Солнечные вспышки, магнитные бури и полярные сияния
Солнце с активными областями (группами солнечных пятен) в видимом диапазоне. Здесь и далее - снимки с космической обсерватории SDO (Solar Dynamics Observatory, NASA), если не указано иное.
В последнее время в СМИ разного уровня появляется всё больше новостей на тему большого числа солнечных вспышек и магнитных бурь. Отдельной статьей идут снимки полярного сияния. На них реакция неоднозначная: кто-то в полном восторге, а кто-то реагирует как "Я раньше такого здесь не видел, значит это очень плохо". Совершенно бредовые соображения на тему и вовсе опустим. До поры - до времени.
Естественно Солнце, его вспышки, магнитные бури и полярные сияния тесно связаны между собой. Но действительно ли большое количество вспышек - это плохо? А полярные сияния - норма или не норма? И откуда всё это вообще появляется? И почему действительно полярных сияний стало так много?
Я постараюсь написать обо всём настолько коротко, насколько это возможно и в то же время понятным языком, но без базовых знаний физики и химии будет, конечно, сложнее.
Активные области на Солнце и силовые линии магнитного поля у восточного края солнечного диска.
Солнце - ближайшая к нам звезда. Оно светит, греет и поддерживает жизнь на Земле. Но просто сидеть на одном месте у Солнца не получается. Наше Солнце нестабильно - у Солнца есть циклы активности. В среднем такой цикл длится 11 лет и измеряется от минимума до минимума. Минимум солнечной активности - это момент времени, когда на Солнце наблюдается минимальное число активных областей, более известных как солнечные пятна.
Группа пятен AR3394 и масштабе с Землёй. Снимок сделан мной в августе 2023 года. Кто спросит, как я сфоткал Землю с такого расстояния - тот молодец.
Пятна на Солнце являются активными областями, так как служат источником солнечных вспышек. Солнечная вспышка - это процесс резкого выделения огромного количества энергии, а также излучения во всех диапазонах спектра - от рентгеновского до радиодиапазона.
Мощная солнечная вспышка класса Х2.25 9 мая 2024 года из группы пятен AR3664.
Вспышки вызывают нарушение радиосвязи, а также могут вызвать магнитные бури на Земле. И здесь первый важный момент, который многие не знают: солнечные вспышки не всегда вызывают магнитные бури. Магнитную бурю вызывают не сами вспышки на Солнце, а выбросы корональных масс - солнечная плазма. А вспышки не всегда приводят к выбросу плазмы. Например, импульсные (быстрые) вспышки практически никогда не сопровождаются выбросом корональных масс и, соответственно, не приведут ни к какой магнитной буре.
Выброс корональных масс от вспышки класса Х2.56 16 февраля 2024 года. Выброс не был направлен в сторону Земли.
2024 год, по данным NASA, должен стать годом максимума солнечной активности. В 2024 на Солнце будет наблюдаться большое количество пятен, которые могут стать причиной множества солнечных вспышек. Но, по статистике, самые мощные вспышки на Солнце происходят в течении 2 лет после максимума солнечной активности. Самая мощная вспышка в истории спутниковых наблюдений (класса Х28+) произошла в ноябре 2003, через почти 2 года после максимума солнечной активности. Так что, возможно, всё еще впереди.
Какую опасность могут в себе нести солнечные вспышки?
Вспышки на Солнце могут вызвать солнечный радиационный шторм или протонное событие - резкое увеличение числа солнечных протонов высоких энергий (выше 10 МэВ). Такие протоны очень быстро достигают Земли (свет долетает примерно за 8 минут, протоны - порядка 20 минут, солнечная плазма от вспышек - от 1,5 до 3 дней). При слабом радиационном шторме - страдает коротковолновая связь в приполярных областях, а при сильных штормах - отменяются или перенаправляются трансполярные авиаперелёты. Но даже такие события не вредят космонавтам на МКС - они защищены магнитным полем Земли также, как и сами жители Земли. Но вот электроника более чувствительна к таким событиям: спутники могут выходить из строя под действием солнечной плазмы. Такая участь настигла SpaceX - они заявили, что потеряли свои спутники из-за солнечных вспышек.
А, может, просто нашли оправдание чьим-то косякам. Потому что если причина - действительно вспышки на Солнце, то в ближайшее время Starlink может столкнуться с серьёзными проблемами.
Особо мощные вспышки на Солнце могут вызвать перебои со связью по всей планете, но такое бывает очень редко - даже не каждое столетие. Последний раз такое было в 1859 году и носит название событие Кэррингтона - самая мощная магнитная буря за всю историю наблюдений за Солнцем. Тогда сильно пострадала телеграфная связь, а полярные сияния были видны практически по всей планете. Но даже такая мощная буря не вызвала катастрофы планетарного масштаба и оставила крайне мало отпечатков на Земле. Но есть свидетельства о существовании супервспышек на Солнце, которые могут вызвать повышение числа содержания углерода-14 в земной атмосфере и отпечататься в годичных кольцах деревьев. Такое повышение происходит при бомбардировке атмосферного азота высокоэнергетичными нейтронами. Источником таких нейтронов может быть только Солнце, но для этого нейтроны должны добраться до Земли за 15 минут. Такие условия формируются при вспышках на Солнце небывалой мощности. Такие события называются события Мияке в честь японской ученой Фусы Мияке, которая первая обнаружила такие следы в годичных кольцах деревьев. Но даже такие события не уничтожили всё живое. Поэтому можно считать, что большое число солнечных вспышек не нанесут жизни на Земле никакого вреда.
Линии магнитного поля активной области Солнца у западного края диска после мощных вспышек, так называемые "пост-вспышечные петли".
Существует 3 причины выброса корональных масс, которые могут вызвать магнитные бури на Земле: солнечные вспышки, корональные дыры и отрывы протуберанцев. Про вспышки мы уже поговорили.
Корональные дыры - это области на Солнце где нет сомкнутых линий магнитного поля. Через такие области солнечная плазма может беспрепятственно покидать Солнце, устремляясь в космическое пространство. Особо сильных бурь солнечный ветер от корональных дыр вызвать не может. Никакой опасности сами по себе не представляют.
Крупная корональная дыра на Солнце, обращенная в сторону Земли 2 декабря 2023 года.
Третья причина выброса корональных масс - отрывы протуберанцев. Они слабее зависят от солнечный активности (но всё же зависят). Протуберанцы - это области над поверхностью Солнца, где достаточно плотная, но относительно холодная плазма удерживается магнитным полем. Когда линии магнитного поля размыкаются, происходит высвобождение солнечной плазмы.
Выброс корональных масс от космической обсерватории LASCO C2, вызванный отрывом протуберанца 22 января 2024 года. Выброс не был направлен в сторону Земли.
Двойной отрыв протуберанца 17 апреля 2024 года который вызвал сильную магнитную бурю класса G3 (с 10-й секунды).
В каждом из описанных случаев солнечная плазма устремляется в космическое пространство и в некоторых случаях - к Земле. Когда плазма добирается до нашей планеты, она проникает в атмосферу Земли вблизи магнитных полюсов и начинает взаимодействие с атомами атмосферных газов. И тут начинается простейшая квантовая физика. Частицы солнечной плазмы сталкиваются с атомами атмосферных газов, вызывая ударную ионизацию - отрыв электрона с внешней электронной орбитали. При этом на отрыв электрона необходимо потратить некоторое количество энергии, которую отдают частицы солнечной плазмы. Так, атомы земной атмосферы становятся ионизированными, пополняя собой ионосферу. Но это состояние нестабильное, и атомы стремятся вернуться в неионизированное состояние, то есть получить свой электрон назад (один из фундаментальных законов квантовой физики: все тела стремятся занять положение с наименьшей потенциальной энергией. К примеру: потенциальная энергия человека, стоящего на ногах выше, чем человека, который лежит на диванчике. Поэтому лежать на диванчике человеку хочется больше, чем стоять на ногах). И спустя некоторое время электрон возвращается в атом, на свободное место. Но, согласно закону сохранения энергии, если на отрыв электрона от атома надо потратить энергию, то при возвращении электрона в атом эту энергию надо вернуть. И эта энергия возвращается в виде фотона - частички света, длина волны (а, следовательно - цвет) которого зависит от природы газа. Именно это свечение фотонов в северной части небосвода и называется полярным сиянием. На высоте от 200 до 400 км полярное сияние имеет красно-розовый цвет, от 100 до 200 км - зелёный цвет, до 100 км - фиолетовый цвет (но на такую глубину в атмосферу частицы солнечного ветра проникают достаточно редко).
Полярное сияние в Скопинском районе Рязанской области 19 апреля 2024 года. Фото моё.
Теперь несколько слов о том, почему полярные сияния стали таким частым явлением в центральной России. Причин тому несколько. Во-первых - конечно же, выросшее число выбросов на Солнце. Но тут всё закономерно - потому что близость максимума солнечной активности. Во-вторых - дрейф магнитного полюса Земли. Помните же из школьного курса географии, что магнитный полюс Земли в северном полушарии находится где-то в Канаде? Так вот - его там уже нет.
Дрейф магнитного полюса Земли. Красные точки - измеренные положения, синие - расчетные положения. Фото из Википедии.
Примерно в 2020 году магнитный полюс Земли перешел в восточное полушарие в направлении России. Грубо говоря, с 1984 года магнитный полюс Земли стал почти на 1000 км ближе к центральной России. Дрейф магнитного полюса Земли - явление нормальное, и ничего плохого в себе, по сути, не несёт, если магнитное поле при этом не слабеет. А этого не наблюдается. Поэтому и участились случаи видимости полярных сияний. А еще у каждого в кармане есть камера, на которую стало возможно сфоткать сияние + обмен информацией стал гораздо быстрее - мы быстрее узнаем, что есть шанс сфотографировать полярное сияние.
В-третьих - эффект Рассела-Макферрона. Он говорит о том, что в периоды близости ко дням весеннего и осеннего равноденствий солнечная плазма сильнее влияет на магнитосферу Земли и, как следствие - вызывает более яркие полярные сияния.
А как насчет цвета сияний? Почему на севере (в Исландии, в Мурманской области) оно зелёное, а тут красные огни?
Ответ кроется в том, что я писал раньше. Красное свечение свойственно верхним слоям атмосферы (от 200 до 400 км). Глядя на сияние из средней полосы, мы смотрим на него как будто сбоку. Находясь ближе к северу, мы видим сияние снизу, а там по интенсивности преобладают зелёные цвета.
Полярное сияние в Казахстане 24 апреля 2023 года. Зеленые цвета видны у самого горизонта, в остальном преобладают красно-розовые цвета.
Я десятки раз видел в интернете, как вот такое сияние красного цвета называют чуть ли не смертоносным, обосновывая это тем, что мол кислород сгорает под влиянием солнечного ветра. Чушь собачья. Так пишут те, кто горение понимает, а ионизацию не понимает (и то горение из курса химии - это реакция окисления чего бы то ни было с выделением тепла, а окисление - это реакция с кислородом. Поэтому говорить, что эти люди понимают горение, тоже неправильно). Ионизацию такие люди представляют себе как разрушение атомов кислорода, а разрушение додумывают до горения. И да начнется паника! Но световое излучение - это не признак разрушения и даже ионизации атмосферных газов, это признак того, что атомы атмосферных газов вернулись в нормальное состояние.
А вот если при высокоэнергетическом воздействии свечения не будет - вот это уже проблема, это знак того, что в фундаментальной физике что-то сломалось.
Личное мнение: все же мы слышали фразу "да зачем мне ходить на уроки физики, химии и пр.? Я же не буду учёным". Я слышал много раз. А потом те же самые люди рассказывают, что полярные сияния - это сплошная радиация, которая нас всех убьет, уничтожит озоновый слой, сожжет атмосферу и уничтожит жизнь на Земле. Но потом мы лезем в архив и находим там вспышки на Солнце конца октября - начала ноября 2003 года, сравниваем с нынешними и понимаем, что сегодняшние вспышки - это так, петарда "Корсар 3" по сравнению с праздничным салютом. И ничего, все всё пережили, даже МКС не упала. А в прошлом цикле такого количества сияний не было потому что сам цикл был один из самых слабых в истории. Поэтому сравнивать нынешний цикл с предыдущим, на мой взгляд, неправильно.
Солнечные циклы с 19-го по 25-й (нынешний) по среднемесячному числу солнечных пятен. Некоторые любят сравнивать нынешний цикл с предыдущим, но очень не любят сравнивать с 19-м. График взят отсюда.
Небольшой вывод по пунктам:
1). Солнечных вспышек действительно стало много. Но максимум солнечной активности должен быть таким. Тут всё в норме.
2). Магнитных бурь тоже стало много. Причина - участившиеся солнечные вспышки. Тоже в пределах нормы.
3). Полярных сияний стало несоизмеримо больше по сравнению с предыдущими годами. Во-первых опять же солнечная активность, во-вторых - дрейф магнитного полюса, из-за которого магнитный полюс Земли стал значительно ближе к России, в-третьих - доступность ночных съёмок, предупреждения о появлениях полярных сияний и физические эффекты. На жителей Земли полярные сияния не влияют совершенно никак, в темноте светиться от радиации никто не начал. Частицы солнечного ветра не навредят вам, даже если вы будете непосредственно в точке магнитного полюса Земли, потому что они редко проникают на глубину ниже 100 км. Поэтому вреда от магнитных бурь и полярных сияний лично я не вижу. Да и неоткуда этому вреду взяться. Максимум - у особо чувствительных голова поболит. И то: учёные сколько ни искали - но так и не смогли найти связь между геомагнитной активностью и состоянием здоровья человека. Экология и качество пищи на нас влияет куда сильнее, чем вспышки на звезде по имени Солнце.
Наслаждайтесь красотой, которую природа сама приносит в ваши дома!
Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики
В прошлых постах я писал о том, что произойдет со звёздами, у которых масса больше солнечной. Но что же произойдет со звездами средней массы? Об этом я и напишу сегодня.
Уже сформировавшаяся звезда находится на этапе главной последовательности. Во время этого этапа в ядре звезды происходит термоядерный синтез гелия за счет водорода, также внешнее и внутреннее давление уравновешивают друг друга. Но рано или поздно водород в ядре звезды заканчивается, и гравитация начинает сжимать звезду, в результате чего она нагревается. Из-за этого нагрева к ядру звезды переносится ещё водорода, образуя водородную оболочку вокруг ядра.
Так как температура повышается в этой оболочке снова начинается термоядерный синтез гелия. Вместе с этим, излучение, образующееся при горении этой оболочки, расширяет слои звезды. Сначала она расширяется переходит в фазу субгиганта, а позже превращается и в красного гиганта:
Красные гиганты расширяются от 100 до 1000 раз больше, чем Солнце, однако их температура поверхности составляет около 2200-3200°С, что в несколько раз ниже температуры поверхности Солнца (около 6000°С).
Через примерно 1 миллиард лет водород окончательно иссякает, но так как сжатие ядра (а следовательно и повышение температуры) не прекращается, то начинает гореть уже гелий, образуя углерод. С ним происходят практически те же процессы, что и с водородом. Когда он иссякает в ядре, начинается горение гелиевой оболочки вокруг ядра. Из-за этого горения слои звезды еще больше расширяются, становясь планетарными туманностями, а ядро все также продолжает сжиматься, превращаясь в белого карлика:
Температура белого карлика составляет около 179 500°C, а масса белого карлика размером с Землю сравнима с солнечной. По плотности белый карлик уступает лишь нейтронной звезде и черной дыре. Так как в белом карлике уже не идет термоядерная реакция, со временем он остынет и станет черным карликом, но астрономы еще не находили их. Связано это с тем, что они остывают очень медленно, намного дольше чем существует вселенная.
На этом сегодня всё.
Задайте вопрос экспертам
На Пикабу можно найти эксперта практически по любой теме. Юриста, технаря, автомеханика, электрика, велосипедиста, менеджера, который каждый день работает с Excel-таблицами, и аллергика со стажем.
Если:
• у вас есть вопрос, на который не получается найти ответ;
• вам нужна консультация эксперта по узкой теме;
• важно получить совет от человека с похожим опытом.
Задайте свой вопрос в специальной ленте и получите ответ (или сразу несколько!) от знатоков своего дела.
Возобновление водорода через небесные тела
Для ЛЛ, кому лень читать, выложил ролик на ютубе:
Как нам всем известно, в звёздах, по типу нашего Солнца, происходит термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Также звёзды являются отличными поставщиками и более тяжёлых элементов таблицы Менделеева. Однако как быть с тем, что водорода с каждой секундой становится меньше? Чем будут питаться звёзды, когда закончится последняя капля водорода?
Существует гипотеза, что в момент большого взрыва, и был создан основной запас водорода, который является конечным и исчерпаемым со временем. Насколько мне известно, в природе не существует обратных процессов превращения гелия в водород, поскольку на этот процесс потребовалось бы огромное количество энергии.
Так неужели наша вселенная настолько плохо продумана, что по исчерпании водорода, наступит великая печаль для всего сущего?
На мой взгляд, так быть не должно. Согласно моей новой гипотезе, чёрные дыры, должны являться некоторым аналогом мусороперерабатывающей фабрики. Они поглощают любую материю из любого вещества, любых элементов их таблицы Менделеева. Достигнув критической массы, чёрные дыры, на мой взгляд, должны коллапсировать в иное небесное тело (о чём я писал в более ранних статьях), которое будет уже не поглощать, а стремительно испускать вещество во вселенную. Проходя через обратный горизонт событий, такое вещество, в результате неравномерности и нелинейности горизонта событий должно быть разорвано на субатомном уровне, образую простейшее протовещество, приближенное к водороду. Тем самым, мы получаем на выходе лёгкие элементы, типа водорода, которые могут быть использованы молодыми звёздами повторно. В результате чего, будет достигнут круговорот элементом в природе: от более простого к сложному, и обратно, к простому.
Либо, водород всё же конечен, но очень надеюсь, что у вселенной на этот счёт припасён какой-либо способ, благодаря которому она и мы, будем и дальше иметь возможность к существованию, даже при отсутствии водорода.
Гипотеза моя, поэтому тег "моё".
Спасибо всем, кто дочитал до конца. Надеюсь, пост был интересен.
Коротко, про то как образуются звезды
Звезды образуются в межзвездных облаках состоящих из сгустков газа и пыли. Процесс звездообразования начинается, когда в облаке оказывается сгусток газа и пыли, достигший критической массы. Критической массой называют минимальную массу необходимую для, того чтобы сгусток своей гравитацией притягивал ещё больше газа и пыли. В какой-то момент времени, из-за давления, в центре сгустка повышается температура и начинается термоядерная реакция, с выделением ещё большего тепла и энергии.
Как меня встретили на Пикабу!
Скидывает мне в ватсапе ссылку брат на видео Угольникова про плоскую землю, пост размещённый на ресурсе Пикабу. Типа посмотри, всё же понятно, что земля шар.
К слову, братан у меня отбитый шаровер, пострашнее десятерых вместе взятых шароверов, одним словом шароёб. Так вот, он умудряется в одном предложении сам себе противоречить. Если просит, чтобы я ему пояснил что либо до конца никогда не слушает, бесится и перебивает, при этом затягивает сигарету и делая глоток пивасика. Я прошёл по ссылке, смотрю, дак это видео уже 4х летней давности, чё там смотреть то? И тут я такой Хммм, а на этом ресурсе нет меня ))) а если меня здесь нет, то щас будем. Начинаю регаться, первый пост какой опубликовать в голове уже крутится, так как материала много уже опубликовано на других площадках, копируй да вставляй сюда, это же ИЗИ!
Публикую пост, что астрономия это бизнес и все астрофотографы не ищут суть процессов мироздания, а просто ведут гонку кто кого круче фото сделает разных астрообъектов. Я на них уже насмотрелся, по началу ха-ха ловил от чудности мышления шароверов, дискуссии проводил под запись в дискорде, потом уже наслушался за 4 года до тошноты однотипные фразы из Википедии и потерял интерес.
И вот пост опубликован, и тут началось )) тысячи просмотров (такого я не могу себе позволить в вк, так как группа и моя страница в теневом бане, максимум наберу 200 просмотров), гневные и ноющие комментарии, типа таких "это опять ты, я ж тебя в вк банил, чё ты сюда приперся?"
Да я просто зашёл посмотреть, как вы тут ребятишки без глотка свежего воздуха прозябаете в тени без солнечного света истины.
И я конечно понимаю, что потревожил мутные воды этого болота, где собрались люди поржать, поострить, похейтить, посоревноваться кто напишет самый ржачный коммент, ведь ежедневная работа это рутина без удовольствия. А здесь ребятишки отдыхают, развлекаются.
«Пикабу» (Pikabu) — русскоязычное информационно-развлекательное сообщество, адаптированный аналог портала Reddit.
И понятно, что я здесь не ищу какого то призвания, но я верю, что если даже одну душу я смогу пробудить от этого мракобесия гелиоцентризма, теории Дарвина и лживой истории человечества, то день мой прожит не зря. И кто же знает как будет в мире, когда народ пробудится. Возможно станут не потребителями как сейчас, а как в старину строили красивые архитектурные здания, чудесные статуи, которыми наполнены музеи. Ведь кануло всё это каким то чудесным образом в небытиё, умели люди и забыли как это делать. Археологи до сих пор откапывают разные артефакты, чем в нокаут отправляют всех балбесов утверждающих, что первые этажи зданий в глине из за культурного слоя.
И так уж сложилось, что сегодня потребителей лентяев гораздо больше, чем созидающих и производящих. И как правило ноют и высказывают недовольство именно потребители.
Я сегодня вам принёс знания, а вы ноете, что вам хочется остаться в иллюзорном мире в виртуальных очках, где графика про космос и фантастические полёты на кораблях астронавтов.
Наука это дословно в переводе и есть знания. Я изучал мир и сделал много наблюдений, сделал предположения, перепроверил их и все они подтвердились. Это называется научный метод. Мои открытия можно легко перепроверять тысячи раз и всегда будет один результат. А научные от официалов данные по астрономии вы не сможете перепроверить, так как это всё гипотезы.
А на этом пока всё!
Переходите на светлую сторону знаний.
Есть ли смысл лететь к звёздам?
Борис Штерн осаживает мечтателей. Идя на поводу у подписчика продолжаю размещать ссылки на образовательно мечтательный контент.
Как подготовить машину к долгой поездке
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Астрономы сделали 1,28-гигапиксельное фото остатков звезды
Чтобы получить такую фотографию, исследователи использовали широкоугольную камеру DECam, установленную в телескопе имени Виктора Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо. Им удалось запечатлеть туманность, представляющую собой остатки сверхмассивной звезды, взорвавшейся 11 000 лет назад.
Астрономы задействовали 570-мегапиксельную камеру тёмной энергии (DECam), способную делать фотографии в разрешении 35 786 x 35 881 пиксель. Учёные скомбинировали отдельные изображения в красном, синем и жёлтом спектральных диапазонах, а затем объединили снимки для создания цветного фото высокого разрешения
В итоге астрономы получили завораживающее изображение, демонстрирующее остатки сверхновой в виде туманности, расположенной на расстоянии порядка 800 световых лет от Земли в созвездии Вела (Паруса). Хотя звезда взорвалась 11 тысяч лет назад, ударная волна от неё всё ещё распространяется в космосе, образуя за собой светящиеся газовые нити.
После взрыва ядро небесного тела превратилось в нейтронную звезду, состоящую из протонов и электронов. Частицы столкнулись друг с другом и образовали нейтроны. Новое небесное тело получило название Вела Пульсар, и оно обладает мощнейшим магнитным полем.
Если кому интересно, то скачать исходное изображение размером 2,8Гб можно здесь: https://noirlab.edu/public/images/noirlab2406a/
Источник: https://4pda.to/2024/03/16/425464/