Космическото време

Животът на Земята е неразривно свързан със Слънцето – благодарение на него се е зародил и се поддържа той. Днес можем да кажем, че системата Слънце–Земя е устойчива, тъй като нашата звезда си съществува стабилно вече 4,5 млрд. години и ще съществува още толкова. Условията в околоземното космическо пространство са свързани със слънчевия цикъл. Слънцето е типична звезда, каквито има много във Вселената, но само него можем да наблюдаваме отблизо и да изучаваме влиянието му.

Отделни явления от слънчевата активност създават силни смущения на Земята и в околоземното пространство, а после влияят на човешката дейност и върху самия човек. В последно време се налага понятието „космическо време”, обозначаващо съвкупността на всички условия в космическото пространство, които основно се определят от слънчевата активност.

Например от повърхността на Слънцето постоянно излиза слънчев вятър, който се разпространява в хелиосферата и достигайки орбитата на Земята, взаимодейства с магнитосферата и я смущава. Възникват магнитни бури и други явления – полярни сияния, например. Постоянен агент е и светлината. Излъчването от Слънцето е много мощно в оптичния диапазон (в другите диапазони е слабо). Но светлината е това, към което всички сме привикнали – знаем какво е ден, нощ, как се променя поведението на животните, времето в зависимост от осветеността и т.н.

Има много мощни агенти, които възникват спорадично. Това са преди всичко слънчевите изригвания и т.нар. изхвърляния на коронарна маса, при които от Слънцето се изхвърля голямо количество вещество, летящо във вид на облак плазма из междузвездната среда. От тези частици ни защитава магнитосферата на Земята.

През 1989 поради магнитна буря, предизвикана от изхвърляне на маса от Слънцето, в канадската провинция Квебек, включително столицата Отава, електроенергията е изключена за шест часа. Има и други последствия – атмосферата набъбва и нисколетящите космически апарати започват да спират (това се случва и с МКС), енергийните частици нахлуват в електрониката на спътниците и те престават да работят, нарушават се радиовръзките и т.н.

Слънцето сякаш отправя предупреждение на човечеството за това, че нашата цивилизация е достигнала такова ниво, когато факторите на космическото време оказват съществено влияние на нейната дейност. Затова космическото време трябва да се изучава и да се отчита въздействието му върху съществуващите системи и най-главното, при проектиране на бъдещи системи, които стават все по-продължителни.

Продължителна система са например електропроводите. Когато по време на магнитна буря се променя полето, то по известния закон за електромагнитната индукция, който сме учили в училище, във всички провеждащи системи („рамки”) възниква индукционно поле и електрически ток. Такива „рамки” на Земята са също и железопътните релси, газо- и нефтопроводите. Катастрофата в провинция Квебек се е случила поради това, че индукционните токове са изключили релето и трансформаторите са изгорели. В тръбопроводи тези токове нарушават антикорозионната защита, тръбопроводът започва да ръждясва и рано излиза от строя.

Много важно е въздействието върху космонавтите, тъй като тази сфера на дейност постоянно се развива и дори се появява космически туризъм. Заредените частици с висока енергия, които проникват в магнитосферата, са много опасни – особено когато космонавтите излизат в Открития космос. За да бъдат сведени до минимум вредите, трябва да се следи Слънцето и да се дават прогнози за изригванията, за да може да се вземат защитни мерки.

Необходимо е също да се контролира космическото време при стартове, тъй като при извеждането на космическия апарат на орбита е важно състоянието на атмосферата. Когато потопяваха станция „Мир”, то и мястото, където тя падаше, също зависеше от състоянието на атмосферата, тъй като след отчитане на необходимия импулс станцията летеше като свободно хвърлено тяло.

Въздействието върху спътниците по време на изригвания също е повишено, особено в периода на слънчевия максимум, защото най-силните изригвания и магнитни бури се случват по това време. Максимумът на слънчевия цикъл обикновено продължава 2-3 години (целият цикъл е 11 години). В това време броят на изригванията е повишен в сравнение с другите фази на цикъла.

Околоземното космическо пространство е защитено от магнитосферата на Земята. Това е магнитно поле, което се простира към слънцето на разстояние до 10 земни радиуса, а към опашката на магнитосферата – на 100 и дори повече. Това пространство е защитено от радиация, но когато се извършват полети извън магнитосферата (например към Луната или както се планира – към Марс), е необходима защита на кораба или да се лети в такъв период, когато радиацията не е голяма.

Тук има един проблем: от една страна, в периода на слънчевия максимум възникват мощни изригвания, а от друга – именно тази активност измита от Слънчевата система, включително и от околностите на Земята, галактичните лъчи, които също са опасни за космонавтите. Затова се обсъжда кога е най-добре да се лети – по време на слънчев максимум или на слънчев минимум.

Космическото време се изучава много активно не само с наземни средства, но и от Космоса. Слънцето непрекъснато трябва да се наблюдава и с космическите апарати това може да се прави в такъв диапазон, който е недостъпен от Земята. Много неща вече са изучени, но остават редица нерешени въпроси.

Първо, ние не умеем сами да предсказваме амплитудата и продължителността на слънчевите цикли. Второ, не можем да предсказваме най-геоефективните (тоест оказващи влияние на Земята) явления на Слънцето – слънчевите изригвания и изхвърляния на маса. Разбираме тяхната природа, но недостатъчно разбираме техните пускови механизми. Тази задача ще се решава в близко време с редица космически проекти.

––––––

Владимир Кузнецов,

доктор на физико-математическите науки, директор на руския Институт по земен магнетизъм, йоносфера и разпространение на радиовълните, член на Международната академия по астронавтика