«Солнечные пятна и космическая погода: физик КБГУ объясняет, как магнитные бури влияют на Землю

Фото: NASA

Откуда берутся пятна на Солнце и что такое солнечные бури? Этот вопрос, по мнению к.ф.м.н., ведущего инженера кафедры теоретической и экспериментальной физики института математики и естественных наук Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова Мартина Масаева, лежит в основе понимания так называемой «космической погоды» и её влияния на современные технологические системы. Как отмечает учёный, если взглянуть на наше светило через телескоп с защитным фильтром, оно предстанет не ослепительно гладким шаром, а живой, бурлящей плазменной оболочкой. По словам Масаева, периодически проступающие тёмные области — это не мистические образования, а прямое внешнее проявление мощнейших магнитных процессов, протекающих в недрах звезды.

Эксперт поясняет, что относительная «холодность» и тёмный вид пятен объясняются строго физическими механизмами. Солнце состоит из раскалённой плазмы, в которой непрерывно работает конвекция: горячие массы поднимаются из глубин, отдают энергию и опускаются обратно, поддерживая температуру видимого слоя на уровне примерно 5500 °C. Однако в некоторых зонах напряжённость магнитного поля возрастает в тысячи раз по сравнению с земной. Силовые линии сжимают плазму и буквально блокируют подъём горячих масс. Без притока энергии участок остывает до ~4000 °C, что на фоне раскалённого окружения воспринимается как тёмное пятно. Таким образом, по мнению специалиста, «холод» солнечных пятен — понятие условное, а их контрастность обусловлена подавлением конвекции сильным магнитным полем.

Как указывает Мартин Масаев, солнечные пятна далеко не безобидны. В зонах, где магнитные линии максимально запутаны и напряжены, они способны внезапно разрываться и пересоединяться, высвобождая колоссальную энергию. Учёный называет это явление солнечной вспышкой, за которой нередко следует корональный выброс массы. Это гигантское облако плазмы (протонов и электронов) вместе с вмороженным магнитным полем устремляется в межпланетное пространство со скоростями в миллионы километров в час. Если такой выброс направлен в сторону Земли, через один–три дня он взаимодействует с магнитосферой, провоцируя геомагнитную бурю.

Эксперт отмечает, что последствия таких бурь носят исключительно техногенный характер. Колеблющаяся магнитосфера работает как гигантский генератор, наводя дополнительные электрические токи в протяжённых проводниках на поверхности планеты: линиях электропередач, трубопроводах, подводных кабелях. Мартин Масаев напоминает, что именно скачок геоиндуцированных токов в марте 1989 года стал причиной масштабного отключения сети в канадском Квебеке, оставив без электроснабжения шесть миллионов человек. Что касается космических аппаратов, по словам учёного, они находятся за пределами плотной атмосферы и принимают на себя прямую бомбардировку заряженными частицами. На их внешних панелях накапливаются заряды, вызывающие микроразряды, высокоэнергетические протоны «переворачивают» биты в микросхемах, а нагрев верхних слоёв атмосферы увеличивает аэродинамическое сопротивление для спутников на низких орбитах. Всё это, подчёркивает специалист, приводит к временным сбоям навигации, помехам в радиосвязи и необходимости экстренной коррекции орбит, хотя современные системы уже проектируются с учётом этих рисков и оснащаются режимами безопасного ожидания.

По мнению к.ф.м.н. Мартина Масаева, за всей этой динамикой скрывается чёткий ритм, обусловленный работой солнечного «динамо». Солнце вращается дифференциально: экватор совершает оборот за 25 суток, а полярные области — за 35. Эта разница скоростей, в сочетании с конвективными потоками и силой Кориолиса, растягивает и закручивает первоначальное магнитное поле, формируя замкнутые петли, которые время от времени всплывают на поверхность в виде пар пятен противоположной полярности. Учёный отмечает, что примерно раз в 11 лет глобальное магнитное поле Солнца меняет знак, а количество пятен достигает нового максимума. Полный магнитный цикл составляет 22 года, однако для земного наблюдателя жизнь звезды измеряется именно одиннадцатилетним пульсом активности.

Подводя итог, Мартин Масаев характеризует солнечные пятна как надёжные индикаторы внутренней жизни звезды. Их физика, периодичность появления и способность порождать мощные выбросы плазмы наглядно демонстрируют, что Земля не существует в вакууме, а напрямую связана со светилом невидимыми магнитными нитями. Хотя солнечные бури не представляют угрозы для биосферы (атмосферу и магнитосферу не пробить ни одной вспышке), они способны временно дестабилизировать хрупкую технологическую инфраструктуру. Именно поэтому, по мнению эксперта, непрерывный мониторинг «космической погоды», развитие методов её прогнозирования и адаптация техники к этим явлениям остаются приоритетными задачами современной астрофизики, превращая потенциальные риски в возможность глубже понять устройство нашего космического дома.