Замечено странное явление перед солнечными вспышками: ученые исследуют необъяснимое

Российские ученые рассказали о необъяснимом поведении вещества перед солнечными вспышками

Произойдет или нет вспышка на Солнце? До последнего времени мало кто мог предсказать это с высокой долей вероятности. Космонавты на орбите, к примеру, до сих пор находятся в несколько подвешенном состоянии при появлении пятен на нашем светиле. Не всегда бывает понятно, «выстрелят» они или нет. Но, похоже, группа российских ученых из Физического института им Лебедева РАН, Белгородского госуниверситета и других научных организаций приблизилась к тому, чтобы с более высокой степенью вероятности предсказывать сильные солнечные вспышки за 2-3 дня до их возникновения! Помогло им в этом странное поведение земного вещества – изотопов железа и кобальта, которые каким-то образом «чувствуют» «настроение» Солнца, готовящегося к вспышке, и меняют скорость своего полураспада. Статья об этом вышла в свежем номере журнала «Физика элементарных частиц и атомного ядра».

тестовый баннер под заглавное изображение

Напомним, что вспышка на Солнце это взрывной процесс на поверхности светила с выделением энергии. Чаще всего вспышки порождают потоки радиационных частиц и гамма-излучение (они оборачиваются для нас магнитными бурями на Земле). Но есть и особый вид событий, – когда вслед за гамма-квантами в сторону Земли вырывается сильный поток протонов. Это называется GLE (Ground level enhancement) или резкое увеличение потока, очень опасное явление, которое случается 3-5 раз в году, то есть, составляет процентов 10 от всех солнечных событий.

Такие потоки мощных протонов долетают до Земли за 8-10 минут, почти со скоростью света, и являются наиболее опасными прежде всего для космонавтов, работающих на орбите. Существует даже мнение, что случись такой поток во время нахождения людей на будущей станции РОС, которую планируют запустить по полярной орбите, то экстренной эвакуации не избежать! И это несмотря на то, что событие длится недолго, примерно час. Самое неприятное в нем – это протоны с энергией 100-200 МэВ, которые как бы застревают в организме, не проходя его насквозь, и локально разрушают клетки, вокруг которых создают область высокой ионизации. Это самый опасный вид лучевого поражения со всеми вытекающими последствиями. Кстати, событие подобной силы было зафиксировано в прошлом году, 23 марта при помощи приборов Научно-образовательного центра НЕВОД в МИФИ, затем было еще три: в середине мая, в середине ноября и в начале июня. С тех пор жесткие протоны до нас еще не добирались, но предвидеть их заранее было бы не лишним.

– В настоящее время по поводу вспышек есть некие усредненные статистические прогнозы, которые сбываются с различной долей вероятности, – говорит один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории элементарных частиц ФИАНа Сергей Майбуров. – Но нам удалось довести точность прогноза до 90 с лишним процента.

Приведу лишь один пример. Где-то дней пять назад на Солнце появилось активное пятно, и все заговорили, что через день-два может быть вспышка. Но ее до сих пор нет, а по нашим данным, ее и не могло возникнуть.

– Как же вы это поняли?

– Помогло довольно случайное явление, которое было обнаружено исключительно экспериментально, – никаких теорий, объясняющих его, пока нет. У нас в лаборатории стоит радиоактивный изотоп железа-55. Его полураспад, как полураспад любого изотопа, происходит с определенной скоростью. И вот, примерно за 2-3 дня до вспышки у железа-55 падает скорость полураспада вещества, не очень сильно, – на 0,2 процента, но это легко фиксируется. Надо отметить, что первыми на это явление обратили внимание американские ученые из университета Пердью и даже опубликовали научную статью, но им никто не поверил тогда. А теперь то же самое видим мы, и пока не собираемся останавливать исследования. Мало того, нас поддерживают коллеги из другого института (они исследуют скорость полураспада другого изотопа – кобальта-60, которая тоже меняется перед вспышками) и из БелГУ, которые сделали для исследования приборы.

– Как выглядит прибор, предсказывающий вспышку на Солнце?

– Это небольшой чемоданчик размером с ноутбук. Изотопы, нанесенные в виде покрытия на алюминиевые подложки, изолированы под специальным куполом.

– Получается, еще до вспышки с Солнца идет какой-то поток частиц, который их поддерживает?

– Да, получается, что есть какое-то поле, которое доходя до Земли, подавляет скорость распада изотопов, замедляет его. Для справки: у железа период полураспада – 3 года у кобальта – 5, 5 лет.

– Речь идет о любой вспышке?

– В основном о самых интенсивных вспышках — класса Х.

– А что происходит после того, как вспышка произошла?

– Во время нее и еще 2-4 дня после скорость полураспада остается по-прежнему низкой, а потом постепенно повышается и доходит до нормы. В целом изотопы реагируют на вспышку в течение 5-6 дней. Есть предположение, что наши приборы, установленные на космической станции, будут более чувствительны к влиянию Солнца (все-таки на Земле им мешают атмосфера и ионосфера), а это значит, что они смогут дать прогноз вспышки не за 2-3 дня, а за 5-6 дней или за неделю.

Комментарий заведующего отделом радиационной безопасности пилотируемых космических полетов Института медико-биологических проблем РАН Вячеслава Шуршакова:

– Мы постоянно ведем мониторинг мощных протонных событий или более частых вспышек рентгеновского излучения. Если мы узнаем о них, то даем информацию на борт космической станции, и космонавты в срочном порядке уходят скрываться от них в более защищенные отсеки.

На случай более серьезных вспышек, которые будут угрожать космонавтам в дальних космических полетах, одного защитного отсека будет, скорей всего, мало, – им придется принимать специальные препараты или надевать защитные головные уборы. Сейчас это рассматривается как какой-то сюжет из фильма будущего, но на самом деле проработки всего этого идут активно в разных космических агентствах. И для того, чтобы успеть применить все это, надо лучше подготовиться заранее. Метод, который разрабатывают коллеги из ФИАНа, предскажет опасность заблаговременно — не за 10-20 минут, как сейчас, а за сутки-двое. Ведь важно, чтобы на период возникновения вспышки не планировались занятия на бегущей дорожке, какие-то ответственные научные эксперименты или уж тем более выход в открытый космос, поездки на луноходе по Луне.

– Бывали ли случаи поражения космонавтов в результате мощного протонного события?

– Такого, к счастью, пока не было. Если проследить за орбитой МКС, она на своих витках не заходит в высокие широты. Даже когда происходит сильная вспышка, на станции более-менее безопасно. Предлагаемые прогнозы больше пригодятся для полета космонавтов на перспективной российской высокоширотной станции РОС.

– Что теоретически может почувствовать человек, который попадет под мощный протонный поток?

– Есть такое понятие, как острые радиационные эффекты. Мы о них знаем после случаев реальных радиационных аварий, происходивших на Земле. Существует пороговая радиационная доза – больше 500 миллизиверт. После нее у человека в течение 30-40 минут могут возникнуть тошнота, рвота, головокружение. А представляете, если он в это время окажется на внешней стороне станции, в скафандре!

– С чем можно сравнить такую мощную дозу?

– Она суммарно равна трем-четырем месяцам пребывания на станции. Но к счастью, как я уже говорил, такого ни с нашими космонавтами, и с американскими астронавтами не происходило. Максимум, что испытали как-то космонавты станции «Мир», это солнечное протонное событие, которое произошло 29 сентября 1991 года. Тогда на них воздействовала доза, в 10 раз превышающая дневную норму. К счастью, она была далека от того самого порогового значения. А лишние 10 дней полета профессиональные космонавты, как показала практика, легко выдерживают, – мы же знаем случаи, когда они вынужденно оставались вместо полугодового полета на год, и это не приводило к каким-то серьезным проблемам со здоровьем.

Источник: www.mk.ru