Одно из самых значительных событий в истории наблюдения за магнитным полем Земли с начала космической эры — буря 13—14 марта 1989 года. Период был нелёгкий, и буря, возникшая из-за мощной солнечной вспышки и корональной дыры, сделала не лучше.

Солнечные пятна

Мартовский геомагнитный шторм вызвал серьёзные последствия, от перебоев в работе энергосистем до нарушения радиосвязи, а ключевым виновником, при этом, была активная область солнечных пятен AR5395.

Область уже была на Солнце ранее, но под номером AR5354 (см. изображение выше). Впервые показался этот регион в феврале. Таким образом, когда регион пятен начал представлять из себя угрозу, его возраст был более месяца.

4 февраля 1989 года первая группа AR 5354 появилась в точке E80 N30. В ходе эволюции солнечные пятна совершили перераспределение магнитного поля, преобладающими оказались пятна с n/f полярностью, окружённые многочисленными небольшими пятнами s/p полярности. Всего пятен было на пике региона около 80. Регион также растянулся и приобрёл значительно большую площадь, когда пережил одно вращение Солнца. Его максимальный размер, по некоторым оценкам, был равен 3600 миллионных долей солнечного полушария.

Для сравнения: самое большое солнечное пятно за последние 30 лет имело размер около 2750 мдп (27 октября 2014, группа 2192).

Итак, что же натворила эта гигантская область?

Вспышка

Область AR 5395 была не только чрезвычайно большой, но также и очень активной. Наибольшие взрывы из этого региона проходили в период с 6 по 19 марта 1989 года. По данным NASA, всего эта область за три вращения Солнца произвела около 150 вспышек в рентгеновском диапазоне спектра, а также более 330 водород-альфа вспышек. Также из-за неё возникали протуберанцы.

Одной из тех, что привела на Землю геомагнитную бурю, была вспышка 6 марта. Её класс, судя по записям, был равен X15, однако точное измерение было невозможным — так как технологии того времени GOES могли измерять вспышку точно только до Х12.

Вспышка началась в 13:54 по восточному времени, достигла максимума в 14:10 и кончилась лишь в 16:55. Во время взрыва образовалось два ярких мерцающих центра, несколько эруптивных центров и система протуберанцев. В тот же момент также возникло протонное событие, которое достигло максимума 13 марта (через 7 дней).

В последующие дни также были вспышки, которые варьировались от класса Х1.1 до Х6.5 и оказывали не меньшее влияние на магнитосферу Земли.

Последствия

Из-за вспышки 6 марта, а также последующих взрывов 7—13 числа этого месяца, из-за протонных событий и выплесков энергии корональных дыр, к 13 марта во всём мире наблюдалась мощнейшая за тридцать лет магнитная буря.

Она началась с чрезвычайно интенсивных полярных сияний. Кроме того, была нарушена высокочастотная радиосвязь, отмечались сбои в работе космических аппаратов, например, тот же спутник GOES, замерявший солнечные вспышки, прервал передачу сигналов.

Последствия бури отражались не просто в полярных сияниях, а в сияниях в регионах, где подобных явлений ранее не замечали. Например, во Флориде. В Квебеке электричества не было целых 9 часов из-за повреждения линии электропередач, а кроме того, в США был выведен из строя трансформатор на атомной станции.

Раньше, в 70-80х годах была ежегодная серия книг "Хочу всё знать", где простым и популярным языком школьникам объясняли разную заумь и прочее.

Про термояд было несколько статей, но запомнилась одна, из издания 1983 года.

К сожалению, скан всей книги именно этого года не нашёлся, но книжку продают, я купил, чтобы вспомнить детство, и выкладываю фото этой статьи.

Когда я её читал, мне лет десять было, но написано настолько понятно, что "критерий Лоусона" и "токамак" я навсегда запомнил.

Сканера под рукой не было, фотографировал на кошку.

Дай Бог, доживём до редактирования Постоянной Капицы!

2014 год был достаточно спокойным в плане солнечной активности. Со средним количеством пятен, например, ему было бы далеко до 2024-го и даже 2023-го. Так, в феврале 14-го было в среднем 146 пятен (согласно Королевской обсерватории Бельгии), а в том же августе 2024, как известно, 216. Но это не помешало именно 2014 стать очень примечательным, и причина тому — воистину гигантское солнечное пятно.

Откуда оно взялось

18 октября 2014 года на обращённой к Земле части Солнца появился регион пятен, которому учёные присвоили номер 2192. Оказалось, что ранее эта же область уже была на Солнце под номером 2172, то есть она сумела «прожить» целое вращение Солнца, и вот снова стала доступной для обзора. Это изначально сделало 2192 примечательной по факту долгожительства.

«Поприветствовала» область пятен всех неравнодушных зрителей средней вспышкой M1.6, сразу в день своего появления.

Активность группы пятен не осталась без внимания, и учёные взялись его изучать. С начала появления пятно уже было достаточно большим по описаниям: на 18 октября его размер был 780 млн квадратных километров (немного больше, чем одна Земля).

Кроме этого, вновь явившись «на радарах», группа пятен была нестабильной и сложной по структуре, с бета-гамма-дельта магнитудой. По классике, это сильно повышало шансы на большие вспышки Х-класса, что незамедлительно отразилось на прогнозах космической погоды.

19 октября

Угрожающий рост региона 2192 стартовал уже на следующий день — за 24 часа область увеличилась в пять раз, достигнув 3720 млн квадратных километров. Тогда же произошла первая серьёзная вспышка за этот период: Х1.0, и кроме неё ряд мелких «извержений».

Вспышка, которую за один день извергла область, впоследствии заняла 28-ю позицию по силе в солнечном цикле.

Всего на тот момент на стороне Солнца, обращённой к Земле, было четыре группы пятен. Все они были неопасны, и сильно меньше своего «коллеги».

Неделя без отдыха

Последующие дни пятно впахивало постоянно, увеличиваясь и в размерах, и в количестве солнечных вспышек.

22 октября 2014-го, приняв королевское положение, лицом к лицу с Землёй, регион 2192 вспыхнул дважды с большой интенсивностью. Вспышкам присвоили класс Х1.26 и Х2.39 (2.39 стала 19-ой по силе в прошлом солнечном цикле), при этом, обе они случились в один и тот же день. Тем временем размер пятна достиг почти рекордного: 7230 млн квадратных километров.

По размеру больше области за последние тридцать лет были лишь пятна в 2001-ом (регион 9393) и дурно известная в 2003-ем область пятен 0486.

Сравнение 2192 и 0486

Хотя 0486 начала нулевых в итоге оказалось размером слегка поменьше, чем описываемая область 14-го года, проблем она принесла в своё время гораздо больше. Например, 4 ноября 2003 по вине региона 0486 случилась легендарная вспышка «Х40+» (также её называют Х28+ и т. д., ведь точная мощность осталась неизвестна; см. видео ниже).

При этом, между этими регионами оказалось много общего:

• размер более 2000 миллионных доль полушария;

• наличие дельта-пятен;

• впечатляюще быстрый рост;

• временной период, когда пятно развивалось — середина-конец октября.

Для понимания:

0486 смогло за один день с момента появления увеличиться в восемь раз, в то время как 2192 — в пять.

Апогей и впечатляющий конец

Своего рекордного размера в 8250 млн квадратных километров область 2192 достигла 24 октября 2014 года, когда и сделала мощный всплеск X4.56. К счастью, он не был направлен в сторону Земли.

После этого события регион стал ослабевать и стабилизироваться, пока не вернулся к магнитуде «бета-гамма» и размеру в девять раз меньше своего максимального 1 ноября 2014 года.

В дальнейшем группа пятен вновь попала в необозримую зону, и о дальнейшей судьбе гиганта мы можем только гадать. Но, нетрудно предположить, что после всех своих выбросов массы, наконец, регион полностью исчез.

Интересно!

На максимуме размер группы был равен «размеру» шестнадцати планет Земля.

Кроме того, нам сильно повезло, что вспышка, подобная Х40, не произошла в те дни. А ведь для этого были все возможности.

Что лично меня интересует в термоядерных реакторах – это как заставить его выполнять полезную работу?

Как эта штука будет давать электричество?

В ядерном реакторе всё предельно просто – реакция расщепления ядер даёт энергию, которая нагревает теплоноситель, который крутит турбину. Теплоноситель циркулирует в активной зоне, охлаждая её и выполняя побочные функции в виде, например, замедления нейтронов.

Одно мне непонятно – каким же образом снять тепло с термоядерного реактора? Для того, чтобы достичь всех этих чудовищных температур, нужна очень высокая напряжённость магнитного поля, а для достижения этой напряжённости используют катушки, охлаждаемые … жидким гелием. Рядом с ИТЕР-ом строят криокомбинат – завод по производству жидкого гелия, и его этого гелия там очень много нужно.

Возникает вопрос – как при положительном выходе энергии эту энергию получить с учётом того, что она выделится, скорее всего, в виде тепла? Вот мы затратили X джоулей энергии (подожгли и удерживаем плазму, охлаждаем и нагнетаем жидкий гелий, выполняем какие-то вспомогательные действия), и в результате всех наших манипуляций у нас получилось Y>X джоулей энергии. Как получить разницу? В обычном ядерном реакторе ответ на этот вопрос очень (условно) прост, но как снять энергию с этой ебанины?

Как-то раз я смотрел беседу профессора Семихатова с Дмитрием Паращуком - профессором физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Вот ссылка на это видео: https://www.youtube.com/watch?v=3J_f_rsJxys И Семихатов, на 5:35 примерно, задаёт вопрос: «Как мы собираемся извлекать энергию?» На это Паращук ему отвечает, что, дескать, частицы разлетаются, тормозятся окружением и «мы запускаем паровую машину». Но, простите, как это должно работать в металле? Что токамак, что стелларатор обладают кучей катушек, которые создают чудовищной напряжённости магнитное поле СПЕЦИАЛЬНО для того, чтобы из него ничего не вылетело. Каким образом эти частицы, о которых говорит Паращук, покинут магнитное поле, особенно, если учесть, что он говорит про заряженные альфа-частицы?

Ну хорошо, частица как-то долетела до обшивки, нагрела её, и температуру с обшивки сняли теплоносителем, который направили в турбину. Но тут тоже не всё гладко – катушки сверхпроводящие, и они очень плотно расположены, как снять тепло с корпуса? Да и вообще, когда рядом есть что-то очень горячее (миллионы градусов), а рядом есть что-то очень холодное (минус 274), то такая конфигурация не вызывает особой уверенности, если что-то пойдёт не так, и будет большой паровой БУМ!

Начиная где-то с 8:30 Паращук говорит о том, что токамак, это сборище проблем – надо удержать плазму, не дать ей «лизнуть» стенку реактора, надо найти материалы, которые выдержат тяжёлые условия работы и т.д. И вот самый главный вопрос так и остаётся без ответа – как получить пользу? Кстати, на отметке 17:30 он говорит, что ИТЕР обещаю получить 500МВт энергии, но «никакая турбина крутиться не будет», а что касается турбины, то это «следующий этап».

Глядя на всю эту возню, на текущий момент складывается ощущение, что польза от этих упражнения только одна – это решение каких-то инженерных задач, и, может быть, каких-то физических вопросов. КОММЕРЧЕСКОЙ пользы от термояда получить, если и удастся, то очень и очень нескоро и в очень небольшом объёме. То есть строить ТЯ реакторы для получения электричества, на текущий момент, кажется очень слабой идеей.

Для получения электроэнергии куда как более перспективными кажутся реакторы замкнутого цикла (первый из них это БН-800) или реакторы с ускорителем, построенные по архитектуре Игоря Николаевича Острецова.

20 января 2025 года китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST установил новый рекорд по удержанию электронной плазмы. Реакция поддерживалась 1066 секунд, что без малого в три раза дольше предыдущего рекорда. Почти всё это время температура плазмы была в районе 100 млн °C, что в шесть раз больше, чем в ядре нашей звезды. Недавно реактор завершил очередной этап модернизации и готов к новым рекордам.

Предыдущий рекорд реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak или токамак HT-7U), расположенный в городе Хэфэй провинции Аньхой, установил в апреле 2023 года. Тогда термоядерная реакция на установке поддерживалась 403 секунды с температурой плазмы 100 млн °C. Увеличение времени непрерывной работы реактора до 1000 секунд считается ключевым для достижения последующих целей как по увеличению времени поддержки высочайшей температуры плазмы, так и по повышению верхнего предела температуры.

Для запуска термоядерной реакции в Солнце сверхвысокие температуры не нужны. В ядре звезды «всего» 15 млн °C. Для сближения ионов водорода и запуска синтеза гелия ядра атомов должны сблизиться до включения в работу сильного ядерного взаимодействия, преодолев электрическое отталкивание. Кроме температуры в этом помогает сильная гравитация — масса самого Солнца (это воздействие также эквивалентно давлению). На Земле в камере реактора развить такое давление невозможно, поэтому приходится «давить» на ядра повышением температуры. И заявленные китайскими учёными 100 млн °C мало для запуска реакции на Земле.

Во всех предыдущих случаях речь шла о температуре электронной плазмы. В связи с рекордами китайских термоядерных установок об ионной плазме никогда отдельно не сообщалось. В то же время до 100 млн °C необходимо нагреть именно ионную плазму — это лишённые электронов ядра, которые, собственно, и вступают в реакцию синтеза. По каким-то причинам китайская сторона не спешит рассказывать о рекордах в разогреве ионной плазмы.

И всё же, новая планка высоты взята. Почти 18 минут реактор EAST поддерживал в камере температуру 100 млн °C. Это важно как с точки зрения поддержания стабильности установки (плазмы), так и с позиций отработки технологий и поиска новых методов работы с реактором, материалами и прочим, без чего невозможно движение вперёд.

Источник: 3dnews.

Upd: Так как для запуска термоядерной реакции необходима температура более 100 млн. градусов, то возможно мы станем свидетелями первого запуска термоядерного реактора 🤔