Солнечная активность

Солнечная активность – это совокупность различных процессов, происходящих в атмосфере Солнца в связи с изменениями его магнитных полей. Причиной их появления являются магнитные свойства, которыми обладает солнечная плазма. Как следствие, ученые могут регулярно наблюдать, как на Солнце возникают новые активные области.

История исследований

Первые сообщения о наличии на Солнце пятен появились в Китае в 800 году до н. э. В 1128 году солнечные пятна были впервые изображены на рисунке. В 1365 и 1371 годах о «местах черных», которые можно наблюдать на Солнце, упоминалось в Никоновской летописи.

Чтобы лучше изучить Солнце и его особенности, в 1609 году Галилео Галилеей (Италия) впервые использовал телескоп. Практически одновременно с великим ученым телескопические наблюдения звезды осуществляли: Христофор Шейнер (Германия), Иоган Холдсмит (Голландия) и Томас Харриот (Англия).

К началу XIX века была накоплена информация, которая позволила ученым определить наличие в солнечной активности некоторых циклов. В 1845 году С. Александер и Д. Генри – исследователи из Принстонского университета, установили, что пятна на Солнце излучают намного меньше радиации, нежели окружающие их области. Позднее было доказано, что в областях факел, которые окружают пятна, наблюдается повышенное излучение.

С 1900 года началось изучение связи изменений активности Солнца и климата на Земле. Так, астрофизик Ч. Аббот, возглавляя обсерваторию г. Калама (Чили), сумел установить 27 периодов солнечной активности. Также была обнаружена связь между упомянутыми периодами и изменениями погодных условий. Для этого сопоставлялся уровень осадков и температура в разных городах с солнечными трендами.

Тем не менее, еще в 1801 году астроном У. Гершель указал на наличие определенной связи между числом пятен на Солнце и ценами на пшеницу. Сегодня для установления влияния солнечной активности на Землю используется целый комплекс данных, собранных метеорологическими спутниками и наземными станциями.

Может ли вспышка на солнце навредить Земле?

Измерение активности Солнца

Генрих Швабе – аптекарь и за совместительством астроном-любитель (Германия), на протяжении четверти века в ясные дни рассматривал Солнце и фиксировал количество замеченных пятен. Постепенно он выявил, что их число регулярно меняется. В 1851 году Г. Швабе обнародовал свои наработки, которые сразу же привлекли внимание других ученых.

Директор цюрихской обсерватории Р. Вольф исследовал более ранние сведения о солнечных пятнах и организовал их последующую регистрацию. Также астроном ввел особый индекс, который характеризовал пятнообразовательную работу звезды. Он пропорционален сумме количества всех пятен, наблюдаемых на конкретный момент на Солнце, и числа сформированных ими групп, увеличенного в 10 раз. В итоге, этот индекс был назван числами Вольфа и применяется до сегодня для измерения солнечной активности.

Исследования показали, что в некоторые периоды времени на Солнце образуется много активных участков, поэтому их стали называть максимумом активности. В другие периоды активные центры почти отсутствуют, следовательно, они стали именоваться минимумами солнечной активности. Систематические изменения в активности Солнца получили название солнечных циклов.

Период времени между минимумом и максимумом активности Солнца составляет около 11 лет и называется одиннадцатилетним циклом. Ученые доказали существование и других циклов, продолжительность которых составляет 22, 87, 210, 2300 и даже 6000 лет. Но самыми главными из них считаются три:

  • цикл Швабе – 11 лет,
  • цикл Хейла – 22 года,
  • цикл Холлстатта – 2300 лет.

Пятна на Солнце

Солнечные пятна – это области фотосферы, из которых выходят мощные магнитные поля. На общей поверхности Солнца они выделяются потемнениями. Причиной потемнения является то, что магнитное поле сдерживает конвективные движения вещества, вследствие чего поток передвижения тепловых энергий уменьшается.

Самая крупная группа пятен была зафиксирована в 1947 году. Тогда площадь всех пятен достигла примерно 18 млрд. км², превышая нашу планету в 100 раз. Ученым удалось зафиксировать периоды времени, когда на Солнце практически отсутствовали пятна. Самыми длительными из этих периодов были:

  • 1460 – 1510 годы – 90-летний период времени, названный американским ученым Д. Эдди минимумом Шперера в честь астронома Г. Шперера;
  • 1645 – 1715 годы – 70-летний период времени, который именуется минимумом Маундера в честь астронома Э. Маундера, обнаружившего указанное явление во время изучения записей более ранних наблюдений Солнца;
  • 1790 – 1830 годы – 40-летний период времени пониженной активности Солнца, названный минимумом Дальтона в честь метеоролога из Англии Д. Дальтона.

В указанные периоды времени на Земле наблюдалось значительное падение средних температур.

Природа солнечных вспышек

Под солнечными вспышками подразумеваются взрывы, вызванные выделением энергии в атмосфере звезды. Они могут происходить в солнечной короне, хроносфере или фотосфере. В течение нескольких минут происходит высвобождение миллиардов мегатонн энергии (в тротиловом эквиваленте). В целом, вспышка отличается быстрым ростом (не более 10 минут) и сравнительно медленным спадом (от 20 до 100 минут).

Выделенная энергия представляет собой электромагнитное и корпускулярное излучения. Они становятся потоками, именуемыми солнечным ветром. Эти потоки представлены ионизированными частицами, которые передвигаются с феноменальной скоростью в 300 – 1200 км/с. В итоге, они достигают Земли через два-три дня.

Возникновение корональных выбросов

Накопление энергии в активных участках короны Солнца ведет к ее выбросу. Вещество, которое выталкивается, представляет собой плазму, в которой содержатся протоны, электроны и небольшое количество гелия и кислорода.

Визуально выброс напоминает огромную петлю. Ее основания (одно или сразу два) связаны с атмосферой звезды. По сравнению с обычным солнечным ветром выброс отличается более высоким магнитным полем, а его силовые линии словно скручены в жгут.

Формирование протуберанцев

Протуберанцы – это слои вещества, которые Солнце поднимает над своей поверхностью с помощью силы магнитного поля. Они отличаются более низкой температурой и большей плотностью, а также могут иметь вид клочковатой и волокнистой структуры либо передвигающихся сгустков плазмы.

Протуберанцы приобретают самые разные формы: закрученных воронок, стогов сена, кустарников и т.д. Также они различаются динамическими свойствами, ведь одни образования могут быть спокойными и долгоживущими, а другие – взрывными и кратковременными.

Воздействие на Землю и природу

Исследование активности Солнца привело к возникновению новых наук: солнечно-земной физики и гелиобиологии. В их задачи входит изучение связи проявлений солнечной активности и климата, а также жизни на Земле. В целом, от воздействия звезды зависит ритм и характер жизни планеты.

Земля защищена от агрессивного влияния Солнца магнитным полем. Проявления борьбы между ними можно заметить в высоких широтах, где сквозь воронки магнитного поля проскальзывают частицы солнечного ветра. Они вступают во взаимодействие с атомами и молекулами газов земной атмосферы и тем самым вызывают северные сияния.

При повышении солнечной активности наблюдается скопление саранчи, увеличение количества рыбы, возрастание популяции соболей и т.д. Под влиянием Солнца меняется температура мирового океана, что отражается на развитии морских растений.

Всплески активности звезды могут негативно влиять на работу линий электропередач и систем связи. Под их воздействием нарушается функционирование систем навигации космических объектов, образуются вихревые токи в проводниках и трансформаторах.

Влияние на человека

В 20-х годах XX века биофизик А. Чижевский открыл связь между солнечной активностью и возникновением различных заболеваний. Кроме того, ученый исследовал соотношение активности Солнца и эпидемий. Так, эпидемии чумы, которые вспыхивали с V по XIX века, совпадали с максимальным повышением активности звезды.

Возрастание активности Солнца отражается на состоянии сердечно-сосудистой системы и ведет к ухудшению коронарного кровообращения, повышению артериального давления и т.д. Также возрастает количество несчастных случаев и травм, что вызвано изменениями в работе ЦНС. Под воздействием повышенной солнечной активности ухудшаются когнитивные способности человека, что ведет к принятию неверных решений. В дополнение к этому обостряются заболевания психического характера.

Похожие статьи

Инфосфера