ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Космос — 03.08.22
    ТЕКСТ: Олександр Тартачний
    Ілюстрації: Alona Shostko
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Що таке сонячні плями і чи впливають вони на людей

    За останніми повідомленнями1 на Сонці помітно збільшуються розміри активної зони AR3038 – сонячної плями, яка може спричинити спалах у напрямку Землі. Нещодавно пляма збільшила свої розміри вдвічі й уже у 2,5 раза більша за Землю. Чи загрожують нам плями, що таке сонячні спалахи та магнітні бурі, як вони впливають на людей та супутники, ми поговорили з працівником Астрономічної обсерваторії Львівського національного університету ім. Івана Франка Ігорем Підстригачем.

    Що зараз можна сказати про AR3038

     

    Пляма, яка зараз спостерігається на Сонці, не маленька, але й не найбільша в історії. Астрономи спостерігали значно більші плями. Це доволі типова пляма для цього етапу циклу Сонця, й поки що не відомо, чи призведе вона до спалаху, чи зникне сама по собі.

    Як влаштоване Сонце

     

    Сонце переважно складається з водню. Зорі мають у своєму складі незначні об’єми гелію та інших елементів,  зокрема залізо. «Вищі» хімічні елементи у реакції участі не беруть. Сонце перебуває у плазмовому агрегатному стані, тобто електрони в атомах речовин відірвані від ядер. Це робить його електропровідним та чутливим до магнітних полів.

     

    Внутрішня четвертина радіуса – сонячне ядро. Це, за своєю суттю, термоядерний реактор із колосальним тиском у мільйони атмосфер та температурою у 150 мільйонів градусів. Тому там відбуваються термоядерні реакції.

     

    У наступному, другому шарі Сонця – зоні променистого переносу – тиск і температура падають, і термоядерні реакції більше не відбуваються. Цей шар нагрівається доволі цікаво. Випромінюється фотон, який має колосальну енергію. Він пролітає дуже невелику відстань, поглинається та нагріває наступну ділянку. Знову вилітає фотон, нагріває іншу ділянку і так далі. Цей процес перенесення енергії триває дуже довго. Від ядра до третього шару – конвективної зони – енергія проходить за близько 200 тисяч років. Цей шар займає ще майже третину радіуса Сонця і простягається майже до поверхні. У ньому перенесення енергії відбувається вже шляхом конвекції, тобто нагрівання гарячих потоків. Це схоже на те, як воду нагрівають на плиті. Там вони можуть мати різний розмір, переплутуватись тощо. Ми насправді не знаємо точно, що робиться на такій глибині. Але ми знаємо доволі добре, що відбувається на поверхні.

     

    Там, де ці потоки виходять на поверхню, утворюються так звані гранули. Це схоже на киплячу олію. Ці гранули бувають мізерні (сотні кілометрів), середнього рівня (кілька тисяч кілометрів) та макрогранули (кілька десятків тисяч кілометрів). У хороший телескоп можна за ними поспостерігати.

     

    Середнє магнітне поле самого Сонця відносно не дуже сильне. Але оскільки Сонце складається із плазми і є електропровідним, то струми, які по ній течуть, утворюють окремі магнітні поля. Там, де місцеві магнітні поля виходять на поверхню, ділянка Сонця охолодиться на 1000–1500 градусів. Через сильніше магнітне поле плазма з конвективної зони надходить повільніше. Насправді сонячні плями також світять доволі яскраво, але на фоні світліших та гарячіших ділянок Сонця здаються темними.

    Природа плям на Сонці

     

    Умовно кажучи, це ділянки з нижчою температурою, які виникли через зміни локального магнітного поля. Це поле сильно змінюється у період так званого одинадцятирічного півциклу активності Сонця. Поширена помилка вважати, що у Сонця цикл триває 11 років, насправді – 22.

     

    Протягом одного циклу більшість плям у Північній півкулі мають одну полярність магнітного поля, а в Південній – іншу. У наступному циклі всі полярності здебільшого змінюються на зворотні. Сонце не має стійкого магнітного поля. Воно в одній частині циклу ближче до дипольного, а у іншому – до квадрупольного. Тобто має спершу два, а потім чотири магнітних полюси.

     

    Найбільше плям та найпотужніші викиди утворюються на піку активності Сонця в середині циклу.

    Цикл життя сонячної плями

     

    Вона починається з мізерної і зростає кілька днів або тижнів, а потім падає. Зникають вони зазвичай через втрату енергії магнітного поля, і тоді пляма «прогрівається» і щезає. Середня температура поверхні Сонця близька до 5800 градусів Кельвіна. Середина плями має нижчу температуру на 1200–1500 градусів, а її краї – на 700–800.

     

    За найслабшої активності Сонця плями перебувають ближче до полюсів. Зі збільшенням активності збільшується їхня кількість, розмір і вони наближаються до екватора. Зараз ще не пік, він буде за 2–3 роки.

    Сонячний спалах

     

    З активними зонами – плямами – сильно пов’язані як електромагнітне випромінювання, так і випромінювання частинок. Це викиди корональної маси та сонячні спалахи. Це не одне й те саме, але часто ці явища пов’язані та можуть відбуватись водночас. У першому випадку з поверхні Сонця вивільняється плазма, а в другому – електромагнітні хвилі.

     

    Бувають випадки, коли сусідні плями мають різний напрямок руху магнітного поля. Коли напрямок різний, вони можуть об’єднатися. Через енергію нагрівання відбувається корональний викид та випромінювання електромагнітних променів: від рентгенівських аж до радіопроменів на середніх хвилях.

     

    Тоді від двох плям відбувається сонячний спалах. Електромагнітні хвилі спалаху досягають Землі за вісім хвилин. Корональний викид маси, пов’язаний зі спалахом – це потік елементарних частинок, здебільшого протонів та електронів. Він летить із середньою швидкістю 500 км/с, максимальна зареєстрована швидкість – 3200 км/с. Частинки долітають в середньому за кілька днів, а іноді й за тиждень, якщо спалах слабкий. Переважно траєкторія сонячних спалахів частинок корональних викидів не зачіпає Землю, і частинки розсіюються далі в космосі.

     

    Якщо частинки все-таки потрапили до Землі, то потік частинок починає взаємодіяти з іоносферою та магнітним полем Землі, яка відбиває потік, але утворюється слабка магнітна буря та зміна магнітного поля. Також часто з’являється Полярне сяйво.

     

    Іоносфера – це провідна плазма довкола Землі, яка взаємодіє з магнітним полем. Через потрапляння у поле частинка літатиме від полюса до полюса. Через те, що електронів у корональному викиді багато, вони утворюють помітні струми у іоносфері. Протони важчі й летять повільніше і теж взаємодіють з іоносферою.

     

    Якщо потік особливо сильний, то він може значно вплинути на іоносферу. Тоді магнітне поле Землі змінюється помітно – на частки відсотка, у деяких ділянках і сильніше. Тоді може нестабільно працювати компас або спалахи Полярного сяйва з’являтимуться не тільки у полярних широтах, а навіть у близьких до екватора. Бувало, що його помічали у Техасі та на Кубі. У 2003 році його помічали й у Львові. Щоправда, воно було слабке та голубувато-зеленуватого кольору.

    Трохи історії 

     

    У 1859 році зареєстровано найсильніший спалах, який зафіксувала наука. За розповідями очевидців, спалах тієї плями на око виглядав, як ще одне Сонце. Коли частинки від спалаху долетіли, то максимальний ефект був у Північній Америці. Перестав працювати телеграф. Адже що таке телеграфні лінії? Це довгий дріт. Магнітне поле змінюється через появу частинок, у дроті з’являється потенціал. На короткій відстані це не має ефекту, але якщо це дріт довжиною у кілька кілометрів, то струм може зрости у кілька разів. Були випадки, коли телеграфісти вимикали батареї, але напруга була така, що вони все одно могли ще кілька годин «наклацувати» сигнали. Траплялись і загоряння.

     

    У 1989 році через сонячні спалахи трансформатори у Канаді автоматично повідмикались через завелику напругу. Тоді на кілька годин зникла електрика у третині країни.

    Як уберегтися від наслідків?

     

    Останнім часом працюють над вдосконаленням аварійних систем електроенергії. Тоді коли один відімкнувся, навантаження мають прийняти інші прилади. До того ж спалахи вчаться прогнозувати.

     

    Плями досліджують понад сто років. Зараз ми маємо обсерваторії та супутники. Давно знали, що переважно спалахи будуть у активний період 11-річного півциклу. Тому можна спостерігати за їхнім рухом. Коли плями достатньо близько, є ймовірність «перезарядки» їхнього магнітного поля. Зараз це можуть визначити за кілька днів до події. А за кілька годин після спалаху – скласти точний прогноз, куди полетіли протони та електрони, а дістанеться спалах до Землі лише за кілька днів.

    Що зі зв’язком?

     

    Сонячні спалахи впливають і на радіосигнали. Зіпсути та спалити передавач навіть середньої хвилі важко, бо вони добре захищені. Але при сонячному спалаху дуже змінюється передача радіохвилі на поверхні Землі. Також все залежить від широти. На частотах до 30 МГц може сильно змінюватись можливість проходження хвиль. Наприклад радіостанції, які налаштовані на конкретний регіон, можуть почати транслювати в ефірі іншої станції розташованої в іншій країні на тій же хвилі. Вище за 30 МГц ці проблеми слабші, але але сильні спалахи теж можуть впливати на зв’язок.

    Як це відчувається на МКС?

     

    На близьких орбітах є великий вплив іоносфери, тому МКС та супутники переважно частково захищені. Далеко за Землею на міжпланетних станціях немає сильного магнітного поля, і там великих проблем у зв’язку не буде. Однак якщо вони попадуть у спалах, це може зіпсути їхнє радіообладнання. Також усі космічні супутники працюють із Землею на частотах суттєво вищих за 100 мГц, оскільки в них більша смуга для передачі інформації й вони потребують менших антен.

    Як це впливає на людей? 

     

    Попри поширений міф, спалахи на сонці не впливають на здоров’я людей. Або впливають настільки незначним чином, що ми про це поки не можемо стверджувати. Є кілька досліджень, які доводять підвищення частоти загострень серцево-судинних хвороб на рівні 3–5%. Але разом з тим, існує набагато більше наукових досліджень, які не знаходять жодного зв’язку між цими явищами. Тобто кореляція не означає причинності, і поки неможливо сказати, збіг це чи ні.  Тому наразі геобіологи схиляються до думки, що загалом спалахи не впливають на здоров’я людей. Щоб довести якийсь вплив, потрібно ще більше досліджень, адже попередні могли містити похибки або мати неправильну вибірку. В NASA2 також вважають на підставі наявних даних, що на поверхні Землі магнітні хвилі не впливають3 на самопочуття людей.

     

    До речі, магнітні бурі виникають не лише через спалахи на сонці. Причиною може бути також інтенсивний сонячний вітер. Одна з найсильніших сталась 4 листопада 2021 року. Водночас так звані календарі сонячних бур, які друкують у таблоїдах медіа4, рапортували5 про пікову бурю у період 14–18 листопада. Тому вони теж не збігаються з реальністю і є міфом, також тому, що вчені роблять прогноз про бурю лише за кілька днів і не можуть скласти «графік» на наступні кілька місяців.

     

    Відстежити магнітну активність можна на порталі SpaceWeatherLive6. Там збирають дані з магнітометрів з різних частин світу та показують Kp-індекс. Показник індексу більше значення 5 свідчить про слабку геомагнітну бурю.

    ТЕКСТ: Олександр Тартачний
    Ілюстрації: Alona Shostko
    Статті
    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?