1
Отдельные явления солнечной активности создают сильные возмущения на Земле и околоземном пространстве, а потому влияют на человеческую деятельность и на самого человека. В последнее время сложилось понятие «космическая погода», обозначающее совокупность всех условий в околоземном космическом пространстве, которые в основном определяются солнечной активностью.
Например, от поверхности Солнца постоянно исходит солнечный ветер, который растекается в гелиосферу, и, достигая орбиты Земли, взаимодействует с её магнитосферой и возмущает ее. Возникают магнитные бури и другие явления: полярные сияния, к примеру. Постоянным агентом является также свет. Излучение Солнца очень мощное в оптическом диапазоне (в других диапазонах оно слабее). Но свет — агент, к которому мы все привыкли: мы знаем что такое день, ночь, как меняется поведение животных, погода в зависимости от освещенности и т. д.
P.V.Foukal. Solar astrophysics. WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA, Wienheim. 2004.
2
Есть очень мощные агенты космической погоды, которые возникают спорадически. Это, прежде всего, солнечные вспышки и так называемые выбросы коронарной массы, при которых из Солнца извергается большое количество вещества, летящего в виде облака плазмы по межпланетной среде. От этих частиц нас защищает магнитосфера Земли. В 1989 году из-за магнитной бури, вызванной выбросом массы на Солнце, в канадской провинции Квебек, включая её столицу Оттаву, произошло отключение электроэнергии на шесть часов. Есть и другие последствия: атмосфера разбухает, и низколетящие космические аппараты начинают тормозиться (это происходит и с МКС), энергичные частицы вторгаются в электронику спутников, и спутники перестают работать, нарушается радиосвязь и т. д.
3
Солнце как бы сделало предупреждение человечеству о том, что наша цивилизация достигла такого уровня, когда факторы космической погоды оказывают существенное влияние на её деятельность. Поэтому надо изучать космическую погоду и учитывать ее воздействие на существующие системы и, самое главное, при проектировании будущих систем, которые становятся все более протяженными. Протяженной системой является, например, линия электропередач. Когда во время магнитной бури меняется поле, то по известному закону электромагнитной индукции, который мы все учили в школе, во всех проводящих системах («рамках») возникает индукционное поле и электрический ток. Такими «рамками» на поверхности Земли являются также железнодорожные пути, газо- и нефтепроводы. Катастрофа в провинции Квебек произошла из-за того, что индукционные токи отключили реле, и трансформаторы перегорели. В трубопроводах эти токи нарушают антикоррозийную защиту, трубопровод начинает ржаветь и раньше выходит из строя.
4
Очень важным является воздействие на космонавтов, ведь эта сфера деятельности постоянно развивается, и даже появляется космический туризм. Заряженные частицы высоких энергий, которые проникают в магнитосферу, очень опасны — особенно когда космонавты выходят в открытый космос. Для того чтобы свести вред к минимуму, нужно следить за Солнцем и давать прогноз вспышек, чтобы можно быть принять защитные меры. Необходимо также контролировать космическую погоду во время запусков, т. к. при выводе космического аппарата на орбиту важно состояние атмосферы. Когда затапливали станцию «Мир», то, куда она упадёт, тоже зависело от состояния атмосферы, т. к. после сообщения необходимого импульса станция летела как свободно брошенное тело. Если бы атмосфера разбухла, «Мир» стал бы тормозить раньше.
5
Воздействие на спутники во время вспышек тоже повышенное, особенно в период максимума солнечного цикла, потому что наиболее сильные вспышки и магнитные бури происходят в это время. Максимум обычно длится 2-3 года (солнечный цикл — 11 лет). В это время число вспышек повышено по сравнению с другими фазами цикла.
6
Околоземное космическое пространство защищено магнитосферой Земли. Это магнитное поле, которое простирается в сторону Солнца на расстояние до 10 земных радиусов, а в сторону хвоста магнитосферы на 100 и даже больше земных радиусов. Это пространство защищено от радиации, но когда совершаются полеты за пределы магнитосферы (например, на Луну или, как планируется, на Марс), то необходимо либо иметь защиту на корабле, либо лететь в такой период, когда радиация невелика. Здесь есть проблема: с одной стороны, в период максимума солнечного цикла возникают мощные вспышки, а с другой — именно эта активность выметает из Солнечной системы, в том числе и из окрестностей Земли, галактические лучи, которые также опасны для космонавтов. Поэтому обсуждается, когда же на самом деле выгодно лететь: в максимуме цикла или в минимуме.
7
Космическая погода очень активно изучается не только наземными средствами, но и из космоса. Солнце необходимо непрерывно наблюдать, и с космических аппаратов это можно делать в таком диапазоне, который недоступен с Земли. Многое уже изучено, но остается целый ряд нерешенных вопросов. Во-первых, мы не умеем сами предсказывать амплитуду и длительность солнечных циклов. Во-вторых, мы не умеем предсказывать самые геоэффективные (то есть оказывающие влияние на Землю) явления на Солнце: солнечные вспышки и выбросы. Мы понимаем их природу, но недостаточно понимаем их триггерные механизмы. Эта задача будет решаться в ближайшее время с помощью ряда космических проектов.
V.Bothmer, I.A.Daglis. Space Weather — Physics and Effects.
Springer. Praxis Publishing Ltd, Chichester, UK, 2007. Printed in Germany.
В. Д. Кузнецов, Н. А. Махутов. Солнечно-земная физика и проблемы безопасности энергоинфраструктуры. Вестник РАН, т.82, № 2, 110-118, 2012.
В. Д. Кузнецов. Солнечно-земная физика и ее приложения. УФН, т.182, № 3, 2012.
В. Д. Кузнецов. Космические исследования Солнца. УФН, т.180, № 9, 988-996, 2010.
