Солнечная активность

Вон там магнитные бури и прочая космическая активность:

(Магнитные бури онлайн)

Что-то в последнюю бурю жутко спать хотелось несколько дней.
Там и прогноз есть на месяц вперёд, так что магниточувствительным может быть интересно.

"Радиоуглеродная хронология природных и социальных феноменов северного полушария", Том 1, Институт Земной Коры СО РАН, Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010.


Гипотетизируют на тему представимых механизмов влияния.

---

Третья, возможная, причина изменений солнечной постоянной – гипо-
тетические долговременные (в принципе, разнопериодные) изменения ре-
жима энерговыделения Солнца с характерным временем порядка сотен или
даже тысяч лет. Есть основания считать, что существует слабый тренд к
увеличению солнечной постоянной (на 0,004 % в год). Надо оговориться,
что достоверность существования такого тренда пока остается под вопро-
сом, поскольку многое зависит от процедуры усреднения. Тем не менее,
исходя из того, что изменение солнечной постоянной на 0,1 % при неиз-
менных характеристиках отражающей способности Земли должно привес-
ти к изменению температуры поверхности планеты на 0,05 °С, указанный
тренд, существование которого не опровергается наблюдениями, может
обеспечить рост температуры Земли на 0,3 °С за 100 лет [Воздействие сол-
нечной активности…, 2008], что составляет половину эффекта глобального
потепления. Поскольку корректные (за пределами солнечной атмосферы)
непрерывные инструментальные измерения солнечной постоянной ведутся
на протяжении всех трех 11-летних циклов, пока нет фактических основа-
ний, чтобы обосновать либо опровергнуть эту гипотезу.


Наконец, четвертая возможная причина предусматривает возможность
влияния среды между Солнцем и Землей. Гипотетически допустимо вхож-
дение Солнечной системы в ходе ее движения вокруг центра Галактики в
газопылевые облака, которые могут ослаблять поток электромагнитных
волн, распространяющихся от Солнца [Леви и др., 2005], а также воздейст-
вовать на характеристики межпланетного магнитного поля. Очевидно, что
это долговременный фактор с характерным временем изменения в сотни
или тысячи лет. Современные наблюдения не позволяют обнаружить каких
бы то ни было колебаний солнечной постоянной, которые можно было бы
объяснить действием указанного фактора. Однако не исключено, что дан-
ный фактор мог проявляться в прошлом.



Вернемся ко второй причине (модуляция солнечной постоянной цик-
лами солнечной активности). Точка зрения о рассмотрении вариаций сол-
нечной постоянной как действующего фактора гелиобиологии справедли-
во критикуется. Однако представляется методологически неверным рас-
сматривать вариации геоэффективности полного потока солнечного излу-
чения во всем диапазоне спектра электромагнитных волн, который дейст-
вительно практически не меняется. Дело в том, что в отдельных диапазонах
электромагнитных волн по мере изменения уровня солнечной активности
интенсивность излучения меняется значительно. С уменьшением длины
волны интенсивность электромагнитного излучения в солнечном спектре
падает, но зато существенно возрастает амплитуда ее колебаний под воз-
действием проявлений солнечной активности. Например, так называемое
«мягкое» ультрафиолетовое излучение Солнца (в диапазоне 100–400 нм) в
целом достаточно стабильно, на него приходится около 9 % от всего пото-
ка солнечного излучения. На «жесткое» ультрафиолетовое излучение (в
диапазоне 10–100 нм) приходится меньше общей энергии, но зато его из-
менения, связанные с солнечной активностью, составляют уже десятки
процентов [Veselovsky, 2004, Veselovsky et al, 2001].


Чем меньше длина волны, тем больше оказывается вклад в общий по-
ток излучения отдельных активных областей, связанных с пятнами. Излуче-
ние в диапазоне самых коротких волн (меньше 1 нм) порождается исклю-
чительно активными областями на Солнце, и амплитуда изменений может
составлять уже два–три порядка. Жесткое рентгеновское и гамма-излучение
(длина волны меньше 0,2 нм) возникает только во время мощных солнеч-
ных вспышек. Поэтому можно утверждать, что, по крайней мере, коротко-
волновая часть потока солнечного излучения всецело определяется цик-
личностью солнечной активности, т. е. принципиально непостоянна.
Интенсивность этой части потока, в отличие от солнечной постоян-
ной, изменяется в десятки (иногда в сотни) раз. Отметим, что именно ко-
ротковолновая часть потока солнечного излучения является наиболее гео-
эффективной. Так, за ионизацию верхних слоев земной атмосферы отвеча-
ет, прежде всего, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения Солнца.
Такими существенными вариациями уже нельзя пренебрегать при рассмот-
рении проблемы воздействия солнечных процессов на Землю.
Рассмотрим подробнее влияние коротковолнового электромагнитного
излучения, в первую очередь ультрафиолетового (УФИ), на земные обо-
лочки. Дневная ионосфера Земли принципиально отличается от ночной
ионосферы, подвергаясь ионизирующему действию ультрафиолетового и
рентгеновского излучения. Часть этого излучения проникает глубоко в ат-
мосферу, вплоть до озонового слоя (максимум концентрации озона на вы-
соте около 25 км). Незначительная доля ультрафиолетового излучения дос-
тигает поверхности Земли. Озон формируется в атмосфере под влиянием
УФИ в результате тройного соударения:
O + O2 + M → O3 + M,
где M – любая молекула. Атомы кислорода O образуются в результате дис-
социации молекул кислорода под действием УФИ. Разрушается озон тоже
под влиянием УФИ, но в другой области спектра:
O3 + hν → O + O2.
Разрушение озона усиливается присутствием в воздухе молекул гидро-
ксила ОН и окиси азота NO.
Слабые изменения общей интенсивности солнечного УФИ в течение
цикла солнечной активности приводят к модуляции общего содержания
озона в атмосфере в пределах 2 % [Chandra, 1991, Haigh, 1996]. Импульсные
события типа мощных солнечных вспышек, сопровождающихся всплеска-
ми рентгеновского и ультрафиолетового излучения, приводят к более за-
метным последствиям (концентрация озона падает на десять и более про-
центов).
Поскольку атмосфера Земли в целом оказывается непроницаемой
(практически) для ультрафиолетового и (полностью) для рентгеновского
излучений Солнца, их ионизирующее воздействие реализуется только в
верхних слоях атмосферы. При этом режим процессов в ионосфере и маг-
нитосфере, параметры электрических токов и т. п. могут существенно из-
меняться. Вопрос о передаче этих изменений дальше (вниз, к поверхности
Земли) по цепочке причинно-следственных связей остается окончательно
не решенным.
Длинноволновое излучение Солнца в радиодиапазоне также хорошо
отражает уровень солнечной активности. Радиоисточники, связанные с ак-
тивными областями (группами пятен), излучают на десятки процентов
сильнее невозмущенного Солнца, во время вспышек радиоизлучение ак-
тивных областей увеличивается в несколько раз. Поток радиоизлучения на
волне 10,7 см очень хорошо коррелирует как с солнечным ультрафиолето-
вым излучением, так и с относительным числом солнечных пятен (числа
Вольфа). В связи с этим соответствующий индекс солнечной активности
F10,7 считается одним из наиболее представительных.


...


Магнитосфера Земли подвергается очень сильным изменениям под
влиянием вариаций параметров солнечного ветра, а тем более под влияни-
ем прихода потоков вспышечных частиц и магнитных облаков корональ-
ных выбросов вещества. В магнитосфере Земли меняется практически все.
Во время сильных возмущений, порожденных мощными процессами на
Солнце, изменяются структура электрических токов в ионосфере, а также
направление и напряженность геомагнитного поля, что в простейших слу-
чаях измерений наблюдается в виде беспорядочных колебаний стрелки ком-
паса. Возникают полярные сияния – специфические высотные свечения
вблизи так называемых полярных шапок – областей, где силовые линии
магнитного поля Земли открыты (уходят вдаль от планеты, замыкаясь на
межпланетное магнитное поле). Существует классификация, типизирующая
разные типы геомагнитных возмущений – магнитные суббури, бури и т. д.
Изменения геомагнитного поля, в которое погружены земные организ-
мы, судя по всему, могут оказывать заметное влияние на последние. Гелио-
биология традиционно (и, по-видимому, оправданно) рассматривает фак-
тор влияния вариаций магнитного поля Земли, обусловленных процессами
на Солнце, как один из основных агентов, воздействующих на биологиче-
ские объекты.

...

Укажем еще один важный фактор, физически связанный с геомагнит-
ными возмущениями. Речь идет об акустических колебаниях, сопровож-
дающих сильные магнитные бури и полярные сияния. Эти колебания могут
продолжаться на протяжении многих часов. Они незаметны (не слышны
для человеческого уха), но есть основания считать, что они негативно воз-
действуют на живые организмы [Владимирский и др., 2004].

---

Однако по крайней мере одна вспышка за всю историю наблюдений и последовавшая за ней магнитная буря вышли далеко за рамки рутины. Это хорошо известное Квебекское событие, когда в большей части канадской провинции Квебек на несколько дней отрубилось электричество — именно из-за индукционных наводок в линиях передач.

Другая знаменитая вспышка, вызвавшая сильнейшую геомагнитную бурю, произошла в 1859 году — так называемое Событие Каррингтона, по имени описавшего ее астронома. В тот раз полярное сияние наблюдалось вплоть до Кубы, вышел из строя телеграф, а если бы в то время существовали электросети, то вышли бы из строя и они. Современные оценки ущерба от подобной геомагнитной бури дают цифру 2–3 трлн долл. (только для США). Полное энерговыделение сильнейших «исторических» вспышек — порядка 1032 эрг. Это существенно меньше, чем Солнце выделяет за секунду (4 · 1033 эрг/с), но производит большой эффект из-за жесткости выделенного излучения и ускоренных частиц.

Событие Каррингтона — самая сильная вспышка за время инструментальных наблюдений, но далеко не самая сильная в исторические времена. В 775 году произошел подброс содержания радиоактивного изотопа 14С в кольцах деревьев (дуб и кедр) и изотопа 10Ве в годовых слоях гренландского льда. Эта вспышка была по меньшей мере в 40 раз сильней, чем любая из вспышек, зарегистрированных в космическую эпоху, и превосходила по энерговыделению 1033 эрг.

Илья Усоскин (Университет Оулу, Финляндия) в своем обзоре [2] утверждает, что это — самое сильное событие в голоцене, начавшемся 11 тыс. лет назад. Он же в частном сообщении высказал мнение, что это вообще близко к теоретическому пределу мощности солнечной вспышки; по его словам, этот предел с некоторым усилием можно дотянуть до 1034 эрг, но не более того. Тем не менее существуют молодые звезды класса Солнца (класс G), чьи вспышки выделяют до 1036 эрг, и более старые, вращающиеся с той же скоростью, что и Солнце, со вспышками до 1035 эрг. То есть существуют аналоги Солнца со вспышками почти в тысячу раз сильней рекордсменов последних 50 лет. Эти вспышки видят в данных космического телескопа «Кеплер», который был нацелен на поиск экзопланет, но принес массу другой ценной информации.

«Кеплер» видит вспышки большого числа звезд. Конечно, он наблюдает только достаточно сильные события, причем видит их не в рентгене, а в оптике. Примеры вспышек, взятые из статьи [3], показаны на рис. 3. Можно в очередной раз отметить потрясающее качество данных: «Кеплер» прекрасно видит колебания блеска из-за неравномерного распределения пятен на поверхности звезды, так что можно оценить суммарную площадь пятен.

В обстоятельной статье [4] авторы задаются вопросом: есть ли среди «супервспышечных» звезд, обнаруженных «Кеплером», медленно вращающиеся звезды, подобные Солнцу? При этом они использовали данные космического телескопа Gaia, нацеленного на астрометрические измерения и наблюдения на наземном телескопе. Ответ оказался положительным.

Звездные супервспышки вместе с измеренными солнечными вспышками показаны на рис. 4. Облако событий «Кеплера» лежит достаточно далеко и отделено от облака солнечных вспышек большим промежутком. Эти облака представляют разные явления или одно и то же, искаженное наблюдательной селекцией? Может ли распределение интерпретироваться так, что «Кеплер» не видит слабых вспышек, а наблюдения за Солнцем слишком коротки по времени, чтобы на нем произошли сильные? Пожалуй, нет. Скорее всего, это все-таки разные явления, но распространяется ли второе из них, катастрофическое, на звезды типа Солнца и, может быть, на наше Солнце?

...

Что произойдет, если Солнце взбрыкнет подобным образом? Если бы аномальная вспышка произошла до середины XIX века, не случилось бы ничего плохого, разве что пострадал бы озоновый слой Земли. Зато люди подивились бы чудесному сиянию неба. Произойди вспышка типа 1035 эрг сейчас, цивилизация понесла бы тяжелейший урон, большие человеческие потери, а потом много лет бы восстанавливалась. Для этого даже не нужно такой мощности: события 775 года вполне могло бы хватить.

 

...

— За всю историю наблюдений самым сильным событием стало Кэррингтоновское, но насколько я помню, есть еще события «ископаемые»8. О них можно узнать по кольцам деревьев, по кернам на ледяных щитах... Эти события могли превосходить первую наблюдаемую солнечную вспышку, доходя до 1032 эрг.

— 1032 эрг будет нормальным энерговыделением и для современных вспышек (оценки доходили даже до 1035). Однако масштабировать подобные измерения сложно. Прямые измерения провести нельзя: вместо них нужно узнавать содержание углерода-14. Под воздействием частиц высоких энергий азот превращается в углерод, который или оседает в ледяных слоях, или абсорбируется деревьями, которые живут долго. С их помощью можно заглядывать в прошлое — нечто внушительное просматривается где-то вблизи 780 года. На это время приходится пик в содержании 14C. Если положение вещей попытаться масштабировать, то вылезут те самые 1035 эрг. Но точность этого масштабирования не совсем понятна, и есть работы, в которых высказываются сомнения в солнечной природе докэррингтоновских событий, ведь частицы высоких энергий летят к нам не только от Солнца.

— Как человек, занимающийся гамма-всплесками, могу сказать, что гамма-всплеск с подобным эффектом гораздо менее вероятен, нежели солнечная вспышка. Если рассматривать явления из Солнечной системы, то что это еще может быть? Думаю, что все-таки в деле замешана вспышка.

— Да, она кажется наиболее вероятным вариантом. В летописях не упоминается никаких особых событий, связанных с 780 годом. Вспышка была, углерод-14 отложился, но на эволюции человечества в ту пору это никак не сказалось.

— Ну естественно: что там могло происходить без спутников и длинных проводников...

— Тут опять беспокойство вызывает тот факт, что это событие случилось 1200–1300 лет назад — для Солнца период совершенно незначительный. Иногда люди задаются вопросом: может ли на Солнце произойти что-нибудь похожее или более мощное на больших промежутках времени? Тогда нам приходится действовать так же, как и в других подобных случаях: лишь одну звезду на протяжении длительного времени наблюдать невозможно, но разумно наблюдать много звезд в течение более короткого периода. Такие задачи уже ставились не раз: делались выборки звезд, похожих на Солнце, и за ними год-другой велись наблюдения на предмет обнаружения вспышек. Время от времени появляются работы, где авторы, наблюдавшие за солнцеподобными звездами, говорят о вспышках с энерговыделением 1035–1037 эрг. Но потом возникают сомнения: а действительно ли эти звезды похожи на Солнце? Одна из первых попыток наблюдения оспаривалась на том основании, что все звезды из выборки были звездами с планетами, причем с горячими юпитерами. Есть большие сомнения в том, что Юпитер в состоянии как-то влиять на солнечную активность, но если взять такую же планету и поставить ее между Солнцем и Меркурием, то ситуация будет другой. Тогда вспышки будут возможны, но звезды на Солнце похожи не будут. Большую выборку пронаблюдали на «Кеплере» — на космическом телескопе, нацеленном на точную фотометрию и фиксировавшим не только транзиты, но и любые изменения яркости, в том числе и скачки яркости на некоторых звездах. Эти пики можно интерпретировать как звездные вспышки. Здесь возникала та же проблема: если мы действительно считаем эти звезды похожими на Солнце, то на масштабах порядка 800 лет мы можем ждать похожие эксцессы и от нашего Солнышка. Но потом солнцеподобность этих звезд снова ставилась под сомнение. Такие исследования всегда связаны с трудностями: мы не можем определить все параметры; может оказаться так, что попадется более молодая и быстро вращающаяся звезда. У нас есть данные, что чем быстрее вращается звезда, тем больше ее магнитная активность. Наше Солнце — звезда пожившая, степенная, вращается медленно. Насколько я понимаю, консенсус сейчас сводится к тому, что каких-то грубых проявлений солнечной активности мы можем не опасаться.

...

 

Немного с опозданием, но все же – продолжается самая сильная геомагнитная буря с 2005 года (в настоящее время ослабевает, но есть вероятность "второго раунда" из-за серии новых вспышек 11 мая (в том числе X 5.8)

(+ не думал сразу об этом на форуме писать, но решил задать вопрос во флуде по СВО в связи с данной темой, поэтому все-таки добавляю в эту ветку данный пост)


Были прогнозы, что максимум текущего цикла солнечной активности придется на этот год (а не на 2025, как ожидали до этого). Похоже, прогноз сбывается.

Если кому интересно, в статье есть ссылка на PDF индусов ("Discovery of a relation between the decay rate of the Sun’s magnetic dipole and the growth rate of the following sunspot cycle: a new precursor for solar cycle prediction")

+ в дополнение - сайт https://tesis.lebedev.ru/ по ссылке выше больше не работает, новый адрес – Информация о проекте – Лаборатория солнечной астрономии (ИКИ РАН и ИСЗФ СО РАН).

Несколько удручает состояние материального обеспечения отечественной науки в плане изучения/прогнозирования космической погоды, ну что есть, то есть, как говорится. Как пример, почти все ссылки Института прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова ИПГ - Главная
– на американцев

Таблицы с индексом состояния магнитосферы Земли на xras.ru - калька с Homepage | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center Ну тоже, не в вину им конечно, можно сказать, кто ж виноват, в каком состоянии у нас космическая наука, что называется...)

Вопрос в теме с "флудом по СВО" про боевые действия в условиях геомагнитных бурь (Флуд и флейм по спецоперации на Украине [Gattaca#12.05.24 03:43], как я понял, "не зашёл" )) сильно упорствовать не буду, но добавлю здесь, может на будущее