В новом выпуске программы StarTalk Нил Деграсс Тайсон и Чак Найс обсуждают физику нашей ближайшей звезды с выдающимся гелиофизиком Ликой Гухатакуртой. Исследование охватывает широкий спектр тем: от методов «ультразвукового» сканирования недр Солнца до рекордных достижений зонда Parker Solar Probe и того, как солнечные бури формируют современную техносферу.
☀️ Заглядывая под поверхность: гелиосейсмология 4:00
Солнце не является твердым телом, однако ученые нашли способ изучать его недра с помощью метода, заимствованного из земной науки — гелиосейсмологии . Как объясняет Лика Гухатакурта, этот процесс во многом напоминает ультразвуковое исследование (УЗИ): ученые отслеживают вибрации и звуковые волны, проходящие через солнечную плазму, чтобы восстановить внутреннюю структуру звезды .
Для получения точных данных требуется практически непрерывное наблюдение. Именно для этого была создана Обсерватория солнечной динамики (SDO), которая передает данные круглосуточно через выделенную наземную станцию в Нью-Мексико . По словам Гухатакурты, даже небольшой разрыв в данных может привести к ошибкам в расчетах, поэтому для моделирования процессов в конвективной зоне требуется непрерывность потока информации на уровне 99,9% .
⚖️ Диета звезды: сколько массы теряет Солнце? 7:41
Вопрос о том, худеет ли Солнце в процессе излучения энергии, имеет под собой строгую математическую основу. Лика Гухатакурта приводит следующие цифры:
- Каждую секунду Солнце превращает около 600 миллионов тонн водорода в гелий.
- Из этого объема 4 миллиона метрических тонн массы напрямую конвертируются в энергию согласно формуле $E=mc^2$ .
- Дополнительно солнечный ветер уносит с собой еще 1–2 миллиона тонн вещества в секунду .
Несмотря на потерю около 5–6 миллионов тонн вещества ежесекундно, это не угрожает стабильности звезды. По расчетам ученых, за все время своей жизни Солнце потеряло лишь около 0,03% от своей общей массы . Лика шутит, что Солнце поддерживает свой вес гораздо лучше, чем люди .
🔊 Рёв в пустоте: как звучит Солнце? 13:51
Хотя космос — это вакуум, через который акустические волны не распространяются, Солнце внутри себя является крайне шумным объектом. Оно резонирует как гигантский музыкальный инструмент с миллионами перекрывающихся волн давления .
По словам гелиофизика, если бы мы могли перевести эти вибрации в слышимый диапазон и передать их через атмосферу, Солнце звучало бы как «постоянно работающая громкая газонокосилка» . Основной ритм задают так называемые пятиминутные осцилляции — резонансные частоты, возникающие в зоне конвекции, которую Лика сравнивает с бурлящим котлом плазмы .
🛡️ Гелиосфера: наш магнитный кокон в космосе 19:19
Гелиосфера — это область пространства, в которой доминируют магнитное поле Солнца и солнечный ветер. Это гигантский магнитный пузырь, защищающий всю Солнечную систему от жесткого галактического космического излучения .
Ключевые факты о гелиосфере:
- Ее граница (гелиопауза) не является идеально сферической и постоянно пульсирует в зависимости от давления солнечного ветра .
- Космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенные в 1970-х годах, уже покинули этот пузырь, выйдя в межзвездную среду .
- Выход аппарата за пределы системы фиксируется датчиками: когда влияние Солнца ослабевает, а влияние галактики растет, приборы перестают однозначно определять направление на звезду, напоминая сошедшую с ума стрелку компаса на Северном полюсе .
🛰️ Миссия Parker Solar Probe: рекордная скорость и «де-ассист» 30:00
Зонд NASA Parker Solar Probe стал самым быстрым рукотворным объектом в истории. Лика сообщает, что аппарат уже совершил 28 сближений с Солнцем (перигелиев) . Сейчас он находится на расстоянии около 10 солнечных радиусов (примерно 3,8 миллиона миль) от поверхности .
Нил Деграсс Тайсон поясняет уникальную технику навигации аппарата — «гравитационный де-ассист» (торможение) . В отличие от зондов, летящих к внешним планетам и набирающих скорость у Юпитера, Parker использует гравитацию Венеры, чтобы замедлиться, избавиться от орбитальной скорости Земли и буквально «упасть» в сторону Солнца . Это позволяет аппарату входить непосредственно в солнечную корону — область, где частицы ускоряются и превращаются в солнечный ветер .
✨ Северное сияние и солнечные бури 33:22
Солнечная активность подчиняется циклам: 11-летнему циклу появления пятен и 22-летнему магнитному циклу, в ходе которого полюса звезды меняются местами . Лика отмечает, что интенсивность солнечных бурь важнее для «космической погоды», чем просто смена полярности .
Обсуждая недавние мощные полярные сияния (например, событие в мае 2024 года уровня G5), участники выделили несколько аспектов:
- Цвета сияния: Зеленый и красный цвета дают атомы кислорода на разных высотах, а синий и фиолетовый — азот .
- География: В мае 2024 года сияние было видно экстремально далеко на юге — от Флориды до Индии .
- Именные штормы: Лика рассказала, что один из мощных штормов 2024 года был неофициально назван «штормом Гэннон» в честь безвременно ушедшей коллеги-ученой Дженнифер Гэннон . Это первый случай в истории, когда солнечной буре присвоили имя, подобно ураганам .
⚠️ Угроза электронике: от события Кэррингтона до Starlink 50:00
Самая мощная геомагнитная буря в истории наблюдений — «событие Кэррингтона» 1859 года — вызвала короткое замыкание телеграфных линий . По мнению Лики, современные шкалы (G1–G5) могут быть недостаточно подробными, так как экстремальные события способны «зашкаливать» оборудование .
Солнечная активность несет реальные риски для современных технологий:
- В феврале 2022 года компания SpaceX потеряла около 38–39 спутников Starlink из-за умеренного солнечного выброса, который нагрел атмосферу и увеличил сопротивление (драг), не позволив аппаратам достичь нужной орбиты .
- Геомагнитные наводки могут вызывать сбои в энергосетях, а радиация угрожает здоровью астронавтов и работе датчиков спутников .
🌍 Глобальная охота за Солнцем: будущие миссии 56:52
Лика Гухатакурта подчеркивает, что Солнце «светит на каждый флаг», и его изучение является международным приоритетом .
- PUNCH: Группировка из четырех малых спутников для визуализации солнечного ветра .
- IMAP: Зонд в точке Лагранжа L1, который будет изучать границы гелиосферы и работать как «буй космической погоды» .
- Aditya-L1: Индийская миссия для изучения солнечной атмосферы .
- Solar Orbiter (ESA/NASA): Аппарат, который впервые позволит взглянуть на полюса Солнца, поднявшись над плоскостью эклиптики .
В завершение Лика отметила, что хотя научная информация в основном открыта и доступна всем странам, Китай пока остается единственным крупным игроком, не делящимся данными своих солнечных миссий в полной мере .
