Једног неуобичајено тропског јутра у зони залива Сан Франциско, земља блиста валовима врућине и немогуће је погледати у небо без шкљоцања. Али права топлина налази се у лабораторији Лоцкхеед Мартин Солар и астрофизике у Пало Алту. Тамо, у мрачној соби препуној компјутерских процесора, поглед високе дефиниције према Сунцу испуњава девет повезаних телевизорских екрана како би се створила соларна екстраваганца широке седам стопа, широка седам стопа.
Из ове приче
[×] ЗАТВОРИ
ВИДЕО: Коришћење сунца за прављење музике
[×] ЗАТВОРИ
Нови телескопи омогућили су научницима невиђен поглед на Сунце, помажући им да боље разумију соларну активност
Видео: Невероватни поглед на соларне бакље
Сличан садржај
- Сунчани вртлог зелених гасова чуда
- Шпански пробој у кориштењу соларне енергије
- Фантастичне фотографије нашег Сунчевог система
Соларни физичар Карел Сцхријвер уписује наредбе за почетак емисије: убрзани филм низа експлозија које су 1. августа 2010. омотале Сунце. „Ово је један од најневероватнијих дана које сам икад видео на Сунцу“, каже Сцхријвер . Две деценије гледа у нашу најближу звезду.
"На почетку овај мали регион одлучује да није срећан", каже он, звучећи као астрономски психијатар који се суочава са соларним неурозама. Он указује на бљесак, скроман грч беличасте светлости. „Затим, овај оближњи регион почиње да постаје несрећан и то бљесне. Тада огромна нит еруптира и пробија кроз [магнетно] поље попут ножа. Видимо овај лук ужареног материјала и он расте са временом. Мало филатора испод лука каже: "Не свиђа ми се тај један бит", и он постаје нестабилан и нестаје. "
Ко је знао да Сунце има толико личности?
У року од неколико сати - потрошених до неколико минута у дигитализованој репризи - велики део магнетног поља „узнемирава се“, каже Сцхријвер и преуређује се, пуштајући ракете и огромне појаве магнетизованог гаса. Ланчана реакција је живописнија од било које холивудске представе. „Када ове филмове покажемо по први пут нашим колегама, “ каже Сцхријвер, „професионални израз је углавном„ Вхоа! “
Бујица слика долази са најнапреднијег сателита који је икада проучавао Сунце: НАСА-иног Соларна динамичка опсерваторија или СДО. Лансиран у фебруару 2010. године, СДО гледа у звезду са тачке 22.300 миља изнад Земље. Орбита сателита држи је у стабилном положају с обзиром на две радио антене у Новом Мексику. Сваке секунде, 24 сата дневно, СДО избацује 18 мегабајта података у земљу. Слике високе резолуције, као и мапе Сунчевих мучених магнетних поља, показују генезу сунчевих пега и порекло њихових избијања.
Овај соларни филм требало би да пружи нове увиде у свемирско време - утицаје који се осећају на Земљи када нас избацивање Сунца крене на пут. Понекад је време благо. 1. августа 2010. године, ерупције су започеле шарене приказе ауроре бореалис над Сједињеним Државама два дана касније када је брза олуја набијеног гаса ометала магнетно поље Земље. Али када се Сунце заиста наљути, северно светло може сигнализирати потенцијално онемогућавајуће претње.
Најинтензивнија соларна олуја икада забележена погодила је у лето 1859. Британски астроном Рицхард Царрингтон 1. септембра посматрао је џиновску мрежу сунчевих пега, праћен најинтензивнијим пожарима икад пријављеним. За 18 сати, Земља је била под магнетном опсадом. Заслепљујућа северна светла блистала су све до југа попут Карипског мора и Мексика, а варљиве жице угасиле су телеграфске мреже - Интернет дана - широм Европе и Северне Америке.
Магнетна олуја 1921. уништила је систем сигнализације железничких пруга у Нев Иорку. Соларна олуја у марту 1989. оборила је електроенергетску мрежу у Квебеку, ускраћујући милионима купаца струју за девет сати. А 2003. године, низ олуја изазвао је нестанке у Шведској, уништио је јапански научни сателит од 640 милиона долара и присилио авиокомпаније да преусмере летове са Северног пола по цени од 10.000 до 100.000 долара сваки.
Наше модерно, глобално повезано електронско друштво сада се толико ослања на далеке трансформаторе и ројеве сателита да би велика експлозија Сунца могла срушити много тога. Према извештају Националног савета за истраживање из 2008. године, соларна олуја величине 1859. или 1921. могла би да заузме сателите, онемогући комуникационе мреже и ГПС системе и испржи мрежу електричне енергије по цени од три билиона долара или више.
„Простор око нас није тако доброћудан, пријатељски настројен и пријатан нашој технологији као што смо претпостављали“, каже Сцхријвер.
Документирајући порекло ових олуја до данас без преседана, СДО пружа истраживачима најбољу прилику за разумевање Сунчевих деструктивних способности. Циљ је предвидјети свемирско време - унапред прочитати Сунчева расположења да против њих можемо предузети мере предострожности. Успех ће се ослањати на гледање кроз Сунчеву површину како би се видели магнетни изљеви док се развијају, на готово исти начин као што метеоролози користе радар који продире облаком да виде знаке торнада пре него што зазвони на земљу.
Али за сада је Сунчева активност толико сложена да конвулзије збуњују врховне умове поља. На питање да објасни физику која покреће Сунцево насиље, научник СДО Пхилип Сцхеррер са Универзитета Станфорд не трага за речима: "Ми то у основи не знамо."
Наша матична звезда је удаљена само осам минута, док светлост лети. Сунце добија више времена за телескоп него било који други објекат у свемиру, а истраживање је глобално предузеће. Најуспешнији сателит пре СДО-а, заједничка мисија НАСА-Европске свемирске агенције која се зове Соларна и хелиосферна опсерваторија (СОХО), још увек шаље слике Сунца 15 година након његовог лансирања. Мањи истраживач у свемиру, зван Хиноде, је јапанско-НАСА-ина сарадња која проучава како магнетна поља Сунца складиште и ослобађају енергију. А НАСА-ина мисија за соларне земаљске односе (СТЕРЕО) састоји се од два готово идентична сателита који путују Земљином орбитом, једног испред наше планете и једног иза. Сателити омогућавају научницима да стварају тродимензионалне слике избацивања сунца. Сада на супротним странама Сунца, прошлог фебруара, направили су прву фотографију целокупне Сунчеве површине. На терену телескопи на Канарским острвима, у Калифорнији и другде истражују Сунце техникама које елиминишу замагљујуће ефекте Земљине атмосфере.
Сунце је вртајућа кугла са гасом довољно велика да садржи 1, 3 милиона Земље. Његово језгро је пећ нуклеарне фузије, која претвара 655 милиона тона водоника у хелијум сваке секунде на температури од 28 милиона степени Фаренхеита. Ова фузија ствара енергију која на крају доспева до нас као сунчева светлост. Али језгра и унутрашњи слојеви Сунца су толико густи да би могло да прође милион година да би се фотон енергије борио са само две трећине пута. Тамо долази до онога што соларни физичари називају „конвективном зоном“. Изнад тога је танак слој који ми доживљавамо као површину Сунца. Соларни гасови се настављају далеко у свемир иза ове видљиве ивице у блиставој врућој атмосфери која се зове корона. Кроз читав соларни систем дува јаки соларни ветар.
Ствари постају посебно занимљиве у конвективној зони. Огромне греске набијеног гаса дижу се и падају, као у лонцу с кључалом водом, само још јаче. Сунце се окреће различитим брзинама - отприлике једном у 24 дана на свом екватору и спорије, на сваких 30 дана, на својим половима. Ова разлика у брзини смањује гас и тањира његове електричне струје, подстичући Сунчева магнетна поља. Свеукупно магнетно поље има смер, баш као што Земљин северни и јужни пол привлаче наше компасе. Међутим, Сунчево поље је пуно кривина и нагиба, и сваких 11 година оно се окреће: северни пол постаје јужни, а потом 11 година поново северни. То је динамичан циклус који научници не схватају у потпуности, и то је у средишту већине напора да разумеју како се Сунце понаша.
За време тих окретаја, Сунчево дубоко магнетно поље постаје стварно усрано. Она се диже и провири кроз видљиву површину да би створила сунчеве пеге. Ове тамне мрље гаса хладније су од остатка Сунчеве површине јер закопчана магнетна поља делују као баријере, спречавајући да Сунчева енергија не испадне у свемир. Поља на сунчаним мрљама могу бити еруптирана. Изнад сунчевих мрља Сунчево магнетно поље се петља и врти се кроз корону. Ова крила активирају експлозије на Лоцкхеедовим видео екранима у Пало Алту.
Сцхријвер и његов шеф, Алан Титле, заједно су радили 16 година, довољно дуго да међусобно доврше реченице. Најновија креација њихове групе, Скупштина атмосферског снимања - сет од четири телескопа који снимају милионе степени гасова у корони - један је од три инструмента распоређена на СДО-у. НАСА га упоређује са ИМАКС камером за Сунце.
„Тај мехурић гаса који дува 30 пута је већи од Земљиног пречника, креће се милион миља на сат“, каже Наслов, показујући на екрану све већи црвени вртлог који је СДО ухватио убрзо након лансирања сателита. И, напомиње готово случајно, ово је била прилично мала ерупција.
Магнетна поља одржавају Сунчеве гасове у линији док се лукобирају у свемир, каже Наслов, баш као што и магнет за шипке поставља гвожђе у уредне шаре. Што су поља замршенија, она су мање стабилна. Соларни изљеви се дешавају када магнетна поља ускоче у нови образац - догађај који физичари називају „поновно повезивање“.
Типични соларни излив избачен на Земљу, назван избацивање короналне масе, могао би да садржи десет милијарди тона наелектрисаног гаса који се утркује кроз свемир. „Морате да замислите скуп снага који је довољан да спустите сву воду у реку Мисисипи брзином 3000 пута брже него што млазни авион лети, за 15 до 30 секунди“, каже, паузирајући тренутак да то пусти да потоне . "На Земљи ово нема противника. Имамо проблема са објашњавањем ових процеса. "
Претходне соларне мисије направиле су нејасне снимке великих избацивања короналних маса. Остали телескопи зумирали су ради ситних детаља, али могли су да се фокусирају на само мали део Сунца. Висока резолуција СДО-а читаве хемисфере Сунца и његови снимци брзог паљбе откривају како се површина и атмосфера мењају из минута у минут. Неке су карактеристике толико неочекиване да их научници још увек нису именовали, попут узорка гаса који наликује чеповима који Сцхриј-вер види на екрану прстом. Сматра да је спирално магнетно поље које се види уз њену ивицу, а провлачи се кроз гас док се успиње у свемир. „Као да се [плин] подиже у сљеповима“, каже он.
Пре мисије је било годину дана, научници су анализирали стотине догађаја који су трајали хиљаде сати. (Открили су да ће ерупције 1. августа бити повезане магнетним „зонама грешака“ које се протежу на стотине хиљада километара.) Тим ради под притиском НАСА-е и других места за боље прогнозе свемирског времена.
„Добри Боже, ово је компликовано“, каже Сцхријвер, играјући филм о Сунчевом расположењу другог дана. "На Сунцу није миран дан."
Неколико километара даље, на кампусу Станфорда, соларни физичар Пхилип Сцхеррер се бори са истим питањем које анимира групу Лоцкхеед Мартин: Хоћемо ли моћи предвидјети када ће Сунце катаклизмично нагазити напуњени гас ка Земљи? „Желели бисмо да направимо добру процену да ли ће дати активни регион произвести ракете или масовна избацивања или ће то једноставно нестати“, каже он.
Сцхеррер, који користи сателитску везу за телевизијски пријем, објашњава утицај свемирског времена присјећајући се једног догађаја из 1997. године. „Једне суботе смо се пробудили и све што смо видели било је празно“, каже он. Избацивање короналне масе прошло је поред Земље ноћ раније. Магнетни облак је очигледно извадио сателит Телстар 401 који користи УПН и друге мреже.
„То сам узео лично, јер то је био„ Стар Трек “[нисам могао да гледам]“, каже Шеррер са шкрипавим осмехом. "Да се то догодило ујутро Супер Бовла, сви би за то знали."
Сцхеррер-ов тим и инжењери компаније Лоцкхеед Мартин развили су СДО Хелиосеизмички и магнетни имагер, инструмент који улази у унутрашњост Сунца која се креће и прати правац и јачину магнетног поља, креирајући црно-беле мапе назване магнетограми. Када се појаве сунчеве мрље, мапе показују магнетске немире на основама лучних грађевина у Сунчевој атмосфери.
Инструмент такође мери вибрације на Сунчевој површини. На Земљи сеизмолози мјере површинске вибрације како би открили земљотресне грешке и геолошке структуре далеко под земљом. На Сунцу вибрације не потичу од сунчевих удара, већ од пулсација које изазивају плинови који на површини подижу и спуштају брзином од око 700 миља на сат. Како се свака мрља гаса сруши, то потискује звучне таласе на Сунце и они скачу по целој звезди. Сцхеррер-ов уређај мери те вибрације на Сунчевом лицу.
Кључно је, каже Сцхеррер, водећи стручњак за хелиосеизмологију, како је ова наука позната, да се звучни таласи брже крећу кроз топлији гас, попут турбулентних чворова далеко испод површине који често преписују сунчеве мрље. Звучни таласи се такође убрзавају када се крећу кроз гасове који теку у истом правцу. Иако ова мерења стварају математичке ноћне море, рачунари могу да створе слике онога што се дешава испод Сунчеве површине.
На овај начин, Сцхеррер-ов тим може открити сунчеве пеге на далекој страни Сунца данима пре него што се ротирају у поглед и пре него што буду у стању да испаљу штетне честице и гас ка Земљи. Научници се такође надају да ће уочити активне области које бубу из Сунца дан или више пре него што буду видљиве као сунчеве пеге.
Ове технике омогућавају преглед надолазећих атракција. Изазов, каже Шеррер, је проналажење правих знакова магнетног увијања који - попут радарских слика новонасталог торнада - дају поуздана упозорења. Неки истраживачи су се уписали у облик магнетних поља, примећујући да одређена закривљеност у облику слова често најављује избијање. Други гледају да ли се магнетна снага кроз средиште места за сунчање брзо мења - што је знак да је можда спреман да је шкљоцне.
Сцхеррер позива неке слике на екран, извињавајући се да нису супарнички филмовима из Лоцкхеед-а. Хелиосеизмичке слике ме подсећају на наличну наранчасту површину, са чворовима гаса који се уздижу нагоре по целој сфери Сунца. Магнетна графика баца Сунце у мрље сиве нијансе, али када Сцхеррер зумира, црне и беле флеке прерасту у неправилне закрпе. То су врпце магнетне силе, које пробијају или излазе из Сунчеве непрестане покретне површине.
Кад се линије магнетног поља поново повежу високо у Сунчевој атмосфери, Сцхеррер каже, „то је врло попут кратког споја када струјом додирнете две жице. Енергија која тече струјом претвара се у топлоту или светлост. “Изненадне искре пуцају дуж магнетног поља и залазе у површину Сунца, стварајући снажан бљесак.
Најјача магнетска поља Сунца могу заробити милијарде тона гаса испод њих, постављајући позорницу за избацивање короналних маса. Када магнетна реконекција изненада ослободи сву ту напетост, гас се спушта сунчевим ветром у свемир. „То је попут пресецања струне на балону са хелијем“, каже Сцхеррер.
Проучавајући многе такве догађаје, Сцхеррер сматра да он и његове колеге могу осмислити систем који рангира сунце Сунца у циљу ерупције на Земљи - скала која би могла да се креће од „све јасно“ до „предузме мере предострожности“. Такве смернице не би биле предвиђања, признаје, и он такође признаје да соларно предвиђање можда никада неће бити у супротности са земаљским временским извештајима. Соларно предвиђање захтева да тим упореди недавне активности на Сунцу са рачунарским моделима. Али модели су толико уплетени да ће, док рачунар испусти одговор, Сунце можда већ искочити или ћутати.
Једно од највећих соларних изненађења у последњих 50 година није било Сунце, већ нешто што није учинио: није створило пуно сунчевих мрља током већине 2008. и 2009. године. „Прошли бисмо 60, 70, 80, 90 дана без иједне сунчеве мрље “, каже НАСА-ин уредник науке Тони Пхиллипс, који самостално објављује СпацеВеатхер.цом. „Током живота соларних физичара то нико није видео. Изненадила је целу заједницу. "
Нитко не зна шта је изазвало тишину. Дубоко магнетно поље очигледно се није искривило на свој уобичајени начин, можда зато што су електричне струје унутар Сунца постале слабије. Неки научници нагађали су да се Сунце гаси, бар привремено. Панел соларних физичара проучавао је ове промене и предвидио да би Сунчева активност у следећем 11-годишњем циклусу сунчевих места могла достићи тек половину његових недавних нивоа. То би могло имати мале последице на климатске промене. У прошлом веку, људска активност је далеко надмашила Сунчеве модулације у утицају на климу Земље. Ако се образац смањене соларне активности настави током другог Сунчевог циклуса и шире, суптилно смањење енергије Сунца могло би мало надокнадити глобално загревање.
Предвиђа се да ће Сунце достићи врхунац свог тренутног циклуса сунчевих пјега крајем 2013. или почетком 2014. Али нема разлога да мислимо да ће тако мирније Сунце тако остати. "Највећи догађај честица и геомагнетна олуја у записаној историји" - догађај из 1859. године који је приметио Царрингтон - "догодио се током соларног циклуса приближно исте величине као онај који пројекујемо у наредних пар година", каже Пхиллипс. Штавише, недавно истраживање Сули Ма и његових колега из Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику показало је да једна трећина соларних олуја које ударају на Земљу настаје без сунчевих бљескова или других знакова упозорења. Ови напади крађе указују на то да Сунце може бити опасно чак и када се чини тихо.
Нема начина да заштитимо Земљу од сунчевих ерупција; снажне олује увек ће пореметити магнетно поље наше планете. Али унапред упозорење може да ограничи њихов утицај. Мере предострожности укључују смањење оптерећења напајања ради спречавања пренапона на електричним водовима, стављање сателита у електронски безбедан режим и - у НАСА-ином случају - навођење астронаутима да се склоне у највише утврђене делове свог свемирског брода.
Чак и уз те мере, догађај озбиљан као соларне олује 1859. или 1921. године, проузроковаће пустош, каже соларни и свемирски физичар Даниел Бакер са Универзитета у Колораду, главни аутор извештаја Националног истраживачког савета из 2008. године. Људи постају све више овисни о комуникацијској технологији из године у годину, каже Бакер, чинећи нас све рањивијим на електромагнетски хаос. „Ти [тешки] догађаји се вероватно дешавају сваке деценије“, каже он. „Само је питање времена пре него што нас неко погоди.“
Бакер и његове колеге позвали су НАСА-у и Националну управу за океанске и атмосферске размере, која управља Центром за предвиђање свемирског времена у граду Боулдер, у држави Цолорадо, да развију систем сателита за упозорење о временским и временским приликама. Данас је једини инструмент који може одредити правац магнетног поља унутар приближавања избацивању короналне масе - критични фактор за одређивање како ће насилно реаговати на Земљу - на 13-годишњем сателиту који нема краткотрајну замену.
„Сунце је високо променљива звезда“, упозорава Бакер. „Ми живимо у његовој спољној атмосфери, а кибер-електрични кокон који окружује Земљу подложан је њеним ћудима. Боље да се с тим помиримо. "
Роберт Ирион режира програм писања науке на Калифорнијском универзитету у Санта Крузу.
Екстремна ултраљубичаста слика сунца. Плаве регије су најтоплије, са 1, 8 милиона степени Фаренхајта. (НАСА / ГСФЦ / АИА) 
Када избацивање короналне масе достигне Земљу, соларне честице струју дуж линија магнетног поља, енергизирају гасове у атмосфери и блистају као северно светло (у Манитоби). (Федерицо Буцхбиндер) 
Опсерваторија соларне динамике, приказана овде у уметничкој концепцији, покренута је 2010. године и пружа поглед без преседана према Сунцу. (НАСА) 
Бурна седмица на Сунцу кулминирала је ерупцијама 1. августа 2010, која је над Сједињеним Државама запалила северно светло. (НАСА) 
Био је то „један од најневјероватнијих дана које сам икад видио на Сунцу“, каже Карел Сцхријвер из ерупције из августа 2010. године. (Јохн Лее / Аурора Селецт) 
Посматрања из опсерваторије Соларне динамике показују изненађујућу сложеност на Сунчевој површини. Соларни ветрови струју у свемир из мрачне „короналне рупе“. (НАСА) 
Магнетна нит која плеше по Сунчевој јужној хемисфери Сунца дугачка је око 340 000 миља, или око 40 процената дуже од удаљености од Земље до Месеца. (Дидиер Фавре) 
Соларни бљесак који избија из Сунца прати трагове сјајних магнетних петљи. (НАСА) 
Пхилип Сцхеррер, у близини Станфордове соларне опсерваторије, користи хелиосеизмологију и магнетно снимање да би разумео дубоке структуре Сунца и видео шта се дешава на далекој страни звезде - пре него што се потенцијалне невоље превиде. (Јохн Лее / Аурора Селецт) 
Магнетна слика Сунца. (НАСА) 
Инструменти опсерваторије соларне динамике шаљу назад слике Сунца у различитим таласним дужинама. Једна таласна дужина избацивања короналне масе прошлог лета показује експлозију зрачења и магнетизованог материјала који је избио из Сунца. (НАСА) 
Ова таласна дужина даје јаснију слику експлозивног таласа како се ерупција шири по површини Сунца. (НАСА)
