Предсказание эффектов космической погоды

В настоящее время точные математические модели, описывающие процессы солнечно-земной физики, отсутствуют. Поэтому в основу прогнозов положены феноменологические, вероятностные модели, то есть модели, описывающие последовательность физических явлений, каждый шаг которой может выполняться с некоторой вероятностью менее 100 % и вероятность реализации полной цепочки может быть ниже порога, когда ее можно учитывать на практике. Используют 27-45 -суточный, 7- суточный, 2- суточный и 1- часовой прогноз. Каждый из этих типов прогнозов использует разность в скорости электромагнитного сигнала и скорости распространения возмущения и опирается на дистанционное наблюдение явления на Солнце или локальное измерение вблизи Земли.

27-45 -суточный прогноз опирается на текущие наблюдения Солнца и предсказывает возмущения на Солнце в период, когда через оборот Солнца (оборот Солнца составляет 27 суток) в сторону Земли будет обращена та же сторона Солнца.

7- суточный прогноз опирается на текущие наблюдения Солнца вблизи восточного лимба и предсказывает возмущения Солнца, когда область вблизи лимба переместится к линии Солнца-Земля (к центральному меридиану).

2- суточный прогноз опирается на текущие наблюдения Солнца, когда вблизи центрального меридиана произошли явления, которые могут повлечь за собой возмущения в околоземном пространстве (возмущения плазмы от Солнца к Земле распространяются в среднем от 1.5 до 5 суток, солнечные космические лучи — несколько часов).

1-часовой прогноз опирается на прямые измерения параметров плазмы и магнитного поля на космических аппаратах, расположенных, как правило, в передней либрационной точке L1 на расстоянии 1.5 млн.км от Земли вблизи линии Солнце Земля.

Надежность 2-суточного и 1-часового прогноза составляют, соответственно, около 30-50 % и 95 %. Остальные прогнозы носят лишь общий информационный характер и имеют ограниченное практическое применение.

Наиболее грозное проявление солнечной активности, мощная хромосферная вспышка. Это взрывоподобное явление наблюдается в оптическом диапазоне как усиление яркости в некоторых спектральных линиях. Места повышенной светимости располагаются в активной области вблизи солнечных пятен. Одновременно регистрируются всплески рентгеновского излучения и радиоизлучения. Ударная волна от такого взрыва и облако выброшенной плазмы «докатываются» до Земли спустя 1,5-2 суток, вызывая магнитную бурю с внезапным началом. Магнитная буря, как правило, сопровождается ионосферным возмущением и полярным сиянием Число регистрируемых вспышек возрастает с увеличением уровня солнечной активности. Близ минимума активности наблюдаются отдельные вспышки.

Со́лнечная вспы́шка — взрывной процесс выделения энергии (световой, тепловой и кинетической) в атмосфере Солнца. Вспышки так или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Необходимо отметить, что солнечные вспышки и корональные выбросы массы являются различными и независимыми явлениями солнечной активности.

Продолжительность импульсной фазы солнечных вспышек обычно не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать миллиарды мегатонн в тротиловом эквиваленте. Энергию вспышки традиционно определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода Нα, характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.

В последние годы часто используют также классификацию, основанную на патрульных однородных измерениях на серии ИСЗ, главным образом GOES[1], амплитуды теплового рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5-10 кэВ (с длиной волны 0,5—8 ангстрем). Классификация была предложена в 1970 году Д.Бейкером и первоначально основывалась на измерениях спутников «Solrad»[2]. По этой классификации солнечной вспышке присваивается балл — обозначение из латинской буквы и индекса за ней. Буквой может быть A, B, C, M или X в зависимости от величины достигнутого вспышкой пика интенсивности рентгеновского излучения[3]:

Вспышки на солнце

A меньше 10−7

B от 1,0×10−7 до 10−6

C от 1,0×10−6 до 10−5

M от 1,0×10−5 до 10−4

X больше 10−4

Индекс уточняет значение интенсивности вспышки и может быть от 1,0 до 9,9 для букв A, B, C, M и более — для буквы X. Так, например, вспышка 12 февраля 2010 года балла M8.3 соответствует пиковой интенсивности 8,3×10−5 Вт/м2. Самой мощной (по состоянию на 2010 год) зарегистрированной с 1976 года[4] вспышке, произошедшей 4 ноября 2003 года, был присвоен балл X28[5], таким образом, интенсивность ее рентгеновского излучения в пике составляла 28×10−4 Вт/м2. Следует заметить, что регистрация рентгеновского излучения Солнца, так как оно полностью поглощается атмосферой Земли, стала возможной начиная с первого запуска космического аппарата «Спутник-2» с соответствующей аппаратурой[6], поэтому данные об интенсивности рентгеновского излучения солнечных вспышек до 1957 года полностью отсутствуют.

Измерения в разных диапазонах длин волн отражают разные процессы во вспышках. Поэтому корреляция между двумя индексами вспышечной активности существует только в статистическом смысле, так для отдельных событий один индекс может быть высоким, а второй низким и наоборот.

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.

Солнечные вспышки имеют прикладное значение, например, при исследовании элементного состава поверхности небесного тела с разреженной атмосферой или при её отсутствии, выступая в роли возбудителя рентгеновского излучения для рентгенофлуоресцентных спектрометров, установленных на борту космических аппаратов.

Ритмы межпланетной среды

Были рассмотрены некоторые циклы солнечной активности, использование которых может оказаться полезным для долгосрочного прогнозирования самой солнечной активности и процессов, -протекающих на Земле, на течение которых солнечная активность имеет определенное влияние. Было указано, что периоды притока солнечных космических протонов высокой энергии к Земле могут иметь определенную цикличность.

Были рассмотрены два физических механизма влияния планет на активность Солнца: приливообразующее действие планет и перераспределение углового момента между Солнцем и планетами-гигантами. Однако существует еще один физически ясный механизм, генерирующий с помощью геометрического положения планет определенные циклы в характеристиках межпланетных магнитных полей. Этот механизм связан с воздействиями Венеры, Земли, Луны, Марса и Юпитера, а также крупных метеорных потоков на натекающую на них с большой скоростью солнечную плазму.

Чтобы внести с самого начала ясность в вопрос, представим себе Солнце в минимуме солнечной активно­сти. В такие периоды на Солнце не наблюдается пятен, отсутствуют хромосферные вспышки и вспышки в радиоизлучении, корона однородна и не ярка. В межпланетное пространство утекает однородная плазма с ослабленным магнитным полем. Эта однообразная межпланетная среда, движущаяся со сверхзвуковой скоростью, натекает на планеты, астероиды, метеорные потоки; в ней возникают ударные волны, которые движутся в космическом пространстве вместе с движущимися по своим орбитам твердыми телами. Ударная волна— это возмущение, за которым параметры межпланетной среды, плотность частиц и напряженность магнитного поля оказываются иными, чем они были в невозмущенном состоянии. Естественно, когда Солнце сильно запятнено и на нем происходят бурные процессы, структура межпланетной среды возмущена настолько, что возмущения, связанные со стоячими ударными волнами от планет, теряются. Кроме того, сами характеристики таких ударных волн оказываются непостоянными: они меняются в зависимости от параметров набегающего плазменного потока и их воздействие на структуру межпланетной среды, а также на космические лучи, проходящие через нее, оказывается не столь эффективным.

В настоящее время накопилось много данных, свидетельствующих о справедливости предположения А Л. Чижевского об электромагнитной природе фактора, ответственного за гелиобиологические связи. Причинно-следственная цепочка, раскрывающая механизм этих связей, выглядит на сегодняшний день следующим образом –

1. Солнечная активность (например, хромосферная вспышка)

2. возмущение магнитосферы и ионосферы (например, магнитная буря с внезапным началом)

3. возрастание напряженности естественного электромагнитного поля Земли

4. реакция организма

Естественное электромагнитное поле Земли — это существующий всегда, в любой точке земной поверхности фон радиоволн. В разных частотных диапазонах его происхождение вызвано различными причинами.

В последние годы стало ясным, что наиболее важными для обсуждаемой проблемы являются электромагнитные колебания сверхнизких частот. Это уже не обычные радиоволны, а колебания (пульсации) магнитного поля Земли. Недавно было обнаружено, что геомагнитные микропульсации (о них можно узнать подробно в [18]) имеют электрическую составляющую большой амплитуды (до сотен вольт на метр) [19, 20] Интенсивность этих колебаний очень сильно зависит от вариаций параметров солнечного ветра

Таким образом, точка зрения, сформулированная А Л Чижевским почти полвека тому назад (см стр. 56 текста книги), в наши дни получила серьезное обоснование Конечно, проблема гелиобиологических связей тем самым отнюдь не исчерпана Остается открытым и вопрос о Z-излучении По мнению В. М. Владимирского, это излучение может быть отождествлено со сверхдлинными радиоволнами, наблюдаемыми как микропульсации магнитного поля. В ряду известных факторов могут оказаться и новые, природу которых еще предстоит исследовать (не исключено, например, что некоторое значение могут иметь инфразвуковые шумы атмосферы).

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: