Самый капризный ядерный реактор нашей системы: чего человечеству ждать от Солнца

Ночью 1 сентября 1859 года в Скалистых горах Северной Америки Солнце взошло на несколько часов раньше обычного, разбудив золотоискателей. Они поднимались, позевывая и недоумевая: вроде лишь недавно уснули. И только когда в котелках забулькало, до них дошло: это не рассвет, а солнечное сияние, озарившее практически всю планету — результат мощнейшей за историю будущих наблюдений геомагнитной бури, которую вызвали многочисленные пятна и вспышки на Солнце. Телеграфные системы планеты отказали, очевидцы говорили об искрящих линиях передач и спонтанном возгорании телеграфной бумаги, Северная Америка и Европа оказались без связи на целых два дня.

Таким было "Событие Кэррингтона", названное в честь британского астронома Ричарда Кэррингтона, который наблюдал за капризами Солнца. Или Солнечный супершторм. Окрыленные открытиями далеких планет и гравитационных отголосков огромных черных дыр мы забываем о том, что рядом находится гигантское небесное тело, которое иногда капризничает, и каждый раз это может обойтись планете весьма дорого.

"Сегодня" собрала современные научные открытия о Солнце и выяснила, когда наступит новый Ледниковый период, что произойдет, если в середине XXI века мы столкнемся с новым суперштормом, и как можно использовать наше светило для исследования Вселенной.

Деоккупация юга страны – как украинские военные отвоевывают территории

Запрет на передвижение по стране для военнообязанных – все детали

Ракетные удары по мирным украинским городам - июль 2022

Ядерный терроризм россии

ВОПРОСЫ О СОЛНЦЕ

• Как можно использовать Солнце?

О, идей много. Во-первых, солнечная энергия (представьте себе поля батарей на орбите, идея витает давно). Во-вторых, специалисты из Лаборатории реактивного движения NASA хотят использовать звезду как гигантскую гравитационную линзу (чтобы исследовать Вселенную, как через телескоп). В-третьих, мы можем разослать по Галактике зонды на солнечных парусах.

• Почему мы не выбрасываем к солнцу мусор и радиоактивные отходы?

Во-первых, представьте себе, что будет, если "мусорная ракета" с отработанным ядерным топливом взорвется при старте. А при выходе на орбиту? Во-вторых, это дорого ($100 млн за один запуск). В-третьих, проще, пользуясь "крутящим моментом Земли", выбрасывать его куда-то в сторону Плутона.

• Когда Солнце нас убьет?

Согласно последним выводам ученых из Колорадского университета, каждые 110 млн лет звезда становится горячее на 1%. Несложно сосчитать, что через полтора миллиарда лет станет настолько горячо, что поверхность Земли выгорит, а вода — испарится. Впрочем, перед концом света у нас есть шанс насладиться тропическими пляжами Арктики, в то время как континенты утонут в дождях из-за испарений Мирового океана.

• Есть ли у Солнца звезда-близнец?

Кажется, нет. По крайней мере, все исследования говорят об этом. Но могла быть: американские астрофизики проанализировали пылевое облако в Персее (600 световых лет от нас), наполненное двойными звездами, и выяснили, что Солнце и близлежащие звезды могли возникнуть подобным образом, а, значит, на ранней стадии (несколько миллионов лет) наше светило могло быть двойной звездой.

ПРИКОСНУТЬСЯ К ГЕЛИОСУ

Многие годы человечество верило, что Солнце — это бог. Что неудивительно — оно огромное, появляется каждый день и дарует жизнь всему живому. Ему посвящен первый монотеизм на планете — вера в бога Атона, которую пытался насадить фараон Эхнатон. Ему приносили жертвы на зиккуратах майя. Ему молились и его боялись. Однако теперь мы знаем достаточно много о своем светиле, чтобы отбросить суеверия.

В 1976 году космоаппарат "Гелиос-2" прошел в 43 миллионах километров от атмосферы Солнца. В 2018 году зонд NASA Parker Solar Probe приблизится на 6 млн километров к поверхности звезды. Этот аппарат создан из углеродного композита толщиной 11,5 см — вроде тех, что покрывают болиды "Формулы-1". Они защитят чувствительное оборудование от температур выше 1400 градусов. Солнечные батареи уберут — это поможет удержать температуру в тени углеродных щитов на уровне комнатной. Эта миссия зависит от филигранной точности расчетов: любая ошибка приведет к тому, что зонд погрузится в атмосферу Солнца и сгорит в миллионно-градусной печке. Поэтому перед выходом к звезде Parker Solar Probe девять раз облетит вокруг Венеры.

Однако мы получим крайне важные данные о солнечной погоде. Так называют активность, вызванную заряженными частицами и излучением звезды, когда они сталкиваются с Землей. Ведь последствия таких вспышек для современного высокотехнологического общества могут быть катастрофическими: потеря спутниковой связи, изменение орбит космических аппаратов, выход из строя глобальных энергосетей. И, конечно же, это облучение астронавтов мощным ионизирующим облучением.

Космическую погоду уже официально включили в Национальный реестр рисков Великобритании. Подобный шторм оценивается в 2 триллиона дол­ларов США потерь. Поэтому гораздо удобнее отправить к светилу небольшой зонд, который рассмотрит его как следует. Мы понимаем, что активность светила зависит от его магнитных полей, и изучить их вблизи сможем с помощью нового аппарата. Это поможет и марсианской миссии: у Красной планеты слишком тонкий атмосферный слой, который слабо защищает от сол­нечной радиации. И, наконец, мо­делирование потоков солнечного ветра поможет эффективному использованию солнечных парусов, что даст возможность как минимум отправить зонды Хокинга к Проксиме Центавра.

МИНИМУМ: ПТИЦЫ, ЗАМЕРЗАЮЩИЕ НА ЛЕТУ, И НОВЫЙ ЛЕДНИКОВЫЙ ПЕРИОД

В середине XVII века пониженная активность Гольфстрима совпала с самым низким уровнем солнечной активности — Маундеровским минимумом и правлением Короля-Солнца Людовика XIV.

Минимум был назван в честь Эдварда Уолтера Маундера, английского астронома, который на рубеже XIX—XX веков обнаружил, что в период с 1645 по 1715 годы на нашем светиле наблюдалось всего около 50 (!) пятен вместо 40—50 тысяч. Позже радиоуглеродный анализ подтвердил это наблюдение. Полярных сияний стало меньше. Земля замерзала. Гренландия покрылась ледниками, по Темзе и Дунаю катались на санках, Москва-река на полтора года стала площадкой для ярмарок. Глобальная температура понизилась всего на 1-2 градуса. В 1621—1669 годах замерзал Босфор. В 1708—1709 лед сковал берега Адриатического моря. Зимой 1664—1665 годов во Франции и Германии птицы замерзали в воздухе.

Это могло остаться всего лишь историей, но в Scientific Report появилось исследование британских и американских ученых, которые предсказали, что нас ждет очередной солнечный минимум. Авторы работы создали математическую модель, в которую заложили и Маундеровский минимум, и современные данные о солнечной активности и солнечном ветре. Затем запустили симуляцию его активности в период похолодания и смоделировали дальнейшую эволюцию солнечных циклов. Выяснилось, что, помимо короткого 11-летнего цикла активности светила, есть и более длинный, 400-летний. Количество пятен на Солнце начнет уменьшаться уже в ближайшее время.

В то же время на собрании астрономов в Лландидно в Уэльсе профессор университета Нортумбрии Валентина Жаркова представила еще одну модель активности, по которой между 2020 и 2030 годами солнечные циклы нейтрализуют друг друга, активность светила снизится на 60%, что приведет к малому ледниковому периоду. Модель построена на основе наблюдений Солнечной Обсерватории Уилкокса, точность прогноза — 97%.

МАКСИМУМ: СОВРЕМЕННЫЙ МИР БУДЕТ ОТБРОШЕН В СРЕДНЕВЕКОВЬЕ

А вот — другая сторона медали: Солнце максимально активное, пятен все больше, как и вспышек, которые чередуются с коронарным выбросом массы. Наша звезда способна на подобные сюрпризы, доказывают ученые. И вот вам прогноз того, как это будет, от Кристоффера Кароффа из Орхусского университета Дании — автора исследования в Nature Communications, который он дал для Gizmodo.

"Сверхвспышка на Солнце приведет к отключению электроэнергии по всему миру. Радиолокационные системы выйдут из строя. Во время получасовой сверхвспышки Солнце станет гораздо ярче, чем обычно. Это массивное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, но озоновый слой отразит большую часть первичной атаки. Спустя день Земля столкнется с огромным объемом солнечной плазмы от сверхвспышки. Плазма уничтожит все наши спутники вокруг планеты. Откажут все GPS-системы и коммуникационные линии. Перестанет работать радио. Магнитное поле Земли придаст ускорение частицам плазмы, что вызовет северные сияния по всему миру. Плазма настолько сильно повлияет на магнитное поле Земли, что в конечном итоге вся наша электрическая инфраструктура выгорит, что, конечно же, приведет к отключению электроэнергии по всему миру. Сильнее всего пострадает озоновый слой нашей планеты. Некоторые компьютерные модели показывают, что в результате солнечной бури 1859 года (так называемое Событие Кэррингтона) было уничтожено 5 процентов озонового слоя. Можно предположить, что сверхвспышка вызовет гораздо более сильные повреждения защитной оболочки нашей планеты, снизив объем озонового слоя от 5—10 до 50 процентов. Поэтому после потери такого огромного объема защиты наша кожа подвергнется массированной атаке этого излучения, что в конечном итоге приведет к резкому возрастанию случаев заболеваемости рака кожи, не говоря уже о том, какой масштаб последствий ожидает наши растения и животных. На восстановление озонового слоя потребуется не менее 5 лет. После этого жизнь начнет возвращаться в обычное русло".

Подобные штормы, хоть и в меньших масштабах, происходят довольно часто. 23 июля 2012 года Солнце выбросило в космос облако плазмы со скоростью 3000 км/ч (в 4 раза выше обычной). Всего неделей раньше — и поток солнечных частиц ударил бы по Земле. К счастью для нас, поток пересек орбиту планеты, но прошел мимо, повредив лишь спутник.
Конечно, у нас есть шанс устоять: недавно зонды NASA обнаружили вокруг Земли рукотворный низкочастотный барьер, который "ловит" солнечные частицы и "отодвигает" космическую радиацию — его вызвало использование VLF-частот (очень низкие частоты, диапазон от 3 до 30 кГц, используются для связи с подлодками). Они вырвались за пределы атмосферы и создали своеобразный "защитный пузырь". "Размер пузыря точно соответствует внутренним границам пояса Ван Аллена (радиационного пояса Земли)", — говорят в NASA.