Солнечные вспышки – как они влияют на нас

Солнце — главный источник света и тепла на нашей планете. Но несмотря на то, что оно, по космическим меркам, довольно близко к нам, до сих пор слабо изучены физические процессы, происходящие на нем. Между тем их последствия затрагивают миллионы жителей Земли. А некоторые супервспышки на Солнце могут легко уничтожить всю нашу электронику…

Магнитное поле — наш защитник

Биофизик Александр Леонидович Чижевский высказал гипотезу, что все живое на Земле подвержено циклам солнечной активности (включая войны и революции, которые, согласно ученому, происходят из-за влияния Солнца на человеческую психику). Столь радикальный взгляд на всемогущество светила не получил признания в научных кругах, однако влияние солнечной активности, и в особенности солнечных вспышек, на самочувствие людей в настоящее время сомнений не вызывает.

Солнечные вспышки — это колоссальной мощности взрыв в верхних слоях звезды, сопровождающийся выделением чудовищной энергии — световой, тепловой и кинетической. Их продолжительность часто не превышает нескольких минут, а количество энергии, высвобождаемой за это время, может достигать миллиардов килотонн в тротиловом эквиваленте. Энергия от одной слабой вспышки на Солнце во много раз больше, чем можно получить от сжигания всех запасов нефти и газа на Земле.

Как известно, Солнце — это раскаленный газовый шар, состоящий из заряженных частиц, чье движение определяется мощным магнитным полем, имеющим достаточно необычную структуру. В соответствии с 11-летним циклом, 2 магнитных полюса Солнца трансформируются в 4 магнитных полюса, после чего восстанавливается двухполюсная структура, но с противоположной полярностью (т. е. каждые 11 лет «северный» и «южный» полюс магнитного поля меняются местами). При этом магнитное поле Солнца сильно неоднородно — особо мощные флуктуации магнитного поля (до нескольких тысяч гаусс) наблюдаются в солнечных пятнах в максимуме солнечного цикла. Такие магнитные поля «сжимают» солнечную плазму, она накаляется, и… происходит взрыв! Огромный протуберанец из раскаленной плазмы выбрасывается над поверхностью Солнца, а за вспышкой излучения (оптического, ультрафиолетового, рентгеновского и даже гамма-) в космос выбрасывается поток разогнанных до огромной скорости частиц (протонов и электронов). Эти частицы, благодаря огромной скорости (от 400 км/с до 1000 км/с), быстро достигают атмосферы Земли, но, к счастью для человечества, наталкиваются на несокрушимый щит: собственное магнитное поле Земли захватывает и останавливает поток заряженных частиц (а от излучения наша планета защищена атмосферным озоновым слоем).

Физический принцип «космического щита» прост: разогнанные солнечными взрывами протоны и электроны, попадая в магнитное поле Земли, начинают двигаться по круговым орбитам под действием силы Лоренца и одновременно смещаться вдоль линий магнитного поля к полюсам. Благодаря этому траектория их движения представляет спираль, навивающуюся на силовую линию. Двигаясь, заряженные частицы теряют почти всю свою смертоносную энергию, и только небольшая часть их достигает нижних слоев атмосферы в полярных областях, вызывая полярные сияния. Если бы Земля не имела магнитного щита, губительные для жизни частицы падали бы на планету, уничтожая все живое.

Магнитные бури и наше здоровье

Космическое пространство не защищено магнитным полем Земли, и потоки частиц от солнечных взрывов способны повреждать спутники связи и даже космические аппараты, полностью выводя приборы и системы управления из строя и подвергая космонавтов сильному облучению. Риск облучиться существует даже для пассажиров авиалайнеров, которые совершают перелеты в моменты особенно мощных солнечных вспышек! Земная поверхность от этого защищена, однако сильный «солнечный шторм» приводит к возмущению земного магнитного поля, и эти возмущения ощутимо влияют на жизнь на планете, в том числе и на здоровье людей. К изменениям в человеческом организме вследствие воздействия энергии магнитной бури можно отнести следующие:

• проявление мигреней, длительных и острых головных болей;
• появление бессонницы;
• резкие скачки давления, что негативно сказывается на сердечно-сосудистой системе;
• согласно некоторым гипотезам, повышается выделение гормонов стресса, что проявляется в чрезмерной раздражительности, вспыльчивости, резких перепадах настроения.

Разумеется, указанные симптомы проявляются далеко не у всех людей (и наоборот — мигрени, бессонница и т. п. могут проявиться без всякой связи с геомагнетизмом). Однако представляется несомненным фактором, что магнитные бури значительно повышают частоту подобных недомоганий (которые для не очень здоровых людей могут иметь трагические последствия — например, спровоцировать инсульт). Механизм влияния магнитных бурь на человека до сих пор не вполне ясен, однако достоверно известно, что человеческий мозг содержит магнитные микрокристаллы. У многих животных подобные кристаллы играют роль встроенного компаса, позволяя ориентироваться при миграциях. Вероятно, подобными способностями на определенном этапе обладали и предки человека — известно, что некоторые люди могут «чувствовать» направление. Предположительно именно эти кристаллы, при колебаниях магнитного поля Земли, влияют на клетки головного мозга, вызывая сбои в работе организма.

Солнечный супершторм

Однако опасность солнечных вспышек не ограничивается проблемами с головной болью и бессонницей. Ущерб от «обычных», даже очень сильных, солнечных бурь ничтожен в сравнении с теми опустошениями, которые могут нанести особенно мощные вспышки на Солнце, случающиеся крайне редко (один раз в 500—1000 лет).

Такая сверхмощная вспышка произошла 28 августа 1859 года, когда солнечный шторм неслыханной силы обрушился на верхние слои земной атмосферы, вызвав колебания электрического и магнитного поля чудовищной силы. В ту ночь повсюду засияли призрачные отблески полярного сияния, заполнив небо от полюсов до экватора — даже жители тропической Кубы, единственный раз в истории, наблюдали зарево полярного сияния прямо над своими головами. Стрелки магнитных компасов крутились как сумасшедшие, телеграфные системы вышли из строя, так как в линиях произошел сильный скачок напряжения — линии передач искрили, телеграфная бумага загоралась.

Так на Землю пришла мощнейшая за всю историю наблюдений геомагнитная буря 1859 года, также известная как Событие Кэррингтона (в честь наблюдавшего в тот день за Солнцем астронома), или Солнечный супершторм. Человечество в итоге отделалось легким испугом — лишь телеграфные линии (единственное электрическое оборудование, существовавшее в 1859 году) массово вышли из строя. Вероятно, также в эти дни подскочила смертность от инфарктов и инсультов.

14 декабря 1862 года последовала новая, чуть менее мощная геомагнитная буря (по-видимому, обе бури были проявлением каких-то «долгопериодических» циклических процессов на Солнце). Опять северное сияние полыхало над пальмами. По словам очевидца, на юге США можно было наблюдать самое необычайное явление, какое кто-либо видел в своей жизни: «Все небо светилось красным светом, как от сильнейшего пожара, но отмечались стремительные лучи, характерные для северного сияния. Это вызвало сильное удивление и возбудило страх даже у людей, далеких от суеверий». В итоге, как оказалось, испуг оказался напрасным — дело опять ограничилось испорченными телеграфными аппаратами.

Грядет новая буря?

К великому счастью для человечества, с наступлением века электричества столь мощных солнечных бурь более не было — крупные солнечные катаклизмы случались в 1920 и 1989 годах, но они не шли ни в какое сравнение с событиями 1859 года. Между тем повторение «солнечного супершторма» обернулось бы катастрофой — ведь передовая современная техника, почти вся без исключений, управляется уязвимой электроникой. Солнечный супершторм, аналогичный произошедшему в 1859 году, просто выжжет всю незащищенную электронику на планете, после чего человечество ждет полномасштабная катастрофа. Остановится практически весь транспорт, электрические сети выйдут из строя, перестанут работать водопровод и отопление. На восстановление работы промышленности и воссоздание энергосистемы уйдут месяцы разрухи и анархии.

Ученые предполагают, что новый солнечный супершторм произойдет не ранее чем через 400 лет, однако — увы — о процессах, протекающих в Солнце, человечество и по сей день знает слишком мало. Остается лишь надеяться, что наше светило все же окажется «благорасположенным» к людям.