Космічна погода, збурення сонячного вітру та радіосплески

Solar Вітер, потік електрично заряджених частинок, що виходить із зовнішнього атмосферного шару корони Сонця, становить загрозу для форми життя та електричних технологій, заснованих на сучасному людському суспільстві. Магнітне поле Землі забезпечує захист від вхідного сонячний вітер, відхиляючи їх. Різкий сонячний Такі події, як масовий викид електрично зарядженої плазми з корони Сонця, створюють збурення в сонячний вітер. Тому дослідження збурень в умовах сонячний вітер (наз Простір погода) є імперативом. Викид корональної маси (CME), також званий 'сонячний шторми" або "простір грози' пов'язаний з сонячний радіо лопається. Вивчення сонячний радіосплески в радіообсерваторіях можуть дати уявлення про CME та умови сонячного вітру. Перше статистичне дослідження (опубліковане нещодавно) 446 зареєстрованих радіоспалахів типу IV, які спостерігалися в останньому сонячному циклі 24 (кожен цикл відноситься до зміни магнітного поля Сонця кожні 11 років), виявило, що більшість довготривалих радіовипромінювань типу IV Solar Спалахи супроводжувалися викидом корональної маси (CME) і порушеннями умов сонячного вітру. 

Так само, як на погоду на Землі впливають збурення вітру, простір на погоду» впливають збурення «сонячного вітру». Але на цьому схожість закінчується. На відміну від вітру на Землі, який складається з повітря, що складається з атмосферних газів, таких як азот, кисень тощо, сонячний вітер складається з перегрітої плазми, що складається з електрично заряджених частинок, таких як електрони, протони, альфа-частинки (іони гелію) та важкі іони, які постійно виходять із атмосферу Сонця в усіх напрямках, включаючи напрямок Землі.   

Сонце є основним джерелом енергії для життя на Землі, тому в багатьох культурах його шанують як джерело життя. Але є й інша сторона. Сонячний вітер, безперервний потік електрично заряджених частинок (наприклад, плазми), що походять із сонячної атмосфери, становить загрозу життю на Землі. Завдяки магнітному полю Землі, яке відхиляє більшу частину іонізуючого сонячного вітру (від Землі), а земна атмосфера поглинає більшу частину радіації, що залишилася, таким чином забезпечуючи захист від іонізуючого випромінювання. Але тут є ще щось: окрім загрози біологічним формам життя, сонячний вітер також становить загрозу для електрики та сучасного суспільства, що керується технологіями. Електронні та комп’ютерні системи, електромережі, нафто- і газопроводи, телекомунікації, радіозв’язок, включаючи мережі мобільного зв’язку, GPS, простір місії та програми, супутниковий зв’язок, Інтернет тощо – все це потенційно може бути порушено та зупинено через порушення сонячного вітру¹. Особливо в зоні ризику знаходяться астронавти та космічні кораблі. У минулому було кілька випадків, наприклад, у березні 1989 року 'Quebec BlackoutУ Канаді внаслідок потужного спалаху на сонці сильно пошкоджена електромережа. Деякі супутники також зазнали пошкоджень. Тому необхідно стежити за умовами сонячного вітру в околицях Землі – за його характеристиками, такими як швидкість і щільність, магнітне поле сила та орієнтація, а також енергетичні рівні частинок (тобто простір погода) матиме вплив на форми життя та сучасне людське суспільство.  

Як "передбачення погоди", може "простір погоду теж можна передбачити? Що визначає сонячний вітер і його умови в околицях Землі? Чи можуть якісь серйозні зміни в простір знати заздалегідь, щоб вжити попереджувальних заходів для мінімізації руйнівного впливу на Землю? І чому взагалі виникає сонячний вітер?   

Сонце — це куля гарячого електрично зарядженого газу, тому вона не має певної поверхні. Шар фотосфери розглядається як поверхня Сонця, тому що це те, що ми можемо спостерігати за допомогою світла. Шари під фотосферою всередину до ядра непрозорі для нас. Сонячна атмосфера складається з шарів над поверхнею фотосфери Сонця. Це прозоре газове гало, що оточує Сонце. Якщо краще видно із Землі під час повного сонячного затемнення, сонячна атмосфера має чотири шари: хромосферу, сонячну перехідну область, корону та геліосферу.  

Сонячний вітер формується в короні, другому шарі (ззовні) сонячної атмосфери. Корона — це шар дуже гарячої плазми. У той час як температура поверхні Сонця становить близько 6000 К, середня температура корони становить приблизно 1-2 мільйони К. Механізм і процеси нагрівання корони та прискорення сонячного вітру, які називаються «Парадоксом нагрівання корони», пояснюються дуже висока швидкість і розширення в міжпланетний простір ще не добре зрозуміла, ² хоча в нещодавній роботі дослідники намагалися вирішити це за допомогою фотонів аксійного походження (гіпотетична елементарна частинка темної матерії). ³.  

Іноді величезна кількість гарячої плазми викидається з корони в зовнішній шар сонячної атмосфери (геліосферу). Встановлено, що викиди плазми з корони, які називаються корональними викидами маси (CME), створюють значні збурення температури, швидкості, щільності та міжпланетний магнітне поле. Вони створюють сильні магнітні бурі в геомагнітному полі Землі ⁴. Виверження плазми з корони включає прискорення електронів, а прискорення заряджених частинок генерує радіохвилі. Як наслідок, викиди корональної маси (CMEs) також пов’язані зі спалахами радіосигналів від Сонця. ⁵. Таким чином, простір дослідження погоди включатимуть вивчення часу та інтенсивності масових викидів плазми з корони в поєднанні з пов’язаними сонячними спалахами, які є радіоспалахами IV типу, які триватимуть довго (більше 10 хвилин).    

Виникнення радіоспалахів у попередніх сонячних циклах (періодичний цикл магнітного поля Сонця кожні 11 років) у зв’язку з викидами корональної маси (CME) вивчали в минулому.  

One recent long-term statistical study by Anshu Kumari et al. of University of Helsinki on radio bursts observed in the solar cycle 24, sheds further light on association of long-duration, wider frequency radio bursts (called type IV bursts) with CMEs. The team found that about 81% of the type IV bursts were followed by coronal mass ejections (CMEs). About 19% of type IV bursts were not accompanied by CMEs. In addition, only 2.2% of the CMEs are accompanied by type IV radio bursts ⁶.  

Поступове розуміння часу довготривалих спалахів типу IV і CME допоможе в плануванні та синхронізації поточних і майбутніх простір програми відповідно, щоб зменшити їх вплив на такі місії та, зрештою, на форми життя та цивілізацію на Землі. 

***

Список використаної літератури:    

1. Білий СМ., н.п. Сонячні радіоспалахи та Простір Погода. Університет штату Меріленд. Доступно онлайн за адресою https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Доступ 29 січня 2021 року. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. Парадокс коронального нагрівання. Астрофізичний журнал, том 659, номер 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Русов В.Д., Шарф І.В., та ін. 2021. Розв'язання проблеми коронального нагрівання за допомогою фотонів аксионного походження. Фізика темного всесвіту, том 31, січень 2021 р., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Корональні викиди маси та збурення в параметрах плазми сонячного вітру у зв'язку з геомагнітними бурями. Фізичний журнал: Серія конференцій 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Корональні викиди маси та сонячні радіовипромінювання. Центр даних CDAW NASA. Доступний онлайн за адресою https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Доступ 29 січня 2021 року.  

6. Kumari A., Morosan DE., and Kilpua EKJ., 2021. Про виникнення спалахів сонячного радіо IV типу в 24-му сонячному циклі та їх асоціацію з викидами корональної маси. Опубліковано 11 січня 2021 р. The Astrophysical Journal, том 906, номер 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***