08:45 17 Kwiecień 2021
Opinie
Krótki link
240
Subskrybuj nas na

Każdy wie, że Słońce warunkuje życie na Ziemi. Ludzkość z dawien dawna poświęca szczególnie dużo uwagi badaniu gwiazdy, aby nie zaskoczyły nas skutki jej zmiennego zachowania. Jedną z rosyjskich organizacji, która zajmuje się badaniem Słońca, jest Instytut Badań Kosmicznych RAN.

O tym, jak Słońce się zmienia, jak oddziałuje na Ziemię i kiedy stanie się niebezpieczne, jaki będzie nowy cykl aktywności słonecznej i jakie rosyjskie satelity służące do obserwacji gwiazdy Rosja planuje wystrzelić w przestrzeń kosmiczną, opowiedział Sputnikowi dyrektor instytutu Anatolij Petrukowicz.

— Jak Pan uważa, za ile lat Słońce wyczerpie swoje zapasy i zacznie nam zagrażać?

— Słońce to szeregowa gwiazda, żółty podkarzeł. Budowa tego „pieca” jest nam bardzo dobrze znana, to dość prosty obiekt z punktu widzenia fizyki i astronomii. Dość duża ilość gazu, głównie wodoru, skurczyła się pod wpływem siły ciężkości do wielkości kuli i rozgrzała na tyle, że w środku doszło do reakcji termojądrowej. Wydzielana w efekcie energia przenosi się na powierzchnię i promieniuje w postaci światła słonecznego. 

Słońce przeżyło około 4,5 miliarda lat i kolejne tyle przyjdzie jej pożyć w swej obecnej postaci. To typowy cykl życia takiej gwiazdy. W końcowym stadium zacznie się przekształcać w czerwonego giganta, ulegnie rozszerzeniu i być może nawet połknie Ziemię.

Nasza gwiazda, gdy się narodziła, była chłodniejsza niż teraz.

Z upływem czasu nagrzewa się i strumień promieniowania, jaki emituje, wciąż rośnie. Zgodnie z dotychczasowym stanem wiedzy Słońce zacznie zagrażać Ziemi już za kilkaset milionów lat, bo płynący od niej strumień ciepła będzie nadmierny dla współczesnego klimatu ziemskiego. Ludzkość ma jednak dość dużo czasu, żeby jakoś ten problem rozwiązać, być może wyregulować atmosferę albo zwyczajnie stąd odlecieć.

— A jak wzrost ciepła słonecznego wpłynie na nasz klimat?

— Mówiąc prosto, jeśli wzrost temperatury zwiększy parowanie wody, klimat będzie cieplejszy i wilgotniejszy. Ale balans ciepła w atmosferze i efekt cieplarniany to bardzo skomplikowany proces, uczestniczą w nim jednocześnie ocean, biosfera i powierzchnia lądu. Nie jestem pewien, czy ktokolwiek wyda w tej kwestii pewny osąd. To rzecz bardzo niejednoznaczna, wszystkie scenariusze są możliwe. Mamy przykład Wenus, na której efekt cieplarniany w warunkach zbliżonych do ziemskich rozpędził się do 500 stopni.

Z drugiej strony, jeśli na Ziemi nie byłoby w ogóle efektu cieplarnianego, temperatura wskazywałaby około minus 20 stopni. Dlatego w gruncie rzeczy nasz efekt cieplarniany jest wielkością dobraną jakby wyłącznie dla naszych potrzeb. Z punktu widzenia teorii prawdopodobieństwa obecny klimat na Ziemi jest jak moneta, która po podrzuceniu upadła na krawędź. A my z powodzeniem korzystamy z tego położenia tak długo, jak życie na Ziemi się rozwija, kilka miliardów lat.

— Poprzedni cykl aktywności słonecznej był bardzo słaby, wydawało się, jakby Słońce zasnęło. Jakie są prognozy dotyczące nowego cyklu?

— Co jedenaście lat, podczas maksimum aktywności słonecznej, następuje odwrócenie pola magnetycznego gwiazdy, któremu towarzyszy wyrzut skumulowanej w jej polu magnetycznym nadmiaru energii. Manifestuje się on w postaci plam słonecznych i wybuchów. W ubiegłym cyklu maksimum słoneczne było dość słabe, plamy i wybuchy miały małą powierzchnię i intensywność.

Było więc niewiele burz magnetycznych. Ale Słońce jako takie nie zasypiało. I takie spadki aktywności miały już miejsce na przestrzeni 400 lat trwania obserwacji gwiazdy.

Kolejny cykl słoneczny zaczyna się już w tych miesiącach. Nim się rozpocznie, bardzo trudno przewidzieć, jaki będzie. Wkroczyliśmy teraz w erę niskiej aktywności słonecznej, na tej podstawie uczeni spodziewają się, że najbliższe cykle będą dość słabe. Wiąże się z tym mniejsza ilość burz magnetycznych. Burze magnetyczne przy niskiej aktywności słonecznej wyrządzają mniej szkody naszej planecie. Jest też jednak odwrotna strona medalu: przy zmniejszonym promieniowaniu słonecznym wzrasta galaktyczne promieniowanie kosmiczne. Dla Ziemi może nie jest to aż tak ważne, ale dla lotów międzyplanetarnych ma to bardzo istotne znaczenie.

— A na ile przewidywalne jest zachowanie Słońca? Można oczekiwać od niego katastroficznych konsekwencji dla Ziemi?

— To sprowadza się do pytania, jakiej siły może być słoneczna eksplozja lub, z punktu widzenia fizyki, z jaką siłą może oddziaływać pole magnetyczne plamy słonecznej i jakie rozmiary może osiągnąć. Raczej nie będzie niespodziewanie duża. Lata obserwacji gwiazdy pokazały, że nie koncentruje ona ekstremalnie dużych zapasów energii. Obserwujemy wielkie eksplozje na powierzchni innych gwiazd, one jednak różnią się od Słońca.

W najbliższej perspektywie właściwiej za punkt odniesienia przyjmować najsilniejsze rozbłyski, jakie miały miejsce na Słońcu. Na przykład rozbłysk z 1972 roku, którego szczęśliwie uniknął w czasie lotu na Księżyc amerykański statek „Apollon” z astronautami na pokładzie, czy burzę geomagnetyczną z 1859 roku, tak zwane wydarzenie Carringtona, która pozostaje największym w historii, acz nie katastrofalnym, zjawiskiem tego rodzaju. Wówczas najbardziej ucierpiał telegraf – praktycznie cała Europa była opleciona jego kablami, a jest to urządzenie szczególnie podatne na aktywność słoneczną i geomagnetyczną. Prawdopodobieństwo wystąpienia takiej superburzy jest teraz mniejsze, ale nie da się go całkowicie wykluczyć. Istnieje nawet teoria, że przy maksimum Słońce jest na tyle aktywne, że nie nadąża gromadzić energii, w czasie jakiegoś kolejnego wstrząsu zostaje ona zrzucona, a przy spadku aktywności słonecznej, w spokojnym czasie, na Słońcu może rozwinąć się duża plama.

— Czy Słońce może nagle wybuchnąć?

— Bardzo mało prawdopodobne. Zachowanie Słońca jako reaktora termojądrowego podlega obserwacji i kontroli. Jeśli na Słońce podziałałaby siła z zewnątrz, wybuch sąsiadującej z nią gwiazdy odczulibyśmy dotkliwie. My na szczęście zajmujemy spokojne miejsce w galaktyce, supernowe należą tu do rzadkości. Najbliższe nam gwiazdy, które teoretycznie mogą wybuchnąć, znajdują się w odległości kilkudziesięciu lat świetlnych. To błękitne giganty, które w obecnym stadium tak prędko nie wybuchną. Trudno wyobrazić sobie jakiś inny mechanizm oddziaływania na Słońce, dlatego wszystkie kolejne prognozy nie będą bazować na wiedzy naukowej. Można na przykład założyć, że pojawią się źli kosmici i podbiją Ziemię. Znamy masę wariantów, kiedy gwiazdy eksplodują, ale nas to nie dotyczy.

— Czy ludzkość jest w stanie stworzyć sztuczne Słońce?

— To akurat zadanie na 500 milionów lat. Jeśli mówić o Słońcu jako źródle energii dla Ziemi, to nie trzeba go nam stwarzać. Trzeba po prostu stworzyć źródło energii, które będzie generować ją w odpowiedniej ilości dla cywilizacji ziemskiej.

Ilość energii produkowanej przez ludzkość względem energii dostarczanej przez Słońce jest nikła. Można powiedzieć, że ludzkość z punktu widzenia energetyki znajduje się w powijakach, całkowicie zależy od mamy Słońca. I to w pewnym sensie dobrze, dlatego że jeśli teraz ilość generowanej przez nas energii byłaby porównywalna z ilością dostarczaną przez Słońce, to uleglibyśmy przegrzaniu. Przecież wszelkie rodzaje energii wynalezione przez człowieka, nawet te najbardziej zaawansowane, w ostatecznym rozrachunku przekształcają się w ciepło. Energia wyjściowa będzie zawsze mniejsza od energii wejściowej.

Dlatego wynalezienie reaktora „zastępującego” Słońce to za mało, trzeba jeszcze pamiętać o utylizacji ciepła. To nie taka znów błaha sprawa nawet dla reaktora kosmicznego, który mamy ukończyć do 2030 roku.

— Wokół Słońca krąży duża grupa aparatów kosmicznych, pośród których nie ma ani jednego rosyjskiego. Czy Rosja coś w tej kwestii planuje? Co interesuje uczonych, gdy prowadzą badania nad Słońcem?

— Zacznę od tego, co nas interesuje. Dobrze widzimy plamę słoneczną, ale nie rozumiemy, jak dochodzi nad nim do eksplozji słonecznej, to znaczy nie potrafimy przewidzieć wybuchu.

Nie do końca rozumiemy, jak właściwie powstaje wiatr słoneczny. Wydawałoby się, ot zwykły strumień gorącego gazu w próżni, ale kiedy zaczynamy dokonywać jego pomiaru, to ani prędkość ani temperatura nie pasuje do żadnego modelu. Jest jakieś dodatkowe źródło energii. Tę kwestię można rozwiązać tylko z pomocą satelity, który jest w stanie zbliżyć się do strefy, gdzie wiatr słoneczny przyśpiesza – mniej więcej w odległości czterech promieni Słońca czyli 2,8 milionów kilometrów.

Nie zawsze dobrze rozumiemy, jak właściwie wiatr słoneczny przekazuje energię na Ziemię i dlaczego powstają zorze polarne. Wiele rzeczy chcielibyśmy zbadać, ale nasz program naukowy nie jest dość bogaty z powodu niewystarczającego poziomu finansowania „Roskosmosu”...

Mamy nadzieję, że w 2021 roku polecą dwa satelity „Jonosfera”, których zadaniem będzie zbadanie oddziaływania Słońca na jonosferę ziemską, a w 2024 roku – kolejne dwa. Razem z nim miał zostać wysłany w kosmos aparat „Sonda” w celu obserwacji Słońca, ale teraz z powodu niewystarczającego finansowania prace nad nim zostały wstrzymane. To bardzo źle, dlatego, że wszystkie dane dotyczące naszej gwiazdy potrzebne do stawiania prognoz są amerykańskie. Natomiast na świecie dokładnie teraz działa kilkadziesiąt aparatów kosmicznych, które obserwują pogodę kosmiczną. Dla nauki może to i wszystko jedno, nauka jest międzynarodowa, ale już dla stawiania prognoz chcielibyśmy mieć własne minimum, żeby od nikogo nie zależeć.

Oczekujemy jeszcze, że w 2025 roku poleci satelita „Rezonans”, który będzie badać oddziaływanie wiatru słonecznego w okolicach Ziemi. Mamy też w planach drugą serię aparatów „Rezonans” do monitoringu pasów radiacyjnych – najbardziej niebezpiecznej strefy magnetosfery Ziemi, w zasięgu której działają geostacjonarne satelity łączności. Przymierzamy się też do wystrzelenia dwóch aparatów słonecznych „Arka”, które zarejestrują drobne szczegóły w koronie Słońca i proces wydalania plazmy w postaci wiatru słonecznego, a także „Interheliosondy” do zbadania biegunów Słońca.

W ostatnich latach rosyjskie uczelnie wysyłają w kosmos bardzo małe satelity z najprostszymi urządzeniami, które po części wypełniają deficyt rosyjskich środków monitoringu.

Tym, czego nam dotkliwie brakuje i obecnie, i w planach, jest satelita do monitoringu wiatru słonecznego. On zapewniałby wysoce dokładną prognozę pogody kosmicznej na kilka godzin wprzód poprzez pomiar wzburzenia przestrzeni międzyplanetarnej „naprzeciwko” Ziemi.

— A czy uczeni muszą „wylądować” na Słońcu?

— Nie da się „wylądować” na Słońcu, dlatego że nie ma gdzie – Słońce nie ma powierzchni. Ale, jak już mówiłem, chcielibyśmy dostać się do strefy, gdzie wiatr słoneczny przyśpiesza, na odległość czterech promieni Słońca. Do tego są potrzebne malutkie sondy-kamikadze, które będą podlatywać bardzo blisko, przekazywać informację dużemu satelicie, a następnie ulegać spłonięciu. Propozycje takiego projektu są aktywnie omawiane, miałby on zostać zrealizowany po 2030 roku.

— Aktywność Słońca jest czynnikiem determinującym loty międzyplanetarne. Jak bardzo promieniowanie ogranicza przebywanie człowieka w dalekim kosmosie?

— Gdy wylatujemy poza granice chroniącej nas magnetosfery, zaczynają się problemy: słoneczne promienie kosmiczne pochodzące z wybuchów i galaktyczne promieniowanie kosmiczne.

Wybuchy słoneczne w dłuższej perspektywie trudno przewidzieć, dlatego są uśredniane i brane pod uwagę czysto statystycznie, a promienie galaktyczne można obliczyć.

Swoje umowne plusy i minusy mają oba rodzaje promieniowania kosmicznego. Wybuch słoneczny można gdzieś przeczekać, w lepiej osłoniętym module. Przed promieniami galaktycznymi nie da się ukryć, one przeszywają na wskroś, a przy grubszych ścianach dodatkowo generują bardziej niebezpieczne promieniowanie wtórne.

Wydaje się jak na razie, że loty na Księżyc trwające około dwóch tygodni są bezpieczne pod warunkiem, że nie dochodzi do poważniejszego wybuchu na Słońcu. I w programie księżycowym na najbliższe lata mowa z reguły o wyprawach krótkoterminowych: załoga przyleciała, przeprowadziła eksperymenty, naprawiła sprzęt i do domu.

Właściwości przestrzeni międzyplanetarnej są praktycznie jednakowe, czy to wokół Księżyca, czy to wokół Marsa, za wyjątkiem niedużej różnicy w zależności od odległości od Słońca. Dlatego podstawowy problem to zabezpieczenie człowieka przy locie na Marsa. Jakby nie patrzeć, pół roku w jedną stronę i pół roku w drugą, daje dość dużą dawkę promieniowania. Naukowcy wymyślają coraz to nowe sposoby zabezpieczenia, na przykład baki z paliwem umocowane wokół modułu mieszkalnego, ale jednoznacznego rozwiązania nie znaleziono. Przy czym uczeni spierają się jak na razie nawet nie o to, jak właściwie się zabezpieczyć, a o to, jakie modele promieniowania są właściwe.

Co się tyczy zabezpieczenia na powierzchni Księżyca i Marsa, to bezpiecznie będzie na głębokości kilku metrów. To powinno wystarczyć. Ale czy jest sens tam żyć, jeśli nie można wyjść na powierzchnię – to kolejne pytanie...

Poglądy i opinie zawarte w artykule mogą być niezgodne ze stanowiskiem redakcji.

Zobacz również:

„Rosyjska jaskółka”: rakieta „Angara” podbija kosmos – wideo
Kosmiczne plany Rosji na przyszły rok: badanie Księżyca i dalekiego kosmosu
Rosja rozpoczyna prace nad nowym MiG-41. Będzie mógł latać w kosmosie
Amerykański satelita eksplodował w kosmosie
Tagi:
gwiazda, kosmologia, kosmodrom, kosmos, wybuch, zaćmienie Słońca, zachód słońca, Słońce
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez SputnikKomentarz przez Facebook
  • Komentarz