РЕКЛАМА

Космическо време, смущения на слънчевия вятър и радиоизблици

НАУКИАСТРОНОМИЯ И КОСМИЧЕСКИ НАУКИКосмическо време, смущения на слънчевия вятър и радиоизблици

Слънчевият вятър, потокът от електрически заредени частици, излъчвани от короната на външния атмосферен слой на Слънцето, представлява заплаха за формите на живот и базираните на електрически технологии съвременното човешко общество. Магнитното поле на Земята осигурява защита срещу входящия слънчев вятър, като ги отклонява. Драстични слънчеви събития като масово изхвърляне на електрически заредена плазма от короната на Слънцето създава смущения в слънчевия вятър. Следователно изследването на смущенията в условията на слънчев вятър (наречено Космическо време) е наложително. Изхвърлянето на коронална маса (CME), наричано още „слънчеви бури“ или „космически бури“, се свързва със слънчевите радиоизблици. Изследването на слънчевите радиоизблици в радиообсерваториите може да даде представа за CME и условията на слънчевия вятър. Първото статистическо проучване (публикувано наскоро) на 446 записани радиоизблици тип IV, наблюдавани в последния слънчев цикъл 24 (всеки цикъл се отнася до промяната в магнитното поле на Слънцето на всеки 11 години), установи, че по-голямата част от дълготрайните радиослънчеви радиолъчи тип IV Избухванията бяха придружени от изхвърляне на коронална маса (CME) и смущения в условията на слънчевия вятър. 

Точно както времето на Земята се влияе от смущенията във вятъра, космическото време“ се влияе от смущенията в „слънчевия вятър“. Но приликата свършва тук. За разлика от вятъра на Земята, който се състои от въздух, състоящ се от атмосферни газове като азот, кислород и др., слънчевият вятър се състои от прегрята плазма, състояща се от електрически заредени частици като електрони, протони, алфа частици (хелиеви йони) и тежки йони, които непрекъснато се излъчват от слънчевата атмосфера във всички посоки, включително по посока на Земята.   

Слънцето е най-големият източник на енергия за живот на Земята, поради което се уважава в много култури като дарител на живот. Но има и друга страна. Слънчевият вятър, непрекъснатият поток от електрически заредени частици (а именно плазма), произхождащи от слънчевата атмосфера, представлява заплаха за живота на Земята. Благодарение на магнитното поле на Земята, което отклонява по-голямата част от йонизиращия слънчев вятър далеч (от Земята) и земната атмосфера, която абсорбира по-голямата част от останалата радиация, като по този начин осигурява защита от йонизиращото лъчение. Но има още нещо – освен заплаха за биологичните форми на живот, слънчевият вятър също представлява заплаха за електричеството и технологиите, задвижвани от съвременното общество. Електронните и компютърните системи, енергийните мрежи, нефтопроводите и газопроводите, телекомуникациите, радиокомуникациите, включително мобилни телефонни мрежи, GPS, космически мисии и програми, сателитни комуникации, интернет и др. – всичко това потенциално може да бъде нарушено и спряно от смущения в Слънчев вятър1. Астронавтите и космическите кораби са особено изложени на риск. Имаше няколко случая на това в миналото, например март 1989 г „Затъмнение в Квебек“.“ в Канада, причинена от масивно слънчево изригване, силно повреди електрическата мрежа. Някои сателити също са претърпели щети. Ето защо е необходимо да се следи условията на слънчевия вятър в близост до Земята – как неговите характеристики като скорост и плътност, магнитно поле сила и ориентация, както и нивата на енергийните частици (т.е. космическото време) ще окажат влияние върху формите на живот и съвременното човешко общество.  

Подобно на „прогнозата за времето“, може ли да се предвиди и „космическото време“? Какво определя слънчевия вятър и неговите условия в околностите на Земята? Могат ли някакви сериозни промени в космическото време да бъдат известни предварително, за да се предприемат превантивни действия за минимизиране на вредното въздействие върху Земята? И защо изобщо се образува слънчевият вятър?   

Слънцето е топка от горещ електрически зареден газ и следователно няма определена повърхност. Слоят на фотосферата се третира като повърхност на слънцето, защото това е, което можем да наблюдаваме със светлина. Слоевете под фотосферата навътре към ядрото са непрозрачни за нас. Слънчевата атмосфера е изградена от слоеве над повърхността на фотосферата на слънцето. Това е прозрачният газообразен ореол, обграждащ Слънцето. По-добре видима от Земята по време на пълното слънчево затъмнение, слънчевата атмосфера има четири слоя: хромосфера, слънчев преходен регион, корона и хелиосфера.  

Слънчевият вятър се образува в короната, вторият слой (отвън) на слънчевата атмосфера. Короната е слой от много гореща плазма. Докато температурата на повърхността на Слънцето е около 6000K, средната температура на короната е около 1-2 милиона K. Наречен „Коронален отоплителен парадокс“, механизмът и процесите на нагряване на короната и ускоряване на слънчевия вятър до много високата скорост и разширяването в междупланетното пространство все още не са добре разбрани, въпреки че в скорошна статия изследователите се опитаха да решат това чрез фотони с произход от аксиони (хипотетичната елементарна частица на тъмната материя) 3.  

Понякога огромно количество гореща плазма се изхвърля от короната в най-външния слой на слънчевата атмосфера (хелиосферата). Наричани коронални масови изхвърляния (CMEs), е установено, че масовите изхвърляния на плазма от короната генерират големи смущения в температурата на слънчевия вятър, скоростта, плътността и междупланетното магнитно поле. Те създават силни магнитни бури в геомагнитното поле на Земята 4. Изригването на плазма от корона включва ускорение на електроните и ускорението на заредените частици генерира радиовълни. В резултат на това короналните масови изхвърляния (CMEs) също са свързани с изблици на радиосигнали от Слънцето 5. Следователно, изследванията на космическото време биха включвали изследване на времето и интензивността на масовите изхвърляния на плазма от короната във връзка със свързаните слънчеви изблици, което представлява радиоизбухване тип IV с продължителна продължителност (повече от 10 минути).    

Появата на радиоизблици в по-ранните слънчеви цикли (периодичния цикъл на магнитното поле на Слънцето на всеки 11 години) във връзка с короналните масови изхвърляния (CMEs) е изследвана в миналото.  

Едно скорошно дългосрочно статистическо проучване от Аншу Кумари et al. на Университета в Хелзинки върху радиоизблиците, наблюдавани в слънчевия цикъл 24, хвърля допълнителна светлина върху връзката на дълготрайните, по-широкочестотни радиоизблици (наречени изблици от тип IV) с CME. Екипът установи, че около 81% от избухванията тип IV са последвани от изхвърляне на коронална маса (CMEs). Около 19% от избухванията тип IV не са били придружени от CME. Освен това само 2.2% от CME са придружени от радиоизблици тип IV 6.  

Разбирането на времето на избухванията с дълга продължителност тип IV и CMEs по нарастващ начин ще помогне при проектирането и времето на текущите и бъдещите космически програми съответно, така че да се намали въздействието им върху такива мисии и в крайна сметка върху формите на живот и цивилизацията на Земя

***

Литература:    

  1. Бяла СМ., nd. Изблици на слънчево радио и космическо време. Университет на Мериленд. Предлага се онлайн на https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Посетен на 29 януари 2021 г. 
  1. Aschwanden MJ et al 2007. The Coronal Heating Paradox. The Astrophysical Journal, том 659, номер 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  
  1. Русов В.Д., Шарф И.В., и др. 2021. Решение на проблема с короналното нагряване с помощта на аксионни фотони. Физика на тъмната вселена, том 31, януари 2021 г., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  
  1. Verma PL., et al 2014. Коронални масови изхвърляния и смущения в параметрите на плазмата на слънчевия вятър във връзка с геомагнитни бури. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   
  1. Gopalswamy N., 2011. Коронални масови изхвърляния и слънчеви радиоемисии. CDAW център за данни на НАСА. Предлага се онлайн на https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Посетен на 29 януари 2021 г.  
  1. Kumari A., Morosan DE., and Kilpua EKJ., 2021. Относно появата на слънчеви радиоизблици тип IV в слънчев цикъл 24 и тяхната връзка с коронални масови изхвърляния. Публикувано на 11 януари 2021 г. The Astrophysical Journal, том 906, номер 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***

Умеш Прасад
Умеш Прасад
Главен редактор, Scientific European

Абонирай се за нашия бюлетин

Да се ​​актуализира с всички най-нови новини, оферти и специални съобщения.

- Реклама -

Най-популярни статии

Нова комбинирана терапия за болестта на Алцхаймер: опити с животни показват окуражаващи резултати

Проучването показва нова комбинирана терапия от две растителни...

COVID-19: Какво означава потвърждението за предаване на вируса SARS-CoV-2 по въздуха?

Има огромни доказателства, които потвърждават, че доминиращият...
- Реклама -
99,636Феновекато
66,080последователиСледвай ни
6,297последователиСледвай ни
31АбонатиЗапиши се