Космические причины земных событий

10.06.2010

-

В статье главного научного сотрудника Физического института им. П.Н.Лебедева РАН Анатолия Дмитриевича Ерлыкина "Космические лучи, климат и происхождение жизни", недавно опубликованной с соавторами в журнале "ЦЕРН Курьер", обсуждается воздействие космических факторов на происходящее на Земле. После выхода знаменитой книги А.Л. Чижевского "Физические факторы исторического процесса" изучение такого воздействия стало предметом сразу нескольких областей науки. Работы ФИАН в этом направлении заслуживают особого внимания.

Излучение Солнца и воздействующие на нашу планету космические лучи образуют постоянный фон для всего происходящего на Земле. Возможно, этот фон относительно слаб по сравнению с некоторыми другими земными процессами, но именно он оказывается ключевым для многих примечательных явлений и событий. За историю ФИАН было выполнено много работ по изучению таких влияний. Это, например, исследования группы академика Александра Викторовича Гуревича, показавшие, что космические лучи являются поставщиками затравочных электронов, необходимых для возникновения молний. Другой пример - работы группы доктора физ.-мат.наук Владимира Александровича Царева, в которых было показано, что влиянием космических лучей обусловлено возникновение право-левой асимметрии молекул живых организмов.

В ХХ веке после начала электрификации обнаружилось, что космические факторы влияют также на электрические сети. Наиболее показательна в этом плане авария 1989 года в канадской энергетической сети, оставившая на несколько часов половину Канады без электричества. Воздействовать Солнце может и на полеты космических аппаратов. Так, увеличение плотности верхней атмосферы Земли после гигантской солнечной вспышки 1972 года привело к падению американской орбитальной станции Skylab. Космические факторы влияют также на темновой ток фотоумножителей, на шумы в полупроводниковых структурах и многое другое. Это последнее влияние тем существенней, чем миниатюрней приборы, которыми мы пользуемся, сюда относятся, в частности, мобильные телефоны, карманные персональные компьютеры, миниатюрные навигационные устройства и т.п. Наконец, в последние годы медицина предоставляет все больше фактов влияния космической погоды на самочувствие человека - его центральную нервную систему, плазму крови, скорости химических и биохимических реакций.

Основным фактором внешнего воздействия на Землю и основной причиной изменения космической погоды является Солнце. Говоря словами Чижевского, мы все живем в его объятиях. При этом объятия эти могут быть не только живительными, но и очень жесткими. Ключ к пониманию механизмов воздействия Солнца на Землю лежит не в привычном нам видимом излучении, дарящем тепло и свет, а в ультрафиолетовом и мягком рентгеновском диапазоне длин волн. Именно это жесткое излучение ионизует верхние слои атмосферы Земли, воздействует на радиационные пояса, сопровождает солнечные вспышки и корональные выбросы массы. При этом, поскольку жесткое излучение полностью поглощается атмосферой Земли, увидеть рентгеновское Солнце можно только из космоса. Именно такие эксперименты по наблюдению нашей звезды комплексами космических телескопов уже несколько десятков лет ведутся в ФИАНе.

Рассказывает ведущий научный сотрудник ФИАН, доктор физ.-мат.наук Сергей Александрович Богачев: "Создание космических телескопов - вершина современного спутникового приборостроения. Именно такими инструментами, которые позволяют не просто измерить параметры, а увидеть исследуемый объект, оснащены в настоящее время крупнейшие космические обсерватории мира. В мире существует всего несколько исследовательских групп, которые способны создавать и выводить на орбиту подобные приборы. В нашей стране безусловным лидером в этой области является ФИАН, где за последние 20 лет было создано и выведено на орбиту уже 4 комплекса телескопов. Новейший из них, комплекс солнечных телескопов ТЕСИС, наблюдал Солнце в течение всего 2009 года, предоставив более полумиллиона изображений с уникальными данными о физике солнечной атмосферы в условиях глубокого минимума активности. Помимо фундаментальных физических исследований, одной из задач этих наблюдений была разработка моделей космической погоды, позволяющих по наблюдениям событий на Солнце предсказывать отклик на них на Земле. В этом направлении сейчас достигнуты серьезные успехи. Для примера, еще в начале мая 2010 года нами был выдан долгосрочный прогноз о росте геомагнитной активности в конце месяца. Это прогноз, выданный за три недели до события и основанный на анализе структуры корональных дыр на поверхности Солнца, полностью подтвердился - в конце мая Земля прошла через целую серию магнитных бурь. Видно, что исследование космической погоды все больше превращается в точную науку. Разумеется, надо не останавливаться, а развивать эту область, прежде всего подводя под нее серьезную теоретическую и экспериментальную базу".

С 2008 года в Физическом институте им.П.Н. Лебедева РАН действует центр прогноза космической погоды. Ученые предоставляют в открытый доступ информацию о магнитных бурях, о вспышках на Солнце, а также прогноз геомагнитной активности на срок до 1 месяца.

"Наиболее быстро эта система развивалась в 2009 году, когда на орбите Земли работал наш отечественный спутник, КОРОНАС-ФОТОН, - говорит заведующий Лабораторией рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, кандидат физ.-мат. наук Сергей Вадимович Кузин. - Имея непрерывный поток данных с собственных космических телескопов, мы смогли достичь очень высокого качества обработки информации и за короткий срок стали, пожалуй, основным мировым источником информации о событиях на Солнце и о космической погоде. Очень богатой была и структура предоставляемой информации. В открытый доступ выкладывались оперативные видеоматериалы с произошедшими на Солнце выбросами вещества, изображения активных областей, солнечных вспышек, а также научно-популярные комментарии. К сожалению, из-за выхода из строя космического аппарата, мы были вынуждены в этом году перестроить наш центр на работу по зарубежным данным - в этом нам помогают наши иностранные коллеги. Тем не менее, несмотря на то, что структура предоставляемой информации заметно обеднела (мы больше не выдаем ни фильмы, ни собственные изображения Солнца с орбиты), качество прогноза по-прежнему остается весьма высоким. Но, конечно же, вопрос, о наполнении центра собственными данными по солнечной активности и снижении зависимости от поломок отдельных спутников остается чрезвычайно важным. Очевидно, что решить это можно только созданием целевой группировки аппаратов, создаваемой в сотрудничестве РАН и Роскосмоса, - службы космической погоды".

Связь между "космической погодой" и повседневными факторами жизни человека делает мониторинг потоков частиц и электромагнитного излучения, изливающихся на Землю, весьма и весьма актуальным. Однако отечественные космические аппараты, ведущие мониторинг космической погоды, на сегодняшний день отсутствуют, и это существенно ограничивает возможности получения и анализа соответствующей информации.

По материалам АНИ " ФИАН-информ "

©РАН 2019