Касмічнае надвор'е, парушэнні сонечнага ветру і радыёўсплёскі

Сонечны вецер, паток электрычна зараджаных часціц, якія зыходзяць ад кароны вонкавага атмасфернага пласта Сонца, уяўляе пагрозу для формы жыцця і электрычных тэхналогій, заснаваных на сучасным чалавечым грамадстве. Магнітнае поле Зямлі забяспечвае абарону ад уваходнага сонечны вецер, адхіляючы іх. Рэзкае сонечны такія падзеі, як масавы выкід электрычна зараджанай плазмы з кароны Сонца, ствараюць парушэнні ў сонечны вецер. Таму вывучэнне парушэнняў ва ўмовах в сонечны вецер (наз Прастора надвор'е) з'яўляецца абавязковым. Каранальны выкід масы (CME), таксама званы 'сонечны навальніцы" ці "прастору навальніц' звязана са ст сонечны радыё парывы. Вывучэнне сонечны радыёўсплёскі ў радыёабсерваторыях могуць даць уяўленне пра CME і ўмовы сонечнага ветру. Першае статыстычнае даследаванне (апублікаванае нядаўна) 446 зарэгістраваных радыёўсплёскаў тыпу IV, якія назіраліся ў апошнім сонечным цыкле 24 (кожны цыкл адносіцца да змены магнітнага поля Сонца кожныя 11 гадоў), паказала, што большасць працяглых радыёўсплёскаў тыпу IV Сонечны Усплёскі суправаджаліся выкідам каранальнай масы (CME) і парушэннямі ўмоў сонечнага ветру. 

Падобна таму, як надвор'е на Зямлі залежыць ад ветру, прастору на надвор'е» ўплываюць абурэнні «сонечнага ветру». Але на гэтым падабенства заканчваецца. У адрозненне ад ветру на Зямлі, які складаецца з паветра, якое складаецца з атмасферных газаў, такіх як азот, кісларод і г.д., сонечны вецер складаецца з перагрэтай плазмы, якая складаецца з электрычна зараджаных часціц, такіх як электроны, пратоны, альфа-часціцы (іёны гелія) і цяжкія іёны, якія бесперапынна выцякаюць з сонечнай атмасферы ва ўсіх напрамках, уключаючы напрамак Зямлі.   

Сонца з'яўляецца галоўнай крыніцай энергіі для жыцця на Зямлі, таму ў многіх культурах яго паважаюць як крыніцу жыцця. Але ёсць і другі бок. Сонечны вецер, бесперапынны паток электрычна зараджаных часціц (напрыклад, плазмы), якія паходзяць з сонечнай атмасферы, уяўляе пагрозу для жыцця на Зямлі. Дзякуючы магнітнаму полю Зямлі, якое адхіляе большую частку іанізуючага сонечнага ветру (ад Зямлі), і зямной атмасферы, якая паглынае большую частку пакінутай радыяцыі, забяспечваючы такім чынам абарону ад іанізуючага выпраменьвання. Але гэта яшчэ больш - акрамя пагрозы для біялагічных форм жыцця, сонечны вецер таксама ўяўляе пагрозу для электрычнасці і сучаснага грамадства, якое кіруецца тэхналогіямі. Электронныя і камп'ютэрныя сістэмы, электрасеткі, нафта- і газаправоды, тэлекамунікацыі, радыёсувязь, уключаючы сеткі мабільнай тэлефоннай сувязі, GPS, прастору місіі і праграмы, спадарожнікавая сувязь, Інтэрнэт і г.д. - усё гэта патэнцыйна можа быць парушана і спынена з-за парушэнняў сонечнага ветру¹. Асаблівай рызыцы знаходзяцца касманаўты і касмічныя караблі. У мінулым было некалькі выпадкаў, напрыклад, у сакавіку 1989 года «Зацямненне ў КвебекуУ Канадзе з-за магутнай сонечнай выбліскі моцна пашкоджана электрасетка. Некаторыя спадарожнікі таксама пацярпелі. Такім чынам, неабходна сачыць за ўмовамі сонечнага ветру ў ваколіцах Зямлі - за яго характарыстыкамі, такімі як хуткасць і шчыльнасць, магнітнае поле сіла і арыентацыя, а таксама энергетычныя ўзроўні часціц (напрыклад, прастору надвор'е) будзе мець уплыў на формы жыцця і сучаснае чалавечае грамадства.  

Як "прадказанне надвор'я", можа "прастору надвор'е таксама можна прадказаць? Што вызначае сонечны вецер і яго ўмовы ў ваколіцах Зямлі? Ці могуць якія-небудзь сур'ёзныя змены ў прастору ведаць пра надвор'е загадзя, каб прыняць прэвентыўныя меры для мінімізацыі шкоднага ўздзеяння на Зямлю? І чаму наогул утвараецца сонечны вецер?   

Сонца - гэта шар гарачага электрычнага зараджанага газу, і таму ён не мае пэўнай паверхні. Пласт фотасферы разглядаецца як паверхня сонца, таму што гэта тое, што мы можам назіраць пры святле. Пласты пад фотасферай унутры да ядра непразрыстыя для нас. Сонечная атмасфера складаецца з слаёў над паверхняй фотасферы Сонца. Гэта празрыстае газавае гало, якое атачае Сонца. Лепш бачная з Зямлі падчас поўнага сонечнага зацьмення, сонечная атмасфера мае чатыры слаі: храмасферу, сонечную пераходную вобласць, карону і геліясферу.  

Сонечны вецер утвараецца ў кароне, другім слоі (звонку) сонечнай атмасферы. Карона - гэта пласт вельмі гарачай плазмы. У той час як тэмпература паверхні Сонца складае каля 6000K, сярэдняя тэмпература кароны складае каля 1-2 мільёнаў K. Механізм і працэсы нагрэву кароны і паскарэння сонечнага ветру да вельмі высокая хуткасць і пашырэнне ў міжпланетны прастору яшчэ не вельмі зразумелы, ² хоць у нядаўняй працы даследчыкі спрабавалі вырашыць гэтую праблему з дапамогай фатонаў паходжання аксія (гіпатэтычная элементарная часціца цёмнай матэрыі). ³.  

Часам велізарная колькасць гарачай плазмы выкідваецца з кароны ў крайні пласт сонечнай атмасферы (геліясферу). Устаноўлена, што выкіды плазмы з кароны, якія называюцца каранальнымі выкідамі масы (CME), ствараюць вялікія парушэнні тэмпературы, хуткасці, шчыльнасці і міжпланетны магнітнае поле. Яны ствараюць моцныя магнітныя буры ў геамагнітным полі Зямлі ⁴. Вывяржэнне плазмы з кароны ўключае паскарэнне электронаў, а паскарэнне зараджаных часціц генеруе радыёхвалі. У выніку выкіды каранальнай масы (CMEs) таксама звязаны з выбухамі радыёсігналаў ад Сонца ⁵, Такім чынам, прастору даследаванні надвор'я будуць уключаць вывучэнне часу і інтэнсіўнасці масавых выкідаў плазмы з кароны ў спалучэнні з адпаведнымі сонечнымі ўсплёскамі, якія з'яўляюцца радыёўсплёскамі тыпу IV, якія доўжацца доўга (больш за 10 хвілін).    

Узнікненне радыёўсплескаў у ранейшых сонечных цыклах (перыядычны цыкл магнітнага поля Сонца кожныя 11 гадоў) у сувязі з каранальнымі выкідамі масы (CME) вывучалася ў мінулым.  

Адно нядаўняе доўгатэрміновае статыстычнае даследаванне ад Аншу Кумары і інш. з універсітэт Хельсінкі на радыёўсплёскі, назіраныя ў сонечным цыкле 24, пралівае дадатковае святло на сувязь працяглых, больш шырокіх частот радыёўсплескаў (так званых усплёскамі тыпу IV) з CME. Каманда выявіла, што каля 81% выбухаў тыпу IV суправаджаліся выкідам каранальнай масы (CMEs). Каля 19% выбухаў тыпу IV не суправаджаліся CME. Акрамя таго, толькі 2.2% CME суправаджаюцца радыёўсплёскамі IV тыпу ⁶.  

Паступовае разуменне часу ўсплёскаў доўгай працягласці тыпу IV і CME дапаможа ў распрацоўцы і часе бягучага і будучага прастору адпаведныя праграмы, каб паменшыць уплыў іх на такія місіі і, у канчатковым рахунку, на формы жыцця і цывілізацыю на Зямлі. 

***

Спасылкі:    

1. Белая СМ., г.п. Сонечныя радыёўсплёскі і Прастора Надвор'е. Універсітэт штата Мэрыленд. Даступны ў Інтэрнэце па адрасе https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Доступ 29 студзеня 2021 г. 

2. Aschwanden MJ і інш 2007. Парадокс каранальнага ацяплення. The Astrophysical Journal, том 659, нумар 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Русаў В.Д., Шарф І.В. і інш. 2021. Рашэнне задачы каранальнага нагрэву з дапамогай фатонаў аксійнага паходжання. Фізіка цёмнага Сусвету, том 31, студзень 2021 г., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Каранальныя выкіды масы і абурэння ў параметрах плазмы сонечнага ветру ў сувязі з геамагнітнымі бурамі. Фізічны часопіс: серыя канферэнцыі 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Гопалсвами Н., 2011. Каранальныя выкіды масы і выкіды сонечнага радыё. Цэнтр дадзеных CDAW NASA. Даступны ў Інтэрнэце па адрасе https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Доступ 29 студзеня 2021 г.  

6. Kumari A., Morosan DE., and Kilpua EKJ., 2021. Аб узнікненні сонечных радыёвыбухаў тыпу IV у сонечным цыкле 24 і іх сувязі з выкідамі каранальнай масы. Апублікавана 11 студзеня 2021 г. The Astrophysical Journal, том 906, нумар 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***