Что нам приготовил Солнце: секреты дневной астрофотографии с использованием телескопа «Coronado» и солнечные аномалии

Астрономия в понимании обычного человека — занятие для тёмного времени суток. Такое мнение более чем актуально во время наблюдений планет, звёзд, туманностей и галактик. Эти объекты настолько далёкие и тусклые, что становятся совершенно невидимыми днём. 

Исключение составляет всего лишь парочка планет.

На фоне космических красот мы порою забываем о ближайшей звезде, благодаря которой на Земле появилась жизнь. Мы регулярно видим её, но даже так она часто ускользает от внимания многих астролюбителей. Естественно, речь идёт о Солнце!

Как наблюдать главную и единственную звезду Солнечной системы? Зачем это делать? Какое оборудование помогает профессиональным астрономам в столь важном деле? Об этом рассказывает Сергей Назаров — научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории и руководитель проекта по модернизации телескопа «Синтез».

Оглавление

1. От камня до современного телескопа. История астрономии;

2. Дневная астрофотография: а так можно было?

3. Телескоп «Coronado» — дорогая игрушка или научный прибор?

4. Аномалии Солнца, чёрные дыры и будущее Земли;

5. Чем опасны солнечные вспышки;

6. Крымская астрофизическая обсерватория: как всё начиналось и к чему пришло.

От камня до современного телескопа. История астрономии

— Когда зародилась «солнечная» астрономия?

— Одни из первых астрономических наблюдений проделали Галилео Галилей и его соотечественники. Большой вклад в наблюдательную астрономию внёс Томас Хэрриот. В дотелескопические времена Солнце наблюдали через пелену облаков или дымку тумана, дабы ослабить его свет. С появлением телескопа наблюдатели стали проецировать солнечный диск на белую поверхность, например, лист бумаги или стену.

Апертурный фильтр состоит из металлизированной плёнки с фиксированной полосой пропускания. Она почти полностью отражает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, пропуская лишь ослабленный свет оптического диапазона. Понижая солнечную яркость в десятки тысяч раз, этот аксессуар открывает возможность для неограниченно долгих и безопасных наблюдений.

Примером такого оборудования выступила солнечная плёнка Baader Astrosolar, в основе которой лежит полимерный материал. Он сочетает в себе оптические свойства, характерные для стекла, но не бьётся и не образует сколов. За счёт своей лёгкости этот гаджет не влияет на балансировку трубы и легко подгоняется под любую апертуру телескопа. Кроме того, Baader Astrosolar — один из немногих аксессуаров, одобренных к применению международным сообществом астрономов. 

— Вроде того, что делает камера-обскура?

— В отличие от камеры-обскуры, у телескопа есть окуляр. Он позволяет добиться увеличения визуальной картины. Это первое отличие. А второе — за счёт большого входного зрачка можно получить высокое разрешение.

— В истории науки существует направление под названием палеоастрономия. Взять тот же Стоунхендж. Это была обсерватория или, скорее, культовое место?

— Я читал статьи, посвящённые Стоунхенджу. Исследователи обнаружили его астрономическую ориентацию. Здесь напрашивается аналогия с археологическим комплексом, который называется Бахчисарайский менгир. 

Он представляет собой что-то вроде Стоунхенджа, но в более простом виде. Там стоит менгир, напротив него — отверстие. Древние люди сориентировали глыбы так, чтобы на рассвете луч проходил через каменный «коридор». 

Если правильно подгадать момент, то в отверстии будет виден ярчайший солнечный свет, почти вспышка. Таким образом в доисторические времена удавалось отмечать наступление определённого дня и даже строить календарь. Соответственно, можно было предсказывать наступление времён года. Так что астрономия всегда была на службе у хозяйства!

Компьютерная визуализация светового пучка, проходящего через окно в скале. Анимацию выполнил Никита Игнатенко. Автор оригинальных снимков — Сергей Назаров.

— Как работают большие солнечные телескопы в Крымской астрофизической обсерватории?

— В Крымской астрофизической обсерватории работают 4 солнечных телескопа. Самый необычный — это коронограф «КГ-1», где в качестве объектива стоит одиночная линза диаметром 50 см. Излучение Солнца, сфокусированное линзой, частично отсекается специальным экраном, оставляющим только свет от солнечной короны. Вот так в далёкие 50-е и 60-е годы изучали солнечную корону.

Потом полетели спутники — и такие наблюдения стали неактуальны. Из космоса гораздо больше контраст. 

Кроме того, у нас есть линзовый телескоп «КГ-2» с узкополосным фильтром, по принципу работы похожий на любительский «Coronado». По сути, это не коронограф, а именно что «коронадо». Всё построено вокруг линзового объектива на 200 мм и интерференционного фильтра.

Изображение получается весьма узнаваемого характера. У этого телескопа внушительное фокусное расстояние, 4 метра, и детализация очень высокая — за счёт большого диаметра объектива и хорошего фокуса. Когда-то с помощью «КГ-2» изучали протуберанцы.

Потом, опять-таки, появились космические обсерватории и наземные телескопы гораздо большего диаметра, чем наши 200 мм. «КГ-2» потерял актуальность. Так что это второй устаревший солнечный телескоп, что представлен в нашей коллекции.

Ещё есть два более современных зеркальных телескопа. Это «БСТ-1» и «БСТ-2». Сначала появился «БСТ-1» с диаметром зеркала 40 см. В 70-е годы ему сделали апгрейд зеркал до метрового диаметра, а маленькие переехали на «БСТ-2». Название телескопов расшифровывается как «башенный солнечный телескоп». Несколько специальных зеркал сильно увеличивают фокусное расстояние и отправляют свет в специальное помещение с приёмником. Благодаря этим и другим ухищрениям получается «вытащить» очень мелкие детали на Солнце. Сейчас главным приёмником является спектрограф, состоящий из нескольких дифракционных решеток и камеры, получающей изображение спектра.

По итогу мы получаем спектр очень высокого разрешения и детализации, по которому можно исследовать так называемое Зеемановское расщепление спектральных линий — когда мощнейшее магнитное поле раздваивает отдельные линии химических элементов. По степени этого расщепления можно определить напряжённость магнитного поля. Оно выражает энерговыделение процессов, которые разворачиваются на Солнце.

Напряжённость магнитного поля даёт возможность судить, насколько мощной будет ближайшая вспышка, и какие токи текут на Солнце. В общем, здесь очень важно предсказывать «солнечную погоду». Она влияет на нас, на космонавтов, на радиосвязь, на спутники и, соответственно, по наблюдениям мы должны понимать не только то, что происходит на Солнце, но и то, что будет происходить с ним в ближайшее время.

— Почему эти устройства размещают в башнях?

— Во-первых, солнечные наблюдения — дневная работа. А днём земля греется от Солнца. Со стороны поверхности поднимаются мощные тепловые потоки, которые к обеду ощутимо «размывают» наблюдаемую картину. Когда у нас есть башня, то зеркала, которые принимают солнечный свет, находятся высоко. Значит, свет, попадающий на них, шёл через более высокие слои атмосферы, куда не добрались тепловые потоки. А даже если они добрались, то успели немного остыть, утратить турбулентность и стать более ламинарными.

Ламинарное течение — вид перемещения жидкости или газа. При нём текучая среда движется слоями, не образуя пульсаций или завихрений. Словом, всего того, что называется турбулентность и портит визуальную картину при астрономических наблюдениях.

Дневная астрофотография: а так можно было?

На видео можно рассмотреть вращающиеся шестерни. Механизм телескопа непрерывно двигает тяжёлую трубу, чтобы наблюдаемый объект не покидал поле зрения.

То, что кажется шумом на лиловом фоне — грануляции, представленные ячеистыми структурами поверхности Солнца. Размеры каждой из них лежат в диапазоне от 250 до 2000 км. 

Но ведь это слишком мало! Для получения астрофотографий, имеющих научную ценность, сотрудники обсерватории применяют специализированный софт. Некоторые программы находятся в платном доступе и требуют лицензии, другие выделяются лишь конкретным учреждениям, а третьи, призванные решать совсем уж специфичные задачи, приходится создавать на месте. 

Обрабатывая видео, заснятое Сергеем Назаровым, мы пользовались бесплатными аналогами: PIPP (Planetary Imagine Preprocessor) для предварительной обработки видеоролика, Autostakkert!, умеющим складывать тысячи кадров, и RegiStax, способным выправлять вейвлеты. 

Под спойлером находится гайд о том, как превратить видео с Солнцем в 6000 кадров, свести их воедино и придать картинке приятный вид. Его можно читать по желанию. На восприятие дальнейшего интервью эта информация не повлияет.

Для начала всеми правдами и неправдами снимаем видео. Чем реже Солнце будет бродить по кадру, тем выше качество каждого фрейма. Поэтому внимательно следим за стабилизацией телескопа и часовым ведением трубы. Снимал Сергей Назаров.

Автор исходного ролика: Сергей Назаров. Обрабатывал снимки: Никита Игнатенко.

Телескоп «Coronado» — дорогая игрушка или научный прибор?

— Какие черты отличают телескоп «Coronado» от любительских приборов?

— «Coronado» — тоже любительский телескоп! Правда, очень продвинутого уровня. Строго говоря, главное отличие «коронадки» от других телескопов — наличие узкополосных фильтров.

Это связано с физикой процессов, происходящих вокруг нас, а также физикой света и свечения. Если мы начнём греть обычный кирпич, бревно или асфальт, то излучение будет более-менее равномерным во всём видимом диапазоне электромагнитного спектра. То есть там будут все возможные цвета. Некий цвет будет преобладать в зависимости от того, какой краской мы покрыли кирпич. Важный факт: у раскалённого кирпича максимум излучения зависит исключительно от температуры. Это так называемое тепловое излучение. Его можно сравнить с излучением абсолютно чёрного тела.

Есть ещё нетепловое излучение — например, когда у нас есть баночка с водородом. Мы сообщаем энергию этому водороду — нагреваем, освещаем, не суть важно. Электрончики водорода переходят на более высокие уровни, какое-то время там держатся, а потом переходят вниз, потому что низкие энергетические уровни более устойчивы.

Электроны спускаются вниз и при этом выделяют энергию, равную разности между двумя энергетическими уровнями: с которого электрон «спрыгнул» и на который он «упал». Эта энергия строго одинаковая и имеет строго определённую длину волны. Получается квант.

На выходе мы получаем «линейчатое» излучение, когда оно приходит узенькими спектральными линиями на определённой длине волны. Такое излучение определяется свойствами самого атома в гораздо большей степени, чем внешними факторами.

Если мы будем греть гелий до такой же температуры, он даст иные линии, чем водород. Если нагреем кислород — он тоже покажет собственные линии. Значит, наблюдая спектральные линии, мы можем понять, какие вещества входят в состав звезды или туманности.

На Солнце есть водород и множество других газов. Звезда даёт тепловое и нетепловое излучение. В своих приборах мы видим спектральные линии химических элементов, а также сплошной спектр теплового излучения. Если мы будем смотреть на Солнце, просто ослабляя свет, то увидим просто излучение всех элементов, которые входят в состав звезды. Поэтому у нас будет одна картинка.

Наблюдая спектр через узкополосный фильтр, мы «вырезаем» линии только водорода, только гелия или только кислорода. Так можно исследовать поведение конкретного элемента. Отсечём «ненужные» атомы — и увидим целевое излучение, которые представляет для нас максимальный интерес. Так действует «Coronado».

Узкополосный фильтр оставляет только линию водорода, которая называется H-альфа. Её длина составляет 656 нанометров. Именно на этой длине светятся выбросы из Солнца, которые называются протуберанцы. Мы не увидим протуберанцев, если будем наблюдать Солнце на других длинах волн или смотреть на спектр в целом.

— Получается, благодаря телескопу «Coronado» мы видим квантовый скачок, который проделывают электроны?

— Именно так. Это квантовый переход.

— Как работает водородный фильтр H-альфа?

— Там стоят очень тонкие пластинки с напылениями в строго определенной конфигурации. Когда свет попадает на пластины, происходит интерференция. На входе — белый свет со всеми длинами волн. Пластинки и слои подбираются таким образом, чтобы падающий и отражённый свет гасил сам себя. Максимум волны приходится на минимум, и свет сам себя тушит. Благодаря тому, что в фильтре множество слоёв под разные длины волн, мы гасим всё лишнее, оставляя только излучение водорода.

— Что можно увидеть в телескоп «Coronado»?

— В «Coronado» мы видим выбросы солнечного вещества. В основном это водород, переходящий с третьего энергетического уровня на второй. Есть так называемая Бальмеровская серия водорода — переходы между электронными уровнями, которые приходятся на видимый диапазон. Можно построить фильтры на каждый из них. Но получается так, что протуберанцы из-за своей температуры светят именно в линии H-альфа. В H-бета или H-гамма они практически невидимые.

— Можно ли получить актуальную научную информацию от этого прибора?

— Можно, если очень повезёт. Другой вариант — проводить систематические и долгоиграющие наблюдения, которые покажут мелкие изменения на Солнце в течение длительного времени.

— Помогает ли этот телескоп наблюдать Солнце во время затмений?

— Нет, потому что затмение показывает не только протуберанцы, но и солнечную корону. «Коронадка», несмотря на название, её не видит. Спектр короны сильно отличается от спектра протуберанцев. Солнечное затмение длится около двух минут, так что у тебя есть очень мало времени, чтобы сфотографировать протуберанцы. В плане протуберанцев «Coronado» будет лучше, но в качестве наблюдательного прибора для внешней короны этот телескоп бесполезен.  

— Спектрогелиограф даёт монохроматическую картинку. Это не мешает получать научные данные?

— В классических наблюдениях мы тоже получаем монохроматическую картинку, потому что исследуем конкретную длину волны. Это важно, ведь разные процессы, происходящие в космосе, связаны со своими длинами волн. То же самое актуально для Солнца. Существуют методики исследований на основе выделения линий кальция и гелия. Есть подходы, ориентированные на ультрафиолет, связанный с солнечной короной. Выделение разных спектральных диапазонов позволяет исследовать отдельные слои звезды, а также делать выводы об их физическом состоянии.

Аномалии Солнца, чёрные дыры и будущее Земли

— Читая профильную литературу, можно сделать вывод: наше Солнце существует в динамическом равновесии между термоядерным синтезом и гравитационным сдавлением. Насколько это верно?

— Так и есть. За время жизни наблюдателя Солнце не меняет свой размер на больших масштабах, чем десятки километров. На нашей звезде есть области, которые нагрелись и стали более выпуклыми, или охладились, став более вогнутыми. Но средний размер Солнца не меняется. Мы знаем об очень-очень маленьких пульсациях Солнца. Один из видов пульсаций наблюдали в нашей обсерватории в 70-е годы. Оказалось, что их период составляет около 160 минут, а амплитуда на уровне десятков километров. Поэтому можно сказать так, что Солнце практически не меняет своих размеров.

Учёные Крымской астрофизической обсерватории занимались исследованиями пульсаций солнечной фотосферы с 1974 по 2018 год. За это время им удалось накопить впечатляющую статистику об этих явлений. Теперь мы знаем, что в пульсациях Солнца есть два периода: P1 на 9600.606(12) с и P2 в 9597.924(13) с. Их природа во много остаётся предметом дискуссий, но происходят эти биения в соответствии с циклом 397.7(2.6) земных суток. Этот показатель очень интересен. Он подозрительно совпадает с синодическим периодом Юпитера в 389.9 суток. Что из этого следует — неясно. Есть гипотеза, что крупнейшая планета Солнечной системы — не просто космическое тело, а важное звено небесной механики!

— Выходит, на данном этапе размеры Солнца стабилизировались?

— Да, но характеристики Солнца медленно-медленно меняются за счёт постепенного накопления гелия в ядре. Каждая секунда термоядерного синтеза обходится в 4 миллиона тонн водорода. Это кажется много, ведь 4 миллиона тонн — масса горы или хорошего города, а то и небольшого астероида. Но если сравнивать это с массой Солнца в 2*1030 кг, то ясно: нашей звезде ещё надолго хватит вещества! Уменьшение массы Солнца приводит к тому, что земная орбита понемножечку отодвигается. Поэтому на масштабах в сотни миллионов лет мы по чуть-чуть убегаем от Солнца. Из этого можно сделать вывод, что Земля выдержит превращение Солнца в красного гиганта.

— То есть факт разрушения Земли маловероятен? Нас просто «запечёт до корочки»?

— Земля поджарится, но, скорее всего, сохранит физическую целостность. А для сохранения жизни нужно крепить к планете двигатели и отводить её подальше.

— Есть мнение, что Юпитер может захватить часть вещества, сброшенного Солнцем. Какие у него шансы развиться хотя бы до коричневого карлика?

— Скорее всего, маленькие. Во время вспышки оболочка Солнца будет пролетать с большой скоростью. Обычно скорость сброса — порядка тысяч километров в секунду. У Юпитера будут считанные минуты на то, чтобы захватить вещество. Он вряд ли успеет набрать много материала. Юпитер даже не удвоит свою массу, а вот уровень солнечного излучения будет экстремальным. Темпы, с которыми Юпитер будет терять массу, тоже вырастут из-за нагрева. Так что нам вряд ли светит появление второй звезды в Солнечной системе.

— Правильно ли думать, что термоядерный синтез на Солнце рано или поздно упрётся в железо?

— До железа Солнце не дойдёт. Какое-то небольшое количество феррума может сформироваться в Солнце, но глобального железного ядра, как у массивных звёзд в десятки солнечных масс, точно не будет. В основном реакции остановятся на гелии и небольшом количестве углерода. Белый карлик, что останется от нашей звезды, будет состоять из гелия, водорода и небольшого количества тяжёлых элементов. 

— Есть ли какие-то «белые пятна» в научном понимании Солнца? Чего мы ещё не знаем?

— Да. Например, точно известно, что у Солнца внутри есть слои, которые двигаются с разными скоростями. Механизм таких процессов остаётся не вполне ясным.

— То есть мы хотим знать, почему структура Солнца не однородная?

— Да. Ещё все хотят научиться предсказывать солнечные вспышки. Или вот задачка — отчего даже мощные солнечные вспышки не всегда приводят к выбросу вещества?

— Правильно ли думать, что перед падением на Землю солнечный фотон проходит очень долгий путь?

— В недрах Солнца фотон переизлучается много-много раз. Сначала родилось гамма-излучение как итог реакций термоядерного синтеза. Потом этот квант поглотился соседним атомом и переизлучился. Так может продолжаться сотни тысяч лет. Этот процесс случайный. Его динамика определяется характеристиками Солнца, его диаметром, температурой и плотностью вещества. Зная искомые параметры, мы можем прикинуть, сколько времени квант будет путешествовать в звезде.

— Как вы относитесь к гипотезе о существовании первичных чёрных дыр на границе Солнечной системы?

— Это, кстати, реальная штука! Нам будет очень трудно открыть первичные чёрные дыры вдалеке от нас. За счёт маленькой массы они слабо взаимодействуют с окружающим веществом. Особенно — на периферии Солнечной системы, где его и так немного. Единственный вариант увидеть первичную чёрную дыру — это непосредственно наблюдать вспышку.

Математические расчёты показывают, что на начальном этапе формирования Вселенной могло родиться множество первичных чёрных дыр. Нельзя отрицать вероятность, что какие-то из них есть рядом с нами. Но повторюсь: их будет очень сложно пронаблюдать. Пик излучения первичной чёрной дыры должен уходить в коротковолновую область спектра, когда её эволюция выйдет на завершающий этап.

Ультрафиолет, рентген, гамма — эти диапазоны плохо проходят сквозь земную атмосферу. Подобные события нужно искать с помощью космических телескопов. У нас есть гамма-телескопы, которые ловят послесвечение сходных процессов. Но пока ни один из них не обнаружил ни одной первичной чёрной дыры. Это накладывает верхнюю границу на количество таких объектов.

— Выходит, сейчас первичные чёрные дыры находятся в том же положении, что ранее было у их «старших» собратьев?

— Ну да. Математически они предсказаны. Физическое моделирование не запрещает существование первичных чёрных дыр. Осталось только доказать их наличие или опровергнуть.

— Можно ли объяснить аномалии пояса Койпера через гипотетическое существование планеты Х или даже легендарной Немезиды?

— Здесь трудно сделать выбор между этими объяснениями. Мы руководствуемся бритвой Оккама. Этот принцип говорит, что не стоит множить сущности. У нас есть планеты. На внешних рубежах Солнечной системы хватает малых небесных тел. Допустим, что где-то там есть обычная планета. Быть может, она массивнее других планет-карликов и способна оказывать гравитационное влияние на окружающие объекты.

Я готов допустить, что в поясе Койпера есть не одна планета, а целая группировка небесных тел, которая вызывает труднообъяснимые эффекты. Путь у нас только один: накапливать статистику о движении долгопериодических комет, открывать новые планеты-карлики в поясе Койпера и собирать данные. Предсказания о существовании планеты X на данный момент сделаны, но у них не самый высокий уровень достоверности.

— Какие цвета спектра самые редкие для звёзд?

— Самая большая редкость — зелёные звёзды. Это связано с нашими глазами. Допустим, есть звезда, чьё излучение приходится на зелёный цвет. По спектру, кстати говоря, она будет близка к нашему Солнцу. Но ведь её свечение «растягивается» на весь диапазон, к которому чувствителен наш глаз. Поэтому, когда мы просуммируем весь свет, то получим белый. Вот и всё. Так что если какой-то намёк на зелёный и будет, то он довольно малоконтрастный и слабо отличимый от белого.

— Может ли звезда «работать» на альтернативном топливе? К примеру, литии или технеции?

— Существуют звёзды с избытком отдельных элементов. Лития — в том числе. Но основные реакции у них всё равно определяются тем же самым водородом. Когда мы говорим о литиевой звезде, это значит одно: местная концентрация лития всего лишь превышает средний показатель по галактике. Если у прочих звёзд количество лития ничтожно, то тут оно заметное. Но недостаточное, чтобы этот металл вносил серьёзный вклад в ядерные реакции.

— Есть сведения, что миллионы лет назад Солнце светило менее ярко, чем сейчас. Соответственно, на данном этапе оно приближается к пику светимости. Это правда?

— Скорее всего, светимость продолжит увеличиваться. Соответственно, будет нарастать и влияние Солнца на Землю. Повышение яркости идёт рука об руку с раздуванием Солнца. Отчасти оно будет компенсировано отдалением земной орбиты, но не полностью. Так что средняя температура по планете будет увеличиваться.

— Вероятнее всего, нас ждёт судьба Венеры, а не Марса?

— Сначала — Венеры. Но потом солнечный ветер сдует атмосферу.

— Повышение солнечной активности может привести к таянию льдов на Европе или Титане?

— Вряд ли к сильному. Дистанция слишком большая. От нас до Солнца одна астрономическая единица. Юпитер находится минимум в пяти. Интенсивность излучения пропорциональна квадрату расстояния. Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля. Значит, на его орбите излучение Солнца меньше в 25 раз. А на Сатурне — ещё в 2 раза слабее. То есть в 50 раз относительно земных показателей. Так что спутники Юпитера может что-то заметят, но для Сатурна этот эффект будет ничтожным.

— Что останется после Солнца?

— Белый карлик размером с Землю, окруженный планетарной туманностью. Планетарная туманность, скорее всего, будет симметрична. Несимметричные планетарные туманности получаются из двойных систем или при совпадении довольно специфических условий. У нас звезда одиночная, так что планетарная туманность будет сферической.

— Что-то вроде туманности Кольцо или Крабовидной туманности?

— Скорее, будет больше похожа на Кольцо. У «крабовидки» много прожилочек, обусловленных турбулентностью. А турбулентность прямо связана со скоростью разлёта сброшенного вещества. У нас энергия взрыва будет маленькая, скорость разлёта — невысокая, поэтому потоки газа в основном будут близки к ламинарным. Похожую картину являет туманность Кольцо или Улитка.

— Но ведь разлёт оболочки в тысячи километров в секунду — практически релятивистская скорость?

— Сброшенное вещество напоминает не струю жидкости, а поток разреженного газа. Какая-то турбулентность будет, но она не будет являться ключевой характеристикой туманности.

— Если вернуться в более «бытовую» плоскость, то чего не хватает солнечным наблюдениям?

— Во-первых, люди должны знать: солнечные наблюдения нужно проводить с утра. Мало кто задумывается над тем, что после обеда поднимается турбулентность и всё размывает. Это первое. Второе — решающую роль играет количество кадров на фото. Турбулентность будет размывать отдельные кадры. Поэтому следует или выбирать лучшие снимки, или складывать протяженные серии между собой. Это сильно сказывается на результате. Ну, и учиться наблюдать солнечные явления в динамике — то есть записывать кадры сериями. Допустим, мы записали тысячу кадров — сложили в один резкий. И так далее. Из набора таких кадров можно получить анимацию. На анимации будет видна динамика солнечной поверхности.

— Анимация на 1000 кадров — итог сложения миллиона снимков?

— Вроде того. Но обычно никто не делает настолько длинные серии. В анимацию превращают десятки кадров.

Чем опасны солнечные вспышки

— Какое направление астрономии получает больше финансирования?

— Ночные наблюдения тяжело оправдать с практической точки зрения. Мы можем говорить об астероидах в контексте защиты от них, добыче полезных ископаемых, орбите Луны, поведении спутников и космического мусора. С дневными наблюдениями всё проще. Вот Солнце. Если оно взорвётся, нас не будет.

Соответственно, очень важно понимать процессы, что разворачиваются на Солнце. Раньше оно сильно влияло на радиосвязь. Сейчас мы пользуемся связью в тех диапазонах, где Солнце не слишком активно. Например, мобильная связь работает под магнитным полем Земли и частоты у неё не те. А вот самочувствие космонавтов прямо зависит от солнечной погоды, хотя бы за счёт повышения радиационного фона.

Китай, США, Россия, Индия собираются лететь на Луну, но там нет магнитного поля. За пределами Земли мы никак не защищены от солнечных вспышек. Значит, надо продумать, как спасаться на лунной поверхности или орбитальной станции, а ещё как предсказывать солнечные вспышки.

Если случится непредсказанная мощная солнечная вспышка, направленная на нас, то у космонавтов будет только 8 минут и 20 секунд, чтобы спрятаться от ультрафиолетовых и рентгеновских фотонов. Потом прилетят протоны. Они появятся через двое суток, но тоже нанесут много вреда.

— Что будет с человеком, попавшим под солнечную вспышку?

— На космонавта будут воздействовать ультрафиолет, рентген и гамма. Они «разбойничают» только снаружи станции, потому что корпус их как бы «съест». Всё меняется за бортом. Скафандр может экранировать ультрафиолет, но рентгеновские и гамма-фотоны он частично пропустит. Вот они могут навредить биологическим тканям. Протоны от солнечной вспышки долетят через 2 суток и станут второй волной воздействия.

Протоны серьёзнее фотонов, потому что их часть, скорее всего, сможет пробить корпус и воздействовать на людей внутри. Значит, надо прятаться там, где поплотнее. Например, между баками с водой или горючим. На лунной космической станции должны быть отсеки-убежища именно для таких случаев.

— Правильно ли думать, что Солнце выпускает много нейтрино?

— Да, но нейтрино не заряженные и несут очень низкую энергию. От нейтрино не стоит ждать проблем. Главная беда — протоны и высокочастотное электромагнитное излучение. Протон попадает в корпус корабля и сообщает ему энергию. Материал, из которого создана броня космической станции, переизлучает эту энергию, в том числе и в опасных диапазонах.

На поверхности Луны космонавту тоже надо прятаться. Очевидные решения — колонизировать лавовые трубки, окружать жилые модули реголитом, возводить лунные здания из толстых кирпичей и выкапывать убежища. Допустим, живёшь ты на верхнем уровне, произошла вспышка — а ты нырнул в погреб и пересидел угрозу.

— Не проще ли сразу жить в убежищах?

— Человеческая природа сопротивляется идее жить в норах. Скорее всего, в ближайшем будущем мы не увидим легких и воздушных купольных городов на Луне. Пока что наиболее жизнеспособный концепт «лунной деревни» — сооружение вроде бункера с наблюдательным оголовком. Другой вариант — строить город за мощным корпусом, чтобы прилетевшие частички сообщали энергию слоям, а каждый новый слой ослаблял излучение предыдущего. Скорее всего, это сделают из лунного материала. Полноценный город —  это, скорее всего, 2100-е годы.

— Вы планируете изучать динамику Солнца ресурсами Крымской астрофизической обсерватории?

— Наши солнечные телескопы «БСТ» как раз исследуют динамику Солнца. С помощью Зеемановского расщепления спектральных линий они анализируют магнитное поле в локальных областях Солнца, а также глобально. Всё это рождается из потоков заряженных частиц. Их динамика представляет большой интерес.

— Исходя из вашего опыта, что более интересно любителям: дневная или ночная астрономия?

— Наверное, ночных любителей больше. Днём нам доступен только один объект для изучения. Ночь предлагает больше: это туманности, галактики, звёзды и скопления. Планеты, кометы, астероиды и так далее — это всё красиво и очень интересно. Так что ночью у нас больше возможностей и шире ассортимент. Если мы берём дешёвый телескоп и наводим его на Солнце, то ничего кроме пятен он не покажет. Днём свой потенциал раскрывают дорогие «Coronado», «Bark» и «Lunt». А тот же самый Млечный путь можно сфотографировать бюджетной зеркалкой или вообще смартфоном.

— То есть в дневную астрономию люди приходят или по работе, или от пресыщенности ночным небом?

— Иногда. То есть, когда ты ночью пронаблюдал всё возможное, надо искать новых впечатлений. Плюс, подстёгивают периоды солнечной активности. Как и сейчас. Мы на максимуме солнечной активности, так что количество дневных любителей увеличивается. Это подчинено 11-летнему циклу.

Крымская астрофизическая обсерватория: как всё начиналось и к чему пришло

Подводя итог нашей статьи, следует заключить: работы в Крымской астрофизической обсерватории — непочатый край. Перспективные исследования в области солнечной динамики идут рука об руку с фундаментальными изысканиями, поиском околоземных астероидов, открытии долгопериодических комет и малых небесных тел. Экзопланеты, переменные звёзды и сверхновые события всё так же находятся в фокусе внимания исследователей. Не только научные сотрудники, но и волонтёры со всего мира вносят посильный вклад в пополнение человеческих знаний о Вселенной. 

Любая наука — это тяжёлая работа не только на результат, но и над собой. К счастью, настоящие герои нашей статьи отличаются неугасимым энтузиазмом и деятельной энергией. Из этого можно сделать вывод, что Крымская астрофизическая обсерватория и проект «Синтез» ещё не раз окажутся в инфополе научно-популярных порталов!

Источники:

1. Все изображения приведены с указанием авторства;

2. Репортажные снимки выполнены автором статьи, если не указано обратное;

3. Дополнительная информация приведена в виде гиперссылок.

Над статьёй работали:

1. Сергей Назаров, научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории и руководитель проекта «Синтез»;

2. Никита Игнатенко, практикующий врач, научный журналист-фрилансер и корреспондент содружества «Биореактор».

---

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS

 

Источник