XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Солнце, как диктатор солнечной системы диктует все, и говорит с нами своим наиболее «доступным языком», солнечной активностью. Так что же из себя представляет эта активность «горящей звезды»?

В первую очередь солнечная активность исходит из солнечной плазмы, для которой характерны магнитные свойства. Именно эти магнитные свойства определяют возникновение активности. Но сами по себе эти свойства её не инициируют. Солнечная активность является следствием взаимодействия магнитных свойств плазмы с магнитными полями локального типа. Если кратко, то определение солнечной активности будет выглядеть в таком содержании: солнечная активность является следствием взаимодействия плазмы солнца с магнитными полями локального значения. Этим результатом определяются и формирование активных образований на солнце, и их развитие.

То есть, солнечная активность является совокупностью процессов и явлений, которые возникают в атмосфере солнца. Но первопричина этой активности находится в глубине звезды. Здесь определяющим является то обстоятельство, что солнце окончательно не сформировалось как стабильная звезда. Этим и обусловлен сложный процесс взаимодействия плазмы и магнитных полей, порождающий активность солнца.

Виды солнечной активности:

Солнечные пятна

Это темные участки с пониженной температурой (около 1500 кельвинов) в сравнении с сопредельными участками фотосферы (слой атмосферы звезды, где формируется непрерывный диапазон излучения), образующиеся на солнечной поверхности. Фактически, через области пятен происходит выброс в фотосферу магнитных полей. То есть, это проявление солнечной магнитной активности, интенсивность которой зависит от количества пятен. Чем больше последних, тем сильнее магнитная активность. По этой причине количество пятен, а также связанное с ним число Вольфа (числовой показатель количества пятен), являются одним из стержневых показателей магнитной активности солнца. Следует отметить, что пятна являются самым простым катализатором активности солнца.

Солнечные вспышки

Ареалом действий вспышек являются находящийся над солнечными пятнами слои атмосферы солнца - хромосфера и корона. Нужно отметить, что из всех проявлений солнечной активности, ее вспышки являются наиболее мощными. Вспышка фактически является взрывом, порожденным сжатием плазмы солнца. Вспышки по своей природе являются явлениями электромагнитного происхождения. Сам процесс сжатия плазмы происходит под давлением магнитного поля. По указанным причинам, именно излучение вспышек наиболее сильно влияет на нашу Землю, и на верхние области ее атмосферы и ионосферу. Множество геофизических явлений на нашей планете происходят под воздействием именно этого излучения.

Протуберанцы

Несколько слов о самом большом газовом образовании в атмосфере солнца. По сути, протуберанцы это газовые облака. Они могут образоваться как в короне, так и хромосфере, с дальнейшим выбросом в корону. Протуберанцы могут существовать от нескольких недель до нескольких месяцев. Они в состоянии двигаться со скоростью 100 км в секунду и быстрее. «Скоростные рывки» могут завершаться взрывами. На вид протуберанцы напоминают арки, которые достигают огромных размеров с высотой до 40 тыс. км. Не менее внушительная и ее ширина – до 200 тыс. км. Для полноты характеристики газового облака следует отметить, что его температура достигает до 20 тыс. кельвинов.

Корональные дыры

Как следует из названия, дыры образуются в области короны солнца по причине падения температуры и поверхностной плотности. Их появление происходит в период спада солнечной активности, когда она достигает пика слабой интенсивности. Дыры, образуемые в основном возле солнечных полюсов, выбрасывают значительные потоки радиации.

Краткий обзор солнечной активности и ее составных, показывает масштабы ее влияния на вселенную. По нашей планете с цикличностью солнечной активности (продолжительность цикла от 9 до 13 лет, с 2009 г. протекает 24-й цикл) связываются не только изменения природно-климатического, но и общественно-политического характера.

Наиболее значимым последствием солнечной активности для нас является электромагнитное излучение.

Исходя из важности изучения последствий воздействия солнца на нашу планету, научные круги, изучающие связи нашей Земли и солнца, в 90-х годах прошлого века породили такое понятие как космическая погода, которая объективно стала частью науки, изучающей связи Земля-солнце. В прикладном значении это часть звездной науки занимается прогнозом солнечной и геомагнитной активности, изучением их влияния на нашу планету и атмосферу, включая и на работу различной радиоаппаратуры и функционирования радиосетей и радионаправлений, на чем и мы остановимся более подробно.

Здесь в принципе все предельно понятно – солнечная активность, инициируя геомагнитные волнения в атмосфере, является причиной искажения радиоволн и сбоев в работе радиооборудования. Но на самом деле не все так просто, так как степень воздействия активности зависит от многих факторов (стадия цикла максимальной и минимальной активности солнца, временной промежуток от начала вспышек на солнце и достижений их пика на земле и в атмосфере, место расположения на земле и т.д.). Хоть и вопрос влияния солнечной активности на сферу радио достаточно изучен, исследования продолжаются параллельно с новыми задачами, стоящими перед наукой и с учетом глобальных климатических изменений (за последние десятилетия активность магнитного поля солнца увеличилось более чем в два раза). Данный вопрос наиболее актуальным является для радиокомпонентов авиации [1].

Основными компонентами радиооборудования самолетов являются радиолокационные средства, средства радиосвязи и воздушной навигации. Перечисленные средства обеспечивают функции радиолокации, ближней и дальней радиосвязи и радионавигации. Они представлены радиолокаторами, бортовыми радиостанциями, переговорными устройствами, аппаратурой посадки в сложных метеоусловиях, радиокомпасами, радиодальномерами и т.д.

Радиооборудование летательных аппаратов обеспечивает выполнение их основных функций, и самое важное условие – безопасность полета. То есть, живучесть самолетов напрямую зависит от функционирования его радиооборудования.

Сбои отдельных компонентов радиооборудования, надежность их работы на самолетах, в принципе могут частично или полностью компенсироваться функциональностью других (отсутствие связи с аэродромом дублироваться по средству ближней радиосвязи через канал межсамолётной навигации, радионавигация радиолокацией и т.д.). Здесь критическим являются проблемы, которые могут возникнуть для всей системы радиооборудования. Именно такие проблемы и создаются проявлением солнечной активности.

Преимущество радиооборудования, распространение сигналов по атмосфере, одновременно предопределило его слабость перед внешними факторами воздействия. Сфера функционирования радиооборудования - атмосфера, по которой передаются электромагнитные волны, подвержена влиянию солнца, в том числе в его активной фазе.

В результате физических явлений, порожденных солнечной активностью, в работе радиооборудования авиации могут возникнуть проблемы связанные с искажением, поглощением и отражением радиоволн, что может привести к:

существенному ухудшению радиосвязи, работы радиолокаторов и навигационного оборудования

сбоям и потере связи КВ диапазона;

созданию препятствий для радиосвязи из-за шумов широкого диапазона частот по причине природной генерации радиоволн;

сканированию ложных объектов, изменению дальности связи по причине того, что естественный радиофон может приобрести одинаковую величину с искусственным радиофоном;

снижению мощности навигационных сигналов, вплоть до их полной потере;

длительной блокировке радиоэфира [2].

Таким образом, в результате процессов, вызванных солнечной активностью, радиооборудование летательных аппаратов может дать значительные сбои в работе, вплоть до полной потери функциональности.

Исследованиями, проведенными в различных научных центрах, выявлено, что наибольшее количество авиакатастроф происходит в пик солнечной активности. Среди причин катастроф отдельно выделяются и проблемы связанные с работой радиооборудования.

Информация по исследованиям причин катастроф в военной авиации, скорее всего, засекречена. Здесь только можно догадаться о серьезности проблемы и мерах, предпринимаемых для обеспечения устойчивой работы радиооборудования авиации. И исходя из материалов, опубликованных в открытой печати, информация по космической погоде становится более востребованной, а ее потребители более закрытыми.

Научно-исследовательские работы по разработке новых методов и технологий по защите от внешнего электромагнитного излучения, ведутся фактически всеми ведущими производителями самолетов. Наряду с работами по защите воздушных судов от солнечной активности в целом, рассматриваются и новые подходы к повышению устойчивости радиосвязи в условиях активности солнца [3].

Фундаментальные исследования в области минимизации последствий солнечной активности проводит NASA, которая впервые начала изучать возможности уменьшения до минимума влияния переменных сегментов космической погоды, в том числе в части касающейся осуществления радиосвязи и в целом работы радиооборудования. В исследованиях наряду с остальными первоочередными задачами, стоят и вопросы минимизации последствий солнечной активности на технологии, используемые в авиации.

Думается, что в нашей стране, идущей в авангарде самолетостроения, такие исследования также проводятся на фундаментальной основе.

Литература

1. Чижевский А.Л. «Земное эхо солнечных бурь». Второе издание. Издательство «Мысль» Москва.1976

2. Шмырев В.Ф. , А.В. Лось «Современные требования и подходы к защите электронных систем от электромагнитных воздействий полей высокой интенсивности, молнии и др., а также обеспечению норм летной годности самолетов в части повышения эффективности средств их защиты в процессе эксплуатации». Журнал «Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии» № 49, 2011

3. Влияние солнечной активности на радиосвязь [Электронный ресурс] https://pedtehno.ru/content/vliyanie-solnechnoy-aktivnosti-na-radiosvyaz - (дата обращения: 08.06.2018)

4. Кажанов В. Солнечная активность вчера и сегодня [Электронный ресурс] planetarium-kharkov.org/?q=solar-activity (дата обращения: 08.06.2018)

5. Солнечная активность [Электронный ресурс] www.kosmofizika.ru/ucheba/sun_act.htm (дата обращения: 08. 06.2018)

6. [Электронный ресурс] http://earth-chronicles.ru/news/2012-03-07-18465(дата обращения: 08.06.2018)

Код для цитирования: Скопировать