Полярные сияния – в буквальном смысле неземная красота. Они возникают, когда в атмосферу нашей планеты проникают частицы, выброшенные Солнцем.


6 сентября 2017 года на Солнце произошла самая мощная вспышка за последние 12 лет. Она входит в топ-5 за всю историю наблюдений. Специалисты присвоили ей класс X9.3. А 10 сентября случилась ещё одна, тоже очень мощная – класса X8.2.

Что такое солнечная вспышка? Опасна ли она для землян? Действительно ли случилось что-то из ряда вон выходящее? Что нам со всем этим делать? Не пора ли, в конце концов, рыть бункер и клеить шапочки из фольги? У специалистов есть надёжные и, к счастью, успокаивающие ответы на эти вопросы.

Атмосфера Солнца – это бурлящий океан раскалённой плазмы. В нём постоянно возникают мощные магнитные поля, силовые линии которых выстраиваются в арки, петли или другие структуры. Они нестабильны: время от времени магнитные кружева разрушаются, сливаются или перестраиваются. При этом энергия, запасённая в них, может высвободиться и нагреть газ в месте прорыва так, что он становится заметно горячее даже окрестного клокочущего ада. Это и есть вспышка на Солнце – примечательное, но рядовое явление, массовые наблюдения за которым начались более полувека назад. Уже на 2005 год база данных ИЗМИ РАН насчитывала более шестидесяти тысяч таких событий.

Традиционно мощность вспышек на Солнце измеряется по рентгеновскому излучению. Всего они делятся на пять классов: A, B, C, M и X. Класс X объединяет самые крупные события. Чтобы вычислить поток рентгеновского излучения в районе Земли, нужно умножить число после буквы X на 0,1 милливатт на квадратный метр. Например, вспышка класса X1.1 имеет поток 0,11 мВт/м2. Недавней "рекордсменке" присвоен класс X9.3 – значит, её рентгеновский поток был равен 0,93 мВт/м2.

Много это или мало? Как уже говорилось, это рекорд за двенадцать лет и место в пятерке "самых-самых" за всю историю наблюдений. Но вот в 2009 году Елена Исинбаева установила мировой рекорд по прыжкам с шестом на открытых стадионах – 5 метров и 6 сантиметров. Тем самым она перекрыла предыдущий мировой рекорд (кстати, тоже её собственный) на один сантиметр. Спортивные заслуги российской гимнастки несомненны, но физика – это не спорт. Здесь важны сухие цифры, а не место на пьедестале. Для физики космоса разница между 5,05 метров и 5,06 метров – это два процента, величина, которая что-то принципиально меняет только в очень специфических случаях (например, когда точное предсказание теории проверяется экспериментом).

К чему это мы? Вот, например, 9 августа 2011 года произошла вспышка класса X6.9. Легко сосчитать, что "рекордсменка", так напугавшая мир 6 сентября, оказалась мощнее всего на 35%. Это не так уж мало (вряд ли кто-то отказался бы повысить свои доходы на эту величину), но речь не идёт о катастрофическом росте в десятки и сотни раз, нет увеличения даже и в полтора раза.

Более того, сама по себе солнечная вспышка совершенно безопасна для человечества. Её энергия ничтожна по сравнению с полной светимостью Солнца. "Небесный огонь" не только не превратит жителей Земли в шашлык, но и не будет ими замечен без специальных приборов. Влияние на Землю, о котором так часто говорят, связано с другим явлением – выбросами корональной массы. По-английски это словосочетание звучит как coronal mass ejection, отсюда и стандартное сокращение – CME.

CME – это облако плазмы массой от одного до десяти миллиардов тонн, которое покидает Солнце и устремляется в космос. Слабые выбросы, которые быстро рассеиваются и смешиваются с окружающим солнечным ветром, – явление ежедневное. Реже они бывают достаточно мощными, чтобы преодолеть межпланетные расстояния.

Как показывает статистика, около 90% вспышек класса X сопровождаются выбросами корональной массы. Как связаны эти явления? Вспышка ли порождает выброс, или наоборот, рождение CME вызывает вспышку, а быть может, это два следствия общей причины? Это пока неизвестно, учёные обсуждают все три точки зрения. Но связь есть – это факт.

Итак, пусть в момент вспышки солнце "выплюнуло" такое облако плазмы. Куда оно будет двигаться? Куда угодно, совсем не обязательно в сторону Земли. Но, допустим, CME жаждет познакомиться с нашей планетой и прямым курсом идёт в точку встречи. Даже при его скорости ему понадобится на это двое-трое суток, всё-таки сто пятьдесят миллионов километров – это не в ларёк за шоколадкой.



Итак, к нам со скоростью 600–900 километров в секунду несутся миллиарды тонн раскалённой плазмы. Страшно? На самом деле ничего страшного. Выброшенное Солнцем вещество "размазано" по колоссальному объёму, так что даже в начале пути плотность идущего к Земле облака в миллиарды раз меньше плотности обычного воздуха, которым мы дышим. А ведь выброс ещё и расплывается по дороге. CME не годится на роль цунами, разносящего всё в мелкую пыль. Спутник ни на йоту не сдвинется с орбиты, встретившись с "поцелуем Солнца".

Но ведь выброс корональной массы – это поток быстрых протонов и электронов, то есть смертельный для всего живого радиационный удар. Опасно? Да, очень опасно – для всех, кто собирается провести отпуск на Луне или на Марсе. Это явление представляло серьёзную опасность, например, для участников лунной программы. Но CME так далеко от Солнца встречаются всё-таки нечасто, а те экспедиции были короткими – например, экипаж "Аполлона-11" вернулся на родную планету через восемь дней после старта.

В будущих марсианских экспедициях пренебрегать этой угрозой уже нельзя, иначе первый же лайнер "Земля – Марс" может превратиться в "Летучий Голландец". В связи с этим разрабатываются всякие экзотические проекты, вплоть до защиты путешественников с помощью их собственных фекалий.

А вот космонавтам на борту МКС и тем более землянам-домоседам бояться нечего: тех и других надёжно защищает магнитное поле Земли. Встречаясь с "магнитным щитом" нашей планеты, частицы меняют траекторию. Отражаясь от Южного магнитного полюса, они летят к Северному, и обратно. В итоге магнитные полюса играют веществом пришедшего к Земле выброса друг с другом в пинг-понг, а земляне спокойно спят в своих постелях.

Правда, выброс обладает и собственным магнитным полем. Оно может исказить геомагнитные линии и нарушить непроницаемость "магнитных пробок" на полюсах. Тогда потоки частиц устремляются к Земле в северных и южных полярных районах, а при самых сильных возмущениях даже проявят себя над Москвой.

Вот, казалось бы, этого стоит бояться? Нет. Атмосфера Земли – тоже неплохая защита. Встречаясь с атомами в воздухе, гости с Солнца отдают им свою энергию и становятся безобидными. Эта энергия потом излучается в виде света, рождая красивейшие полярные сияния. У самолётов на высоте 8–10 километров могут возникнуть проблемы, поэтому рейсы в небе над Арктикой не выполняются в такое неурочное время. Но единственная опасность, которая грозит наблюдателю на поверхности Земли – опасность умереть от восторга.

Тогда, быть может, серьёзную проблему представляют сами искажения геомагнитного поля – знаменитые магнитные бури? В конце концов, по данным некоторых экспериментов, у человека есть даже "чувство магнитного поля". Что ж, судя по результатам научных исследований, они действительно влияют на здоровье людей, но очень, очень слабо.

В 2017 году Вячеслав Крылов из Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН вместе с коллегами опубликовал в журнале Bioelectromagnetics обзор научных работ на эту тему. В некоторых из проанализированных публикаций утверждалось, что сердечный ритм и артериальное давление "реагируют" на магнитные бури. Но коэффициент корреляции составлял, по данным разных исследований, 0,1–0,2, изредка поднимаясь до 0,3.

Эти цифры, строго говоря, побольше, чем у бузины в огороде и дядьки в Киеве, но не так уж намного. С уверенностью можно утверждать, что для сохранения своего сердца здоровым гораздо полезнее правильно питаться (об этом "Вести.Наука" также много чего толкового рассказывали), нормально спать (и эту тему не обошли стороной) и поменьше волноваться. В том числе о солнечных вспышках и корональных выбросах.