Почему активность Солнца так возросла и к чему это привело: ответ ученых
Высокая активность Солнца вызывает увеличенное число выбросов плазмы и потоков заряженных частиц, которые устремляются к Земле. Этот всплеск связан с тем, что звезда сейчас находится на максимальной стадии своего цикла, который длится примерно 11 лет. Как отмечают эксперты, активность в последние месяцы превысила прогнозируемые показатели, что привело к неожиданным последствиям для спутников на низкой орбите Земли.
Как работает солнечный цикл
Периодические изменения в магнитном поле звезды завершаются полным переворотом его магнитных полюсов примерно каждые 11 лет. В середине цикла, во время так называемого максимума, звезда демонстрирует пик, сопровождаемый частыми солнечными вспышками и выбросами корональной массы (CME). На этих стадиях на поверхности Солнца возникает множество пятен — областей с повышенной магнитной активностью. Именно из этих мест чаще всего происходят вспышки и выбросы заряженных частиц, которые могут воздействовать на космические аппараты и электромагнитные системы Земли.
Влияние солнечной активности на спутники и технологии
Повышенная активность приводит к возрастанию потока заряженных частиц, который может серьезно влиять на спутники, находящиеся в низкой околоземной орбите (менее 2000 км от поверхности планеты). Когда процесс усиливается, атмосфера Земли расширяется, увеличивая сопротивление для спутников. В результате аппараты, например такие, как австралийские спутники Binar из космической программы Curtin University, сталкиваются с дополнительным атмосферным трением, что ускоряет их орбитальный спад и приводит к преждевременному сгоранию в атмосфере. Так, Binar-2, 3 и 4 проработали в орбите всего два месяца вместо запланированных шести, что сократило время для проведения экспериментов и тестирования новых технологий.
Солнечная активность также воздействует на электронику спутников. Увеличение потока заряженных частиц создает риск повреждения чувствительных систем. У крупных объектов, таких как МКС или аппараты системы Starlink, есть возможность корректировать орбиту с помощью двигателей, но такие маневры требуют дополнительных затрат и ресурсов. Для маленьких спутников, вроде CubeSats, у которых часто нет возможности изменять высоту полета, высокая солнечная активность становится серьезной проблемой.
Как солнечные вспышки и выбросы влияют на Землю
Помимо взаимодействия с космической техникой, повышенная активность Солнца влияет и на Землю. Когда выбросы корональной массы достигают нашей планеты, они сталкиваются с ее магнитным полем, вызывая геомагнитные бури. Эти явления могут изменять работу радио- и навигационных системы, а в некоторых случаях — даже энергетических сетей. Например, одна из самых мощных геомагнитных бурь, известная как событие Каррингтона, произошла в 1859 году и привела к серьезным сбоям в работе телеграфных линий. Если бы подобная буря произошла сегодня, это могло бы обернуться серьезными экономическими потерями, так как современное общество сильно зависит от спутниковых и коммуникационных технологий.
Повышенная активность Солнца также способствует появлению более ярких и частых полярных сияний. В последние месяцы они стали видимы в районах, где раньше были редкостью, например в средней полосе России и Европы. Это явление вызвано взаимодействием заряженных частиц солнечного ветра с атмосферой Земли, когда они проникают в область магнитных полюсов планеты. Сияние захватывает своей красотой, но также указывает на высокую активность звезды.
Почему солнечную активность трудно предсказать
Хотя цикл звезды известен, его точное течение сложно прогнозировать из-за невероятно сложных реакций на поверхности светила. Солнце постоянно находится в движении, а его магнитное поле изменяется и деформируется, создавая области с высокой активностью, в том числе зоны с пятнами. Предсказать, когда и с какой интенсивностью оно выбросит поток заряженных частиц, очень трудно, так как воздействие космической погоды зависит от множества факторов.
Существующие прогнозы строятся на данных о солнечных пятнах и других индикаторах активности, но даже ведущие исследовательские центры России сталкиваются с трудностями. Недавний всплеск солнечной активности оказался выше ожидаемого, что стало неожиданностью для ученых и напоминанием о необходимости развивать более точные модели космической погоды.
Новые космические миссии
Для изучения Солнца и прогнозирования его активности разрабатываются новые миссии и инструменты. Европейское космическое агентство (ESA) и другие организации запустили ряд космических аппаратов, такие как Solar Orbiter, SOHO и Proba-2, которые непрерывно ведут наблюдение, собирая данные о его поведении. Эти миссии помогают изучать динамику солнечных вспышек, выбросов корональной массы и изменения магнитного поля звезды.
Например, миссия Vigil, которую планируется запустить в 2031 году, будет следить за солнечной активностью с боковой стороны, предупреждая о возможных вспышках и выбросах за несколько дней до того, как они повернутся в сторону Земли. Это даст дополнительное время для подготовки и позволит лучше защитить спутники и наземные объекты от воздействия.
Кроме того, программы, такие как ESA Space Weather Office, занимаются мониторингом космической погоды, чтобы предупреждать различные отрасли промышленности об угрозах, связанных с повышенной активностью Солнца. Дальнейшие исследования и развитие технологий позволят точнее прогнозировать и снижать риски, связанные со вспышками.
Перспективы снижения солнечной активности и будущие вызовы
Несмотря на повышенную активность, цикл со временем достигнет минимума, он постепенно снизится к 2030 году. Однако нынешний всплеск напомнил ученым и технологическим компаниям, что нам еще многое предстоит узнать о поведении нашей звезды. В ближайшие годы развитие технологий наблюдения и прогнозирования будет иметь ключевое значение для защиты спутников и других систем, критически важных для современной инфраструктуры.
Посмотрите, как выглядят вспышки на Солнце
Резкое повышение солнечной активности, которое мы наблюдаем сегодня, служит как научным вызовом, так и возможностью для дальнейших исследований. Ранее ученые рассказали, что помогает им понимать природу вспышек.
