабжения миллионы людей. Коммуникационная сеть не сможет правильно работать, и спутники системы GPS, на которых строится вся система воздушного сообщения, отключатся.

Корональные выбросы массы – ещё одно напоминание для нас о хрупкости нашей планеты – «бледно-голубой точки», которая вращается вокруг Солнца. И именно по этой причине астрономы изучают Солнце. Помимо радости от открытия механизмов работы звезды, лучшее понимание солнечной активности помогает нам лучше подготовиться к возможным опасным явлениям, связанным с ним. Уже имея предупреждение о корональном выбросе массы всего лишь за час, мы сможем произвести безопасное отключение и сохранить важнейшие системы жизнеобеспечения. В таком случае перебои продлятся считанные часы, но не дни, недели или месяцы.

В Иркутске изучением Солнца и его влияния на процессы на Земле занимается Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЗФ СО РАН). Сотрудники института наблюдают процессы на Солнце при помощи телескопов, работающих в оптическом и радиодиапазоне. Иркутский планетарий еженедельно организует экскурсии на одну из обсерваторий ИСЗФ – Байкальскую астрофизическую обсерваторию в Листвянке на берегу Байкала.  Такие мероприятия проводятся по воскресеньям, записаться на ближайшую экскурсию можно по телефону 79-79-09, доб.1 (звонить с 10 до 20 часов).