Moglibyśmy być na wielkim pokazie fajerwerków w 2012 roku. Niektóre prognozy wskazują, że maksimum słoneczne 24 cyklu słonecznego jest jeszcze bardziej energetyczne niż ostatnie maksimum słoneczne w latach 2002-2003 (pamiętasz te wszystkie rekordowe rozbłyski klasy X?). Fizycy słoneczni już ekscytują się tym następnym cyklem i nowe metody prognozowania są dobrze wykorzystywane. Ale czy powinniśmy się martwić?
Powiązane artykuły z 2012 r .:
- 2012: Brak odwrócenia geomagnetycznego (opublikowano 3 października 2008)
- 2012: Bez rozbłysków słonecznych (opublikowano 21 czerwca 2008 r.)
- 2012: Planeta X to nie Nibiru (opublikowano 19 czerwca 2008 r.)
- 2012: No Planet X (opublikowano 25 maja 2008 r.)
- W Doomsday w 2012 roku (opublikowano 19 maja 2008)
Zgodnie z jednym z wielu scenariuszy Doomsday, w których przedstawiliśmy się przed „napędzanym przepowiednią Majów„ końcem świata ”w 2012 r., Scenariusz ten jest oparty na pewnej wiedzy naukowej. Co więcej, może istnieć pewna korelacja między 11-letnim cyklem słonecznym a cyklami czasowymi widocznymi w kalendarzu Majów, być może ta starożytna cywilizacja rozumiała, w jaki sposób magnetyzm Słońca ulega zmianom biegunowości co około dekadę? Co więcej, teksty religijne (takie jak Biblia) mówią, że należy się dzień sądu, który wymaga dużo ognia i siarki. Wygląda więc na to, że nasza najbliższa gwiazda zostanie upieczona żywcem 21 grudnia 2012 roku!
Zanim przejdziemy do wniosków, cofnij się o krok i przemyśl to. Podobnie jak większość różnych sposobów, w jakie świat zakończy się w 2012 roku, możliwość wysadzenia przez Słońce ogromnego, niszczącego Ziemię rozbłysku słonecznego jest bardzo atrakcyjna dla osób, które tam zaginęły. Ale rzućmy okiem na to, co naprawdę dzieje się podczas zdarzenia rozbłysku słonecznego kierowanego przez Ziemię, Ziemia jest właściwie bardzo dobrze chroniona. Chociaż niektóre satelity mogą nie być…
Ziemia ewoluowała w wysoce radioaktywnym środowisku. Słońce nieustannie wystrzeliwuje cząstki wysokoenergetyczne ze swojej dominującej magnetycznie powierzchni jako wiatr słoneczny. Podczas maksimum słonecznego (kiedy Słońce jest najbardziej aktywne) Ziemia może być na tyle pechowa, że wpatruje się w lufę wybuchu energią 100 miliardów bomb atomowych wielkości Hiroszimy. Wybuch ten znany jest jako rozbłysk słoneczny, którego skutki mogą powodować problemy tutaj na Ziemi.
Zanim przyjrzymy się skutkom ubocznym Ziemi, rzućmy okiem na Słońce i krótko zrozumiemy, dlaczego co 11 lat tak się denerwuje.
Cykl słoneczny
Przede wszystkim Słońce ma naturalny cykl z okresem około 11 lat. Podczas trwania każdego cyklu linie pola magnetycznego Słońca są przeciągane wokół ciała słonecznego poprzez rotację różnicową na równiku słonecznym. Oznacza to, że równik wiruje szybciej niż bieguny magnetyczne. W tym czasie plazma słoneczna przeciąga linie pola magnetycznego wokół Słońca, powodując stres i gromadzenie energii (ilustracja tego jest na zdjęciu). Gdy energia magnetyczna rośnie, załamuje się w postaci strumienia magnetycznego, wypychając je na powierzchnię. Te załamania są znane jako pętle koronalne, które stają się liczniejsze w okresach wysokiej aktywności słonecznej.
W tym miejscu pojawiają się plamy słoneczne. Gdy pętle koronalne nadal wyskakują nad powierzchnią, pojawiają się również plamy słoneczne, często znajdujące się w punktach pętli. Pętle koronalne powodują odepchnięcie gorących warstw powierzchniowych Słońca (fotosfery i chromosfery) na bok, odsłaniając chłodniejszą strefę konwekcyjną (powody, dla których powierzchnia słoneczna i atmosfera są cieplejsze niż wnętrze słoneczne jest spowodowane zjawiskiem grzania koronowego) . W miarę narastania energii magnetycznej możemy oczekiwać, że coraz więcej strumienia magnetycznego będzie wymuszanych razem. To wtedy pojawia się zjawisko znane jako ponowne połączenie magnetyczne.
Ponowne połączenie jest wyzwalaczem dla rozbłysków słonecznych o różnych rozmiarach. Jak wcześniej informowaliśmy, rozbłyski słoneczne od „nanoparów” do „rozbłysków klasy X” są bardzo energicznymi wydarzeniami. To prawda, że największe rozbłyski generują wystarczającą ilość energii do 100 miliardów eksplozji atomowych, ale nie pozwólcie, aby ta ogromna postać cię niepokoiła. Na początek ten rozbłysk występuje w niskiej koronie, tuż przy powierzchni Słońca. To prawie 100 milionów mil stąd (1AU). Ziemia nie jest daleko od wybuchu.
Ponieważ linie słonecznego pola magnetycznego uwalniają ogromną ilość energii, plazma słoneczna jest przyspieszana i zamknięta w środowisku magnetycznym (plazma słoneczna to przegrzane cząstki, takie jak protony, elektrony i niektóre lekkie elementy, takie jak jądra helu). Gdy cząsteczki plazmy oddziałują na siebie, promieniowanie rentgenowskie może być generowane, jeśli warunki są odpowiednie i bremsstrahlung jest możliwe. (Bremsstrahlung występuje, gdy cząstki naładowane oddziałują, co powoduje emisję promieniowania rentgenowskiego.) Może to spowodować rozbłysk rentgenowski.
Problem z promieniami słonecznymi rozbłysków
Największym problemem związanym z rozbłyskiem rentgenowskim jest to, że nie otrzymujemy żadnego ostrzeżenia, kiedy to nastąpi, gdy promienie rentgenowskie przemieszczają się z prędkością światła (jedna z rekordowych rozbłysków słonecznych z 2003 roku jest pokazana po lewej). Promienie rentgenowskie z rozbłysku klasy X dotrą do Ziemi za około osiem minut. Promienie rentgenowskie uderzają w naszą atmosferę i są absorbowane w najbardziej zewnętrznej warstwie zwanej jonosferą. Jak można się domyślić z nazwy, jest to wysoce naładowane, reaktywne środowisko, pełne jonów (jądra atomowe i wolne elektrony).
Podczas silnych zdarzeń słonecznych, takich jak rozbłyski, szybkość jonizacji między promieniami rentgenowskimi a gazami atmosferycznymi wzrasta w warstwach regionu D i E jonosfery. Nagły wzrost produkcji elektronów w tych warstwach. Te elektrony mogą powodować zakłócenia w przepływie fal radiowych przez atmosferę, pochłaniając krótkofalowe sygnały radiowe (w zakresie wysokich częstotliwości), prawdopodobnie blokując globalną komunikację. Wydarzenia te znane są jako „Nagłe zaburzenia jonosferyczne” (lub SID) i stają się powszechne w okresach wysokiej aktywności słonecznej. Co ciekawe, wzrost gęstości elektronów podczas SID zwiększa propagację radia o bardzo niskiej częstotliwości (VLF), zjawiska używanego przez naukowców do pomiaru natężenia promieni X pochodzących ze Słońca.
Coronal Mass Ejections?
Emisje rozbłysków promieniowania rentgenowskiego to tylko część historii. Jeśli warunki są odpowiednie, wyrzut masy koronalnej (CME) może zostać wytworzony w miejscu płomienia (chociaż każde z tych zjawisk może wystąpić niezależnie). CME są wolniejsze niż propagacja promieni rentgenowskich, ale ich globalne skutki na Ziemi mogą być bardziej problematyczne. Nie mogą podróżować z prędkością światła, ale nadal podróżują szybko; mogą podróżować z prędkością 2 milionów mil na godzinę (3,2 miliona km / h), co oznacza, że mogą dotrzeć do nas w ciągu kilku godzin.
W tym miejscu wkłada się wiele wysiłku w prognozowanie pogody kosmicznej. Mamy garść statków kosmicznych siedzących między Ziemią a Słońcem w Lagrangian Ziemia-Słońce (L1) wskaż czujnikami na pokładzie, aby zmierzyć energię i intensywność wiatru słonecznego. Jeśli CME przejdzie przez ich położenie, cząstki energetyczne i międzyplanetarne pole magnetyczne (IMF) można zmierzyć bezpośrednio. Jedna misja o nazwie Advanced Composition Explorer (ACE) znajduje się w L.1 wskazuje i zapewnia naukowcom zawiadomienie z podejściem CME z godzinnym wyprzedzeniem. ACE współpracuje z Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) i Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), dzięki czemu CME można śledzić od dolnej korony do przestrzeni międzyplanetarnej poprzez L1 skieruj się w stronę Ziemi. Te misje słoneczne aktywnie współpracują, aby zapewnić agencjom kosmicznym wcześniejsze powiadomienie o CME kierowanym na Ziemię.
A co jeśli CME dotrze na Ziemię? Na początek wiele zależy od konfiguracji magnetycznej MFW (od Słońca) i pola geomagnetycznego Ziemi (magnetosfery). Mówiąc ogólnie, jeśli oba pola magnetyczne są wyrównane z biegunami skierowanymi w tym samym kierunku, jest wysoce prawdopodobne, że CME zostanie odparta przez magnetosferę. W tym przypadku CME przesunie się obok Ziemi, powodując pewien nacisk i zniekształcenie magnetosfery, ale w przeciwnym razie przejdzie bez problemu. Jeśli jednak linie pola magnetycznego są w konfiguracji przeciwrównoległej (tj. Polarności magnetyczne w przeciwnych kierunkach), ponowne połączenie magnetyczne może nastąpić na przedniej krawędzi magnetosfery.
W tym przypadku MFW i magnetosfera połączą się, łącząc pole magnetyczne Ziemi ze Słońcem. To przygotowuje scenę do jednego z najbardziej inspirujących wydarzeń w przyrodzie: zorzy polarnej.
Satelity w opałach
Kiedy pole magnetyczne CME łączy się z Ziemią, cząstki o wysokiej energii są wstrzykiwane do magnetosfery. Z powodu ciśnienia wiatru słonecznego linie pola magnetycznego Słońca złożą się wokół Ziemi, zamiatając za naszą planetą. Cząsteczki wstrzyknięte w „dzień” zostaną skierowane do polarnych obszarów Ziemi, gdzie wchodzą w interakcje z naszą atmosferą, generując światło jak zorza polarna. W tym czasie pas Van Allena również zostanie „naładowany”, tworząc obszar wokół Ziemi, który może powodować problemy dla niechronionych astronautów i nieosłoniętych satelitów. Aby uzyskać więcej informacji na temat szkód, jakie mogą być spowodowane przez astronautów i statki kosmiczne, zapoznaj się z „Choroby popromienne, uszkodzenia komórkowe i zwiększone ryzyko raka podczas długoterminowych misji na Marsa" i "Nowy tranzystor może powodować problem z promieniowaniem przestrzeni bocznej.”
Jakby promieniowanie z pasa Van Allena nie wystarczyło, satelity mogłyby ulec zagrożeniu rozszerzającej się atmosfery. Jak można się spodziewać, tak jakby Słońce uderzyło w Ziemię za pomocą promieni rentgenowskich i CME, nastąpi nieuniknione nagrzewanie i globalna ekspansja atmosfery, prawdopodobnie wkraczającej na orbitalne wysokości satelitów. Jeśli pozostanie niezaznaczone, efekt aerobrakingu na satelitach może spowodować ich spowolnienie i spadek wysokości. Aerobraking był szeroko wykorzystywany jako lot kosmiczny narzędzie aby spowolnić statek kosmiczny, gdy zostanie wprowadzony na orbitę wokół innej planety, ale będzie to miało niekorzystny wpływ na satelity krążące wokół Ziemi, ponieważ każde spowolnienie prędkości może spowodować jego ponowne wejście do atmosfery.
Zbyt odczuwamy też skutki na ziemi
Chociaż satelity znajdują się na linii frontu, jeśli nastąpi gwałtowny wzrost ilości cząstek energetycznych wchodzących do atmosfery, możemy odczuć negatywne skutki również tutaj, na Ziemi. Z powodu generowania elektronów w jonosferze przez promieniowanie rentgenowskie niektóre formy komunikacji mogą stać się niejednolite (lub zostać usunięte razem), ale to nie wszystko, co może się zdarzyć. Zwłaszcza w regionach o dużych szerokościach geograficznych olbrzymi prąd elektryczny, znany jako „elektrojet”, może tworzyć się przez jonosferę przez te nadchodzące cząstki. Wraz z prądem elektrycznym powstaje pole magnetyczne. W zależności od intensywności burzy słonecznej na ziemi mogą być indukowane prądy, które mogą przeciążać krajowe sieci energetyczne. 13 marca 1989 r. Sześć milionów ludzi straciło moc w kanadyjskim regionie Quebec po tym, jak ogromny wzrost aktywności słonecznej spowodował gwałtowny wzrost prądów indukowanych z ziemi. Quebec był sparaliżowany przez dziewięć godzin, podczas gdy inżynierowie pracowali nad rozwiązaniem tego problemu.
Czy nasze słońce może wywołać rozbój?
Krótka odpowiedź na to pytanie brzmi „nie”.
Dłuższa odpowiedź jest nieco bardziej zaangażowana. Podczas gdy rozbłysk słoneczny z naszego Słońca, skierowany bezpośrednio na nas, może powodować wtórne problemy, takie jak uszkodzenie satelitów i obrażenia niezabezpieczonych astronautów i zaciemnienia, sam rozbłysk nie jest wystarczająco silny, aby zniszczyć Ziemię, z pewnością nie w 2012 roku. w dalekiej przyszłości, gdy Słońce zacznie brakować paliwa i zacznie puchnąć w czerwonego olbrzyma, może to być zły okres dla życia na Ziemi, ale mamy kilka miliardów lat, aby na to czekać. Może nawet istnieć możliwość wystrzelenia kilku rozbłysków klasy X i przy odrobinie szczęścia możemy trafić w serię CME i rozbłysków rentgenowskich, ale żadna nie będzie w stanie pokonać naszej magnetosfery, jonosfery i gęstej atmosfery poniżej.
„Zabójcze” rozbłyski słoneczne mieć zaobserwowano na innych gwiazdach. W 2006 r. W obserwatorium NASA Swift zaobserwowano największy rozbłysk gwiezdny, jaki kiedykolwiek zaobserwowano w odległości 135 lat świetlnych. Szacuje się, że uwolnił energię 50 milionów kwintylion bomby atomowe, rozbłysk II Pegasi zniszczyłby większość życia na Ziemi, gdyby nasze Słońce wystrzeliło promieniowanie rentgenowskie z rozbłysku tej energii w naszą stronę. Jednak nasze Słońce nie jest II Pegasi. II Pegasi to agresywna czerwona olbrzym gwiazda z podwójnym partnerem na bardzo bliskiej orbicie. Uważa się, że oddziaływanie grawitacyjne z jego partnerem binarnym oraz fakt, że II Pegasi jest czerwonym gigantem, jest podstawową przyczyną tego energetycznego wybuchu płomienia.
Doomsayers wskazują na Słońce jako możliwe źródło zabójców Ziemi, ale faktem jest, że nasze Słońce jest bardzo stabilną gwiazdą. Nie ma binarnego partnera (takiego jak II Pegasi), ma przewidywalny cykl (około 11 lat) i nie ma dowodów na to, że nasze Słońce przyczyniło się do jakiegokolwiek masowego wyginięcia w przeszłości poprzez ogromny płomień kierowany na Ziemię. Obserwowano bardzo duże rozbłyski słoneczne (takie jak rozbłysk białego światła Carrington z 1859 r.)… Ale wciąż tu jesteśmy.
Co więcej, fizycy słoneczni są zaskoczeni brak aktywności słonecznej na początku 24. cyklu słonecznego, co doprowadziło niektórych naukowców do spekulacji, że możemy być na granicy kolejnego minimum Maundera i „Małej epoki lodowcowej”. Jest to wyraźny kontrast z prognozą fizyka słonecznego NASA z 2006 roku, że ten cykl będzie „doozy”.
To prowadzi mnie do wniosku, że wciąż mamy przed sobą długą drogę do przewidzenia zdarzeń rozbłysku słonecznego. Chociaż prognozy pogody kosmicznej poprawiają się, minie jeszcze kilka lat, zanim będziemy w stanie dokładnie odczytać Słońce, aby z całą pewnością powiedzieć, jak aktywny będzie cykl słoneczny. Tak więc, niezależnie od przepowiedni, prognoz i mitów, nie ma fizycznego sposobu na stwierdzenie, że Ziemia zostanie uderzona każdy płomień, nie mówiąc już o wielkim w 2012 roku. Nawet jeśli wielki płomień nas uderzył, to nie będzie to wymarcie. Tak, satelity mogą zostać uszkodzone, powodując wtórne problemy, takie jak utrata GPS (która moc zakłócać kontrolę ruchu lotniczego) lub krajowe sieci elektroenergetyczne mogą być przytłoczone przez zorza polarna, ale nic bardziej ekstremalnego.
Ale poczekajcie, aby ominąć ten problem, skazani na zagładę mówią nam teraz, że duży rozbłysk słoneczny będzie uderzyło nas w chwili, gdy pole geomagnetyczne Ziemi słabnie i cofa się, pozostawiając nas niezabezpieczonych przed spustoszeniami CME… Powody, dla których tak się nie stanie w 2012 roku, zasługują na własny artykuł. Wypatruj więc kolejnego artykułu z 2012 r. „2012: Brak odwrócenia geomagnetycznego“.
Czołowe zdjęcia: MIT (symulacja supernowych), NASA / JPL (region aktywny Słońca w EUV). Efekty i edycja: ja.
