Войти
Воспроизвести медиа На этом видео показан поток частиц вокруг Земля как солнечный выброс, связанный с выбросом корональной массы. A выброс корональной массы (CME ) является значительным выбросом плазмы и сопутствующим магнитным полем из солнечной короны. Они часто следуют за солнечными вспышками и обычно присутствуют во время извержения солнечного протуберанца. Плазма выделяется в солнечный ветер, и ее можно наблюдать на коронографе изображениях.
Выбросы корональной массы часто связаны с другими формами солнечной активности, но общепринятое теоретическое понимание этих отношений не получено. КВМ чаще всего происходят из активных областей на поверхности Солнца, таких как группы солнечных пятен, связанных с частыми вспышками. Вблизи солнечных максимумов Солнце производит около трех CME каждый день, тогда как около солнечных минимумов происходит примерно один CME каждые пять дней.
Самое большое зарегистрированное геомагнитное возмущение, возникший предположительно в результате удара КВМ в магнитосферу Земли, была солнечная буря 1859 (Событие Кэррингтона ), которая разрушила части недавно созданной телеграфной сети США, вызвав пожары и шокирует некоторых телеграфистов. Некоторые телеграфисты, с другой стороны, могли продолжать работу с отключенными батареями, питаемыми токами, индуцированными полярным сиянием в линиях, с нормальным или улучшенным качеством сигнала.
Воспроизвести медиа Следите за CME, когда он проходит Венеру, а затем Землю, и исследуйте, как Солнце движет земными ветрами и океанами. 
Дуги поднимаются над активной областью на поверхности Солнца. Выбросы корональной массы вызывают большие выбросы количества материи и электромагнитного излучения в космос над поверхностью Солнца, либо около короны, либо дальше в планетную систему, либо за ее пределы (межпланетный CME). Выброшенный материал представляет собой намагниченную плазму, состоящую в основном из электронов и протонов. В то время как земные эффекты солнечных вспышек очень быстры (ограничены скоростью света), CME относительно медленны, развиваясь со скоростью Альфвена.
Корональные выбросы массы связаны с огромными изменениями и возмущения в корональном магнитном поле . Обычно они наблюдаются с помощью коронографа.
Явление магнитного пересоединения тесно связано с CME и солнечными вспышками. В магнитогидродинамической теории внезапная перестройка силовых линий магнитного поля, когда два противоположно направленных магнитных поля сводятся вместе, называется «магнитным пересоединением». Повторное соединение высвобождает энергию, хранящуюся в исходных напряженных магнитных полях. Эти силовые линии магнитного поля могут быть скручены в спиральную структуру с «правым скручиванием» или «левым скручиванием». По мере того, как линии магнитного поля Солнца становятся все более и более искривленными, КВМ кажутся `` клапаном '' для высвобождения накапливающейся магнитной энергии, о чем свидетельствует спиральная структура КВМ, которая в противном случае непрерывно обновлялась бы каждый солнечный цикл и в конечном итоге разрывалась
На Солнце магнитное пересоединение может происходить на солнечных аркадах - серии близко расположенных петель магнитных силовых линий. Эти силовые линии быстро воссоединяются в небольшую аркаду петель, оставляя спираль магнитного поля не связанной с остальной частью аркады. Внезапное высвобождение энергии во время этого процесса вызывает солнечную вспышку и выбрасывает CME. Спиральное магнитное поле и материал, который он содержит, могут сильно расширяться наружу, образуя CME. Это также объясняет, почему CME и солнечные вспышки обычно возникают из так называемых активных областей на Солнце, где магнитные поля в среднем намного сильнее.
Спутниковая фотография северного сияния, протянувшегося через Квебек и Онтарио ранним утром 8 октября 2012 года. Когда выброс направлен в сторону Земли и достигает ее в виде межпланетного CME (ICME), ударная волна бегущей массы вызывает геомагнитную бурю, которая может нарушают магнитосферу Земли, сжимая ее на дневной стороне и расширяя ночной магнитный хвост. Когда магнитосфера повторно соединяется на ночной стороне, она выделяет мощность порядка тераватт шкалы, которая направляется обратно в верхние слои атмосферы Земли.
Частицы солнечной энергии могут вызывать особенно сильные полярные сияния в больших регионах вокруг магнитных полюсов Земли. Они также известны как северное сияние (aurora borealis) в северном полушарии и южное сияние (aurora australis) в южном полушарии. Выбросы корональной массы вместе с солнечными вспышками другого происхождения могут нарушить радиопередачи и вызвать повреждение спутников и линий электропередачи., что приводит к потенциально массовым и длительным отключениям электроэнергии.
Энергетические протоны, высвобождаемые CME, могут вызывать увеличение количества свободных электронов в ионосфере, особенно в полярных широтах. регионы. Увеличение количества свободных электронов может усилить поглощение радиоволн, особенно в D-области ионосферы, что приведет к явлениям поглощения полярной шапки (PCA).
Люди, находящиеся на больших высотах, например в самолетах или космических станциях, рискуют подвергнуться относительно интенсивному событиям, связанным с солнечными частицами. Энергия, поглощаемая космонавтами, не снижается за счет типичной конструкции щита космического корабля, и, если какая-либо защита обеспечивается, это может быть результатом изменений микроскопической неоднородности событий поглощения энергии.
Воспроизведение медиа Видео из серии CME в Август 2010 г..
Воспроизвести медиа В этом видео представлены две модели запуска. Один рассматривает умеренный выброс корональной массы (CME) с 2006 года. Второй прогон исследует последствия большого коронального выброса массы, такого как CME класса Кэррингтона в 1859 году. Типичный корональный выброс массы может иметь любой или все трех отличительных черт: полость с низкой электронной плотностью, плотное ядро (выступ , которое появляется на изображениях коронографа как яркая область, встроенная в эту полость) и яркую переднюю кромку.
Большинство выбросов происходит из активных областей на поверхности Солнца, таких как группы солнечных пятен, связанных с частыми вспышками. Эти области имеют замкнутые силовые линии магнитного поля, в которых напряженность магнитного поля достаточно велика, чтобы удерживать плазму. Эти силовые линии должны быть разорваны или ослаблены, чтобы выброс покинул Солнце. Однако CME могут также инициироваться в спокойных областях поверхности, хотя во многих случаях тихая область была недавно активна. Во время солнечного минимума CME формируются в основном в поясе корональных стримеров вблизи солнечного магнитного экватора. Во время солнечного максимума они происходят из активных регионов, широтное распределение которых более однородно.
Выбросы корональной массы достигают скоростей от 20 до 3200 км / с (от 12 до 1988 миль / с) при средней скорости 489 км / с (304 миль / с), на основе SOHO / Измерения LASCO в период с 1996 по 2003 год. Эти скорости соответствуют времени прохождения от Солнца до среднего радиуса орбиты Земли от 13 часов до 86 дней (крайние значения), при этом среднее значение составляет около 3,5 дней.. Средняя масса выброшенного составляет 1,6 × 10 кг (3,5 × 10 фунтов). Однако расчетные значения массы для CME являются только нижним пределом, поскольку измерения коронографа предоставляют только двумерные данные. Частота выбросов зависит от фазы солнечного цикла : от примерно 0,2 в день около солнечного минимума до 3,5 в день около солнечного максимума. Эти значения также являются нижними пределами, поскольку выбросы, распространяющиеся от Земли (обратные выбросы CME), обычно не могут быть обнаружены коронографами.
Текущие знания кинематики выброса корональной массы показывают, что выброс начинается с начальной фазы предварительного ускорения, характеризующейся медленным восходящим движением, за которым следует период быстрого ускорения от Солнца до тех пор, пока скорость не станет почти постоянной. достиг. Некоторые воздушные выбросы CME, обычно самые медленные, лишены этой трехэтапной эволюции, вместо этого они ускоряются медленно и непрерывно на протяжении всего полета. Даже для CME с четко определенной стадией ускорения стадия предварительного ускорения часто отсутствует или, возможно, не наблюдается.
Воспроизвести медиа Видео, на котором запускается солнечная нить Корональные выбросы массы часто связаны с другими формами солнечной активности, в первую очередь :
Связь CME с некоторыми из этих явлений обычна, но до конца не изучена. Например, CME и вспышки обычно тесно связаны, но по этому поводу возникла путаница, вызванная событиями, происходящими за пределами лимба. Для таких событий вспышки обнаружить не удалось. Большинство слабых вспышек не имеют связанных CME; самые сильные делают. Некоторые CME происходят без каких-либо вспышечных проявлений, но это более слабые и медленные. Сейчас считается, что CME и связанные с ними вспышки вызваны общим событием (пиковое ускорение CME и импульсная фаза вспышки обычно совпадают). В целом, все эти события (включая CME) считаются результатом крупномасштабной перестройки магнитного поля; присутствие или отсутствие CME во время одной из этих реструктуризаций будет отражать корональную среду процесса (то есть может ли извержение ограничиваться вышележащей магнитной структурой, или оно просто прорвется и войдет в солнечный ветер ).
Впервые постулировалось, что выбросы CME могут быть вызваны теплом взрывной вспышки. Однако вскоре стало очевидно, что многие CME не были связаны со вспышками и даже те, которые часто начинались до вспышки. Поскольку КВМ инициируются в солнечной короне (в которой преобладает магнитная энергия), их источник энергии должен быть магнитным.
Поскольку энергия CME настолько высока, маловероятно, что их энергия могла быть напрямую вызвана возникающими магнитными полями в фотосфере (хотя это все еще возможно). Поэтому в большинстве моделей CME предполагается, что энергия накапливается в корональном магнитном поле в течение длительного периода времени, а затем внезапно высвобождается из-за некоторой нестабильности или потери равновесия в поле. До сих пор нет единого мнения о том, какой из этих механизмов высвобождения является правильным, и наблюдения в настоящее время не могут очень хорошо ограничить эти модели. Эти же соображения одинаково хорошо применимы к солнечным вспышкам, но наблюдаемые признаки этих явлений различаются.
Иллюстрация выброса корональной массы, движущегося за пределы планет к гелиопауза CME обычно достигают Земли через один-пять дней после ухода от Солнца. Во время своего распространения КВМ взаимодействуют с солнечным ветром и межпланетным магнитным полем (ММП). Как следствие, медленные КВМ ускоряются до скорости солнечного ветра, а быстрые КВМ замедляются до скорости солнечного ветра. Самое сильное замедление или ускорение происходит вблизи Солнца, но оно может продолжаться даже за пределами земной орбиты (1 AU ), что наблюдалось с использованием измерений на Марс и Ulysses. космический корабль. КВМ со скоростью более 500 км / с (310 миль / с) в конечном итоге вызывает ударную волну. Это происходит, когда скорость CME в системе отсчета , движущейся вместе с солнечным ветром, превышает местную быструю магнитозвуковую скорость. Такие толчки наблюдались непосредственно коронографами в короне и связаны с радиовсплесками II типа. Считается, что они иногда образуют всего 2 R☉(радиуса Солнца ). Они также тесно связаны с ускорением частиц солнечной энергии.
1 ноября 1994 года NASA запустила космический аппарат Wind в качестве монитора солнечного ветра для орбиты Земли L1 точки Лагранжа в качестве межпланетного компонента Глобальной программы геокосмической науки (GGS) в рамках Международной программы солнечно-земной физики (ISTP). Космический аппарат представляет собой спутник со стабилизированной осью вращения, на котором установлено восемь приборов, измеряющих частицы солнечного ветра от тепловой энергии до>МэВ, электромагнитное излучение от постоянного тока до радиоволн 13 МГц и гамма-излучение. Хотя космическому аппарату Wind более двух десятилетий, он по-прежнему обеспечивает самое высокое разрешение по времени, углу и энергии среди всех мониторов солнечного ветра. Он продолжает проводить соответствующие исследования, так как только с 2008 года его данные были опубликованы более чем в 150 публикациях.
25 октября 2006 года НАСА запустило STEREO, два почти идентичные космические аппараты, которые из удаленных друг от друга точек на своих орбитах могут производить первые стереоскопические изображения CME и других измерений солнечной активности. Космический аппарат вращается вокруг Солнца на расстояниях, аналогичных расстоянию от Земли, причем один из них немного опережает Землю, а другой - позади. Их расстояние постепенно увеличивалось, так что через четыре года они были почти диаметрально противоположны друг другу на орбите.
Parker Solar Probe был запущен 12 декабря. Август 2018, чтобы измерить механизмы, которые ускоряют и переносят энергичные частицы, т. Е. Источники солнечного ветра.
Наибольшее зарегистрированное геомагнитное возмущение, предположительно вызванное CME, совпало с первой наблюдаемой солнечной вспышкой 1 сентября 1859 г. Возникшая в результате солнечная буря 1859 г. упоминается как Событие Кэррингтона. Вспышка и связанные с ней солнечные пятна были видны невооруженным глазом (как сама вспышка, появляющаяся на проекции Солнца на экране, так и как совокупное повышение яркости солнечного диска), и вспышка независимо наблюдалась английскими астрономами Р. К. Кэррингтон и Р. Ходжсон. геомагнитная буря наблюдалась с помощью записывающего магнитографа в Kew Gardens. Тот же инструмент зарегистрировал вязание крючком, мгновенное возмущение ионосферы Земли с помощью ионизирующего мягкого рентгеновского излучения. В то время это было нелегко понять, потому что оно предшествовало открытию рентгеновских лучей Рентгеном и признанию ионосферы Кеннелли и Хевисайд. Шторм повредил часть недавно созданной телеграфной сети США, вызвав пожары и шокировав некоторых операторов телеграфа.
Были собраны исторические записи, и новые наблюдения были записаны в ежегодных сводках Тихоокеанского астрономического общества в период с 1953 по 1960 год.
Первое обнаружение CME как такового было сделано 14 декабря 1971 г. Р. Тузи (1973) из Военно-морской исследовательской лаборатории с помощью седьмая орбитальная солнечная обсерватория (OSO-7 ). Изображение обнаружения (256 × 256 пикселей) было собрано на трубке с вторичной электронной проводимостью (SEC) vidicon, перенесено в компьютер прибора после оцифровки до 7 бит. Затем он был сжат с использованием простой схемы кодирования длин серий и отправлен на землю со скоростью 200 бит / с. Чтобы отправить полное несжатое изображение на землю, потребуется 44 минуты. Телеметрические данные были отправлены на наземное вспомогательное оборудование (GSE), которое построило изображение на отпечатке Polaroid. Дэвид Робертс, техник по электронике, работавший в NRL, отвечавший за тестирование камеры SEC-vidicon, отвечал за повседневную работу. Он подумал, что его камера вышла из строя, потому что некоторые области изображения были намного ярче, чем обычно. Но на следующем снимке яркая область отошла от Солнца, и он сразу же понял, что это необычно, и отнес это своему руководителю доктору Гюнтеру Брюкнеру, а затем главе отделения физики Солнца доктору.Tousey. Более ранние наблюдения корональных переходных процессов или даже явлений, наблюдаемых визуально во время солнечных затмений, теперь понимаются как по сути то же самое.
9 марта 1989 г. произошел выброс корональной массы. 13 марта 1989 г. на Землю обрушилась сильная геомагнитная буря. Это вызвало перебои в подаче электроэнергии в Квебеке, Канада, и коротковолновые радиопомехи.
1 августа 2010 г., во время 24 цикла солнечной активности, ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) наблюдали серию из четырех больших CME, исходящих от Обращенное к Земле полушарие Солнца. Первоначальный CME был вызван извержением 1 августа, которое было связано с активной областью NOAA 1092, которая была достаточно большой, чтобы ее можно было увидеть без помощи солнечного телескопа . Три дня спустя это событие вызвало на Земле значительные полярные сияния.
23 июля 2012 г. произошла массивная и потенциально разрушительная солнечная супер-буря (солнечная вспышка, CME, солнечный ЭМИ ), но не прошла Земля, событие, которое многие ученые считают событием класса Кэррингтона.
31 августа 2012 г. КВМ, связанный с магнитной средой Земли или магнитосферой, с косым ударом, вызвавшим появление полярного сияния в ночь на 3 сентября. Геомагнитная буря достиг уровня G2 (Kp = 6) по шкале геомагнитных возмущений NOAA Центра прогнозирования космической погоды.
14 октября 2014 г. ICME был сфотографирован наблюдательным за Солнцем космическим кораблем PROBA2 (ESA ), солнечной и гелиосферной обсерваторией (ESA / NASA) и солнечной обсерваторией динамики (НАСА), когда он покинул Солнце, и STEREO-A наблюдал его эффекты непосредственно в 1 а.е.. Данные собраны с помощью аппарата ESA Venus Express. CME достиг Марса 17 октября и наблюдался с помощью аппаратов Mars Express, MAVEN, Mars Odyssey и Mars Science. Лабораторные миссии. 22 октября в 3,1 а. Е. он достиг кометы 67P / Чурюмова – Герасименко, идеально выровненной по Солнцу и Марсу, и наблюдался Розеттой. 12 ноября в 9.9 AU он был замечен Кассини на Сатурне. Космический корабль New Horizons находился на 31,6 а.е., приближаясь к Плутону, когда CME прошел через три месяца после первоначального извержения, и это может быть обнаружено в данных. "Вояджер-2" имеет данные, которые можно интерпретировать как прохождение CME 17 месяцев спустя. Марсоход Curiosity RAD, Mars Odyssey, Rosetta и Cassini показали внезапное уменьшение галактических космических лучей (Форбуш-уменьшение ) при прохождении защитного пузыря CME.
Согласно отчету, опубликованному в 2012 году физиком Питом Райли из Predictive Science Inc., вероятность попадания на Землю шторма класса Кэррингтон в период с 2012 по 2022 год составляет 12%..
На других звездах было обнаружено небольшое количество CME, все из которых по состоянию на 2016 год были обнаружены на красных карликах. Они были обнаружены с помощью спектроскопии, чаще всего путем изучения бальмеровских линий : материал, выброшенный в сторону наблюдателя, вызывает асимметрию в синем крыле профилей линий из-за доплеровского сдвига. Это усиление можно увидеть в поглощении, когда оно происходит на звездном диске (материал холоднее, чем его окружение), и в излучении, когда оно находится вне диска. Наблюдаемые проекционные скорости CME колеблются от ≈84 до 5800 км / с (от 52 до 3600 миль / с). По сравнению с активностью на Солнце, CME-активность на других звездах кажется гораздо менее распространенной.
Астрономический портал 
Портал Солнечной системы 
Космический портал 
Звездный портал  | На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с выбросом корональной массы. |
