Гнев Солнца: может ли светило устроить конец света?

Когда астрономы начали изучать далёкие звёзды с помощью телескопа «Кеплер», они обнаружили нечто тревожное. Оказалось, что даже у звёзд, почти идентичных нашему Солнцу, случаются чудовищные энергетические выбросы — супервспышки, превосходящие по мощности всё, что мы наблюдали на нашем светиле. Эти космические катастрофы заставляют задуматься: а не способно ли и наше, казалось бы, спокойное Солнце на подобный «всплеск гнева»?

Солнечные бури: как солнечная активность влияет на нашу жизнь

Солнце — это не просто мирный желтый шар на небе, это гигантский термоядерный реактор, который иногда, выбрасывая в космос огромное количество энергии, может заставить нашу цивилизацию почувствовать себя той самой песчинкой на фотографии, сделанной зондом «Voyager-1». Эти вспышки, достигая Земли, могут влиять на всё: от работы спутников и электроники до нашего самочувствия. Давайте попробуем разобраться, как солнечная активность меняет жизнь на планете и что наука делает, чтобы защитить нас от её последствий.

Что такое солнечная активность?

На поверхности нашей звезды постоянно происходят изменения: появляются пятна (области с пониженной температурой), происходят вспышки и корональные выбросы массы. Всё это вместе называют солнечной активностью — она имеет цикл около 11 лет: периоды затишья сменяются периодами бурь.

Существует три вида угроз, которые может нести Солнце нашей цивилизации:

Солнечные вспышки — мощные взрывы, которые за несколько минут выбрасывают рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Оно достигает Земли со скоростью света и вызывает сбои в радиосвязи (особенно в коротковолновом диапазоне), искажает GPS-сигналы (что особенно критично для авиации и мореплавания). Когда на Солнце происходит вспышка, которая возникает в непосредственной близости от центральной части солнечного диска, обращённой к Земле, это может привести к возникновению мощного и длительного шторма солнечной радиации и вызвать значительный выброс корональной массы.

Но что такое выброс корональной массы (CME)? — Это гигантские облака плазмы, летящие к Земле со скоростью в миллионы километров в час. Достигая нашей планеты, они могут привести к серьезным или экстремальным геомагнитным штормам. Последние, в свою очередь, способны вывести из строя спутники на орбите Земли. Геомагнитный шторм может повредить трансформаторы в энергосетях (как это случилось в Канаде в 1989 году, когда без электричества остался весь Квебек).

Солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц, расходящийся во все стороны от светила. Он слабее вспышек и CME, но со временем разрушает солнечные панели спутников и влияет на радиосвязь.

Есть ли способы защититься?

Теперь же, зная о потенциальных опасностях, разумно задаться вопросом о том, а как же оградиться от этих угроз?

Современные методы защиты предусматривают использование экранов из алюминия, пластика с высоким содержанием водорода в составе, композитов и даже воды для защиты МКС и спутников на орбите. Обитатели Международной Космической Станции, находясь на высоте 408 км в слоях мезосферы, где атмосфера настолько тонкая (~0.05% общей массы земной атмосферы), имеют при себе индивидуальный дозиметр, который позволяет специалистам определить уровень полученной радиации после возвращения на Землю. На станции в рабочих отсеках и каютах космонавтов установлена система радиационного контроля, которая работает круглосуточно. Толщина внешней оболочки станции составляет 3 миллиметра. Внутри станции находится множество приборов, а снаружи — экранно-вакуумная теплоизоляция и экраны для защиты от метеоритов. Всё это также помогает защитить от воздействия радиации. Также, как и МКС, спутники находятся вне защиты земной атмосферы, поэтому при их конструировании используются такие же технологии защиты от солнечной радиации.

Несмотря на наличие геомагнитного поля — щита, оберегающего жизнь на нашей планете, а также атмосферы, воздействие солнечных ветров и вспышек, все же, оказывает влияние на поверхность планеты. Длинные линии электропередач работают как антенны, «вылавливая» геомагнитные токи. Это может привести к перегреву трансформаторов и, как следствие, — к массовым отключениям электричества. Энергетики следят за солнечной активностью, чтобы заранее быть готовыми к возможным проблемам. Это особенно важно на полюсах и в приполюсных регионах где силовые линии магнитного поля пронизывают атмосферу. Российские ученые разрабатывают устройство, которое будет контролировать геомагнитные возмущения и предотвращать их негативное влияние на силовые трансформаторы в электрических сетях.

А как же люди? Опасно ли это для здоровья?

Прямой угрозы нет — атмосфера и магнитное поле Земли надёжно защищают нас от солнечной радиации. Но есть нюансы: пассажиры самолётов на полярных маршрутах могут получить чуть больше фонового излучения, метеозависимые люди иногда чувствуют ухудшение самочувствия во время магнитных бурь. Таким людям стоит следить за прогнозами солнечной активности и стараться избегать стрессов и перегрузок в дни солнечной активности. За Солнцем постоянно наблюдают спутники (SOHO, SDO) и наземные обсерватории (например, Пулковская обсерватория в России). Они фиксируют вспышки и выбросы, чтобы дать предупреждение за несколько дней.

От вспышек к супервспышкам

Обычные солнечные вспышки — явление хоть и мощное, но довольно привычное. Они случаются регулярно, и Земля, защищённая магнитным полем, справляется с их последствиями. Но что, если произойдет супервспышка? Учёные давно изучают эти явления — редкие, но чудовищные по силе выбросы энергии, которые в десятки раз мощнее самых сильных зарегистрированных вспышек. Если обычная вспышка — это выстрел из пистолета, то супервспышка — термоядерный взрыв.

Исследование, опубликованное в журнале Science в конце 2024 года, выявило 2889 возможных супервспышек на 2527 солнцеподобных звёздах. Это означает, что подобные события происходят примерно раз в столетие. Изучение звёзд-аналогов Солнца открыло удивительную закономерность. Хотя большинство «солнечных близнецов» ведут себя спокойно, около 1% демонстрируют пугающую активность. Одна такая звезда устроила 57 супервспышек за 500 дней. Это заставляет задуматься: не дремлет ли подобный потенциал и в нашем светиле?

Физика нашего светила накладывает естественные ограничения. Расчёты показывают, что Солнце вряд ли способно на выбросы мощнее 10^34 эрг (единица работы и энергии) — это всего в 100 раз сильнее события Кэррингтона. Для сравнения: некоторые активные звёзды с более сильным магнитным полем производят вспышки в тысячи раз мощнее. Исторические записи подтверждают эти расчёты. За последние 200 лет ничего мощнее Кэррингтона не наблюдалось. Даже загадочное событие 775 года, оставившее следы в древесных кольцах, вряд ли превышало 10^32 эрг.

Если экстраполировать данные по другим звёздам, супервспышка уровня Кэррингтона может происходить на Солнце раз в 100-200 лет. Более мощные — раз в несколько тысячелетий. Проблема в том, что мы не знаем, когда именно произойдёт следующая супервспышка. Это может случиться завтра, а может — через сто лет. Последствия такого события для нашей цивилизации, опутанной проводами и зависимой от спутников, куда уязвимее телеграфистов XIX века. Остаётся надеяться, что предупреждения учёных не останутся без внимания, и человечество успеет подготовиться к космическому испытанию.

Читайте ещё материалы по теме:

Как магнитные бури влияют на сердце?: Российские учёные поделились новыми данными

У всякой истории есть конец: несостоявшаяся миссия к Венере завершится падением на Землю

Мощные вспышки на Солнце могут начаться в любую секунду: пятна невероятных размеров зафиксировали в КрАО