Несколько часов назад служба NASA приняла сигнал маяка зонда Parker Solar Probe, который 24 декабря сблизился с Солнцем на рекордное расстояние и оборвал связь. Как только зонд вынырнул из-за звезды, автоматика сообщила о полной исправности аппарата. Опасения по этому поводу были небезосновательны: при таком сближении зонд входил в верхние слои атмосферы Солнца и мог подвергнуться температурным нагрузкам, несовместимым с его дальнейшим существованием.

Источник изображения: NASA

Оперативная группа Лаборатории прикладной физики имени Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, получила сигнал незадолго до полуночи по местному времени в ночь на 26 декабря (27 декабря в 08:00 по московскому времени). Команда потеряла связь с космическим аппаратом во время максимального сближения, которое произошло 24 декабря, когда Parker Solar Probe пролетел всего в 6,1 млн км от поверхности Солнца, двигаясь со скоростью около 192 км/с. Ожидается, что космический аппарат отправит подробные телеметрические данные о своём состоянии 1 января.

Зонд проводит исследование Солнца с близкого расстояния, что даёт учёным возможность проводить измерения, которые помогут лучше понять, как вещество в этой области пространства нагревается до миллионов градусов, проследить происхождение солнечного ветра (непрерывного потока вещества, покидающего Солнце) и обнаружить механизмы, разгоняющие энергичные частицы до скорости, близкой к скорости света. Предыдущие сближения помогли учёным точно определить происхождение структур в солнечном ветре и нанести на карту внешнюю границу атмосферы Солнца.

Зонд Parker Solar Probe был разработан в рамках программы NASA «Жизнь со звездой» для изучения деталей работы системы Солнце-Земля, которые непосредственно влияют на жизнь и общество. Программа «Жизнь со звездой» управляется Центром космических полётов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Подразделение APL спроектировало, построило и эксплуатирует космический аппарат, а также управляет миссией в интересах NASA.

Связь с зондом NASA Parker Solar Probe прервалась незадолго до того, как 24 декабря аппарат максимально сблизился со звездой. В NASA ожидают, что связь восстановится 27 декабря. Для зонда это было 22-е сближение с Солнцем — самое тесное из всех предыдущих и поэтому самое рискованное. Зонд буквально ворвался в атмосферу светила, загадки поведения которой всё ещё беспокоят учёных.

Источник изображения: NASA

Верхние слои атмосферы Солнца — это его корона. Температура короны может достигать фантастических 1,1 млн ℃. Только её относительно маленькая плотность не позволяет зонду мгновенно испариться в ней. Там не менее, ближе к Солнцу примерно на 1600 км температура фотосферы звезды снижается до 4100 ℃. Это выглядит странно — так же, например, как если бы сковороду при жарке нужно было держать на удалении полутора километров от огня для лучшего нагрева. Истоки этой физики поручено искать зонду «Паркер», что легче делать внутри процесса, чем, например, наблюдая за ним с Земли.

В рамках выполнения этой задачи аппарат NASA Parker Solar Probe приблизился Солнцу рекордно близко 24 декабря в 14:53 по московскому времени. Сближение составило 6,1 млн км. К этому моменту зонд также разогнался до максимальной скорости 692 000 км/ч. Это в 300 раз быстрее, чем может двигаться реактивный истребитель. Для разгона зонд четыре раза за весь полёт прошёл рядом с Венерой, что каждый раз придавало ему ускорение без расхода топлива.

Следующее сближение зонда с Солнцем ожидается 22 марта 2025 года. После этого зонд должен ещё раз гарантированно сблизиться со звездой 19 июня 2025 года. Если он не выйдет из строя, то в 2025 году будет ещё два сближения, но гарантии этого нет. В 2026 году ожидается, что зонд будет разрушен от близких пролётов Солнца и упадёт на него. Но следует также помнить, что Солнце вошло в фазу максимальной активности в своём 11-летем цикле и способно в любой момент уничтожить зонд в одном из случайных выбросов энергии или корональной массы.

Весной 2025 года планировался запуск миссии IMAP для изучения физики на стыке солнечных и межзвёздных частиц, а также двух сопутствующих миссий по исследованию космической погоды в околоземном пространстве. Согласно выводам NASA, у миссии IMAP возникли проблемы с готовностью полезной нагрузки, поэтому запуск перенесён на осень 2025 года. Это особенно досадно, поскольку наиболее интересные процессы происходят в период максимальной активности Солнца, который уже начался.

Художественное представление зонда IMAP. Источник изображений: NASA

Миссия IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) будет создавать карту границ гелиосферы — своеобразного пузыря, формируемого солнечным ветром. На границах этого пузыря солнечный ветер сталкивается с частицами из межзвёздного пространства, что образует гелиопаузу — буфер, где межзвёздные частицы замедляются и теряют часть своей энергии. Таким образом, гелиопауза защищает Солнечную систему, создавая внутри неё уникальный микроклимат.

Зонд IMAP будет работать из точки Лагранжа L1 — расположенной в 1,5 миллионах километров перед Землёй, между ней и Солнцем. Он не полетит к границам Солнечной системы, как «Вояджеры», поэтому сбор научных данных начнётся сразу после достижения аппаратом пункта назначения. Вместе с ним в качестве сопутствующей нагрузки на ракете Falcon 9 компании SpaceX полетят ещё два зонда: Геокоронная обсерватория имени Каррутерса (ранее GLIDE — Global Lyman-alpha Imager of the Dynamic Exosphere) и SWFO (Space Weather Follow-On). Эти зонда будут наблюдать за Землёй и околоземным пространством для оперативного мониторинга космической погоды.

Художественное представление Солнечной системы в гелиопузыре

Планирование космических миссий становится всё более зависимым от знаний о космической погоде, поскольку человечество стремится исследовать дальние рубежи Солнечной системы, покидая «зонтик» в виде Земли и её магнитосферы, защищающей жизнь на планете. В связи с этим изучение Солнца, солнечного ветра и воздействия межзвёздных частиц на систему приобретает особую значимость, а любые задержки в реализации подобных проектов крайне нежелательны.

В канун Рождества зонд NASA Parker Solar Probe приблизится к Солнцу на рекордно близкое расстояние — всего 6,9 млн км, что очень и очень близко по сравнению с диаметром звезды (1,39 млн км). Фактически «Паркер» нырнёт в верхнюю часть атмосферы Солнца, где температура может достигать 1000 и более градусов по Цельсию. Но такова главная цель миссии «Парнкера» — узнать больше о солнечном ветре, который в этом месте наиболее сильный.

Художественное представление зонда NASA Parker Solar Probe. Источник изображения: NASA

Сближение зонда Parker Solar Probe с Солнцем состоится 24 декабря. Это будет 22-е по счёту приближение к звезде. Зонд летает по вытянутой орбите, но это не спасёт его в итоге от падения на Солнце. Следующий год, по-видимому, станет последним в его жизни.

Зонд совершит ещё четыре сближения с Солнцем и в 2026 году сгорит в его атмосфере. Все последующие орбитальные параметры останутся примерно такими, которых он достигнет через три дня. Это касается максимально близкого сближения со звездой (6,9 млн км) и достигнутой скорости порядка 192 км/с. Зонд стал самым быстрым в истории человечества рукотворным объектом и пробудет таким год с небольшим.

Тепловой экран зонда «Паркер» выдерживает температуру порядка 1370 ℃. Его датчики и даже проводку пришлось изготавливать из тугоплавких металлов. Более того, даже изоляция проводов — это сапфировое стекло. Пока аппарат выдерживает близкие сближения с Солнцем и продолжает передавать научные данные о частицах и их энергиях, а также о магнитных полях.

Солнечный ветер, предсказанный физиком Юджином Паркером (Eugene Newman Parker) в 50-х годах прошлого века и впервые обнаруженный приборами космического аппарата Mariner 2 в 1962 году, формирует космическую погоду в Солнечной системе. Механизм его образования до конца не понятен. Зонд Parker Solar Probe пытается рассмотреть истоки зарождения солнечного ветра, что поможет предсказывать космическую погоду, а для этого приходится буквально касаться Солнца, несмотря на перспективу потерять аппарат.

Заметно повлиявшая на земную цивилизацию зарегистрированная геомагнитная буря произошла лишь однажды — в 1859 году. Но это цветочки по сравнению с тем, на что способны звёзды, подобные Солнцу. На выборке из 56 450 похожих на наше светило звёзд учёные показали, что вспышки на два порядка мощнее способны происходить каждые 100 лет. Эта работа изобилует натяжками и полна пробелов, но по всему выходит, что нам пока крупно везёт.

Источник изображения: NASA

Мы не до конца понимаем физику Солнца. В основе процессов горения звёзд лежит квантовая физика и настоящий случай. Изучая активность Солнца и звёзд того же класса и масштаба учёные опираются на статистику, которая очерчивает границы возможного. На Земле об исторической активности Солнца мы судим по уровню азота во льдах Арктики и Антарктиды, а также с недавнего времени по уровню изотопа углерод-14 в древесине. По этим «записям» удалось восстановить ряд возникших в прошлом экстремальных вспышек на Солнце, самая мощная из которых произошла чуть больше 14 тыс. лет назад.

Но у учёных есть другие архивы — целая вселенная данных во всех смыслах. Достаточно собрать статистику по мегавспышкам солнцеподобных звёзд и применить полученные данные к нашей системе. Только есть одна пока непреодолимая погрешность: активность звезды зависит от скорости её вращения вокруг своей оси (чем медленнее и старее звезда, тем ниже активность), а измерить эту скорость можно далеко не всегда. Недостаток этой информации учёные заменили данными о яркости звёзд и их температуре, подобрав наиболее похожие на Солнце по совокупному набору характеристик.

Перебрав звёзды из каталога наблюдений телескопа «Кеплер», исследователи отобрали 56 450 звёзд, условно похожих на Солнце. На 2527 из них зафиксировано 2889 супервспышек с энергией, в сотни раз превышающее вспышку 1859 года. И если тогда по всей Земле вспыхнуло оборудование на телеграфных станциях, то в случае мегавспышки, возможно, будут выведены из строя все спутники и широко затронута электроника на поверхности Земли. Массовый выход электроники из строя станет для зависимой от неё цивилизации настоящим концом света.

Нехитрые подсчёты показали, что подобные Солнцу звёзды могут испускать мегавспышки каждые 100 лет. Если это так, то наша звезда определённо задолжала нам «конец света». Но есть ещё одна натяжка в работе. Событие 1859 года сопровождалось также выбросом корональной массы в сторону Земли. Вспышка без выброса массы Солнца — в основном рентгеновское излучение — это тоже не сахар. Это прерывание связи и облучение всех, кто летит на самолётах или в космических кораблях.

Реальную угрозу представляет плазма Солнца — корональная масса. Заряженные частицы в виде солнечного ветра могут сильно раздуть атмосферу и буквально уронить спутники, а также вызвать наведённые токи в протяжённых металлических конструкциях на земной поверхности. Вспышки далеко не всегда сопровождаются выбросом корональной массы, что служит ещё одним неизвестным в апокалипсическом уравнении учёных. Наконец, вспышки также часто направлены в сторону от Земли, что ещё сильнее снижает вероятность прихода Судного дня. Поэтому, перефразируя классика, можно сказать, что выводы о высокой вероятности конца света сильно преувеличены. Но забывать о такой вероятности нельзя. Продолжаем разбираться в вопросе.

Два разработанных Европейским космическим агентством (ЕКА) аппарата в рамках миссии Proba-3 вчера в 13:34 мск были запущены на индийской ракете-носителе Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV). Она вывела аппараты на вытянутую орбиту с нижней точкой около 573 км и верхней на высоте 60 563 км с наклоном 59° к экватору. Данные аппараты займутся созданием искусственных солнечных затмений для более детального изучения нашей звезды.

Источник изображений: esa.int

После первоначальных проверок два спутника миссии Proba-3 разделятся, а экспериментальная работа с ними начнётся в начале следующего года. Более крупный спутник носит название Coronagraph — он оснащён инструментами для получения изображений короны или внешней атмосферы Солнца. Меньший космический аппарат Occulter оборудован навигационными датчиками и низкоимпульсными двигателями, которые помогут ему занять позицию на расстоянии около 150 м от Coronagraph.Такое расстояние необходимо, чтобы установленный на Occulter экран диаметром 1,4 м скрыл солнечный диск. Он заблокирует ослепительный свет звезды и отбросит на Coronagraph тень размером 8 см, позволив ему изучать составляющие корону нагретые газы.

В естественных условиях солнечная корона скрыта ярким светом звезды, и наблюдать её с Земли можно лишь во время полных солнечных затмений, которые продолжаются считанные минуты. Попытки повторить этот эффект предпринимались с помощью коронографов — космических аппаратов, использовавшихся в предыдущих миссиях. Однако они размещались на тех же аппаратах, что и средства наблюдения, что снижало эффективность из-за дифракции и других оптических эффектов. Поэтому было принято решение разместить диск искусственного затмения на отдельном спутнике, что и стало основой миссии Proba-3.

Запуск одного аппарата длиной 150 м был бы непомерно затратным, поэтому в ЕКА при поддержке Канады разработали миссию с двумя спутниками и бюджетом около €200 млн, рассчитанную на ближайшие десять лет. Около трёх четвертей стоимости миссии профинансировали Испания и Бельгия, не являющиеся членами ЕКА. Аппараты будут поддерживать стабильное расстояние друг от друга при помощи радиолиний, навигационных приёмников и камер на Occulter. Малый спутник будет ориентироваться по светодиодным огням на борту Coronagraph, а для более точного позиционирования будет использоваться лазерный луч, передаваемый с Occulter и отражаемый Coronagraph. В результате расстояние между аппаратами будет контролироваться с погрешностью менее 1 мм и удерживаться до 6 часов — это в 50 раз дольше максимальной продолжительности полного солнечного затмения. Искусственные затмения будут создаваться, когда спутники Proba-3 окажутся в наиболее удалённой от Земли точке своей 20-часовой орбиты. Основная миссия Proba-3 продлится два года, в течение которых учёные рассчитывают провести 1000 часов наблюдений в условиях искусственных затмений.

Coronagraph будет делать снимки каждые две секунды, что позволит учёным исследовать быстрые плазменные волны, которые предположительно вызывают резкий подъём температуры короны. Ещё одним объектом исследований станет свечение плазменных струй, которые, по мнению учёных, играют важную роль в ускорении солнечного ветра — потока частиц, уносящихся от Солнца со скоростью до 2 млн км/ч. Наконец, Proba-3 поможет подтвердить возможность длительного поддержания фиксированного расстояния между двумя аппаратами, что станет основой для будущих миссий по возвращению проб марсианского грунта и очистке околоземной орбиты от космического мусора.

Европейское космическое агентство (ЕКА) опубликовало самые чёткие на сегодняшний день фотографии повехности Солнца, полученные при помощи аппарата Solar Orbiter.

Источник изображений: esa.int

Снимки были сделаны в марте прошлого года, когда Solar Orbiter находился на расстоянии около 74 млн км от Солнца — они запечатлели зернистую поверхность звезды, известную как фотосфера. Этот слой излучает видимый свет. Изображения были получены с помощью поляриметрического и гелиосейсмического сканера (PHI) — одного из шести важнейших приборов на борту космического зонда.

Похожие на гранулы области на поверхности Солнца в действительности представляют собой большие турбулентные ячейки плазмы размером около 1000 км каждая. Эти области создаются конвекцией — процессом, при котором более горячая плазма поднимается из солнечных глубин, а холодная опускается; схожим образом образуются и поднимаются пузырьки в кастрюле с кипящей водой. Конвекционные ячейки покрывают всю поверхность Солнца за исключением солнечных пятен — более тёмных, холодных областей, которые выглядят как пятна на относительно гладкой фотосфере.

Прибор PHI помог также получить новую карту магнитных полей Солнца. Она показывает, что магнитные поля наиболее сильны и сконцентрированы в областях солнечных пятен. Это объясняет, почему солнечные пятна холоднее, чем их окружение: интенсивные магнитные поля в них ограничивают нормальную конвекцию плазмы, движением вещества управляют магнитные силы, и часть тепла не достигает поверхности.

Ещё одна новая карта — тахограмма — показывает величину и направление скорости, с которой движется вещество на поверхности Солнца. Синие области указывают на массу, которая идёт в направлении к Solar Orbiter, а красные — от него. Снимок отражает обращение Солнца вокруг своей оси. Здесь также видны магнитные поля, прорывающиеся сквозь поверхность в областях солнечных пятен.

В марте прошлого года прибор Extreme Ultraviolet Imager (EUI) на борту Solar Orbiter помог получить изображение короны — внешней части атмосферы Солнца. На этом снимке хорошо видны выступающие из поверхности звезды линии магнитного поля. Вдоль этих линий, которые часто соединяют соседние солнечные пятна, проходят огромные объёмы плазмы. Вещество выбрасывается в открытый космос, образуя солнечный ветер — потоки заряженных частиц, которые могут вызывать яркие полярные сияния на Земле и других планетах.

Изображения новой серии были составлены из 25 снимков каждое — съёмка всей поверхности занимала около четырёх часов. Solar Orbiter находился относительно близко к Солнцу, и для получения полной картины аппарат приходилось наклонять и вращать. Полное изображение солнечного диска имеет размер 8000 пикселей по одной стороне.

Сейчас космический аппарат находится на расстоянии 120 млн км от Солнца, сразу за орбитой Венеры. Solar Orbiter был запущен в 2020 году с целью сбора изображений с солнечных полюсов. Эти изображения удастся получить лишь в начале 2025 года, когда у орбиты аппарата будет достаточный наклон, чтобы иметь прямой обзор полюсов звезды.

15 октября в ходе телеконференции с журналистами представители NASA, Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и международной комиссии по прогнозированию солнечных циклов объявили, что Солнце вошло в период солнечного максимума в 25-м цикле. Этот максимум 11-летнего цикла активности будет продолжаться в течение следующего года.

Источник изображений: NASA

Солнечный цикл — это естественный процесс, через который проходит Солнце, меняя свою магнитную активность от низкой к высокой и обратно. У Солнца есть более длительные циклы — длиною в сотни и даже тысячи лет, но наиболее изученными являются 11-летние циклы. В разгар каждого из них магнитные полюса Солнца меняются местами, и звезда переходит из спокойного состояния в активное.

Через какое-то время активность Солнца снижается до самого минимального и наступает солнечный минимум. Учёные заранее никогда точно не знают, что когда произойдёт. Об 11-летней цикличности можно говорить лишь условно. Например, от текущего — 25-го по счёту с момента слежения за этими циклами периода — ожидали наступления максимума во второй половине 2025 года, а он случился уже осенью 2024 года.

Во время наибольшей активности на Солнце увеличивается количество пятен. Они образуются в местах наивысшей концентрации линий электромагнитного поля звезды. В таких областях замедляется конвекция солнечных масс из глубины на поверхность, отчего конкретная область поверхности становится немного холоднее соседних областей. Когда затем в таких местах происходит быстрое переключение и размыкание магнитных линий, возникают вспышки, которые могут сопровождаться корональным выбросом массы Солнца.

Слева Солнце в декабре 2019 года (минимум активности), справа — Солнце в мае 2024 года (приближение максимума активности)

«Это объявление не означает, что это пик солнечной активности, который мы увидим в этом солнечном цикле, — говорит метеоролог Эльсаид Талаат (Elsayed Talaat) из NOAA. — Хотя Солнце достигло периода солнечного максимума, месяц, когда солнечная активность достигает пика, не может быть определен ещё в течение нескольких месяцев или лет».

«Мы не можем достоверно предсказать солнечные циклы, — объяснял ещё в 2022 году астрофизик Майкл Уитленд (Michael Wheatland) из Сиднейского университета в Австралии. — Мы не до конца понимаем солнечное динамо, которое генерирует магнитные поля, видимые на поверхности в виде солнечных пятен, и которые вызывают вспышки. Это одна из нерешённых проблем астрофизики».

Зато учёные научились по косвенным признакам определять и разделять фазы 11-летнего цикла солнечной активности. Например, по интенсивности возникновения пятен на Солнце и интенсивности вспышек на нём. Так, в начале октября на Солнце произошла вспышка силой X9.0. Это не самое мощное событие за всю историю наблюдений за циклами, но она попала в 20 наиболее интенсивных. Для человека на Земле это событие проходит бесследно. Ни одно медицинское исследование не нашло связи между вспышками на Солнце и порождаемыми ими геомагнитными бурями, влияющими на самочувствие людей.

Опасность вспышек заключается в прерывании коротковолновой связи на освещённой стороне Земли вскоре после вспышки (если она направлена в сторону нашей планеты), а также в лишней дозе радиации для лётчиков и космонавтов и в нарушении работы спутников. Если в сторону Земли происходит выброс корональной массы, то облако заряжённых частиц обволакивает Землю и устремляется к полюсам, где возникают красочные полярные сияния. В протяжённых металлических конструкциях на Земле — в трубопроводах, рельсах и линиях электропередач в такие моменты появляется постоянный ток, который может вывести из строя сопряжённое оборудование. Например, были случаи возгорания на подстанциях. Сегодня на этот счёт существуют проверенные инженерные решения и это не должно стать сюрпризом. Разве что вспышка и выброс массы будут такой мощности, с которыми технологически развитое человечество ещё не сталкивалось, а такие события в истории Земли были и не один раз. Будем надеяться, что нам не «повезёт» пережить нечто экстремальное.

Произошедший недавно выброс солнечной массы в результате мощной вспышки X-класса минувшей ночью оказался на рекордно малом расстоянии от кометы Цзыцзиньшань. Комета была открыта недавно, и сейчас ей удалось избежать столкновения с большим объёмом солнечной плазмы, говорится на сайте Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ СО РАН.

Источник изображений: xras.ru

Порождаемые вспышками на поверхности Солнца выбросы вещества иногда сталкиваются с кометами, которые сближаются со звездой или пролетают через внутренние регионы Солнечной системы. К примеру, в апреле комета 12Р/Понс-Брукс оказалась под ударом плазмы в окрестностях орбиты Юпитера. «Выброс массы от солнечной вспышки X класса, судя по всему, совсем незначительно разминулся с крупной кометой, пролетавшей в этот момент рядом с Солнцем. Судя по орбите, речь идёт о комете Цзыцзиньшань (номер C/2023 A3), обнаруженной одноимённой китайской обсерваторией в январе 2023 года», — говорится в заявлении лаборатории.

Комета Цзыцзиньшань под удар солнечной массы не попала, показал коронограф LASCO на борту американского космического аппарата SOHO, предназначенного для наблюдения за Солнцем. Если бы это произошло, плазма едва ли уничтожила бы саму комету, но она могла частично разрушить часть её газопылевого хвоста, говорят учёные. Окрестностей Земли этот выброс достигнет во второй половине недели — он грозит геомагнитными возмущениями и прочими проявлениями «космической непогоды».

В ближайшую пятницу на Земле даже до южных широт можно будет наблюдать обширные полярные сияния. Землю накроет облако солнечной плазмы, выброшенное в сторону нашей планеты поздно ночью 2 октября. Выброс сопровождался одной из самых мощных вспышек в текущем цикле активности Солнца — с индексом X7.1. Более мощная вспышка произошла 14 мая, но она не сопровождалась выбросом плазмы. Новое же событие обещает привести к красочному небесному шоу.

Источник изображения: NASA/SDO

Текущий 11-летний цикл активности Солнца — 25-й по счёту — обещает удивить многими экстраординарными событиями на звезде. Неспроста к Солнцу направлен флот из нескольких солнечных обсерваторий. Наш мир ещё никогда так пристально не вглядывался в свою звезду, как в новом цикле вблизи пика её активности. Более того, пик может начаться уже в ближайшие месяцы, тогда как ранее он прогнозировался на первую половину 2025 года. Ряд ранее опубликованных в этом году научных работ откровенно тревожат. Учёные опасаются, что Солнце нас сможет неприятно удивить.

Пик вспышки рекордной интенсивности X7.1 пришёлся на 2 октября на 01:20 по московскому времени. Это вспышка экстремального класса по 10-бальной шкале, хотя класс X не имеет ограничения сверху. 23 июля 2024 года на Солнце произошла абсолютно мощная вспышка уровня X14, но она была на обратной стороне Солнца и ушла в сторону от Земли. Поэтому «прелести» того события остались недоступны земному наблюдателю. Теперь же вспышка в рентгеновском диапазоне накрыла обращённую к звезде сторону планеты и на короткое время даже вывела из строя коротковолновую связь в части западного полушария, Тихого океана, Австралии и Азиатско-Тихоокеанского региона.

Но основное шоу ожидается в пятницу 4 октября, когда Земли достигнет корональный выброс солнечной массы. Помимо красочных полярных сияний остаётся вероятность сбоев электрораспределительных систем. Поскольку это уже не первый подобный случай, энергетики, в принципе, готовы к встрече с такими явлениями. Другое дело, что мы ещё не сталкивались с по-настоящему мощными вспышками на Солнце, а они, как выяснили учёные, достаточно частое явление в истории Земли.

В октябре из-за солнечной интерференции — зашумления телевизионного сигнала со спутника — в России ожидаются помехи на телеэкранах в виде «рассыпания» и «замерзания» картинки.

Источник изображения: Renate Köppel / pixabay.com

На экранах телевизоров в октябре допускается возникновение краткосрочных помех, предупредили в Российской телевизионной радиовещательной сети (РТРС). Это связано с начинающейся 27 сентября солнечной интерференцией — сезонное явление связывается с помехами при приёме телевизионного сигнала. «В течение примерно трёх недель Солнце, космический аппарат связи и наземный ретранслятор РТРС раз в сутки будут выстраиваться в одну линию. Ретранслятор, ориентированный на космический аппарат, будет принимать мощное солнечное радиоизлучение, способное заглушить полезный сигнал от спутника», — рассказали в РТРС.

Когда Солнце глушит сигнал спутника, на телеэкранах в зоне действия ретранслятора возможно возникновение помех, которые продолжаются от нескольких секунд до 22 минут в сутки. В разных регионах подобные инциденты могут продлиться до 21 октября, но не более двух недель для каждого региона. График интерференции публикуется на сайте РТРС, в «Кабинете телезрителя» и в мобильном приложении «Телегид».

Инфраструктура предполагает защиту трансляции цифрового телесигнала от солнечных аномалий, но в некоторых случаях Солнце всё равно может оказывать влияние. При его коротком воздействии допускается «замерзание» и «рассыпание» изображения на экране, и это «само пройдёт», говорят в РТРС. Чтобы приём восстановился, достаточно выключить и через пару минут снова включить телевизор или приставку; если это не поможет, потребуется заново произвести автоматический поиск телеканалов.

Первая задокументированная экстремальная солнечная магнитная буря в 1859 году была настолько сильной, что вывела из строя телеграфную связь в Северной Америке и Европе, вызвав местами даже пожары. Но в истории Земли такие катаклизмы были и намного мощнее — мегаэкстремальной интенсивности. Если бы такое произошло сегодня, это вызвало бы хаос во всём цивилизованном мире. Хуже всего, что оно рано или поздно произойдёт. Учёные хотят быть готовы к нему.

Выброс корональной массы 31 августа 2012 года. Источник изображения: NASA/GFSC/SDO

Можно ли подготовиться к солнечной буре невероятной интенсивности? По словам исследователей, да. Для этого необходимо, как минимум, искать признаки экстремальных солнечных бурь в прошлом, чтобы суметь верно оценить вероятность и даже признаки появления их в будущем.

В 2012 году группа учёных под руководством Фуса Мияке (Fusa Miyake) из Университета Нагои в Японии обнаружила, что экстремальные солнечные бури могут вызывать резкие изменения концентрации радиоуглерода (C14), обнаруженного в кольцах деревьев. В сочетании с подсчётом годовых колец и используя другие методы определения возраста объектов можно обнаружить признаки сильных солнечных бурь на Земле и датировать их с большой точностью.

Новое исследование не стало первой попыткой датирования солнечных бурь по годовым кольцам деревьев. Ранее группа Мияке показала, что одна из самых сильных солнечных бурь на Земле произошла в 774 году н.э., которая по своей интенсивности затмила бы геомагнитную бурю 1859 года. Связанные с этой бурей полярные сияния нашли отражения в письменных источниках того времени, что косвенно подтверждает правильность применяемой методики датирования.

Другими датами наиболее интенсивных солнечных бурь назвали 993 год н.э., 660 год до н.э., 5259 год до н.э. и 7176 год до н.э. Но самая сильная солнечная буря произошла около 14 370 лет назад, ближе к концу последнего ледникового периода. Интенсивность её была такова, что практически всем спутникам на орбите Земли выше магнитосферы точно не поздоровилось бы.

Справедливости ради следует признать, что некоторые из детектируемых событий могли быть вызваны также космическим излучением, например, гамма-вспышками от сверхновых или от других явлений. И всё же, учёные настаивают, что Солнце, как и подобные ему относительно холодные и спокойные звёзды, способно преподнести сюрприз технологически развитой цивилизации, а к такому надо готовиться заранее, чтобы минимизировать последствия. Падающие на головы спутники и тотальное отключение связи и электричества способны привести к хаосу на планете с далеко идущими последствиями.

Во вторник, 23 июля 2024 года, произошла мощнейшая в текущем цикле активности нашей звезды вспышка на Солнце. Она была класса X14 и почти в два раза превзошла по силе майскую вспышку класса X8.7, после которой полярные сияния наблюдались далеко на юге нашей страны и многих других регионах. К счастью, мощнейшая за многие годы вспышка произошла на обратной стороне Солнца, что уберегло нас от последствий.

Источник изображения: Helioviewer.org

Вспышка 23 июля сопровождалась впечатляющим корональным выбросом массы с Солнца. Это облако плазмы — заряжённых частиц, которые способны вызвать сбои в работе радиосвязи на Земле и в работе спутников вплоть до их полного повреждения и даже сходов с орбиты по причине расширения атмосферы Земли под воздействием солнечного ветра. Поскольку вспышка произошла на обратной стороне Солнца, «выстрел» КВМ ушёл в пустое пространство.

«В соответствии с классификацией GOES — это была самая крупная вспышка на сегодняшний день, — рассказал Сэмюэл Крукер (Samuel Krucker), ведущий сотрудник спектрометра и телескопа для получения рентгеновских снимков (STIX) на SolO. — Другие крупные вспышки, которые мы обнаружили, произошли 20 мая 2024 года (X12) и 17 июля 2023 года (X10). Все они произошли с обратной стороны Солнца».

Если бы породившее вспышку гигантское пятно на Солнце смотрело в сторону Земли, а это лишь вопрос синхронизации по времени вращения звезды, то нас поразила бы геомагнитная буря мощнее майской. Полярные сияния были бы видны далеко на юге. С другой стороны, могла пострадать энергетическая и другая инфраструктура на планете, в чём для индустриальной цивилизации мало хорошего. Под воздействием солнечного возмущения магнитное поле Земли приходит в движение, что вызывает наведение постоянных токов в протяжённых металлических конструкциях — рельсах, трубопроводах, линиях электропередач. Это создаёт критическую нагрузку на электронное и электрическое оборудование с риском аварий.

8 июня на Солнце произошла вспышка класса M, которая относится к верхнему, но не экстремальному классу явлений. Эта вспышка силой M9.7 вызвала на Земле сильнейший с 2017 года радиационный шторм силой S3. Это уровень биологической опасности для пассажиров высоколетящих самолётов и экипажей, а также для астронавтов в открытом пространстве. Таких событий будет всё больше — приближается пик активности Солнца.

Источник изображения: NASA

В мае 2024 года максимальная интенсивность вспышек на Солнце достигла уровня X12, что сказалось даже на космической погоде на Марсе. По Земле в это время прокатилась волна полярных сияний, наблюдаемых в России даже в Краснодарском крае. Заряжённые частицы Солнца бомбардировали Землю и по линиям магнитного поля устремлялись к полюсам. Поскольку при значительном давлении солнечного ветра магнитное поле планеты принимало более приплюснутую форму, его напряжённость у экватора увеличивалась и полярные сияния смещались в нижние широты.

Вспышка силой M9.7 в минувшую субботу, кроме полярных сияний в северных широтах Земли, вызвала сбой коротковолновой радиосвязи на освещённой Солнцем стороне и, что более опасно, вызвала сильный радиационный шторм на освещённой стороне и в космосе. На Земле воздушные экипажи с риском попасть в зону повышенного излучения получили указания для изменения маршрутов. О сбоях спутниковых систем не сообщается. В то же время спутники наиболее уязвимы для потоков гамма и рентгеновского излучения вспышек, а также для плазмы — коронарного выброса массы Солнца.

Для земной инфраструктуры существует другая опасность — это наведение постоянных токов в протяжённых металлических конструкциях при их перемещении в магнитном поле Земли, когда поле приходит в движение под воздействием солнечного ветра (вспышек). Энергетики к этому уже готовы. Всех их впечатлил случай в 1989 году, когда в результате геомагнитной бури расплавился трансформатор на одной из подстанций в Квебеке (Канада).

Намного сложнее выявить воздействие солнечной активности на трубопроводы. Возникновение токов в трубах ускоряет протекание коррозии, что очень трудно обнаружить, особенно если это подземная инфраструктура. Железнодорожная сигнализация также может страдать от солнечной активности — в рельсах прекрасно наводятся токи. Из другого — страдает система глобальной навигации. Все эти «прелести» мы начинаем испытывать с возрастающей интенсивностью. В этот раз пик активности Солнца может начаться на полгода раньше — уже осенью 2024 года.

Полученные на днях снимки с камер марсохода NASA Curiosity выглядят так, будто сделаны в разгар бури, когда в воздух поднято много пыли. Но это снег помех — Марс накрыло сильнейшее за историю наблюдений облако высокоэнергичных частиц с Солнца и вспышка в рентгеновском и гамма-диапазоне. Камера ориентации орбитального зонда NASA Mars Odyssey вообще на час вышла из строя. Но это бесценные данные для планов колонизации Марса.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Марс не защищён магнитным полем подобно Земле. Он потерял его ещё в древности и с тех пор Солнце выжигает на нём энергичными частицами и радиацией всё потенциально живое на поверхности и немного вглубь. С начала этого года наша звезда практически приблизилась к новому 11-летнему пику активности, что означает повышение частоты и силы вспышек и выбросов плазмы. Тем самым приборы NASA на самом Марсе и на его орбите позволяют оценить реальную силу радиации и частиц в один из самых активных периодов Солнца. Это невероятно ценная информация для будущих колонистов. Они будут заранее знать, чего ожидать, и должны быть готовыми прятаться в складках местности.

Самая сильная вспышка на Солнце в текущем цикле произошла 20 мая. В NASA оценили событие как экстремальную вспышку уровня X12. Вскоре после неё по Марсу ударили гамма и рентгеновские лучи, а позже пришли высокоэнергетические частицы (плазма). Приборы марсохода Curiosity зафиксировали самый высокий уровень радиации на поверхности Красной планеты с тех пор, как аппарат начал там свою работу 12 лет назад. Если бы рядом с ровером находились люди, то они получили бы дозу радиации в 8100 микрорентген. Это примерно равно дозе от 30 рентгеновских снимков грудной клетки. Не смертельно, но явно лучше этого избегать.

«Скалы или лавовые трубки обеспечили бы дополнительную защиту астронавта от такого события. На орбите Марса или в глубоком космосе мощность дозы была бы значительно больше, — сказал ведущий исследователь RAD (Radiation assessment detector) Дон Хасслер (Don Hassler ) из Отдела науки и исследования Солнечной системы Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. — Я не удивлюсь, если эта активная область на Солнце продолжит извергаться, что означает еще больше солнечных бурь как на Земле, так и на Марсе в ближайшие недели».

Вспышка оказалась такой интенсивности, что навигационные камеры марсохода Curiosity засыпало «снегом» от помех. На орбите вспышка ещё круче обошлась с космическими зондами. Датчики навигации спутника NASA Mars Odyssey на час были выведены из строя, что не помешало аппарату получить информацию по полярным сияниям на Марсе. Впрочем, полярные — они на Земле. Поскольку на Марсе нет магнитного поля, которое направляет высокоэнергичные частицы к полюсам планеты, сияние на Красной планете происходит везде, куда попадают частицы с Солнца. В этот выброс их было особенно много, поскольку вспышка породила коронарный выброс массы, и он угодил в Марс.

«Это было крупнейшее событие, связанное с частицами солнечной энергии, которое когда-либо наблюдала [станция NASA] MAVEN, — сказала ведущая программы космической погоды MAVEN Кристина Ли (Christina Lee ) из Калифорнийского университета в Беркли. — За последние недели произошло несколько солнечных событий, так что мы наблюдали волны поражающих Марс частиц одну за другой».

Позже в этом году на орбиту Марса будут направлены два небольших спутника миссии NASA ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers). Они смогут следить за сияниями в атмосфере Марса одновременно из двух точек, создавая наиболее полную картину влияния солнечных частиц на эту планету.