По мере того, как Солнце приближается к пику своего текущего солнечного цикла, наша звезда становится всё более активной. И, по мнению учёных, пик такой активности может наступить раньше, чем предполагалось.

Источник изображения: NASA / SDO

Приблизительно каждые 11 лет Солнце переживает периоды низкой и высокой солнечной активности, что связано с количеством солнечных пятен на его поверхности. Эти тёмные области, некоторые из которых могут достигать размеров Земли или даже больше, приводятся в движение сильным и постоянно меняющимся магнитным полем Солнца.

В течение солнечного цикла Солнце переходит от спокойного к интенсивному и активному периоду. Во время пика активности, называемого солнечным максимумом, магнитные полюса Солнца меняются местами. Затем, во время солнечного минимума, на Солнце снова наступает спокойствие. Первоначально прогнозировалось, что пик активности начнётся в июле 2025 года. Теперь эксперты считают, что циклический пик, скорее всего, придётся на середину или конец 2024 года.

Текущий солнечный цикл, известный как 25-й солнечный цикл, был очень активным, более активным, чем ожидалось. Учёные из Центра прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA / NWS) в Боулдере, штат Колорадо, уже отследили больше солнечных пятен, чем было насчитано на пике предыдущего цикла.

«Нет двух одинаковых солнечных циклов», — сказал Марк Миш (Mark Miesch), научный сотрудник Центра прогнозирования космической погоды (SWPC). «Этот солнечный максимум — эквивалент сезона ураганов в космической погоде. Именно в это время мы наблюдаем самые сильные штормы. Но в отличие от сезона ураганов, который длится несколько месяцев, солнечный максимум длится несколько лет».

Повышенная активность также включает в себя сильные солнечные вспышки, выбросы корональной массы и магнитные поля, которые вырываются из внешней атмосферы Солнца. Солнечные бури, порождаемые Солнцем, могут влиять на работу электросетей, GPS и авиации, а также спутников на низкой околоземной орбите. Эти явления также вызывают отключения радиосвязи и даже представляют опасность для пилотируемых космических полётов.

2 октября 2022 г. на Солнце произошла вспышка Х1, запечатлённая Обсерваторией солнечной динамики NASA (SDO). События X-класса — это самые интенсивные вспышки, и они могут повлиять на системы связи на Земле. Источник изображения: NASA / SDO

Известный пример: 29 января 2022 г. на Солнце произошла серия выбросов корональной массы, и это привело к нагреву и расширению внешней атмосферы Земли. В результате этого расширения сгорели 38 из 49 спутников Starlink, запущенных компанией SpaceX.

Но в увеличении активности нет ничего необычного, и оно будет продолжаться по мере приближения солнечного максимума. Солнечные пятна будут формироваться всё чаще, что приведёт к росту активности. «Это абсолютно нормально», — сказал Алекс Янг (Alex Young), помощник директора по науке научного отдела NASA по гелиофизике в Центре космических полётов имени Годдарда (GSFC) в Гринбелте, штат Мэриленд. «То, что мы наблюдаем, в целом вполне ожидаемо. По мере приближения к солнечному максимуму Вы видите, что все больше солнечных пятен появляются в виде сгустков. Иногда эти скопления будут больше и дольше».

На этом изображении показан выброс корональной массы. Магнитное солнечное явление может послать в космос миллиарды тонн плазмы, которая может достичь Земли в период от одного до трёх дней, воздействуя на электронные системы как на спутниках, так и на Земле. Источник изображения: NASA

«По мере того, как мы становимся все более зависимыми от технологий, от электросетей, от спутников, от самолётов и GPS, влияние космической погоды возрастает, поскольку именно эти системы подвержены влиянию солнечных бурь. Хотя этот конкретный цикл не является чем-то выдающимся с точки зрения Солнца, с нашей точки зрения он является таковым», — сказал Миш.

Новые прогнозы солнечного максимума были сделаны под руководством Скотта Макинтоша (Scott McIntosh), заместителя директора Национального центра атмосферных исследований (NCAR), и Роберта Леамона (Robert Leamon), младшего научного сотрудника Института планетарной гелиофизики Годдарда (GPHI), а также их соавторов. Институт представляет собой партнёрство Университета Мэриленда (UMB), округ Балтимор, Университета Мэриленда (UMD), Колледж Парк и Американского университета (AU) с NASA.

Вместо того, чтобы отслеживать солнечные пятна, исследователи сосредоточили внимание на так называемом «терминаторе» — точке, когда активность одного солнечного цикла исчезает с поверхности Солнца, после чего следует резкое увеличение солнечной активности в новом цикле. Солнечные пятна считаются ключевым моментом в прогнозировании солнечных циклов, но Леамон сказал, что он и его коллеги считают, что отслеживание магнитной активности, которая приводит к появлению солнечных пятен, может дать более точные прогнозы. После достижения солнечного максимума активность может сохраняться в течение многих лет.

По словам Леамона, после максимума количество вспышек на Солнце достигает пика. Увеличение происходит на фазе подъёма чётных солнечных циклов и на фазе спада нечётных циклов. «Пик последствий для Земли наступает после максимума, поэтому наибольшие последствия на ближайшие пару лет гарантированы. Именно после максимума ожидается самый большой фейерверк. Даже если солнечных пятен станет меньше, они будут более продуктивными», — сказал он.

Учёные использовали компьютерные модели и данные Обсерватории солнечной динамики NASA (SDO), чтобы создать вид сложного магнитного поля Солнца 10 августа 2018 года. Источник изображения: NASA / GSFC / SDO

«Хотя переход от солнечного минимума к солнечному максимуму обычно занимает около четырёх лет, простого пика для максимума не существует, поскольку Солнце очень изменчиво», — говорит Миш. По словам Янга, иногда во время некоторых солнечных циклов возникают два пика, когда северное и южное полушария Солнца рассинхронизируются. Это может произойти, когда количество солнечных пятен в одном полушарии достигает максимума в другое время, чем в другом полушарии, что приводит к удлинению максимума. «Солнечный максимум может длиться около двух лет, прежде чем всё пойдёт на спад, что означает, что вероятность солнечных бурь может оставаться высокой дольше, чем фактический пик», — считает Миш.

Более позитивным побочным эффектом повышенной солнечной активности являются авроры, «танцующие» вокруг полюсов Земли, известные как северное сияние (aurora borealis) и южное сияние (aurora australis). Когда заряженные частицы из выбросов корональной массы достигают магнитного поля Земли, они взаимодействуют с газами в земной атмосфере, создавая в небе разноцветное свечение.

Гигантское солнечное пятно размером почти 128748 км в поперечнике появилось на Солнце 23 октября 2014 года. Источник изображения: NASA / SDO

Геомагнитные бури, вызванные Солнцем в феврале и апреле, привели к тому, что авроры стали видны там, где их редко можно увидеть, в том числе на юге, в Нью-Мексико, Миссури, Северной Каролине и Калифорнии в США, а также на юго-востоке Англии и в других частях Великобритании. По словам Янга, в зависимости от местности, авроры не всегда видны над головой, но они могут вызывать красочное зрелище на горизонте. По словам Янга, тем, кто хочет увидеть более интенсивные авроры в будущем, возможно, стоит отправиться на Аляску, в Канаду, Исландию, Норвегию, Скандинавию или на верхний полуостров штата Мичиган. «Я видел авроры — это одно из самых удивительных явлений, которые я когда-либо наблюдал», — сказал он.

Хотя наиболее вероятным временем возникновения солнечных бурь является период максимума, они могут произойти в любой момент цикла, сказал Миш. Специалисты Центра прогнозирования космической погоды (SWPC) используют данные наземных и космических обсерваторий, магнитные карты солнечной поверхности и ультрафиолетовые наблюдения за внешней атмосферой Солнца, чтобы определить, когда на Солнце наиболее вероятны солнечные вспышки, выбросы корональной массы и другая космическая погода, которая может повлиять на Землю.

По словам Билла Муртаха (Bill Murtagh), координатора программ центра, прогнозы, наблюдения, предупреждения и оповещения предоставляются тем, кого затрагивает космическая погода, как можно скорее, от нескольких часов до нескольких недель. Солнечные вспышки могут повлиять на связь и GPS практически сразу, поскольку они нарушают ионосферу Земли, или часть верхней атмосферы. Высокоэнергетические частицы, высвобождаемые Солнцем, могут также вывести из строя электронику на космических аппаратах и воздействовать на астронавтов, не имеющих надлежащей защиты, в течение от 20 минут до нескольких часов.

Частицы, посылаемые с большой скоростью от Солнца во время выбросов корональной массы, могут достичь Земли за 30-72 часа, вызывая геомагнитные бури, которые влияют на спутники и создают электрические токи в верхних слоях атмосферы, которые проходят через Землю, оказывая влияние на электросети.

Согласно исследованиям Геологической службы США (USGS), регионы к востоку от Аппалачских гор, на верхнем Среднем Западе и на Тихоокеанском Северо-Западе более подвержены нарушениям в работе электросетей, поскольку земля в этих районах проводит ток по-разному в зависимости от её состава. Бури также влияют на схемы полётов коммерческих авиакомпаний, которым предписано держаться подальше от полюсов Земли во время геомагнитных бурь из-за потери связи или сбоев навигации.

Солнечная вспышка среднего размера и выброс корональной массы вырвались из крупной активной области 14 июля 2017 г. Витки — это частицы, вращающиеся по спирали вдоль линий магнитного поля, которые образовались после взрыва. Изображения были получены в диапазоне длин волн экстремального ультрафиолетового света. Источник изображения: NASA / GSFC / SDO

Предсказать, когда следующая большая солнечная буря повлияет на Землю, довольно сложно. Экстремальные бури случались и раньше, например, одна из них вывела из строя электросеть в Квебеке в 1989 году. «Событие Кэррингтона» 1859 года остаётся самой интенсивной геомагнитной бурей из когда-либо зарегистрированных, в результате которой телеграфные станции искрились и загорались, а небо светилось арктическим сиянием даже в тропических широтах. Если подобное событие произойдёт сегодня, оно может причинить ущерб на триллионы долларов и вывести из строя некоторые электросети на долгое время. «Мы не знаем, когда произойдёт следующая крупная катастрофа. Она может произойти через пару недель или через 50 лет», — сказал Муртаг.

Солнце и его тайны очаровывали человечество на протяжении тысячелетий. Солнце является якорем нашей Солнечной системы и обеспечивает тепло и свет, необходимые жизни для выживания, однако остаётся много вопросов о его внутренних процессах, которые определяют его магнитную активность. Разгадка оставшихся секретов Солнца с помощью таких миссий, как Parker Solar Probe NASA и Solar Orbiter Европейского космического агентства (ESA), может улучшить прогнозы. А у учёных будет шанс изучить Солнце во время полного солнечного затмения 8 апреля 2024 года.

Европейский зонд Solar Orbiter (SolO) впервые позволил получить изображение коронарного дождя на Солнце. Это явление было предсказано учёными, но до сих пор не наблюдалось. Из недр звезды вырывались сгустки плазмы, которые поднимались в атмосферу Солнца, остывали там и опадали огненным дождём — такого мы ещё не видели.

Источник изображений: Patrick Antolin; ESA/Solar Orbiter EUI/HRI

В целом коронарные дожди похожи на земные. В обоих случаях происходят похожие процессы. Восходящие потоки поднимают вещество вверх, где оно остывает и опадает обратно. Кроме того, коронарный дождь отчасти повторяет физику звёздных дождей — метеоров. Последние раскаляются в атмосфере Земли и взрываются под воздействием давления или температуры. Переданные зондом SolO данные также показали, что под «каплями» падающей обратно на Солнце сгустков плазмы атмосфера звезды локально нагревается сильнее и возникают области повышенного давления.

Учитывая размеры отдельных «капель» коронарного дождя, которые в поперечнике достигали 250 км, а скорость их падения приближалась к 150 км/с, неудивительно, что они вносили заметный вклад в нагрев атмосферы Солнца. Это, кстати, одна из нерешённых до конца загадок, почему атмосфера Солнца примерно на миллион градусов по Цельсию горячее его поверхности. Данные зонда SolO позволяют с уверенностью сказать, что коронарный дождь вносит в этот процесс свой вклад.

Проанализированные учёными данные получены в марте 2022 года, когда зонд Solar Orbiter прошёл на удалении 48 млн км от поверхности Солнца. Поскольку миссия SolO продолжается и зонд сближается со звездой каждые полгода, данных будет всё больше, что поможет уточнить физику нашей звезды. Ниже видео показывает симуляцию коронарного дождя художниками NASA.

Важным отличием коронарного дождя от обычного земного дождя можно считать движение сгустков плазмы по «коридорам» силовых линий магнитного поля Солнца, которые выходят из его поверхности и уходят в неё. Также магнитные линии не дают образоваться хвостам из плазмы, как это происходит во время падения на Землю дождей из метеоров. В коронарном дожде на Солнце плазма вылетает едва ли неаккуратными сгустками и точно так же падает обратно. Интересно, увидим ли мы когда-нибудь фотографию фонтана брызг при падении такого шарика обратно на Солнце?

Добавим, об исследовании учёные сообщили на ежегодном Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества Великобритании. Препринт работы доступен на сайте arXiv и готовится для публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.

2 июля 2023 года в 19:14 по восточному стандартному времени США (3 июля в 02:14 мск), на Солнце произошла вспышка самого мощного X-класса. Измеренная мощность вспышки была на уровне X1, что далеко от зафиксированного в истории наблюдений максимума X28. Выброс энергии не сопровождался выбросом коронарной массы, но всё равно вызвал последствия в виде нарушения радиосвязи на стороне Земли, обращённой к Солнцу.

Источник изображения: NASA/SDO

Отключение радиосвязи было коротким, но интенсивным. Более сильный выброс энергии способен вызвать сбои в системе навигации, в спутниковой связи и в энергосетях. Последнее вполне способно привести к серьёзным авариям и выходу силового оборудования из строя. Поэтому так важно знать и уметь прогнозировать космическую погоду — вспышки на Солнце и динамику, а также распространение солнечного ветра — заряжённых частиц или солнечной плазмы.

В настоящий момент Солнце проходит восходящий период на траектории своего 11-летнего цикла активности. Пик интенсивности ожидается в июле 2025 года. Ранее учёные прогнозировали общее снижение активности Солнца в текущем 25-м цикле по сравнению с активностью в 24-цикле. Однако то, что мы наблюдаем в последние месяцы явно расходится с этим прогнозом.

Вспышка произошла из пятна AR3354. Выброс плазмы был бы в сторону Земли

Так, эксперты НАСА и NOAA прогнозировали, что пик 25-го цикла будет относительно спокойным и будет сопровождаться примерно 115 солнечными пятнами в момент солнечного максимума. Но уже сейчас по данным Королевской обсерватории Бельгии, количество солнечных пятен достигло 21-летнего максимума, а среднее число солнечных пятен в июне составило 163 в день. Учёные опасаются, что в ближайшие два года Солнце может преподнести нам сюрпризы. Наука почерпнёт в этом много интересного, но простым гражданам сюрпризы от Солнца вряд ли нужны.

22 июня зонд NASA Parker Solar Probe в 16-й раз сблизился с Солнцем на предельно близкое расстояние — менее 9,6 млн км. На такой высоте температура солнечной короны достигает миллиона градусов Цельсия. Тепловой экран зонда толщиной 11,4 см позволяет научным приборам аппарата работать при комфортной температуре порядка 30 °C и собирать уникальные данные, которые иначе никак не получить.

Источник изображения: NASA

Удивительно, но мы до сих пор не знаем тонкости происходящих внутри Солнца физических процессов. Например, даже самые лучшие телескопы на Земле или на орбите не позволяют собрать полные данные о процессах в короне Солнца. Зонд Parker черпает информацию непосредственно из источника, если так можно сказать, фиксируя места зарождения, направления движения и уровни энергий покидающих Солнце заряжённых частиц. В один из минувших пролётов вблизи Солнца зонд смог увидеть, как и где зарождается солнечный ветер, раскрыв для науки загадку этого явления.

Научная программа зонда рассчитана на 24 сближения с Солнцем. Запущенный в 2018 году аппарат должен собрать множество данных, которые позволят учёным лучше прогнозировать космическую погоду, что повысит надёжность работы спутниковых группировок, земной связи и пилотируемых полётов. Нам ещё лететь на Марс, и успех миссии также будет зависеть от добытых знаний о космических штормах и штилях.

Помимо 24 запланированных погружений в солнечную атмосферу зонд Parker Solar Probe должен был совершить 7 близких пролётов вблизи Венеры. Пять таких пролётов он уже проделал и осталось два. Пролёт рядом с Венерой помогает аппарату совершить гравитационный манёвр, включая некоторое торможение. Попутно аппарат собирает данные по Венере, которые никогда не будут лишними. 21 августа этого года Parker в шестой раз сблизится с Утренней звездой, а 17-е по счёту сближение с Солнцем состоится 27 сентября.

Стало известно, что 19 июня на Солнце произошли две сильные вспышки, из-за чего частично нарушалась коротковолновая радиосвязь на Земле. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные Гелиогеофизической службы ФГБУ «Институт прикладной геофизики».

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

«19 июня в 06:37 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.4 (S12E89) продолжительностью 21 минута, в 15:14 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.1 (S12E81) продолжительностью 12 минут. Вспышки сопровождались нарушением КВ-радиосвязи», - говорится в сообщении.

По данным мониторинга космической погоды, влияние солнечных рентгеновских всплесков на ионосферу Земли по шкале из пяти уровней (R5 — максимальный, R1 — слабый) в настоящее время соответствует уровню R1. При таком воздействии наблюдаются нарушения низкочастотной радиосвязи, что влияет на определение местоположения кораблей и самолётов.

В апреле этого года была зафиксирована мощнейшая вспышка класса M1.7/2N с выбросом корональной массы в сторону Земли со скоростью 1100 км/с. Она привела к возникновению самой сильной и продолжительной магнитной бури на Земле. Напомним, в зависимости от мощности рентгеновского излучения солнечные вспышки делятся на пять классов: A, B, C, M и X. Минимальный класс A0.0 соответствует мощности излучения на орбите Земли в 10 нановатт на квадратный метр. Переход к следующей букве означает увеличение мощности в 10 раз. Обычно вспышки сопровождаются выбросами солнечной плазмы, облака которой достигают нашей планеты и могут провоцировать магнитные бури.

Наши телескопы дотягиваются до края Вселенной, но мы всё еще не до конца понимаем процессы, происходящие на нашей звезде по имени Солнце. Зонд NASA Parker Solar Probe стал самым передовым инструментом по изучению физики Солнца, и он, наконец, смог проследить солнечный ветер до истоков его рождения.

Источник изображения: NASA

Солнечный ветер — это поток заряжённых частиц или солнечной плазмы, который время от времени вырывается за пределы его атмосферы и разлетается в разные стороны со скоростями до 800 км/с. Когда Солнце неактивно, солнечный ветер вырывается с полюсов звезды, но по мере приближения к пику активности в своём 11-летнем цикле Солнце может испускать потоки плазмы в любых направлениях и часто в сторону Земли.

Магнитное поле Земли взаимодействует с облаками заряжённых частиц, и мы видим это взаимодействие в полярных сияниях, а также можем обнаруживать в проблемах со связью и в сбоях работы спутников. Поэтому понимание процессов на Солнце и, в частности, отслеживание образования солнечного ветра позволит более точно прогнозировать космическую погоду и обеспечивать безопасность космических полётов.

Зонд NASA Parker Solar Probe вооружён приборами для детектирования заряжённых частиц, и он приблизился к Солнцу настолько близко, что стал на короткое время погружаться в его атмосферу. В один из предыдущих проходов рядом с Солнцем — в ноябре 2021 года — зонд пролетел рядом с корональной дырой. Мы знаем, что солнечный ветер вырывается в космос из корональных дыр — разрывов в его атмосфере, которые возникают при размыкании линий магнитного поля Солнца.

Обычно линии магнитного поля замкнуты — выходят из звезды и, изогнувшись дугой, входят в него в другом месте. Но по мере нарастания активности Солнца, линии магнитного поля могут размыкаться и другим концом уходить в свободное пространство. Образуется магнитная воронка, горловина которой открывается в никуда и иногда в сторону Земли. Такая дыра не видна невооружённому глазу. Она будет дырой на изображении только в рентгеновском диапазоне. Однако именно в это окно устремится солнечная плазма, удерживаемая до этого магнитными полями.

Оставалось загадкой, какие процессы приводят к размыканию магнитных линий и что даёт энергию для ускорения заряжённых частиц. На этот счёт существует две популярные теории. Согласно одной из них, плазма ускоряется за счёт так называемых альвеновских волн. По другой теории энергия для ускорения частиц появляется в процессе пересоедининия линий магнитного поля. Собранные зондом Parker данные указывают на то, что солнечный ветер действительно зарождается в процессе хаотического пересоединения линий магнитного поля звезды.

Пример обычных «гранул» — конвективных ячеек на Солнце. Источник изображения: NSO/AURA/NS

Зонд обнаружил на стыках так называемых супергрануляционных ячеек на Солнце процессы, в ходе которых частицы двигались с невероятно высокими скоростями — в 10–100 раз превышающими скорость солнечного ветра средней силы. Такое можно объяснить лишь пересоединеннием линий магнитного поля, но никак не ускорением волнами Альвена.

Фактически солнечный ветер рождался по границам ячеек размерами около 30 тыс. км, где магнитное поле было предельно сильное и переключение его линий высвобождало огромную энергию. Солнечный ветер вырывался как струи воды из лейки — равномерно и с одинаковыми промежутками.

Национальный научный фонд США представил серию снимков Солнца, сделанных солнечным телескопом им. Дэниела Иноуэ (Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST). Каждый пиксель на картинке соответствует 20 км солнечной поверхности. Это самые детальные изображения нашей звезды. Что в этом интересного? Земная наука плохо представляет себе физику процессов на Солнце и для неё каждый такой снимок — это путь к удивительным открытиям.

Все снимки можно увеличить (нажмите на изображение). Источник изображений: NSF/AURA/NSO

В целом учёные сходятся, что в основе «работы» Солнца и звёзд как мы это видим, лежат законы квантовой физики. Вероятностный характер квантово-механических явлений (конкретно — туннельный эффект) позволяет идти термоядерным реакциям внутри звёзд медленно и верно. Вопреки распространённому мнению, только лишь колоссальных давления и температуры в ядре звёзд недостаточно для запуска термоядерной реакции. Необходим квантовый переход, чтобы протоны водорода преодолели электромагнитное отталкивание и сблизились до начала сильных взаимодействий.

Центр пятна на Солнце (умбра) и окружающей его полутени (пенумбра)

Но это всё крайне сложная физика. Детальные изображения Солнца со всеми его тонкими структурами (размерами от полутысячи до полутора тысяч км) позволяют точнее представить модель конвективных процессов на нашей звезде и с высочайшей точностью проследить за миграцией магнитных полей. Телескоп «Иноуэ», как показали первые полученные им изображения, может помочь в разгадке циклической активности Солнца и тайну такой же периодической смены его магнитных полюсов. Классическая физика в этом вполне может помочь и данные телескопа станут для учёных ценнейшим подспорьем в этом деле.

Огненный мост плазмы, соединяющий края пятна

Наконец, это просто красиво. В максимальном разрешении все изображения можно найти на сайте Национального научного фонда США.

Спикулы или нити плазмы в хромосфере Солнца, которые визуализируют магнитные поля звезды

Астрономы впервые смогли наблюдать процесс поглощения планеты солнцеподобной звездой. Это позволит пролить свет на то, что именно случится с Землёй через несколько миллиардов лет, когда умирающее Солнце расширится, буквально пожирая нашу планету.

Иллюстрация. Источник изображения: International Gemini Observatory

Изучая звёзды на разных стадиях их эволюции, учёные давно установили, что Солнце и подобные ему звёзды, «умирая», проходят стадию «красных гигантов», увеличиваясь в 100‒1000 раз в сравнении с исходным диаметром, попутно поглощая находящиеся на их орбитах планеты. Хотя исследователи давно установили, как будут протекать события, до недавних пор было невозможно обнаружить какие-либо реальные свидетельства таких сценариев. Как сообщили журналистам представители Массачусетского технологического института (MIT), ранее учёные часто обнаруживали звёзды незадолго до поглощения ими планет или вскоре после, но увидеть сам процесс поглощения так и не удавалось.

В ходе исследования всплеска излучения, получившего название ZTF SLRN-2020 и произошедшего в 12 тыс. световых лет от Земли, звезда всего за неделю увеличила яркость в 100 раз. Дальнейшие исследования зарегистрированного в 2020 году явления показали, что данный источник в процессе своей активности сформировал большое количество «холодной» пыли. Хотя ранее считалось, что вспышка могла произойти в результате слияния с другой звездой, дополнительные исследования с помощью инфракрасного телескопа NEOWISE показали, что изначальный выброс энергии был в тысячу раз меньше, чем обычно бывает при слияниях звёзд.

Другими словами, тело, поглощённое звездой, было в 1000 раз меньше, чем любая из звёзд, наблюдавшихся ранее в процессе слияния. Например, масса Юпитера как раз составляет около одной тысячной массы Солнца. Учёные пришли к выводу, что речь шла именно о поглощении планеты. Анализ данных показал, что масса «выброшенного» в ходе события водорода составила 33 земных массы, а пыли — 0,33 земных массы. Расчёты позволили учёным утверждать, что масса наблюдавшейся звезды составляла 0,8‒1,5 солнечной, а масса планеты — 1‒10 масс Юпитера. Ожидается, что Землю постигнет та же судьба, когда солнце станет красным гигантом примерно через 5 млрд лет. Впрочем, вспышка в этом случае для отдалённого наблюдателя будет не такой яркой.

Что точно происходило с планетой в наблюдавшемся случае, пока неизвестно. Тем не менее, теперь учёные представляют себе, как именно выглядит планетарное поглощение, и смогут выявлять похожие события в будущем. Подробное описание исследования опубликовано в докладе в журнале Nature.

На днях появилась информация о том, что японским астрономам под руководством Шуна Иноуэ (Shun Inoue) из Киотского университета удалось поймать сильнейшую за всю историю наблюдений вспышку на звезде.

Наше Солнце выходит на пик очередного 11-летнего цикла активности. Далёкие звёзды в этом плане не являются исключением. Они точно также имеют свои циклы и последствия этого — пятна, выбросы коронарной массы и вспышки. И это могут быть невообразимые по своему масштабу события, которые не просто формируют космическую погоду в системе, но могут запросто уничтожить в ней всё живое. Оказалось, за примерами далеко ходить не надо.

Событие в представлении художника. Источник изображения: NAOJ

Японским астрономам под руководством Шуна Иноуэ (Shun Inoue) из Киотского университета удалось поймать сильнейшую за всю историю наблюдений вспышку на звезде. К счастью, наше Солнце не такое активное, как одна из звёзд в двойной системе V1355 Orionis, которая и произвела эту вспышку. Событие произошло на удалении 400 световых лет от нас и никак не могло повлиять на космическую погоду в нашей системе, но в своей родной системе оно могло наделать беды.

Скорость извержения материала звезды достигла 900 км/с, что почти в три раза быстрее скорости убегания звезды. Яркость события более чем десятикратно превышала самую сильную зафиксированную в истории земных наблюдений вспышку. Астрономы не до конца понимают физику таких процессов, поэтому все подобные события тщательно анализируются, а аномалии и вовсе на вес золота. Именно исключения из правил двигают прогресс и науку, что в полной мере относится к астрономии.

В наблюдениях учёные из Японии использовали как свой инструмент — 3,8-метровый телескоп Seimei Telescope, так и космическую обсерваторию Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), которая ищет экзопланеты. Понимание физики вспышек, выбросов коронарной массы и активности звёзд в целом поможет в оценках вероятности жизни в иных мирах и, что более важно, позволит нам лучше прогнозировать эти же события на Солнце.

Аргентинский астроном-любитель Эдуардо Шабергер Пупо (Eduardo Schaberger Poupeau) поделился редким изображением «плазменного водопада», высота которого над поверхностью звезды составила около 100 000 км — это как восемь планет размером с Землю, поставленных друг на друга.

Источник изображения: Eduardo Schaberger Poupeau

Зафиксированное астрофотографом явление называется протуберанцем полярной короны — такие протуберанцы возникают между 60° и 70° северной и южной широты, а вещество быстро возвращается к поверхности звезды из-за особо сильных магнитных полей в этой области. Поэтому такие выбросы называют «плазменными водопадами». Плазма при данном явлении находится не в свободном падении, а движется под действием магнитного поля, которое её и выбросило — вниз она направляется со скоростью около 36 000 км/ч, что намного быстрее, чем можно было бы объяснить только действием магнитных сил. Учёные пока не разгадали всех механизмов этого явления.

Предполагается, что во время своего выброса протуберанец полярной короны проходит две фазы: медленную, когда плазма неспешно поднимается вверх, и быструю, при которой она ускоряется к высшей точке. Явления подобного рода представляют интерес не только для физики Солнца, но и для ядерной физики: магнитное поле вблизи солнечных полюсов эффективно сдерживает плазму, и особенности этого процесса могут помочь в проектировании термоядерных реакторов.

Протуберанцы полярной короны — довольно распространённые явления, хотя их снимки удаётся заполучить достаточно редко. Но по мере нарастания солнечной активности в текущем 11-летнем цикле их частота может дополнительно вырасти. Так, в начале февраля массивный солнечный протуберанец оторвался от Солнца и оказался захвачен огромным и быстрым полярным вихрем, в котором пребывал около 8 часов.

В NASA сообщили, что сегодня в 05:33 по московскому времени на Солнце произошла мощная вспышка. Интенсивность события была экстремального класса с индексом X1.2. В это время на освещённой стороне Земли резко ухудшилась, а местами совсем пропала высокочастотная радиосвязь. О выбросе коронарной массы не сообщается, поэтому информации о возможной скорой геомагнитной буре нет.

Источник изображения: www.spaceweather.gov

Солнце движется к пику активности в своём очередном 11-летнем цикле. Текущий цикл 25-й по счёту с момента начала детальных наблюдений за Солнцем. Пик активности ожидается в конце 2024 года или в начале 2025 года. До этого осталось не так много времени, и уже собрано достаточно статистики, чтобы ожидать ощутимо большей активности Солнца, чем в предыдущем цикле и, надо сказать, складывающаяся ситуация беспокоит учёных.

Особую озабоченность вызывает растущий на орбите флот спутниковых созвездий связи. При утере управляемости, а оборудование может выйти из строя после особенно мощной и крайне неудачно направленной на Землю вспышки, разрушение спутников на орбите может принять каскадный и лавинообразный характер. Это вряд ли приведёт к тотальным разрушениям на Земле, но небо для запуска новых космических аппаратов может закрыть надолго. Недавний цикл статей в Nature был именно об этом.

С начала текущего года сегодняшняя вспышка класса X четвёртая по счёту в этой категории, но не самая сильная. Самая сильная с индексом X2.2 произошла 17 февраля. Впрочем, у нас есть к чему «стремиться». С момента наблюдения за Солнцем самая сильная вспышка произошла в 2003 году — ей был присвоен «внеклассовый» индекс X28. Когда она произошла, в нескольких штатах США было полное отключение энергосетей, не говоря о перебоях в связи.

Наблюдающие за Солнцем обсерватории обнаружили на нём вторую за последнюю неделю «дыру» — гигантское тёмное пятно близко к экватору звезды. Это пятно меньше первого — не 30 диаметров Земли, а всего 20 — однако его расположение почти гарантирует выброс плазмы в сторону Земли, ведь «дыра» расположена почти в плоскости эклиптики, а не полюсах. Но ничего экстраординарного не произойдёт, успокаивают учёные.

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

Обнаруженное 22 марта на Солнце пятно гигантского размера произвело незаметный выброс коронарной массы, но разразившаяся три дня спустя на Земле геомагнитная буря стала неожиданно сильной по другим обстоятельствам. В это время произошла целая серия незаметных выбросов КВМ, что усилило эффект влияния солнечного ветра на магнитное поле Земли и её атмосферу. Полярные сияния наблюдались вплоть до южных штатов США и южнее Челябинска в России.

Второе новое пятно — затемнение поверхности Солнца в процессе некоторого снижения температуры в данной области — почти со 100-процентной вероятностью направит на Землю солнечный ветер на очень большой скорости. Это произойдёт в силу его ориентации.

«То, что эта дыра находится на экваторе, означает, что мы практически гарантированно увидим быстрый ветер на Земле через пару дней после того, как она повернет за центральный меридиан, — сказал в интервью Insider Даниэль Вершарен (Daniel Verscharen), доцент кафедры физики космоса и климата Университетского колледжа Лондона. — Я бы ожидал, что быстрый ветер из этой корональной дыры придёт на Землю примерно в ночь с пятницы на субботу на этой неделе».

На данный момент нет предпосылок, чтобы считать поток ожидаемой на Земле солнечной плазмы чем-то экстраординарным. Полярные сияния ожидаются меньшей интенсивности, чем наблюдались в минувшую пятницу. В то же время надо понимать, что выбросы плазмы из области пятен плохо себя обнаруживают в отличие от выбросов, которые сопровождаются вспышками на Солнце, и нас может ждать сюрприз. Хорошо, если дело закончится наблюдением аврор в нетипичных для этого местах. Хуже, если из строя будут выходить спутники и системы связи.

Вчера произошла неожиданно сильная геомагнитная буря, которой не наблюдалось за последние шесть лет. Причиной этого события стал выброс коронарной массы Солнца, который учёные пропустили. Уже по факту события интенсивность бури была повышена с уровня G2 (средняя) до G4 (сильная). Пик события пришёлся на вечер пятницы по московскому времени. Вчера северное сияние можно было наблюдать в Москве и Челябинске, а в США вплоть до южных штатов.

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

Максимальная активность Солнца в текущем 25 цикле 11-летней активности будет достигнута примерно через два года. Но данные наблюдений уже говорят о том, что Солнце ведёт себя заметно активнее, чем в предыдущем цикле. Это представляет определённую проблему для новой космонавтики с её многочисленными спутниковыми группировками и сотнями запусков в год. Например, вчера ожидание геомагнитной бури на 90 минут задержало запуск ракеты-носителя Electron компании Rocket Lab. И это не перестраховка. Несколько лет назад геомагнитная буря привела к потере ряда спутников компании SpaсeX.

Выброс коронарной массы Солнца — частиц солнечного вещества в виде облака плазмы — крайне тяжело наблюдать, особенно если он направлен в сторону Земли. На фоне Солнца его банально не видно, особенно если выброс КВМ происходит без вспышек на Солнце. Учёные ожидали чего-то подобного после появления на нашей звезде огромного тёмного пятна размерами с 20–30 диаметров Земли, но не смогли оценить масштаб последствий этого явления.

Источник изображения: NOAA

Как результат, через двое суток после фиксации 22 марта события на Солнце выброшенное вещество в виде высокоэнергетических частиц достигло Земли 24 марта и привело к ярчайшим полярным сияниям не только в высоких широтах планеты, но было видно вплоть до южных штатов Колорадо и Нью-Мексико. В России полярные сияния можно было наблюдать до широты Челябинска и даже южнее, что бывает очень нечасто.

Команда, управляющая зондом Parker Solar Probe, 13 февраля аварийно отключила один из ключевых датчиков на борту аппарата из-за сбоя. Прибору не смогли обновить прошивку, а управление с Земли было невозможным — зонд находился по ту сторону Солнца вне зоны устойчивой связи. Прибор смогли запустить 10 марта за неделю до очередного 15-го по счёту сближения зонда с нашей звездой. Встреча прошла блестяще и даже лучше прежних.

Источник изображений: NASA

Во время 15-го сближения с Солнцем, а таких сближений в миссии Parker Solar Probe запланировано 24, одновременно с зондом за Солнцем наблюдало свыше 40 земных обсерваторий и три автоматические космические станции: Solar Orbiter и BepiColombo, а также космический аппарат NASA Solar Terrestrial Relations Observatory-A (STEREO-A). Фактически состоялся «парад спутников», если уместно сравнить ситуацию с таким астрономическим явлением, как Парад планет.

Все космические станции вместе с зондом Parker Solar Probe и Землёй выстроились в одну условную линию, находясь при этом на разных расстояниях от Солнца. При этом на одном конце находился Parker Solar Probe и он буквально окунулся в атмосферу звезды, а на другом конце была Земля и десятки обсерваторий с оптическими телескопами, радиотелескопами и инфракрасными приборами. Сложилась идеальная и редкая конфигурация, когда солнечный ветер мог наблюдаться с одного ракурса, но с разных расстояний. Это внесло свой ценный вклад в наши знания о физике Солнца, и на этом сбор информации не закончился.

В момент максимального сближения с Солнцем 17 марта зонд Parker приблизился к звезде на расстояние 8,529 млн км. Максимальная скорость зонда составила 586 797 км/ч. Вскоре зонд начнёт удаляться от Солнца и пойдёт на новый 16-й виток, чтобы в 2024 году в последний раз сблизиться с звездой и упасть на неё.

Центр прогнозирования космической погоды Национальной метеорологической службы США сообщил, что 15 марта полярные области Земли накрыли облака «тёмной плазмы». В отличие от светового излучения и потока заряженных частиц, вещество из короны Солнца или корональный выброс массы не всегда попадает на Землю. Но если это происходит, магнитное поле планеты оттягивает заряженные частицы к полюсам, концентрируя там все эффекты от помех до полярных сияний.

Источник изображения: NASA Solar Dynamics Observatory

Выброс коронарной массы с Солнца называют тёмной плазмой по той причине, что она менее нагрета и не такая яркая, как корона светила и поэтому плохо видна в телескопы. Также выбросы коронарной массы могут происходить без вспышек на Солнце, что затрудняет их фиксацию. В то же время это миллионы тонн вещества в виде облака и принципиально важно знать направляются они в сторону Земли или от неё.

При средней скорости движения КВМ на уровне 400 км/с до Земли плазма долетает за трое или четверо суток. Коронограф обсерватории солнечной динамики (SDO) NASA и спутник Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) NASA и ESA зафиксировали корональной выброс массы 11 марта и определили его направление на Землю. Облако плазмы накрыло планету 15 марта в 08:59 по московскому времени. Примерно с этого момента на полюсах планеты начались помехи в радиосвязи и полярные сияния.

Источник изображения: NOAA

Возникшая геомагнитная буря получила статус G2 — на единичку выше первичного прогноза (G1), сделанного 11 марта. Это умеренное по интенсивности событие, которое не вызвало значительных опасений.

Напомним, сейчас активность Солнца нарастает. Наша звезда находится в очередном 11-летнем цикле активности или 25 с начала наблюдения. Максимальная активность Солнца ожидается в конце 2024 года и в начале 2025. Есть признаки того, что по сравнению с 24 циклом в этот раз активность будет выше, что приведёт к росту вспышек на Солнце и большему числу геомагнитных бурь на Земле и в Солнечной системе в целом. Солнечный ветер и выбросы плазмы также окажут влияние на работу спутников и космических экспедиций, что заставляет направлять всё больше и больше усилий на прогнозирование космической погоды.