Опишите явление вспышки на солнце и геофизические процессы которые с ней связаны кратко

Обновлено: 07.07.2024

Вспышки охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону. Сразу отметим, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми проявлениями солнечной активности.

Солнечные вспышки, как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности, а точнее вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Энерговыделение мощной солнечной вспышки может достигать 6×10 25 Дж, что составляет 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте или приблизительный объем мирового потребления электроэнергии за 1 миллион лет.

Анимация, показывающая две солнечные вспышки (X2.2, X9.3), произошедшие 6 сентября 2017 года. Credit: SDO

Вспышки – это самые большие взрывные события Солнечной системы. Они видны яркими областями на Солнце и могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. Фотоны от вспышки достигают Земли примерно за 8,5 минут после ее начала; далее в течение нескольких десятков минут доходят мощные потоки заряженных частиц, а облака плазмы достигают нашей планеты только через двое-трое суток.

Интенсивность вспышек на Солнце

Энергию вспышки определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода, характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.

Также используют классификацию, основанную на непрерывных однородных измерениях амплитуды теплового рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5—10 кэВ (с длиной волны 0,5—8 ангстрем), проводимых некоторыми искусственными спутниками Земли.

Согласно классификации, которая была предложена в 1970 году Д.Бейкером, солнечной вспышке присваивается балл — обозначение из латинской буквы и индекса за ней. Буквой может быть A, B, C, M или X в зависимости от величины пика интенсивности рентгеновского излучения.

Вспышки на Солнце онлайн

Выбор для классификации вспышек рентгеновского диапазона обусловлен более точной фиксацией процесса: если в оптическом диапазоне даже крупнейшие вспышки увеличивают излучение на доли процентов, то в области мягкого рентгеновского излучения (1 нанометр) — на несколько порядков, а жесткое рентгеновское излучение спокойным Солнцем не создается вообще и образуется исключительно во время вспышек.

Опасны или нет? Влияние солнечных вспышек

Солнечные вспышки имеют прикладное значение при исследовании элементного состава поверхности небесного тела с разреженной атмосферой или при ее отсутствии, выступая в роли возбудителя рентгеновского излучения для рентгенофлуоресцентных спектрометров, установленных на борту космических аппаратов.

Жесткое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение вспышек — основной фактор, ответственный за формирование ионосферы, способный также существенно менять свойства верхней атмосферы Земли: плотность ее существенно повышается, что ведет к быстрому снижению высоты орбиты искусственных спутников (до 1 километра в сутки).

Плазменные облака, выбрасываемые во время вспышек, приводят к возникновению геомагнитных бурь, которые определенным образом влияют на технику и самочувствие людей. Раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца и вызываемых ею возмущений земной магнитосферы на организмы, называется гелиобиологией. Также вспышки создают полярное сияние, чаще всего вблизи полюсов.

Геомагнитные бури

Геомагнитная буря – возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток.

Геомагнитные бури являются одним из видов геомагнитной активности. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущенных потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет четкую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума.

Классификация магнитных бурь

K-индекс – это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Индекс был введен Юлиусом Бартельсом в 1938 году и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (00:00 – 03:00, 03:00 – 06:00, 06:00 – 09:00 и т. д.) мирового времени.

Kp-индекс – это планетарный индекс. Вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.

G-индекс – пятибалльная шкала силы магнитных бурь, которая была введена Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в ноябре 1999 года. G-индекс характеризует интенсивность геомагнитного шторма по воздействию вариаций магнитного поля Земли на людей, животных, электротехнику, связь, навигацию и т. д. По этой шкале магнитные бури подразделяются на уровни от G1 (слабые бури) до G5 (экстремально сильные бури). G-индекс соответствует Kp минус 4; то есть G1 соответствует Kp=5, G2 соответствует Kp=6 и т.д.

Магнитные бури онлайн. Прогноз магнитных бурь

Роль звездных вспышек в зарождении жизни

Как ни странно, ученые полагают, что солнечные бури были ключом к зарождению жизни на Земле. Мощные солнечные взрывы, возможно, имели решающую роль в разогреве Земли. Выбрасываемая энергия превратила простые молекулы в сложные, такие как ДНК и РНК, необходимые для жизни.

Солнце до сих пор производит вспышки и выбросы масс, но они не являются столь частыми и интенсивными, как ранее. Более того, на сегодняшний день Земля имеет сильное магнитное поле, которое уберегает нас от большей части энергии, достигающей нашей планеты. Но наша молодая планета имела более слабое магнитное поле. Расчеты ученых показывают, что в то время частицы космической погоды путешествовали вниз по линиям магнитного поля, врезаясь в изобилие молекул азота в атмосфере, изменяя химию и создавая условия для жизни.

В тоже время, слишком большое количество энергии может быть губительно для молодых планет. Постоянная цепь звездных извержений и ливней из частиц может содрать атмосферу, если магнитосфера слишком слаба. Понимание этих процессов поможет ученым определить, какие звезды и какие планеты могут быть гостеприимными для жизни.

Использование всех текстовых материалов без изменений разрешается только с активной гиперссылкой на издание Ин-Спейс. Все аудиовизуальные произведения являются собственностью своих авторов и правообладателей и используются только в образовательных и информационных целях.

Солнце – нестабильный космический объект. Периодически на нем отмечаются вспышки, что сопровождаются выбросом гигантского количества энергии. Солнечная активность – предмет изучения астрономов на протяжении не одного десятилетия. Но до сих пор процессы, вызывающие бури на ближайшей звезде, остаются малоисследованными.

Описание явления

Солнечная вспышка – процесс взрывного характера в атмосфере звезды, при котором выделяется огромная масса световой, тепловой, кинетической энергии. Взрыв захватывает фотосферу, хромосферу и корональную часть звездной атмосферы.

Мощность выбрасываемой энергии достигает 6×10 25 Дж. В тротиловом эквиваленте это 160 млрд. Мт. Такое количество энергии человечество сможет потребить за 1 млн. лет.

Световые частицы достигают земной атмосферы за 8 минут. За ними следует мощный ионный поток, воздействующий на Землю в течение нескольких минут. Через 2 – 3 суток до планеты доходит плазменный поток.

С 70-х годов 20 века ежедневно производятся замеры интенсивности проявления солнечной активности, исходя из фонового показателя потока мягких рентгеновских лучей с длиной волны от 1 до 8 Ангстрем (в Вт/м 2 ) в пространстве около нашей планеты. Замеры делает спутниковый аппарат GOES-15. По результатам измерений выдается индекс интенсивности, отмечаемый латинской буквой и числом величины потока (от 1 до 9,9):

A – (1 – 9,9)×10 -8 Вт/м 2 ;
B – (1 – 9,9)×10 -7 Вт/м 2 ;
C– (1 – 9,9)×10 -6 Вт/м 2 ;
M – (1 – 9,9)×10 -5 Вт/м 2 ;
X – (1 – 9,9)×10 -4 Вт/м 2 .

К примеру, если индекс обозначен М2, то это значит, что интенсивность потока составляет 2×10 -5 Вт/м 2 .

A и B – слабые и часто отмечающиеся солнечные вспышки;
C – незначительные, почти не влияющие на планету;
M – средние по интенсивности, вызывающие несильные радиопомехи и появление полярного сияния;
X – мощные, отмечающиеся около 10 раз в год, становящиеся причиной длительных радиопомех и геомагнитных бурь на планете.

Причины вспышек на Солнце

Солнце – гигантский сгусток раскаленного газа. Он вращается вокруг собственной оси. Но поскольку звезда – объект нетвердый, в разных широтах скорость вращения вещества неодинакова. Полюса вращаются медленнее экваториальной области. В результате солнечное магнитное поле своеобразно закручивается, из-за чего становится сильнее, двигая плазму к поверхности. Итог – в определенной точке Солнца происходит взрыв.

То есть вращательная энергия звезды способна преобразовываться в магнитную, накапливающуюся и формирующую взрывы на поверхности.

Вследствие вспышки происходит огромный выброс плазмы. Плазменный поток, перемещаемый солнечным ветром, устремляется от звезды в сторону планет, вызывает на Земле магнитные бури, негативно влияющие на людей.

Влияние на Землю и человека

Вспышки на Солнце провоцируют геомагнитные бури, оказывающие влияние на людей, и на саму планету.

Наиболее сильно и исключительно негативно они влияют на работу радиотехнических приборов. Выходит из строя локационная и навигационная техника, воздушные и водные суда остаются без связи, создается угроза для жизни экипажа и пассажиров. Со сбоями работают GPS-устройства, мобильные телефоны.

Отрицательно влияют магнитные бури на самочувствие людей, особенно пожилых и больных. Человек чувствует апатию и бессилие, у него могут обостриться хронические болезни. Особенно опасны последствия солнечных вспышек для людей, имеющих гипертонию, тромбоз и прочие сердечно-сосудистые заболевания. Дело в том, что под влиянием бури происходит незначительное сгущение крови. Для здорового человека это не опасно, а у больного может вызвать инфаркт или инсульт.

Самая мощная в истории наблюдений вспышка случилась в 1859 году. Ее назвали супербурей Каррингтона в честь астронома, заметившего ее. Телеграфная система всего мира вышла из строя, а полярное сияние наблюдалось даже в Карибском бассейне! Настолько мощные бури происходят примерно раз в 500 лет.

Прогноз вспышек – задача непростая, поскольку наша звезда – объект непредсказуемый и неустойчивый. Прогнозированием занимается NASA. Посредством мониторинга изменений магнитного поля Солнца ученые дают примерный прогноз солнечной активности (максимум для 3-дневного срока). Точно предсказать явление невозможно.

Солнце

Вспышки на Солнце представляют собой взрывы, вследствие которых выделяется энергетический поток в объёме около 160 млрд мегатонн. Они затрагивают абсолютно все слои атмосферы нашей звезды – фото-, хромосферу и корону. Что это за явление, почему оно образуется, и к каким последствиям оно приводит, будет рассмотрено в статье.

Общее описание

Солнечные вспышки протекают в нескольких фазах, основная из них – импульсная. Её длительность, как правило, составляет пару минут, а объём энергии, которая высвобождается за весь этот отрезок времени, равен миллиардам мегатонн. Энергетический поток, как правило, определяется в заметном диапазоне волн.

В 1970 г. было предложено использование специальной классификации взрывов у солнечной поверхности. Внедрил её Д. Бейкер. Она основывается на проведении измерений амплитуды всплеска в диапазоне от 0,5 до 10 кэВ. На основании данной градации солнечные вспышки получают балл в виде буквы, за которой следует индекс. Он определяется величиной пика интенсивности излучения.

Классификация солнечных вспышек

Причины появления

Вспышки на Солнце появляются непросто так, а по определённым причинам. Как и любая другая звезда, наше светило – огромный шар, состоящий из газа. Его вращение происходит вокруг собственной оси, скорость вращения разных частей неодинакова: на полюсах явления протекают медленнее, на экваторе – быстрее. В результате происходит закручивание магнитного поля с плазмой, а также его усиление, что приводит к его подъёму на поверхность. В этих зонах в связи с повышением активности образуются вспышки на Солнце.

Говоря простыми словами, энергия, выделяемая в процессе вращения светила, может становиться магнитной. А в тех областях, где ее выделяется слишком много, появляются взрывы. Этот процесс можно сопоставить с принципом работы электрической лампочки, подключаемой к сети. В случае чрезмерного повышения напряжения происходит её перегорание.

Прогнозы учёных

Солнечные вспышки могут быть запросто предсказаны учёными. Ведь они работают в данном направлении в течение нескольких десятилетий в попытках объяснить явление и спрогнозировать очередной взрыв. Практика показывает, что самые малоприятные проявления солнечной активности настигают человечество неожиданно. Связано это, в первую очередь, с тем, что сделать более или менее точные прогнозы можно только вследствие оценки магнитных полей, которые непостоянны и нестабильны.

Если принимать во внимание уровень негативного влияния и опасность, которую несут в себе солнечные вспышки, можно сделать вывод о важности их прогнозирования. Так что учёные постоянно находятся в поиске действенных методик прогнозирования. В течение длительного времени синоптики применяли следующие способы:

казуальная технология предполагает предвидение предстоящей вспышки путём моделирования, требуется тщательное изучение физических нюансов;
синоптическая техника подразумевает проведение комплексной оценки поведения солнца, предшествующего взрыву.

Учёные давно пришли к выводу о взаимосвязи между корональным происхождением и магнитной природой вспышек. Поэтому в целях создания более качественных прогнозов придётся объединять обе методики.

Влияние и степень опасности

Солнечные вспышки на сегодняшний день играют прикладную роль в ходе исследования поверхности звезды, а именно – её элементарного состава. Они представляют собой не что иное, как возбудитель излучения для спектрометров, которые присутствуют на бортах суден, отправляемых в космос.

Основными факторами, влияющими на процесс образования ионосферы, является УФ излучение и рентгеновские лучи. Они приводят к значительным изменениям свойств верхней атмосферы и повышению ее плотности. Это значит, что плотность становится выше, а высота движения спутников искусственного происхождения – моментально снижается.

Плазменные облака, выброс которых происходит в процессе этих взрывов, влекут за собой появление геомагнитных бурь. Они, в свою очередь, оказывают негативное влияние на технические приспособления и самочувствие людей. Наряду с этим вследствие вспышек происходит полярное сияние. Изучением данного вопроса занимаются гелиобиологи.

Геомагнитные бури

Вспышки на Солнце – причина бурь. Они представляют собой возмущение поля, продолжающееся от нескольких часов до пары дней. Это – одно из существенных направлений геомагнитной активности. Они спровоцированы поступлением в окрестности планеты Земля возмущённых потоков, а также их взаимосвязью с магнитосферой.

Частоты, с которой появляются такие бури, коррелирует с 11-летним циклом активности звезде. Если средняя частота равна 30 бурь в год, их количество может равняться 1-2 явления поблизости от минимума и 50 – от максимума. Это говорит о том, что солнечные вспышки действительно оказывают влияние на окружающие обстоятельства и требуют детального прогнозирования.

Особенности классификации

Как уже отмечалось, вспышки на Солнце приводят к появлению магнитных бурь, которые, в свою очередь, делятся на разновидности (по индексу).

К-индекс. Он представляет собой отклонение магнитного поля от нормального значения на протяжении 3 часов. Такой параметр ввёл Ю. Бартельс в 1938 г. Он представлен в значениях, находящихся в диапазоне 0-9.
Кр-индекс. Он является планетарным и определяется как средний показатель К-индексов, которые определяются в 13 обсерваториях, находящихся между 44 и 60 градусами с. ш. и ю. ш. Диапазон аналогичный.
G-индекс. Система оценки силы, которая была выведена NOAA в 1999 г. Показатель даёт характеристику интенсивности шторма в отношении человечества представителей фауны, средства электротехники и т. д. Градация по уровням – от G1 до G5 по мере возрастания силы.

Все эти параметры позволяют изучать солнечные вспышки максимально подробно и делать соответствующие выводы об их особенностях.

Роль в зарождении жизни

Вспышки на Солнце играют важную роль в зарождении жизни на Земле. По крайней мере, такую гипотезу выдвигают многие современные учёные. Дело в том, что взрывы поспособствовали разогреву нашей планеты. В итоге выбрасываемый энергетический поток привел к тому, что строение простых молекул значительно усложнилось.

Звезда производит вспышки, а также выбросы масс, однако они не настолько интенсивны. Планета имеет внушительное магнитное поле, которое обеспечивает защиту от большей части энергии. Расчёты экспертов показывают, что элементы космической погоды направлялись вниз вдоль линий магнитного поля, а затем врезались в молекулы азота, находившиеся в атмосфере, что приводило к изменению химического состава и формированию условий для жизни. Наряду с этим чрезмерно большое количество энергии, которую дают солнечные вспышки, может оказаться губительным.

Таким образом, рассматриваемое явление, несмотря на относительную изученность, для учёных является загадкой и требует более тщательного исследования.

В начале прошлого века было замечено, что солнечная активность оказывает прямое влияние на Землю, а также на все живые и неживые объекты на ней. И одним из самых значительных проявлений солнечной активности являются вспышки на Солнце. Сегодня это явление изучают ученые в десятках научно-исследовательских центров и институтов, расположенных в разных уголках мира. По какой причине на Солнце возникают вспышки, и какое влияние они оказывают на нашу жизнь? Ответы на эти вопросы вы найдете в данной статье.

Причины вспышек на Солнце

Как и любая другая звезда, Солнце представляет собой огромный газовый шар. Этот шар вращается вокруг своей оси, но делает это не так, как наша планета или другое твердое тело. Скорость вращения разных частей этой звезды отличается. Полюса движутся медленнее, а экватор – быстрее. В итоге магнитное поле Солнца вместе с плазмой закручивается особым образом и до такой степени усиливается, что начинает подниматься на его поверхность. В этих местах повышается активность и появляются вспышки.

Иными словами, энергия вращения светила способна переходить в магнитную энергию. А в тех местах, где высвобождается слишком много такой энергии, и возникают вспышки. Этот процесс легко представить на примере обычной электрической лампочки, включенной в сеть. Если напряжение в сети чрезмерно повышается, лампочка перегорает.

Что происходит во время вспышек на Солнце

Во время вспышек высвобождается огромное количество энергии. Во время каждой из них выделяются миллиарды килотонн в тротиловом эквиваленте. Количество энергии от одной вспышки на Солнце больше, чем можно получить от сжигания всех разведанных на данный момент запасов нефти и газа на Земле.

В результате вспышек выбрасывается большое количество плазмы, которая образует так называемые плазменные облака. Движимые солнечным ветром, они направляются в сторону Земли и вызывают геомагнитные бури, оказывающие сильное влияние на нашу планету.

Как вспышки на Солнце влияют на технику

Ученые выявили прямое влияние вспышек на Солнце и следующих за ними геомагнитных бурь на работу различных технических устройств. И оно поистине грандиозно. К сожалению, вспышки на Солнце способны влиять на созданные человеком устройства лишь негативно.

Нередко в эти периоды выходят из строя или работают с перебоями радиолокационные приборы. Во время вспышек на Солнце часто теряется связь с судами и подводными лодками. Большую опасность представляет данный вид солнечной активности и для самолетов. Во время вспышек иногда перестают работать навигационные приборы авиалайнеров. В случае если это происходит во время взлета или посадки, возникает прямая угроза жизни пассажиров и членов экипажа.

Страдает в период вспышек и наземное оборудование. В первую очередь, это касается устройств, передающих и принимающих GPS-сигналы. Поэтому из-за вспышек на Солнце могут работать неправильно или вовсе не работать автомобильные навигаторы, сотовые телефоны и другие устройства с поддержкой GPS.

Как вспышки на Солнце влияют на организм человека

Впервые о влиянии вспышек на живых существ, в том числе и на людей, говорил еще в начале ХХ века знаменитый ныне ученый Чижевский. Однако, в то время его доводы осмеивали, считая их лженаучными. И лишь через многие десятки лет исследователи обнаружили сильное влияние солнечных вспышек на человеческий организм. К сожалению, как и в случае с техникой, данный вид солнечной активности крайне неблагоприятен для людей.

В первую очередь, от последствий вспышек на Солнце страдают дети и пожилые, а также больные и ослабленные люди. Но и все остальные, так или иначе, ощущают на себе их влияние, даже если не задумываются об этом.

Так, к примеру, каждый здоровый взрослый человек наверняка может вспомнить моменты, когда он испытывал явный упадок сил без какой-либо видимой причины. Конечно, подобное состояние может возникать в разных случаях. Но очень часто его вызывают именно вспышки на Солнце или возникающие после них геомагнитные бури.

Ученые выяснили, что в этот период кровь сгущается. В связи с этим вспышки на Солнце особенно опасны для людей, страдающих гипертонией или склонным к образованию тромбов. Тот, кто имеет подобные проблемы со здоровьем, обязательно должен следить за прогнозом геомагнитных бурь. В период их наступления необходимо всегда иметь под рукой необходимые лекарства.

Вспышки на Солнце оказывают неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека. По этой причине во время них повышается число инфарктов и инсультов. У людей, страдающих какими-либо хроническими заболеваниями, во время вспышек иногда случаются обострения. А у тех, кто полностью здоров, порой возникает беспричинная усталость, апатия, упадок сил.

Влияние на психику человека

Эти явления оказывают негативное влияние на человеческий организм, как на физиологическом, так и на психологическом уровне. Так, даже абсолютно здоровые люди в это время нередко испытывают повышенную раздражительность и нервную возбудимость — или, напротив, вялость и депрессию.

Ученые установили, что во время вспышек на Солнце у людей ухудшается внимание и снижается скорость реакции на внешние раздражители. По этой причине в такие моменты возрастает количество дорожно-транспортных происшествий. Кроме того, в эти периоды увеличивается количество производственных аварий, причина которых — человеческий фактор.

У людей с психическими заболеваниями и отклонениями во время вспышек на Солнце часто наблюдаются обострения. Кроме того, уже давно замечено, что в такие моменты возрастает число самоубийств.

Хотя вспышки на Солнце и не несут для нашей планеты и ее обитателей ничего хорошего, не стоит забывать о том, что эта звезда дает нам тепло и свет. Надеемся, что приведенная в нашей статье информация поможет метеочувствительным людям правильно действовать во время вспышек на Солнце и геомагнитных бурь.

Читайте также: