Маркус Чаун - Твиты о вселенной

• Название: Твиты о вселенной
• Автор: Маркус Чаун
• Жанр: Науки о космосе
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-9963-1151-4

Маркус Чаун и Говерт Шиллинг, известные журналисты и популяризаторы науки, приглашают читателя на уникальную экскурсию по Вселенной, во время которой они в непринужденной форме ответят на самые принципиальные вопросы, связанные с окружающим нас миром. Начиная с самых простых: «почему ночью небо темное? почему звезды мерцают? что такое метеориты?», они внедрятся в круг самых сложных проблем космологии — как зарождалась Вселенная, как появляются сверхновые звезды, что такое квазары и черные дыры, что было до Большого взрыва, одни ли мы во Вселенной. Самые интересные и животрепещущие «макропроблемы» современного естествознания представлены авторами в сжатой форме «микроблогов», в точности, как в социальной сети «Твиттер», откуда и берет название эта увлекательная и информативная книга.

---

Солнечный ветер возникает в солнечной короне (от лат. corona) — в очень горячей (1–3 млн ° С) разреженной внешней «атмосфере» Солнца.

Корона в миллион раз тусклее, чем поверхность Солнца. Она видна только при наличии специального инструмента (коронографа) или во время полного солнечного затмения.

Корона имеет высокую температуру, вероятно, из-за ударной волны, но механизм точно неизвестен. В результате частицы движутся так быстро, что они ускользают от гравитации Солнца.

Ветер имеет 2 составляющих: медленный солнечный ветер (400 км/с, 1,5 млн°С, из короны) и быстрый солнечный ветер (750 км/с, 0,8 млн°С, с поверхности Солнца).

Большая часть быстрого солнечного ветра уходит, ускоряясь магнитной энергией, через «корональные дыры» — области, где линии магнитного поля открыты в космос.

Кроме того, взрывы на Солнце производят миллиарды тонн «выбросов корональной массы» (ВКМ): огромные облака плазмы уносятся в космос в виде солнечных бурь.

Недалеко от Земли солнечный ветер и солнечные бури сталкиваются с магнитным полем Земли. Возникают впечатляющие полярные сияния, и возможно даже разрушение электросетей.

Солнечный ветер выдувает пузырь ~3 млрд км в поперечнике в межзвездном пространстве. Это «гелиосфера» — область, где магнитное поле Солнца преобладает.

Граница — гелиосфера/переход в межзвездное пространство — была зарегистрирована космическим кораблем Вояджер, который запустили в 1977 к звездам.

41. Насколько опасны солнечные вспышки?

Мощная солнечная вспышка может разрушить электрическую инфраструктуру, возвращая нас к эпохе использования пара. К счастью, такие супервспышки очень редки.

Первая из когда-либо наблюдаемых и самая мощная из зарегистрированных вспышек произошла 1 сентября 1859 (Ричард Каррингтон, Лондон). Операторы телеграфа получили электрические удары!

Солнечные вспышки — энергетические взрывы на поверхности Солнца, производимые магнитной энергией. Они учащаются в период солнечных максимумов.

Общая энергия, высвобождающаяся в мощной солнечной вспышке, может быть в миллион раз больше годового потребления электроэнергии в мире.

Солнечные вспышки производят высокоэнергетичные рентгеновские лучи, которые могут выводить из строя электронику космических аппаратов и причинять вред космонавтам на орбите вне защиты атмосферой.

Солнечные вспышки уменьшают сроки эксплуатации искусственных спутников, вызывая перегрев/расширение в верхних слоях атмосферы, что приводит к смещению тел на орбите.

Космонавты за пределами магнитного щита Земли также подвергаются опасности от потоков протонов с высокой энергией, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

Вспышки часто сопровождаются более медленным выбросом корональной массы, хотя никто не знает почему. Частицы ВКМ могут достичь Земли через несколько дней.

Заряженные частицы, пронизывающие магнитное поле Земли, могут быть причиной «магнитных бурь». Визуальными проявлениями являются потрясающие полярные «сияния».

Гораздо хуже то, что вспышки нарушают сигналы навигаторов GPS и радиосвязь; токи, индуцированные в проводах, могут вышибать электрические и компьютерные сети.

Технология уязвима: если вспышка, подобная произошедшей в 1859, встретится нам на пути, она может ввергнуть планет в ночную тьму на несколько недель/месяцев.

Такое отключение энергии нарушило бы связь, поставки топлива и продовольствия, здравоохранение и глобальную экономику. Это привело бы к огромному количеству погибших от голода и эпидемий.

Средством защиты служат системы оповещения о вспышках в космосе. Электрические и коммуникационные сети могут быть выключены намеренно для их защиты.

42. Зависит ли климат Земли от Солнца?

Климат Земли управляется Солнечной энергией. Крошечные изменения в излучении солнечной энергии оказали бы драматическое влияние на погоду и климат.

В течение своей жизни Солнце, как и все звезды, стало ярче и жарче. В далеком будущем Земля тоже станет слишком горячей для жизни.

В более коротких временных пределах эффект не столь очевиден. Тем не менее измерения показывают, что Солнце производит чуть больше энергии во время солнечного максимума (на 0,1 %).

Ответ климата Земли на эти изменения, вероятно, слишком медленный, чтобы иметь хоть какое-то значение, так как Солнечный цикл длится в среднем лишь 11 лет.

Но Минимум Маундера — период низкой солнечной активности между 1645 и 1715 — совпал с Малым ледниковым периодом. В Европе было на 1 °C холоднее, чем обычно.

Кроме того, более высокая, чем в среднем, солнечная активность в XX в., возможно, внесла свой вклад в глобальное потепление. Но существует много разных мнений об этом.

Не говоря уже о прямом воздействии Солнца (излучение), низкая солнечная активность может охладить планету, приводя к образованию отражающих солнечный свет облаков.

Теория: во время солнечного минимума солнечный ветер менее мощный, так что более высокоэнергетические космические лучи из космоса могут достичь атмосферы Земли.

Космические лучи выбивают электроны из атомов в воздухе; в результате заряженные ионы действуют как крошечные «зародыши», вокруг которых конденсируются капли воды (облака).

Научный консенсус: глобальное потепление в основном обусловлено сжиганием ископаемого топлива. Солнце может играть второстепенную роль, но его точный вклад неясен.

Длительные периоды высокой/низкой солнечной активности почти наверняка влияют на климат. Так, новый Минимум Маундера привел бы на некоторое время к компенсации глобального потепления.

В очень долгосрочной перспективе Земля будет испытывать стремительный рост парникового эффекта, как Венера. Океаны выкипят; планета превратится в жаркое.

43. Будет ли Солнце существовать вечно?

Ничто, как говорят, не существует вечно. И это настолько же верно для Солнца, насколько и для всего остального в мире.

Каждую секунду Солнце превращает около 400 млн тонн водорода в гелий, побочным продуктом этой реакции является солнечный свет. Когда-нибудь запасы водорода иссякнут.

Когда водород «сгорает» в гелий, гелиевая «зола» опускается к центру Солнца. Приблизительно через 5 млрд лет в солнечном ядре не останется водорода.

Солнце имеет возраст 4,55 млрд лет. Это значит, что оно на полпути до полного сгорания водорода, т. е. на середине своего жизненного цикла.

Накопленная гелиевая зола делает солнечное ядро плотнее и теплее, поскольку гелий тяжелее водорода. Таким образом, Солнце становится горячее, когда теряет тепло!

Сегодня Солнце на 30 % ярче, чем в то время, когда родилось. Вопрос: так почему новорожденная Земля не замерзла? Ответ: парниковые газы помогли сохранить тепло планеты.

В будущем солнечное ядро будет продолжать становиться плотнее/горячее. Дополнительное хлынувшее тепло будет раздувать оболочку до огромных размеров, создавая «красный гигант».

Красный гигант прохладен, как тлеющие угли, но благодаря огромной площади поверхности может излучить в 10 000 раз больше тепла, чем Солнце.

Земля зажарится, превратившись в почерневшую золу. Но будет ли она на самом деле поглощена раздувшимся Солнцем? Никто этого не знает.

Внешние слои красных гигантов пробиваются в космос. Таким образом, Солнце будет терять массу и ослаблять свое гравитационное воздействие. Земля отдалится.

Так, хотя Солнце раздуется, чтобы заключить в себя орбиту Земли, ко времени, когда это произойдет, Земли там не окажется!

Во время фазы красного гиганта Солнце будет расточать свое тепло. В конечном счете оно охладится и сожмется до суперплотного «белого карлика».

Белый карлик станет размером с Землю (кусочек сахара его вещества тяжелее семейного автомобиля). Это звездный тлеющий уголек, охлаждающийся и затухающий до невидимости.

Солнце, словами поэта Т. С. Элиота, закончится «не взрывом, а всхлипом».

Солнечная система

44. Откуда произошла Солнечная система?

В начале были холод (-260 °C), темное межзвездное облако из газа и пыли и чернильное пятно на звездном фоне.

Облако, вероятно, висело бы там всегда, ничего не делая, если бы не толчок, возможно, от ударной волны взорвавшейся звезды (сверхновой).