Найкапризніший ядерний реактор нашої системи: чого людству чекати від Сонця

Вночі 1 вересня 1859 року в Скелястих горах Північної Америки Сонце зійшло на кілька годин раніше звичайного, розбудивши золотошукачів. Вони піднімалися, позіхаючи і дивуючись: начебто лише недавно заснули. І тільки коли в казанках забулькало, до них дійшло: це не світанок, а сонячне сяйво, що осяяло практично всю планету – результат найпотужнішої за історію майбутніх спостережень геомагнітної бурі, яку викликали численні плями і спалахи на Сонці. Телеграфні системи планети відмовили, очевидці говорили про лінії передач, що іскрили, і спонтанне загоряння телеграфного паперу, Північна Америка і Європа опинилися без зв'язку на цілих два дні.

Таким була "Подія Керрінгтона", названа на честь британського астронома Річарда Керрінгтона, який спостерігав за капризами Сонця. Або Сонячний супершторм. Окрилені відкриттями далеких планет і гравітаційних відгомонів величезних чорних дір ми забуваємо про те, що поруч знаходиться гігантське небесне тіло, яке іноді вередує, і кожен раз це може обійтися планеті досить дорого.

"Сегодня" зібрала сучасні наукові відкриття про Сонце і з'ясувала, коли настане новий Льодовиковий період, що станеться, якщо в середині XXI століття ми зіткнемося з новим суперштормом, і як можна використовувати наше світило для дослідження Всесвіту.

Деокупація півдня країни – як українські військові відвойовують території

Заборона на пересування країною для військовозобов'язаних – всі деталі

Ракетні удари по мирних українськиих містах - липень 2022

Ядерний тероризм Росії

ПИТАННЯ ПРО СОЛНЦЕ

• Як можна використовувати Сонце?

О, ідей багато. По-перше, сонячна енергія (уявіть собі поля батарей на орбіті, ідея витає давно). По-друге, фахівці з Лабораторії реактивного руху NASA хочуть використовувати зірку як гігантську гравітаційну лінзу (щоб досліджувати Всесвіт, як через телескоп). По-третє, ми можемо розіслати по Галактиці зонди на сонячних вітрилах.

• Чому ми не викидаємо до сонця сміття і радіоактивні відходи?

По-перше, уявіть собі, що буде, якщо "сміттєва ракета" з відпрацьованим ядерним паливом вибухне при старті. А при виході на орбіту? По-друге, це дорого ($ 100 млн за один запуск). По-третє, простіше, користуючись "крутним моментом Землі", викидати його кудись в сторону Плутона.

• Коли Сонце нас вб'є?

Згідно з останніми висновками вчених з Колорадського університету, кожні 110 млн років зірка стає гарячішою на 1%. Нескладно порахувати, що через півтора мільярда років стане настільки гаряче, що поверхня Землі вигорить, а вода – випарується. Втім, перед кінцем світу у нас є шанс насолодитися тропічними пляжами Арктики, в той час як континенти потонуть в дощах через випари Світового океану.

• Чи є у Сонця зірка-близнюк?

Здається, ні. Принаймні, всі дослідження говорять про це. Але могла бути: американські астрофізики проаналізували пилову хмару в Персея (600 світлових років від нас), наповнену подвійними зірками, і з'ясували, що Сонце і прилеглі зірки могли виникнути подібним чином, а, значить, на ранній стадії (кілька мільйонів років) наше світило могло бути подвійною зіркою.

ДОТОРКНУТИСЯ ДО ГЕЛІОСУ

Багато років людство вірило, що Сонце – це бог. Що не дивно – воно величезне, з'являється щодня і дарує життя всьому живому. Йому присвячено перший монотеїзм на планеті – віра в бога Атона, яку намагався насадити фараон Ехнатон. Йому приносили жертви на зіккурати майя. Йому молилися і його боялися. Однак тепер ми знаємо досить багато про своє світило, щоб відкинути забобони.

1976 року космоаппарат "Геліос-2" пройшов за 43 мільйона кілометрів від атмосфери Сонця. 2018 року зонд NASA Parker Solar Probe наблизиться на 6 млн кілометрів до поверхні зірки. Цей апарат створений з вуглецевого композиту товщиною 11,5 см – на зразок тих, що покривають боліди "Формули-1". Вони захистять чутливе обладнання від температур вище 1400 градусів. Сонячні батареї приберуть – це допоможе утримати температуру в тіні вуглецевих щитів на рівні кімнатної. Ця місія залежить від філігранної точності розрахунків: будь-яка помилка призведе до того, що зонд зануриться в атмосферу Сонця і згорить в мільйонно-градусній печі. Тому перед виходом до зірки Parker Solar Probe дев'ять разів облетить навколо Венери.

Однак ми отримаємо вкрай важливі дані про сонячну погоду. Так називають активність, викликану зарядженими частинками і випромінюванням зірки, коли вони стикаються із Землею. Адже наслідки таких спалахів для сучасного високотехнологічного суспільства можуть бути катастрофічними: втрата супутникового зв'язку, зміна орбіт космічних апаратів, вихід з ладу глобальних енергомереж. І, звичайно ж, це опромінення астронавтів потужним іонізуючим опроміненням.

Космічну погоду вже офіційно включили до Національного реєстру ризиків Великої Британії. Подібний шторм оцінюється в 2 трильйони доларів США втрат. Тому набагато зручніше відправити до світила невеликий зонд, який розгляне його як слід. Ми розуміємо, що активність світила залежить від його магнітних полів, і вивчити їх поблизу зможемо за допомогою нового апарату. Це допоможе і марсіанській місії: у Червоної планети занадто тонкий атмосферний шар, який слабо захищає від сонячної радіації. І, нарешті, моделювання потоків сонячного вітру допоможе ефективному використанню сонячних вітрил, що дасть можливість як мінімум відправити зонди Хокінга до Проксіма Центавра.

МІНІМУМ: ПТАХИ, ЩО ЗАМЕРЗАЮТЬ НА ЛЬОТУ, І НОВИЙ ЛЬОДОВИКОВИЙ ПЕРІОД

В середині XVII століття знижена активність Гольфстріму збіглася з найнижчим рівнем сонячної активності – Маундерівським мінімумом і правлінням Короля-Сонця Людовика XIV.

Мінімум був названий на честь Едварда Уолтера Маундера, англійського астронома, який на рубежі XIX-XX століть виявив, що в період з 1645 по 1715 роки на нашому світилі спостерігалося всього близько 50 (!) плям замість 40-50 тисяч. Пізніше радіовуглецевий аналіз підтвердив це спостереження. Полярних сяйв стало менше. Земля замерзала. Гренландія вкрилася льодовиками, по Темзі і Дунаю каталися на санках, Москва-ріка на півтора року стала майданчиком для ярмарків. Глобальна температура знизилася всього на 1-2 градуси. У 1621-1669 роках замерзав Босфор. У 1708-1709 лід скував береги Адріатичного моря. Взимку 1664-1665 років у Франції і Німеччині птахи замерзали в повітрі.

Це могло залишитися всього лише історією, але в Scientific Report з'явилося дослідження британських і американських вчених, які передбачили, що нас чекає черговий сонячний мінімум. Автори роботи створили математичну модель, в яку заклали і Маундеровський мінімум, і сучасні дані про сонячну активність і сонячний вітер. Потім запустили симуляцію його активності в період похолодання і змоделювали подальшу еволюцію сонячних циклів. З'ясувалося, що, крім короткого 11-річного циклу активності світила, є і більш довгий, 400-річний. Кількість плям на Сонці почне зменшуватися вже найближчим часом.

Водночас на зборах астрономів у Лландідно в Вельсі професор університету Нортумбрії Валентина Жаркова представила ще одну модель активності, по якій між 2020 і 2030 роками сонячні цикли нейтралізують один одного, активність світила знизиться на 60%, що призведе до малого льодовикового періоду. Модель побудована на основі спостережень Сонячної Обсерваторії Уїлкокса, точність прогнозу – 97%.

МАКСИМУМ: СУЧАСНИЙ СВІТ БУДЕ ВІДКИНУТИЙ У СЕРЕДНЬОВІЧЧЯ

А ось – інша сторона медалі: Сонце максимально активне, плям все більше, як і спалахів, які чергуються з коронарним викидом маси. Наша зірка здатна на подібні сюрпризи, доводять вчені. І ось вам прогноз того, як це буде, від Крістоффера Кароффа з Орхуського університету Данії – автора дослідження в Nature Communications, який він дав для Gizmodo.

"Сверхспалах на Сонці призведе до відключення електроенергії по всьому світу. Радіолокаційні системи вийдуть з ладу. Під час півгодинного сверхспалаху Сонце стане набагато яскравішим, ніж зазвичай. Це масивне ультрафіолетове і інфрачервоне випромінювання, але озоновий шар відобразить більшу частину первинної атаки. Через день Земля зіткнеться з величезним обсягом сонячної плазми від сверхспалаху. Плазма знищить всі наші супутники навколо планети. Відмовлять всі GPS-системи та комунікаційні лінії. Перестане працювати радіо. Магнітне поле Землі придасть прискорення частинкам плазми, що викличе північні сяйва по всьому світу. Плазма настільки сильно вплине на магнітне поле Землі, що в кінцевому підсумку вся наша електрична інфраструктура вигорить, що, звичайно ж, призведе до відключення електроенергії по всьому світу. Найсильніше постраждає озоновий шар нашої планети. Деякі комп'ютерні моделі показують, що в результаті сонячної бурі 1859 року (так звана Подія Керрінгтона) було знищено 5 відсотків озонового шару. Можна припустити, що сверхспалах викличе набагато сильніші пошкодження захисної оболонки нашої планети, знизивши обсяг озонового шару від 5-10 до 50 відсотків. Тому після втрати такого величезного обсягу захисту наша шкіра піддасться масованій атаці цього випромінювання, що в кінцевому підсумку призведе до різкого зростання випадків захворюваності на рак шкіри, не кажучи вже про те, який масштаб наслідків очікує наші рослини і тварин. На відновлення озонового шару потрібно не менше 5 років. Після цього життя почне повертатися в звичайне русло".

Подібні шторми, хоч і в менших масштабах, відбуваються досить часто. 23 липня 2012 року Сонце викинуло в космос хмару плазми зі швидкістю 3000 км/год (в 4 рази вище звичайної). Всього тижнем раніше – і потік сонячних частинок вдарив би по Землі. На щастя для нас, потік перетнув орбіту планети, але пройшов повз, пошкодивши лише супутник.

Звісно, у нас є шанс встояти: недавно зонди NASA виявили навколо Землі рукотворний низькочастотний бар'єр, який "ловить" сонячні частинки і "відсуває" космічну радіацію – його викликало використання VLF-частот (дуже низькі частоти, діапазон від 3 до 30 кГц, використовуються для зв'язку з підводними човнами). Вони вирвалися за межі атмосфери і створили своєрідний "захисний міхур". "Розмір міхура точно відповідає внутрішнім кордонам поясу Ван Аллена (радіаційного поясу Землі)", – говорять в NASA.