Солнечная активность

О том, что Солнце периодически меняет свою активность, люди начали задумываться относительно недавно. В 1825 году немецкий фармацевт Генрих Самюэль Швабе захотел прославиться как астроном и установил в своем заведении телескоп. Но поскольку по ночам, когда для астрономов — самая работа, ему хотелось спать, то он решил заняться открытием не новых звезд, а новых планет. По его прикидкам, рядом с нашим светилом, внутри орбиты Меркурия, должна была летать еще одна маленькая планетка, которой он и планировал дать свое имя. Нацелив прибор на Солнце, Швабе терпеливо ждал появления на его фоне темного пятнышка, ждал много лет. Чтобы не скучать, он зарисовывал в тетрадке формы солнечных пятен. В результате планетку он так и не открыл, но все же прославился. К 1843 году астроном-любитель установил, что пятна на светиле появляются не абы как, а со строгой периодичностью. В течение примерно 5 лет их число и площадь растут, а затем, за примерно такое же время, — падают. Так был найден минимальный период солнечной активности.

В 1908 году американский астроном Джордж Хейл установил, что пятна обладают сильнейшим магнитным полем. Это магнитное поле, как и в случае с земным, ловит испускаемые Солнцем заряженные частицы и отправляет их обратно во чрево звезды. Чем больше солнечных пятен, тем слабее исходящий от звезды солнечный ветер (именно так назвал поток этих частиц в 1958 году другой американский астроном — Юджин Паркер). Так Солнце некоторое время заряжается, стягивает пружину, после чего происходит мощный взрыв. Этот взрыв тем сильнее, чем сильнее было магнитное поле пятен.

О том, что солнечная активность должна как-то воздействовать на судьбы человечества, догадывался еще великий русский ученый Александр Чижевский. В 1924 году он выпустил книгу «Физические факторы исторического процесса». По его прикидкам получалось: чем выше активность Солнца, тем больше катаклизмов происходит с человечеством и тем страшнее их последствия. На периоды активного Солнца приходились самые серьезные войны, революции и эпидемии. Но все это были лишь прикидки и сопоставления. Механизм влияния Солнца на нас был неясен, и поэтому даже к 1970-м годам многие ученые считали, что, «какие бы ни возникали эффекты на Земле, циклы солнечных пятен определенно не вмешиваются в жизнь каким-либо явным образом». Так писал в своем бестселлере «Выбор катастроф» Айзек Азимов. Теперь уже вмешиваются.

2 июля 2002 года в небе Германии столкнулись два самолета — пассажирский Ту-154 и грузовой Боинг-757, в результате погибло более 70 человек. За день до этого космическая обсерватория SOHO, главная по Солнцу, зафиксировала на нем необычайно мощный взрыв, который сопровождался выбросом протуберанца, в 30 раз превосходившего по размерам нашу планету. Это уже не солнечный ветер, а солнечная буря. На то, чтобы добраться до Земли, ей потребовались сутки.

В 1989 году после гораздо менее мощной вспышки вышли из строя на несколько дней четыре американских спутника «Транзит». А спутник «Телестар» в январе 1997 года, не выдержав солнечной бури, сломался и потерялся. И это при том, что вспышки были не самыми сильными.

Астрономы относят наиболее мощные и опасные вспышки к категории Х и дают им цифровые коэффициенты от единицы и выше. До 1990-х годов такие вспышки были относительно редки, а те, что «зашкаливали» за коэффициент 10, можно было по пальцам пересчитать. Сейчас уже пальцев не хватит. В июле 2002 года произошли еще четыре вспышки класса Х: 15 июля — Х3, 18 июля — Х2, 20 июля — Х4 и 23 июля — Х5. Во второй половине 2003 года на Солнце сформировалась группа пятен, каких астрономы прежде не видели; группа получила номер 486. Одно из пятен в ней превосходило по размерам планету-гигант Юпитер. Физики ждали от группы сюрпризов, и она не обманула их ожиданий. 29 октября группа 486 разразилась мощнейшей вспышкой, классифицированной как Х17. Более мощные взрывы раньше фиксировались лишь дважды — в 1989 и в 2001 годах. Однако на этом светило не успокоилось и уже спустя несколько суток «пошло на рекорд».

Мощность вспышки, произошедшей 4 ноября 2003 года в группе 486, точно установить не удалось: датчики всех орбитальных телескопов просто «зашкалило». Самые стойкие из них «очнулись» лишь через 11 минут, самые слабые — «ослепли» на несколько суток. Чисто «на глазок» ученые присвоили вспышке небывалый индекс Х28, однако многие с такой оценкой не согласились, утверждая, что она сильно занижена. Дэвид Бродрик из Австралийской национальной обсерватории уверен, что вспышка заслуживает присвоения ей класса Х40, а то и выше. Другой астроном, Марк Виеринг, упирая на данные личного радиотелескопа Radio Jove, доказывает: мощность вспышки лежит в диапазоне от Х34 до Х48. Для сведения: взрыв Х40 по выделенной энергии соответствует примерно тысяче миллиардов тонн нефти. Такого количества современному человечеству хватило бы примерно на 340 тысяч лет безбедного существования.

Спустя, как и положено, сутки, солнечный ветер дошел до Земли, выключил всю высокочастотную радиосвязь, вызвал множество сбоев в электронных системах и «уронил» Международную космическую станцию на 7 километров. Через сутки он добрался до летевшего к Марсу японского зонда «Нозоми» и сломал его. Многие ученые считают, что и системы посадки европейского «Бигль-2», разбившегося впоследствии о поверхность Красной планеты, повредил именно он.

Земле в тот раз повезло: взрыв произошел на самом краю солнечного диска, и основной поток солнечной плазмы пошел не в сторону нашей планеты, а почти перпендикулярно к этому направлению. Если бы удар был направлен на нас, то… Миллионы людей, которым становится плохо во время магнитных бурь, сразу умерли бы. Все без исключения (даже самые защищенные) электронные системы вышли бы из строя. Что при этом произошло бы с атомными электростанциями или находящимися на боевом дежурстве ядерными боеприпасами, и представлять не хочется. Кабельные сети и линии электропередачи были бы разрушены, а трансформаторные подстанции сожжены. Наведенные мощнейшей магнитной бурей паразитные токи разрушили бы металлические газо- и нефтепроводы. Конечно, большей части человечества, наверное, удалось бы выжить, тем более что сутки на подготовку были. Но жизнь без электричества, связи, телевидения и радио, без газа и нефти, без автомобилей, компьютеров, поездов, лифтов, обогревательных и осветительных устройств. При полной уверенности, что наладить все это заново не удастся.

Как только люди поняли, какие беды может принести им солнечная гиперактивность, они бросились составлять прогнозы. Но чтобы составить прогноз, надо хотя бы примерно представлять себе, как и из чего именно рождаются пресловутые пятна и опасные вспышки. Наиболее точную модель разработала в 2004 году группа доктора Маусуми Дикпати из Национального центра атмосферных исследований США ((NCAR). По их расчетам, магнитные структуры, формирующие пятна, зарождаются в районе экватора светила. Там они «впечатываются» в плазму и вместе с ней движутся к полюсам. Достигнув полюса, плазма погружается вовнутрь звезды на глубину порядка 200 тысяч километров и уже оттуда начинает течь обратно, к экватору, с почти черепашьей скоростью в 1 м/с. Один такой круг как раз и соответствует минимальному циклу солнечной активности — 17–22 года. Свою модель исследователи назвали «моделью динамотранспортировки магнитного потока». Тогда мы находились в самом конце 23-го из известных нам коротких солнечных циклов. Есть еще и более длинные, исчисляемые столетиями. Заложив в модель данные о 22 прежних циклах, ученые просчитали, каким должен быть цикл сегодняшний. Результат совпал с тем, что наблюдалось, на 98 %. Проверив свою модель, американские ученые приступили к настоящему прогнозу и в начале 2006 года получили весьма интересный результат.

По модели доктора Дикпати, 24-й цикл, начало которого ожидалось в 2007 году (пик активности придется на 2012 год), должен быть как минимум на треть мощнее, чем 23-й, а как максимум — в полтора раза. Так что ждем вспышки Х60.

Мнение эксперта

Владимир Нухимович Обридко — доктор физико-математических наук, заведующий гелиофизической лабораторией Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, ИЗМИРАН (Троицк).

Солнцу жить в нынешнем состоянии еще 4–5 миллиардов лет. Солнечную активность мы можем прогнозировать: возрастание активности — за 11 лет, появление мощных активных областей — за несколько недель, вспышки и выбросы массы — с точностью до 72 часов, приход к Земле геоэффективных потоков — за несколько часов.

Иногда приходится читать: наша звезда взорвется, как чернобыльский реактор, просто потому, что в ее недрах что-то разладится. Мы можем не волноваться, поскольку система саморегуляции на Солнце намного надежнее, чем на АЭС. Не очень давно голландский астрофизик Пирс Ван дер Мейер многих перепугал сообщением о том, что Солнце взорвется уже в ближайшие годы. Однако астрофизика с таким именем в Голландии и вообще нигде в мире нет. Нет никаких его научных публикаций. В прессе писалось со ссылкой на него, что Солнце ведет себя так, как новая звезда за несколько лет перед взрывом. Да если бы нам стало известно, как ведет себя новая звезда за несколько лет перед взрывом… мы бы много нового узнали.

На Солнце ничего необычного не происходит. Реакции, идущие в центре Солнца, не позволяют ему быстро изменить выделение энергии. Для этого нужны миллиарды лет. Конечно, в той или иной мере Солнце влияет на все в нашей жизни. В последнее время мы поняли, что Солнце определяет собой климатические вариации, воздействует на технические системы, здоровье людей, связь, линии высоковольтной передачи, системы сигнализации на северных железнодорожных линиях и на многое другое.

Периоды солнечной активности человечество благополучно переживает. Палеомагнитные данные говорят: за всю историю человечества не было ничего более мощного, чем то, что происходило в 19-м цикле — с 1952 по 1964 год с максимумом в 1957–1959 годах. Есть много оснований полагать, что предстоящие 20–25 лет будут сопровождаться в целом более умеренной или даже слабой активностью по сравнению с нынешней. Впрочем, отдельные крупные вспышки возможны и в низких циклах, но ничего сверхъестественного не ожидается.

Если мы знаем, чем грозят вспышки, мы можем минимизировать их последствия. Например, мощная вспышка привела в Канаде к отключению энергетических сетей во всей провинции Квебек. Об этом много писали. Для решения проблем с энергетическими сетями канадское правительство выделило средства, были разработаны системы блокировки, и позже при значительно более мощных вспышках и магнитных бурях никаких проблем уже не возникало. Другой пример: мощные вспышки в ноябре 2003 года, которые привели к нежелательным последствиям. Однако прогностический центр нашего института выдал соответствующие рекомендации, и многие российские спутники были спасены.