space

На солнце есть пятна. Вот что мы узнали о них на данный момент

Из всех характеристик, связанных с нашим солнцем, солнечные пятна являются наиболее заметными. Задолго до изобретения телескопа Китайские хроники зафиксировали многочисленные наблюдения темных участков на лице солнца, которые, по-видимому, были видны, когда солнечный свет был значительно затемнен облаками и дымкой, особенно во время восхода или заката.

Китайцы часто называли эти темные области «летающими птицами». Когда Галилей смотрел на Солнце в свой примитивный телескоп в 1610 году, он был ослеплен на неделю, и его зрение оставалось постоянно пораженным.

Но он придумал решение: затемнил комнату, поместил телескоп в отверстие в оконной ставне и спроецировал изображение солнца на лист бумаги; таким образом, он благополучно сделал снимок солнца и при этом смог проследить путь солнечных пятен.

В течение нескольких дней они двигались по солнечному диску, исчезая на одном краю и появляясь на противоположной стороне. Ясно, что Солнце вращалось вокруг оси, как Земля.

Из наблюдений за солнечными пятнами ученые пришли к выводу, что Солнце вращается быстрее всего на экваторе: на один полный оборот уходит 25 дней по сравнению с 29 днями вблизи полюсов.

Дело в контрасте

Солнечные пятна изначально производят впечатление темных скульптурных отверстий на лицевой стороне солнца. На поверхности Солнца (называемой фотосферой) температура составляет около 11000 градусов по Фаренгейту (6100 градусов по Цельсию). Но солнечное пятно немного прохладнее, в среднем около 8000 F (4400 C). Таким образом, пятно кажется темнее, чем окружающая область, потому что оно холоднее и, следовательно, излучает меньше света по сравнению с остальной поверхностью.

Но не заблуждайтесь, если бы вы могли каким-то образом поднять солнечное пятно с поверхности Солнца и поместить его в небо само по себе, оно бы выглядело ослепительно — ярким, как сотня полных лун! Темный центр пятна неправильной формы, или тень, может варьироваться от примерно 900 миль (1400 километров) до более чем 50 000 миль (80 000 км) в диаметре.

Он окружен менее темной областью, называемой полутенью, которая часто более чем вдвое превышает размер солнечного пятна, в котором могут легко исчезнуть более 20 Земель. Пятна часто плавают в море раскаленных газов парами или скоплениями; они быстро растут, а затем медленно уменьшаются.

Магнитные бури

Хотя астрономы изучали солнечные пятна в течение сотен лет, точная причина этих пятен до сих пор неизвестна. Они обладают сильными магнитными полями и кажутся гигантскими солнечными бурями, которые могут быть вызваны более глубокими периодическими изменениями. 1 сентября 1859 года английский астроном Ричард К. Кэррингтон регулярно наносил на карту солнечные пятна.

Изображение Солнца в его телескоп было отфильтровано, чтобы уменьшить ослепляющую яркость, но внезапно в одной группе солнечных пятен появились два ярких пятна света.

Сначала Кэррингтон подумал, что в его фильтре есть зазор, пропускающий солнечный свет, но пятна стали еще ярче. Он был первым, кто стал свидетелем солнечной вспышки; Гейзер горячих газов на поверхности Солнца, вызванный внезапным выбросом энергии.

За считанные минуты магнитные стрелки на всех наблюдательных станциях по всему миру закружились в диком танце. С тех пор корреляция между солнечными вспышками и пятнами была хорошо установлена. Как правило, чем больше пятен, тем больше вероятность возникновения крупных вспышек.

Как правило, вскоре после вспышки огромные потоки наэлектризованных частиц летят через космос со скоростью 2 миллиона миль в час (3,2 миллиона км / ч) или более, в конечном итоге сталкиваясь с разреженными газами верхних слоев атмосферы, которые могут превратиться в красочное поле битвы. рассеянных смещающихся и светящихся огней, напоминающих дуги, полосы и лучи: северное сияние или северное сияние.

Большинство проявлений полярных сияний происходит в арктических регионах вокруг магнитных полюсов Земли, но в редких случаях исключительно крупное солнечное пятно или солнечная вспышка перемещают зону их видимости через Канаду в центральные или даже южные районы Соединенных Штатов. (Вспышка, которую засвидетельствовал Кэррингтон, заставила северное сияние увидеть даже на юге, вплоть до Карибского моря!)

Но наряду с этим захватывающим небесным шоу такие магнитные возмущения могут посылать электрические импульсы в атмосферу Земли, что может привести к потере радиосвязи и вызвать полезное использование. автоматические выключатели компании для отключения, отключения электроэнергии. Одна из таких вспышек в марте 1989 года привела к отключению электроэнергии в Квебеке, Канада, на девять часов.

Циклическая пятнистость

Человек, открывший солнечный цикл, был Генрих Швабе из Дессау, Германия. Его первоначальным намерением было проводить ежедневные наблюдения за Солнцем, начиная с 1825 года, в надежде обнаружить планету в пределах орбиты Меркурия, проходящую через солнечный диск.

Планеты не существовало, но каждый солнечный день в течение 17 лет Швабе рисовал диск Солнца, записывая все точки и пятна, которые он мог видеть, от крошечных точек до огромных, расползающихся пятен. Постепенно Швабе обнаружил отчетливый цикл — 11-летний период увеличения и уменьшения активности солнечных пятен.

С тех пор все вообразимое было исследовано на предмет связи с 11-летним циклом солнечных пятен: фондовый рынок, войны, эпидемии, цены на виски и даже плодовитость пушных зверей в Канаде!

Влияют ли солнечные пятна на нашу погоду?

Некоторые ученые считают, что это так. В конце 19 века два астронома, Эдвард Маундер и Густав Шперер, опубликовали статьи, в которых указывалось на период между 1645 и 1715 годами, когда солнечные пятна стали чрезвычайно редкими. Интересно, что тот же самый 70-летний интервал примерно совпал со средней частью «малого ледникового периода», во время которого в Европе и Северной Америке температуры были намного ниже средних.

Однако за последнее десятилетие астрономы заметили, что Солнце проходит необычно длинные участки без каких-либо солнечных пятен; даже во время последнего солнечного максимума в 2014 году количество солнечных пятен было на 36% ниже нормы.

Некоторые думают, что мы, возможно, движемся к началу еще одного продолжительного минимума солнечных пятен, подобного тому, который был 375 лет назад, и что в конечном итоге это приведет к еще одному периоду необычно холодной погоды — некоторые называют это «глобальным похолоданием».

Однако многие ученые-экологи категорически не согласны, утверждая, что Малый ледниковый период в конце 17-го и начале 18-го веков, скорее всего, был вызван необычно высоким уровнем вулканической активности во всем мире, извергающей в атмосферу обширные облака пепла и пыли.

По данным НАСА, такие аэрозольные облака действуют как атмосферная тень, уменьшая падающий солнечный свет, что, вероятно, было основной причиной Малого ледникового периода. Тем не менее, это по-прежнему спорный вопрос.

Новый инструмент для прогнозов солнечной активности

В 2007 году Центр космической среды изменил свое название на Центр прогнозирования космической погоды, а недавно он добавил новую, первую в своем роде модель прогноза космической погоды в свой набор инструментов для улучшения возможностей прогнозирования, дополнительно защищая США от опасности космической погоды.

Новый инструмент, получивший название «Модель всей атмосферы — ионосферная плазменная электродинамика» (WAM-IPE) для прогноза космической погоды, будет предсказывать реакцию верхних слоев атмосферы Земли на солнечные и геомагнитные бури. Это также поможет предсказать общее электронное содержание, что важно для систем связи и навигации.

Новый продукт нейтральной плотности поля поможет в прогнозировании орбиты и осведомленности о космической обстановке для операторов спутников и наземных систем слежения. Последние результаты этой модели можно увидеть на веб-сайте Центра прогнозирования космической погоды (SWPC).

«Нет плохой погоды, просто плохая подготовка», — сказал Джейк Бличер, главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций НАСА. «Космическая погода такая, какая она есть — наша работа — подготовиться».

Противоречивые прогнозы

Солнечная активность достигла дна в декабре 2019 года, сигнализируя о начале нового цикла солнечных пятен — номер 25. В настоящее время ожидается, что мы достигнем максимума примерно в середине 2025 года. Но даже в этом отношении не все исследователи солнечной энергии согласны с тем, насколько сильной она станет в конечном итоге.

По общему мнению, 25-й солнечный цикл может иметь медленное начало, но пик будет с диапазоном солнечных пятен от 95 до 130. Это намного ниже среднего числа солнечных пятен, которое обычно колеблется от 140 до 220 солнечных пятен за солнечный цикл. Однако прогноз, опубликованный в журнале Solar Physics в ноябре 2020 года, был диаметрально противоположным, предсказывая, что «солнечные пятна 25-го солнечного цикла могут иметь величину, которая может соперничать с несколькими лучшими с момента начала регистрации данных».

Итак, похоже, нам просто нужно подождать и посмотреть, что произойдет в ближайшие месяцы и годы. Но даже если окажется, что солнечный цикл ниже среднего, это не означает, что нет никакого риска экстремальной космической погоды.

«Влияние солнца на нашу повседневную жизнь реально и присутствует. SWPC работает 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году, потому что солнце всегда может дать нам что-то для прогноза», — сказал Дуг Бизекер, физик-физик из агентства Space Weather Prediction. 

Поделиться с друзьями: