Алексей Васильев Профессионал

Чем занимается служба космической погоды? Часть 1

Всем хорошо знаком прогноз погоды, ежедневно сообщаемый гидрометеослужбой страны. Но далеко не все знают, что в этой организации существуют и другие направления. Служба космической погоды тоже постоянно следит за состоянием окружающей среды нашей планеты в космическом масштабе.

dubassy, Shutterstock.com

Казалось бы, что особенного может меняться за пределами нашей планеты? Для большинства людей межпланетный вакуум — пустое место, где ничего нет. И во многом это верно. Но только не для геофизиков и астрономов. Эти люди знают, что в открытом космическом пространстве существует множество частиц, полей и волн. А вблизи звёзд (например, Солнца) можно регулярно ждать разных выбросов, вызванных внутренней жизнью звезды. Поскольку жизнь эта происходит в виде масштабных термоядерных реакций, её отголоски могут быть заметны на всех ближайших планетах, включая Землю.

Чтобы было понятно, зачем службе космической погоды поддерживать большие сети специальных измерительных приборов (специальные наземные и бортовые космические датчики, зонды и прочее), сразу скажу, кем используется её прогноз.

Во-первых, это нужно для дальней радиосвязи за горизонтом. Наличие проводящей области атмосферы позволяет иметь радиосвязь за горизонтом благодаря отражению от ионосферы Земли. Доступные частоты такой радиосвязи сильно зависят от состояния ионосферы. Неправильный выбор частоты приводит к выходу сигнала сквозь ионосферу в космос. В пункте приёма, естественно, сигнал пропадает. Поэтому нужно знать состояние ионосферы и активность внеземных источников, которые её создают.

Во-вторых, центрам управления полётами спутников важно знать, когда быть готовыми к заметному подъёму ионосферы Земли, вызывающему торможение низкоорбитальных спутников. Каждый упавший по такой причине спутник — большие убытки невыполненной или незаконченной миссии. При этом запускать спутники на большие высоты не всегда целесообразно. Например, фотосъёмку высокого качества нужно вести с минимальных высот.

В-третьих, ионосфера Земли влияет на точность систем навигации GPS, ГЛОНАСС и подобных. Для обывателей лишние 10 метров редко большая разница, но для строительства, разметки земельных участков и других задач с определением координат лучше иметь точность в доли миллиметров.

Наконец, изменения магнитного поля и магнитные бури влияют на самочувствие некоторых людей. Им тоже важно знать, когда стоит подготовиться к слабости или, наоборот, эмоциональному возбуждению (у кого как), не связанными с их индивидуальными жизненными обстоятельствами.

Но начнём по порядку. Все мы слышали про «чёрные дыры», находящиеся во многих уголках каждой галактики. В результате ядерного взрыва чёрной дыры образуется догорающая звезда и планетарная система из крупных осколков вокруг. Крупные части после взрыва отлетают недалеко, принимают шарообразную форму и твердеют. Это планеты. На расстоянии звезда их слегка греет лучистой энергией от продолжающейся ядерной реакции, что мы и чувствуем на улице в ясный летний день, загорая на Солнце.

К слову сказать, плотность чёрной дыры — многие тысячи тонн на кубический сантиметр. Только при такой плотности может пойти цепная ядерная реакция по всему веществу. Поэтому нашей планете такая судьба не грозит, какие бы эксперименты ни ставили учёные в коллайдерах CERN.

Подобные взрывы с рождением новых звёзд происходят в разных уголках галактики постоянно. При взрыве кроме крупных осколков есть много мелких. Чем они меньше, тем быстрее вылетают во время взрыва. Быстрее всего летят отдельные частицы. Это частицы высоких энергий — галактические космические лучи. Такие частицы способны ионизовать и ускорить много других нейтральных частиц, которые встретятся на их длинном пути по галактике.

Галактические космические лучи, возникшие при рождении новых звёзд, сталкиваются и с Землёй. Вблизи Земли под влиянием её магнитного поля они направляются к полюсам и вызывают «ливни» ионизации в верхней атмосфере, которые задерживаются только в плотных слоях атмосферы. Спутники не имеют защиты атмосферы, поэтому их солнечные батареи должны быть специально устойчивы против «обстрелов» частицами высоких энергий. Слово «ливни» здесь не имеет отношения к осадкам в привычном смысле.

Кроме общих галактических процессов существуют и более близкие источники излучений и частиц, связанные с жизнью нашей уже родившейся звезды — Солнцем. Постоянное излучение Солнца — не только видимый свет. В излучении Солнца постоянно присутствуют и рентгеновское излучение, и ультрафиолетовое. Сталкиваясь с Землёй, эти излучения ионизуют верхние слои атмосферы, создавая «ионосферу». В приземный слой, где есть жизнь, доходит только малая часть приходящего солнечного излучения: видимый свет и мягкий ультрафиолет. Энергия рентгена и жёсткого ультрафиолета полностью переходит в образование ионосферы.

Несмотря на это, с увеличением числа полярных авиарейсов Европа-Америка встал вопрос о накоплении радиационной дозы экипажами, часто совершающими такие полёты. В полярных областях во время сильных космических воздействий возникает не только приятное глазу Северное сияние, но и слегка повышается радиационный фон, проникающий в такое время из космоса до высот авиаперевозок.

Обновлено 18.03.2016
Статья размещена на сайте 25.04.2013

Комментарии (10):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети:

  • Алина Еремеева Алина Еремеева Профессионал 26 апреля 2013 в 16:23 отредактирован 26 апреля 2013 в 17:09

    Америка тоже немаленькая страна Не знаю, с каким шагам и что тут расставлено, но прогонозы погоды очень точные. Я когда приехала, просто удивилась: не только дождь, например обещают (и он действительно идёт), но и в какой половине дня (по местному телеканалу, разумеется). Прогноз даётся для ситуаций утро-день-вечер, компьютерная карта местности и изменения атмосферных явлений даётся. Рекомендации, как одеть в школу ребёнка Только магнитные возмущения почему-то не объявляют

    Оценка статьи: 5

    • Алина Еремеева, а в США городов еще больше, так как в США городами называют и населенные пункты и с населением менее 10 тыс. чел. У вас там как-то по-другому определяют статус населенного пункта, не так как в России, соответственно и метеопунктов должно быть больше, хотя могу и ошибаться.

      Оценка статьи: 5

      • Ури Фри, населённость не имеет значения. Важно расстояние между пунктами, соблюдение условий измерений и автоматизация съёма показаний. Автоматическая метеостанция (профессиональная) передаёт данные раз в пять минут. Человек на смене - два раза в сутки. Но для "автомата" нужна цифровая связь. Телефон и телеграф не пойдут. А с этим на пустынных просторах вечной мерзлоты тоже непросто.

      • Ури Фри, очень сложно объяснить про то, как делится территория на населйнные пункты в Америке, потому что тут каждый населённый пункт практически плавно перетекает в другой (обширные территории застроены одно-двухэтажными жилыми районами, которые относятся к тому или иному центру). Назвается это metropolitan area, и они, опять же, примыкают друг к другу . Если судить по Центральному Нью-Йорку, то местный прогноз даётся именно по таким районам.

        Оценка статьи: 5

  • А к земной погоде служба космической погоды имеет отношение?
    А то что-то последнее время, что ни прогноз, то словно пальцем в небо, так и хочется крикнуть: погляди в окно метеоролог!

    Оценка статьи: 5

    • Ури Фри, не связаны. К счастью для людей ветер со скоростью в сотни метров в секунду в нижней атмосфере не бывает. За редким исключением.

      Для обычного прогноза погоды важно расстояние между измерительными постами. Плотную сеть метеостанций, оборудованных по всем правилам, для самой большой страны мира содержать непросто. Всё-таки 17 миллионов кв.км - это не Европа со своими 10 миллионами на 43 государства вместе взятых. А при нашем шаге в сотни километров между станциями прогноз не может быть надёжным.

      Есть планы использовать некоторые дистанционные измерения с приборов для космической погоды, но это тоже не очень просто и требует большого числа не менее дорогих приборов.

      В общем, государству нужно иметь немалую экономическую мощь, чтобы содержать достаточное число метеостанций. Без этого синоптики так и будут приходить на работу "с бубном".

      • Алексей Васильев, вроде как-то читал в СССР метеопункты были практически в каждом населенном пункте, но в новой России их сократили за не надобностью, воровать то можно при любой погоде.
        Не в курсе, действительно существовали?

        Оценка статьи: 5

        • Алексей Васильев Профессионал 26 апреля 2013 в 16:01 отредактирован 26 апреля 2013 в 16:05

          Ури Фри, насчёт каждого хутора сомневаюсь. Но их было не меньше тысячи. А вероятно, больше.

          Я имею ввиду аттестованные специальные площадки, где всё оборудовано по правилам. Только такие пункты могут дать подходящую для прогноза точность. Градусник, повешенный на обычной стене, подогревается лучами Солнца и восходящими потоками воздуха вдоль стены. Разные нюансы должны быть с гарантией учтены.

          В любом случае, экономический потенциал и дисциплина СССР сейчас утеряны. Кстати, и тогда прогноз был нужен не просто так, а для военной авиации. Сейчас он ей не нужен, и этот факт не идёт на пользу крупной заинтересованности в прогнозе погоды.

          • Алексей Васильев, сегодня в России насчитывается больше тысячи городов, замечу городов, даже не поселков городского типа. В СССР сколько было городов не знаю, но думаю можно смело прибавить еще с 500 штук с учетом союзных республик, уж в городах должны были быть.
            А чем отличается метеорологический пункт от аттестованной специальной площадки?

            Оценка статьи: 5

            • Ури Фри, аттестованный пункт должен отстоять от зданий и сооружений на расстояние, не меньше определённого (чтобы направление ветра не искажалось стенами соседнего дома), на нём приборы должны располагаться на расстоянии друг от друга не меньше определённого (чтобы не влияли друг на друга), термометр должен располагаться в тёмном, но продуваемом насквозь коробе (типа скворечника, но стенки как горизонтальные жалюзи) на высоте над землёй не меньше определённой, покрашен белой краской. И многое другое. Я сам специалист не по ним. Но знаю, что даже огороженная прямоугольная площадка пункта должна быть ориентирована по сторонам света, а не вдоль улицы.

  • По-моему, правильнее сказать: "вопрос о накоплении радиационной дозы экипажАМИ, часто совершающИМИ такие полёты" Интересная статья

    Оценка статьи: 5