В преддверии "супервспышки" 22 сентября 2012 года

В преддверии "супервспышки", которая по данным некоторых ученых должна уже сегодня уничтожить человечество, лаборатория рентгеновской астрономии Солнца ФИАН решила проанализировать, откуда берется эта информация, и есть ли в ней хоть какая то доля истины.

Пример крупного выброса вещества на Солнце. Фотография получена прибором LASCO/C2 на спутнике SOHO (Европа).

Если очистить огромное количество информации, появляющееся в прессе в этой связи, от шелухи, то можно выделить три основных факта: (1) вспышка должна произойти в конкретный день, 22 сентября 2012; (2) вспышка будет иметь огромную силу и может сопровождаться разрушениями электросетей и катастрофическим воздействием на живые организмы и (3) источником информации являются специалисты Национальной Академии наук США (NAS - National Academy of Sciences), название которой в некоторых изданиях преобразуется в NASA, то есть в национальное агентство США, отвечающее за гражданскую часть космических исследований. Разберем эти факты.

Наиболее интересным в этой связи, очевидно, является вопрос, насколько точно, вообще, можно прогнозировать силу солнечной вспышки, и можно ли это сделать с точностью до дня. Если обратиться к профессиональным ресурсам, которые дают прогноз событий на Солнце, например, к ресурсам того же НАСА, то нетрудно заметить, что прогноз этот дается на очень короткий срок, от 1 до 3 дней, и всегда в процентах.

В спокойные дни на Солнце вероятность сильной вспышки обычно указывается в диапазоне от 1 до 5 процентов, а в активные периоды этот порог возрастает до 30-40 %. В целом, такая цифра может вызвать улыбку, так как интуитивно кажется, что вероятность прогноза никак не может быть ниже 50 % (вспышка либо будет, либо нет). Тем не менее, в действительности, прогноз с вероятностью 30 %, это очень высокий показатель.

Причина в том, что крупные вспышки это очень редкие события. В частности, в этом 2012 году за прошедшие с начала года 265 дней на Солнце произошло только 6 вспышек высшего балла X. Таким образом, если каждый день наугад говорить, случится вспышка или нет, то вероятность случайно угадать крупное событие составляет всего 1 %.

Если же ученые прогнозируют большую вспышку с вероятностью 30 %, это значит, что по современным представлениям в 3 случаях из 10 в схожей ситуации на Солнце в течение суток происходит крупное событие, а в оставшихся 7 случаях оно не случается.

Тем не менее, хотя научный подход и позволяет существенно увеличить точность по сравнению со случайным киданием монетки (до 30-40 % против 1 %), все же ошибка достаточно велика.

Все это говорит о том, насколько мало мы еще знаем о Солнце.

Почему все же современный прогноз настолько короткий, и можно ли спрогнозировать вспышечную активность за месяц или за год (можно вспомнить, что первые сообщения о ожидающемся 22 сентября 2012 года событии появились еще в конце 2011)?

К сожалению, долгосрочный прогноз вспышек невозможен, и вот почему.

Солнечные вспышки не возникают на пустом месте. Это взрывные события, которые черпают свою энергию из магнитного поля Солнца. В частности, именно на основе анализа магнитных полей и дается современный прогноз: ученые оценивают общую силу магнитного поля Солнца и запасенную в нем энергию, а также оценивают, есть ли условия для вспышки в ближайшие дни.

В этой связи, надо понимать, что магнитная структура Солнца очень неустойчива. Из глубин Солнца постоянно всплывают новые магнитные "потоки", энергия которых затем "сжигается" во вспышках. Старые же магнитные области, отдавшие свою энергию, либо разрушаются, либо погружаются обратно в глубину.

В результате, даже за 2-3 дня ситуация на Солнце может измениться очень сильно, а за периоды в несколько недель и месяцев преображается до неузнаваемости.

Именно потому ни один ученый никогда не рискнет оценить вероятность солнечной вспышки даже за неделю до нее - он просто не сможет спрогнозировать распределение магнитных полей на Солнце через такое время. В этой связи, конечно, невозможно сколь либо всерьез комментировать сообщения, в которых такой прогноз делается более, чем за год до события.

Может ли, тем не менее, Солнце, вообще, производить "супервспышки"?

Раз наука знает о Солнце так мало, что не может спрогнозировать вспышку дальше, чем за 3 дня, то как она может утверждать, что 22 сентября или в другой день на Солнце не произойдет нечто, ведущее к катастрофе планетарного масштаба?

Ответить на это вопрос непросто, так как наши знания о Солнце, действительно, довольно малы. Тем не менее, официальная наука опирается на следующее. Солнце является наиболее изученным объектом в астрофизике.

Оно наблюдается с помощью астрономических инструментов уже около 400 лет. В результате, как бы ни ограничены были наши знания, можно уверенно сказать, что за такой, достаточно долгий, период наша звезда не произвела ни одного супер события. Есть и второй аспект этой проблемы.

Дело в том, что Солнце, хотя и кажется нам уникальным объектом, является все же обычной звездой, причем относится к одному из наиболее распространенных в Галактике типов. Соответственно, мы имеем возможность наблюдать звезды типа Солнца на самых разных этапах развития: как в момент рождения, так и при приближении к смерти.

Один из наиболее надежно установленных фактов из этого наблюдения это то, что звезды солнечного типа являются одними из наиболее стабильных во Вселенной. Они светят без заметного изменения своей светимости и без резких перепадов на протяжении около 10 миллиардов лет. При этом к настоящему времени Солнце прошло примерно половину этого пути.

Исходя из всех этих фактов (как длительного наблюдения Солнца, так и исследования солнце-подобных звезд), считается что такие звезды просто не способны производить супер взрывы, способные уничтожить их планетные системы.

Не стоит забывать в этой связи, что Солнце, как ни обидно слышать, это все же звезда-карлик.

Наконец, можно, отбросив теорию, просто поглядеть на Солнце. Так как вспышки черпают свою энергию из магнитного поля, то сейчас, накануне 22 сентября, можно уже с большой точностью оценить запасы этой энергии.

И если сделать это, то становится очевидно, что этой энергии не хватит даже на событие средней силы. Несмотря на год солнечного максимума, Солнце последние несколько месяцев находится в состоянии уникального спокойствия, сравнимого с состоянием вблизи малых ледниковых периодов.

Соответственно, опасение ученых сейчас вызывает скорее низкая активность Солнца, аномальная для текущей стадии цикла, а также возможное влияние этой низкой активности на климат. На этом фоне, конечно, сообщения о грядущем апокалипсисе в результате взрыва уникальной силы не могут вызвать ничего, кроме удивления.

Что касается причастности к этому прогнозу специалистов Национальной академии наук США и НАСА, то на сайтах этих организаций никаких сообщений о предстоящей вспышке найти не удалось.

Справка:
Лаборатория РАС является одним из ведущих российских центров изучения солнечной активности. В ходе теоретических и экспериментальных исследований в Лаборатории получены уникальные данные о структуре и динамике солнечной короны, механизмах энерговыделения в атмосфере Солнца, температурном и спектральном составе солнечной плазмы.

Здесь, собственно, сама пугалка, если кто ее пропустил

И для общего развития: Солнечные вспышки

Характеристики солнечных вспышек

Солнечные вспышки - это уникальные по своей мощности процессы выделения энергии (световой, тепловой и кинетической), в атмосфере Солнца. Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Продолжительность солнечных вспышек часто не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать биллионов мегатон в тротиловом эквиваленте. Солнечные вспышки, как правило, происходят в местах взаимодействия солнечных пятен противоположной магнитной полярности или, более точно, вблизи нейтральной линии магнитного поля, разделяющей области северной и южной полярности. Частота и мощность солнечных вспышек зависят от фазы солнечного цикла.

Энергия солнечной вспышки проявляется во множестве форм: в виде излучения (оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и даже гамма), в виде энергичных частиц (протонов и электрона), а также в виде гидродинамических течений плазмы. Мощность вспышек часто определяют по яркости производимого ими рентгеновского излучения. Самые сильные солнечные вспышки относятся к рентгеновскому классу X. К классу M относятся солнечные вспышки, которые имеют мощность излучения в 10 раз меньшую, чем вспышки класса X, а к классу C - вспышки с  мощностью в 10 раз меньше, чем вспышки класса M. В настоящее время классификация солнечных вспышек осуществляется по данным наблюдений нескольких искусственных спутников Земли, главным образом по данным спутников GOES.

Наблюдения солнечных вспышек в линии H-альфа

Солнечные вспышки часто наблюдаются с помощью фильтров, позволяющих выделить из общего потока излучения линию атома водорода H-альфа, расположенную в красной области спектра. Телескопы, работающие в линиии H-альфа, в настоящее время установлены в большинстве наземных солнечных обсерваторий, причем на некоторых из них фотографии Солнца в этой линии получаются каждые несколько секунд. Примером такой фотографии является изображение Солнца, показанное над этим текстом, которое получено в линии H-альфа в солнечной обсерватории Big Bear Solar Observatory . На нем хорошо виден выброс солнечного протуберанца во время лимбовой солнечной вспышки 10 октября 1971 года. Фильм (4.2MB mpeg), записанный во время вспышки,  показывает этот процесс в динамике.

В линии H-альфа часто  наблюдаются так называемые двухленточные солнечные вспышки, когда во время вспышки в хромосфере образуются две протяженные яркие излучающие структуры, имеющие форму параллельных лент, вытянутых вдоль нейтральной линиии магнитного поля (линия, разделяющая группы солнечных пятен противоположной полярности). Характерным примером двухленточной солнечной вспышки является событие 7 августа 1972 года, показанное в следующем фильме (2.2MB mpeg). Это очень известная вспышка, произошедшая между полетами Аполлона 16 (апрель) и Аполлона 17 (декабрь), последними путешествиями человека на Луну. Если бы была допушена ошибка в расчете времени полета, и один из экипажей оказался бы на поверхности Луны во время этой вспышки, то последствия оказались бы губительны для астронавтов. Впоследствии эта возможная ситуация легла в основу фантастического произведения "Космос" ("Space") Джеймса Миченер (James Michener), который описал вымышленную миссию Аполлона, потерявшего свой экипаж вследствие воздействия радиации от сильной солнечной вспышки.

Солнечные вспышки и магнитные поля

В настоящее время не вызывает сомнений, что ключ к пониманию солнечных вспышек следует искать в структуре и динамике магнитного поля Солнца. Известно, что если структура поля в окрестностях солнечных пятен становится очень сложной, то силовые линии могут начать пересоединяться друг с другом, что приводит к быстрому высвобождению магнитной энергии и энергии электрических токов, связанных с магнитным полем. В результате разнообразных физических процессов, эта первичная энергия поля превращается затем в тепловую энергию плазмы, энергию быстрых частиц и другие формы энергии, наблюдаемые в солнечной вспышке. Изучение этих процессов и установление причин, по которым начинается солнечная вспышка, является одной из основных задач современной физики Солнца, все еще далекой от окончательного ответа.

© ТЕСИС: www.tesis.lebedev.ru