В Китае запустили в работу самый передовой в мире солнечный радиотелескоп

На юго-западе Китая запустили в опытную эксплуатацию крупнейший в мире солнечный радиотелескоп. Активность нашей звезды теперь будут отслеживать 313 шестиметровых антенн, расставленных по кругу диаметром 3,14 км. Время запуска радиотелескопа выбрано не случайно, поскольку скоро ожидается пик очередного максимума солнечной активности, и учёные из Китая успели подготовиться к его исследованию.

Сообщается, что полноценным изучением солнечной активности в Китае займётся сеть наблюдения «Меридиан». Новые телескопы также предназначены для наблюдения и других объектов во Вселенной, начиная от пульсаров, и заканчивая околоземными астероидами. Однако приоритетным объектом исследований останется Солнце. Интересный факт, что лишь совсем недавно (в 70-х годах 20 века) человечество узнало о коронарных выбросах массы Солнца. Оказалось, что засечь с Земли выбросы вещества Солнца стандартными средствами наблюдения невозможно, а также нельзя сразу определить, направление полёта солнечной плазмы.

Многие читатели озадачатся вопросом, а зачем эти наблюдения вообще нужны? Ответ прост: для околоземных объектов, к которым относятся спутники и космические экипажи, поток высокоэнергичных частиц солнечного ветра и коронарной массы представляет определённую опасность. Например, это природное явление уже неоднократно смещало спутники Starlink с орбиты, они начинали терять скорость полёта в потоке солнечных частиц и в итоге сходили с заданной орбиты. Также от солнечной погоды напрямую зависит качество спутниковой связи и даже управление спутникми. А в будущем от неё будут зависеть долгие космические полёты, например, к Марсу.

Самый большой солнечный радиотелескоп представляет собой целый комплекс антенных решёток Daocheng Solar Radio Telescope (DSRT), расположенный в уезде Даочэн на плато (провинция Сычуань). Его построили и сдали в эксплуатацию в конце 2022 года. С того момента на нём проходила настройка приборов и формальный запуск прошёл только 14 июля 2023 года. Вся конструкция, состоящая из 313 антенн высотой 6 метров, работает как единое огромное радиозеркало диаметром 3,14 км. Все антенны синхронизированы между собой и согласованы по фазе, а специальный алгоритм занимается сбором данных (сигналов со всех антенн) и объединяет их в единое изображение максимально высокого разрешения.

Пик солнечной активности может наступить быстрее, чем этого ожидали учёные

Теперь рассмотрим, одну из ключевых причин, почему по всему миру строятся мощные телескопы. Солнце является ближайшей к Земле звездой и на нём постоянно происходят различные процессы, влияющие, как на самочувствие людей, так и на космическую и даже бытовую технику. Пока Солнце приближается к пику своего текущего солнечного цикла, оно постепенно повышает свою активность. И как считают учёные, пик солнечной активности вероятно наступит гораздо раньше, чем прогнозировалось ранее.

Солнечная активность циклична и повторяется примерно каждые 11 лет. Разделяют периоды низкой и высокой солнечной активности, астрономы это связывают с численностью солнечных пятен на его поверхности. На снимках они видны, как тёмные области, причём некоторые пятна по габаритам могут превышать Землю. Они постоянно движутся под воздействием очень сильного и постоянно изменяющегося магнитного поля Солнца.

На протяжении каждого солнечного цикла Солнце изменяет свою активность от спокойного к интенсивному и активному периодам. Пик солнечной активности называется солнечным максимумом, а магнитные полюса Солнца могут в это время меняться местами. В период солнечного минимума, на Солнце опять наступает спокойствие. По первоначальным прогнозам, пик активности ожидался в июле 2025 года. А теперь данные обновились и по мнению экспертов, циклический пик теперь прогнозируется на середину или конец 2024 года.

Солнечные циклы имеют даже свою нумерацию. Так текущий солнечный цикл, считается 25-м по счёту, и он был очень активным, даже более активным, чем предполагалось учёными. Солнечной активностью целенаправленно занимается Центр прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA / NWS) в Боулдере (штат Колорадо, США). Они уже успели отследить больше солнечных пятен, чем было обнаружено на пике предыдущего цикла.

Существует также Центр прогнозирования космической погоды (SWPC), его сотрудник Марк Миш (Mark Miesch) считает, что не встречается двух абсолютно одинаковых солнечных циклов. Также он высказался, что солнечный максимум можно сравнить с сезоном ураганов в космической погоде. Поскольку именно в этот период происходят наиболее сильные штормы. Но если сезон ураганов длится несколько месяцев, то солнечный максимум уже длится несколько лет.

2 октября 2022 г. на Солнце произошла вспышка Х1. События X-класса — это самые интенсивные вспышки, и они могут повлиять на системы связи на Земле (фото справа).

Во время повышенной активности происходят сильные солнечные вспышки, большие выбросы корональной массы и образуются магнитные поля, которые затем выходят за пределы внешней атмосферы Солнца. Важно помнить, что солнечные бури, создаваемые Солнцем, ощутимо влияют на работу электросетей, GPS и авиации, а также космических спутников на околоземной орбите. Солнечные бури также могут вызывать отключения радиосвязи и проблемы у пилотируемых космических аппаратов.

Недавний исторический пример: 29 января 2022 года на Солнце была замечена целая серия мощных выбросов корональной массы, что создало нагрев и расширение внешней атмосферы Земли. Этот процесс привёл к сгоранию 38 из 49 спутников Starlink, созданных и запущенных компанией SpaceX.

Но по мнению учёных, в таком увеличении активности нашего светила нет ничего необычного, это полностью естественно и будет продолжаться дальше, по мере приближения солнечного максимума. В этот период солнечные пятна будут появляться всё чаще, и это повысит активность солнечных бурь. И чем больше человечество зависит от техники, связи и навигации, тем больше ему нужно учитывать солнечную активность.

Слева показан выброс корональной массы. Магнитное солнечное явление может послать в космос миллиарды тонн плазмы, которая может достичь Земли в период от одного до трёх дней. Справа вид сложного магнитного поля Солнца 10 августа 2018 года.

Интересный факт, что вместо отслеживания солнечных пятен, астрономы больше акцентируют внимание на так называемом «терминаторе», это точка, когда активность одного солнечного цикла уходит с поверхности Солнца, а после неё происходит стремительное увеличение солнечной активности в новом цикле. Пока что солнечные пятна остаются главным фактором при прогнозировании солнечных циклов. Но есть мнение, что эффективнее отслеживать магнитную активность, приводящую к появлению солнечных пятен, поскольку это может повысить точность прогноза. Также важным моментом остаётся противодействие солнечной активности, которая после достижения своего максимума способна сохраняться несколько лет подряд.

Важным фактом стало и то, что солнечные бури могут возникать не только в период максимума активности, но и в абсолютно любой момент цикла. Поэтому до сих пор не существует точного их прогнозирования.

Билл Муртах (Bill Murtagh), являющийся координатором программ Центра прогнозирования космической погоды (SWPC), рассказал, что наиболее полная и оперативная информация отправляется прежде всего тем, кому критически важна космическая погода. Поскольку солнечные вспышки могут влиять на работу связи и GPS почти сразу, ввиду того, что они нарушают ионосферу Земли, или часть верхней атмосферы. А вот высокоэнергетические частицы, выпускаемые Солнцем, способны выводить из строя электронику на космических аппаратах (челноках и станциях) и воздействовать на астронавтов, которые не успели использовать специальную защиту. Это воздействие может происходить уже от 20 минут до нескольких часов.

Слева гигантское солнечное пятно размером почти 128 748 км в поперечнике появилось на Солнце 23 октября 2014 года. Справа солнечная вспышка среднего размера и выброс корональной массы вырвались из крупной активной области 14 июля 2017 года. Витки — это частицы, вращающиеся по спирали вдоль линий магнитного поля, которые образовались после взрыва.

Учёные вычислили, что частицы, летящие с огромной скоростью от Солнца в периоды выбросов корональной массы, достигают Земли за 30-72 часа (в зависимости от её положения относительно светила). Они-то и вызывают геомагнитные бури, влияющие на спутники и создающие электрические токи в верхних слоях атмосферы. Эти частицы проходят через Землю, влияя на электросети.

Плюс выяснилось, что проводимость тока через землю зависит от её состава и отличается в разных регионах. А бури могут влиять на маршруты полётов авиакомпаний, пилоты которых обязаны лететь подальше от полюсов Земли, пока не закончится геомагнитная буря, ввиду угрозы потери связи и сбоя навигации (когда можно получить неверные данные о высоте полёта и врезаться в гору или упасть в море).

Учитывая множество факторов, сложно предсказывать влияние на Землю солнечных и геомагнитных бурь. В мировой истории уже сохранились данные об экстремальных бурях. Например, одна из них обесточила электросеть в Квебеке в 1989 году. А «Событие Кэррингтона» произошедшее в 1859 году остаётся наиболее сильной геомагнитной бурей, которую когда-либо регистрировали. Во время неё искрились и загорались телеграфные станции, а всё небо светилось арктическим сиянием (даже в тропических широтах). Если она повторится в наше время, то причинит ущерб на триллионы долларов и выведет из строя некоторые электросети на продолжительное время. При этом учёные не могут назвать дату подобной катастрофы, она может произойти как через месяц, так и через десятилетия.

Ещё больше интересных статей читайте в блоге «Подводные камни техномира» (ссылка кликабельна).