Динамики 8 сентября 2010 года

Что вызывает увеличение солнечной активности? Что провоцирует солнечные разрядки? Солнечная гелиопауза — внешняя граница гелиосферы — находится почти в 100 а.е. от Солнца (то есть 100 расстояний от Солнца до Земли)[57]. Вспомните, что с электрической точки зрения пара Солнце-гелиопауза действует как гигантский конденсатор, в котором Солнце — это относительно позитивный электрод (анод), а самая дальняя область гелиосферы, также известная как «гелиопауза», является негативным электродом (катодом).

Небесные тела внутри гелиосферы Солнца, такие как планеты и кометы, могут провоцировать разрядки Солнца (солнечные вспышки, солнечные пятна, корональные выбросы массы), также как и москит вызывает электрический разряд, пролетая между двумя проводами лампы от мух. В обоих случаях сопротивление между двумя электродами снижается инородным телом, что и позволяет произойти разряду.

Влияние небесных тел на солнечные разрядки зависит от нескольких факторов: их размера, электрического заряда, траектории движения и местоположения.

Чем массивнее и негативнее заряжено тело, тем больше вероятность того, что оно спровоцирует разрядку (относительно) позитивного Солнца. С этой точки зрения Юпитер, Сатурн и кометы являются главными причинами разрядки Солнца. Юпитер и Сатурн играют основную роль в этом процессе в силу того, что они очень массивны и электрически сильно заряженные планеты. Например, магнитное поле Юпитера примерно в 10 раз сильнее магнитного поля Земли и достигает 14 Гауссов на полюсах, ^[58]что делает его мощнейшим планетарным магнитным полем в Солнечной системе.

В сравнении с Сатурном и Юпитером кометы малы. Однако их хвост, состоящий из высокоплотной плазмы может растягиваться на миллионы километров и имеет чрезвычайно высокий заряд, частично из-за эксцентриситета их орбит. ^[59]Об этом говорит сильное свечение, которое проявляют кометы, а также их способность удерживать огромную оболочку Ленгмюра (двойную прослойку) вокруг себя. ^[60]

В модулировании солнечной активности небесные тела могут действовать совместно. Как правило, выравнивания планет ведут к суммированию электрического потенциала каждой из них. ^[61]Конечно, если в такое выравнивание вовлечены такие электрически активные планеты, как Юпитер и Сатурн, разрядка будет гораздо более мощной. Если участником планетарного выравнивания оказывается Земля, или если она находится достаточно близко от линии выравнивания, то она сама может оказаться на пути сильной солнечной эмиссии. ^[62] Это приводит к нескольким эффектам, одним из которых являются полярные сияния, когда большое количество солнечных частиц входит в атмосферу Земли через самые тонкие области (полярные области) и ионизируют небо, благодаря чему мы можем наблюдать сияющие огни в высоких широтах.

Ещё одним прямым следствием скачков солнечной активности являются геомагнитные штормы. «Солнечный супершторм» 1859 года — один из самых известных примеров:

В сентябре 1859 года был зафиксирован рекордный из когда-либо произошедших геомагнитных штормов. С 28 августа по 2 сентября 1859 года на Солнце наблюдалось большое количество пятен и вспышек. Это событие упоминается как солнечный супершторм 1859 года, или событие Каррингтона. Можно предположить, что на Солнце произошел массивный корональный выброс массы с сопутствующей вспышкой, который достиг Земли за восемнадцать часов, когда обычно на это уходит три или четыре дня. Как в США, так и в Европе телеграфные линии были подвержены ЭДС (электродвижущей силе), а в некоторых случаях били телеграфистов током и вызывали пожары. Полярные сияния — явления, которые обычно происходят только на полюсах, — наблюдались даже в таких южных регионах как Гавайи, Мексика, Куба и Италия. ^[63]

Рисунок 29 Южное полярное сияние (над Антарктикой),
полученное со спутника в 2005 году. © NASA

Электрические токи, вызванные этим суперштормом на Земле, были настолько сильны, что вывели из строя всю энергосистему США. Хотя телеграфные линии были обесточены, они продолжали функционировать, приводимые в действие исключительно током, вызванным суперштормом:

Этот почти невероятный случай произошел с линиями Американской Телеграфной Компании между Бостоном и Портландом, с линиями Олд Колони и Фолл Ривер Рэйлроад Компани между Южным Брейнтри и Фолл-Ривер, а также на линиях в других частях страны. Состояние линий 2 сентября 1859 года было таково, что в течение более одного часа они предоставляли коммуникацию с помощью одних лишь космических элементов питания. ^[64]

Даже такое небольшое небесное тело, как Луна, может оказывать весьма ощутимые воздействия на Землю, в особенности на погоду. На практике некоторые метеорологи ^[65] учитывают позиции Солнца, Луны и Земли при расчёте прогнозов погоды, которые часто оказываются поразительно точными.

Новолуния — это периоды нестабильной погоды. До того момента, когда появляется новая луна, она находится прямо между Солнцем и Землей, закрывая Землю от солнечной активности. Затем, в течение нескольких дней после новолуния, Земля оказывается беззащитной перед воздействием солнечных ветров и внезапно получает массивный поток солнечных частиц, приводящих к ухудшению погодных условий.

Рисунок 30 Во время полнолуния Луна находится в плазменном хвосте Земли, что усиливает её электромагнитное воздействие на Землю. © SOHO/NASA, адаптированное Sott.net

Полнолуния зачастую сопровождаются нестабильной погодой и катастрофическими событиями, поскольку, как изображено на рис. 30, в течение этой фазы Луна входит в плазменный хвост Земли (геомагнитный хвост) и нарушает её электромагнитную активность. ^[66]В таких случаях Луна воздействует на плазмосферу Земли подобно вышеупомянутому воздействию комет внутри солнечной гелиосферы. Луна действует как тело, которое создаёт разрядку земного конденсатора. К тому же, в течение полнолуния Луна и Земля выравнены, что суммирует их потенциалы разрядки, что, в свою очередь, приводит к увеличению солнечной активности. Отсюда и связь между полнолунием и увеличенной солнечной активностью. ^[67]

Подобным образом сильное влияние на Землю, из-за её близкого расположения, может оказывать и Венера (см. рис. 31). На самом деле плазменный хвост Венеры простирается на 45 миллионов километров в направлении орбиты Земли. ^[68]Её плазменный хвост почти достигает Земли в периоды их ближайшего расположения, и тем самым может сильно нарушать электрическое состояние Земли. Этот плазменный хвост формирует неустойчивую цепь передачи заряда между двумя расположенными рядом планетами. ^[69]Более того, в таких случаях Венера и Земля выравниваются с Солнцем, что увеличивает их потенциалы разрядки.

Рисунок 31 Плазменный хвост Венеры почти достигает Земли

* * *