Вторник, 18.06.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Почему Марс?
Категория: «О научных задачах, проектах и перспективах»

Фундаментальные космические исследования Солнца и солнечно-земных связей


В.Д. Кузнецов, доктор физ.- мат. наук, директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН)

В мировой науке и в практических применениях исследования Солнца и солнечно-земных связей занимают одно из важных мест. Это объясняется, в частности, тем влиянием, которое солнечная активность оказывает на физические процессы, происходящие на Земле и в околоземном космическом пространстве – магнитосфере и ионосфере, а также на атмосферные и биологические явления. Изучение Солнца и солнечно-земных связей ведется наземными и космическими средствами наблюдений. При этом за последние годы наиболее значительные результаты достигнуты здесь благодаря космическим исследованиям. Многие виды наблюдений возможны только из космоса и этим определяется незаменимое место космических исследований в физике Солнца и в солнечно-земной физике. Все возрастающее понимание влияния факторов «космической погоды» на геосреду и различные сферы человеческой деятельности определяет практическое значение исследований в этой области. По-прежнему, многие фундаментальные научные проблемы физики самого Солнца, звезд и плазменной астрофизики предстоит решать, наблюдая за Солнцем.  

Солнечные источники космической погоды являются основными. Они довольно часто нарушают «спокойствие» на Земле и в околоземном космическом пространстве. Достаточно сказать, что в течение 11-летнего цикла солнечной активности на Солнце происходит около 37000 вспышек (по данным за 22 цикл солнечной активности – 1986-1996 гг.). В максимуме солнечного цикла в среднем происходит 1 вспышка в 1-2 часа, в минимуме 1-2 вспышки в день. Другие наиболее мощные проявления солнечной активности – выбросы коронального вещества в среднем происходят 5-10 раз в день в максимуме цикла, и только небольшая их часть распространяется в направлении Земли и вызывает геомагнитные бури. За солнечный цикл на Земле под действием различных солнечных источников (выбросы коронального вещества, вспышки и связанные с ними ударные волны, высокоскоростные потоки солнечного ветра и т.д.) происходит более 500 магнитных бурь, которые влияют на состояние здоровья больных людей и могут проводить к опасным, а в ряде случае и к катастрофическим воздействиям на различные технические системы. Достаточно упомянуть известное событие марта 1989 года, когда на 9 часов штат Квебек (Канада) был обесточен из-за наведенных в линиях электропередач индукционных токов и отключения  защитных реле. Во время магнитных бурь в подводных трансатлантических кабелях связи наблюдаются сбои из-за необычно высоких значений напряжения, спутники на низковысотных орбитах изменяют параметры орбит из-за «разбухания» атмосферы и изменения лобового сопротивления, из-за сильных ионосферных возмущений нарушается радиосвязь и работа навигационных систем, наведенные токи в протяженных трубопроводах нарушают антикоррозийную защиту, уменьшая срок их эксплуатации и нанося ощутимый экономический ущерб. Приведенные примеры говорят о глобальности воздействия солнечной активности на Землю и необходимости ее контроля в интересах устойчивого функционирования различных технических систем и народного хозяйства в целом.

В ИЗМИРАН функционирует Центр прогнозов геофизической обстановки (http://forecast.izmiran.ru), который ведет наблюдения за состоянием солнечной активности по наземным и космическим данным и обеспечивает информацией о состоянии магнитного поля Земли и магнитных бурях заинтересованные организации и ведомства. Так, своевременное предупреждение о предстоящей магнитной буре в июле 2000 года позволило парировать ее влияние на российский спутник «Океан-О» и сохранить его на орбите. В этот же период дорогостоящий японский спутник «Аска» был потерян. Центром был обеспечен также оперативный прогноз состояния геомагнитной активности и зависящего от него состояния ионосферы при выполнении ответственной операции по прекращению  полета станции «МИР» и затоплению ее в запланированном районе.

Солнце, испытывающее 11-летний цикл солнечной активности и порождающее спорадические активные явления (вспышки, выбросы вещества и т.д.), обеспечивает всю энергию для живых организмов на Земле. Солнечная энергия является также основной движущей силой для систем циркуляции атмосферы и океанов и климата Земли. Энергия Солнца поступает в виде излучения, например, видимого свечения, которое необходимо для фотосинтеза растений, и в виде потоков заряженных частиц (см. рис.1).

Рис.1.Солнечные излучения, заполняющие солнечную систему и воздействующие различными способами на околоземное космическое пространство.

Меняющиеся в результате солнечной активности потоки излучения и заряженных частиц воздействуют на магнитосферу, ионосферу, атмосферу Земли и озоновый слой стратосферы и оказывают постоянное влияние на окружающую среду Земли (см. рис.2).

Рис. 2. Влияние космической погоды на технические системы на поверхности Земли и в космосе.

Магнитосфера, ионосфера и атмосфера Земли тесно связаны с атмосферой и гелиосферой Солнца (см. рис.3).