Событие солнечной частицы - Solar particle event

Постэруптивные петли после солнечной вспышки, снимок сделан СЛЕД спутник (фото НАСА)

А событие солнечной частицы или же солнечное протонное событие (SPE), или же быстрое протонное событие, возникает, когда частицы (в основном протоны ), излучаемые Солнцем, ускоряются либо вблизи Солнца во время вспышки, либо в межпланетном пространстве за счет выброс корональной массы потрясения. События могут включать другие ядра, такие как ионы гелия и Ионы HZE. Эти частицы вызывают множество эффектов. Они могут проникать в магнитное поле Земли и вызывать ионизация в ионосфера. Эффект похож на авроральные явления, за исключением того, что в нем участвуют протоны, а не электроны. Энергичные протоны представляют значительную радиационную опасность для космических кораблей и космонавтов.

Описание

Солнечные протоны обычно обладают недостаточной энергией, чтобы проникнуть в магнитное поле Земли. Однако во время необычно сильных вспышек протоны могут образовываться с энергией, достаточной для достижения магнитосферы и ионосферы Земли вокруг Земли. Северный полюс и Южный полюс.

Протоны - это заряженные частицы, поэтому на них влияют магнитные поля. Когда энергичные протоны покидают солнце, они предпочтительно следуют (или руководствуются) мощным магнитным полем Солнца. Когда солнечные протоны попадают в Магнитосфера Земли там, где магнитные поля сильнее, чем магнитные поля Солнца, они направляются магнитным полем Земли в полярные регионы, где большинство силовых линий магнитного поля Земли входят и выходят.

Энергичные протоны, которые направляются в полярные области, сталкиваются с составляющими атмосферы и высвобождают свою энергию в процессе ионизации. Большая часть энергии гаснет в самой нижней части ионосферы (около 50–80 км по высоте). Эта область особенно важна для ионосферная радиосвязь потому что это область, где происходит большая часть поглощения энергии радиосигнала. Усиленная ионизация, производимая поступающими энергичными протонами, увеличивает уровни поглощения в нижней ионосфере и может иметь эффект полного блокирования всей ионосферной радиосвязи через полярные области. Такие события известны как события поглощения полярной шапки (или PCAs). Эти события начинаются и продолжаются до тех пор, пока энергия входящих протонов не превышает 10 МэВ (миллион электрон-вольт) превышает примерно 10 pfu (единиц потока частиц иличастицы⁄SR ·см2·s) в геосинхронный высоты спутников.

Более серьезные протонные события могут быть связаны с геомагнитными бурями, которые могут вызвать широкомасштабное нарушение электрические сети. Однако сами по себе протонные явления не являются причиной аномалий в электрических сетях и не ответственны за создание геомагнитных бурь. Электросети чувствительны только к колебаниям магнитного поля Земли.

Чрезвычайно интенсивные солнечные протонные вспышки, способные производить энергичные протоны с энергией, превышающей 100 МэВ, могут увеличивать скорость счета нейтронов на земных уровнях за счет эффектов вторичного излучения. Эти редкие события известны как улучшения уровня земли (или GLE). Некоторые события производят большое количество ионов HZE, хотя их вклад в общее излучение невелик по сравнению с уровнем протонов.[1]

Во время полетов на больших высотах коммерческих трансполярных самолетов было измерено увеличение радиации во время событий с энергией протонов, но существует система предупреждения, которая ограничивает эти эффекты, предупреждая пилотов о понижении их крейсерской высоты. Полеты самолетов вдали от полярных регионов гораздо менее подвержены влиянию солнечных протонных событий.

Существенное воздействие протонной радиации может испытывать астронавты, находящиеся за пределами защитного экрана магнитосферы Земли, например, астронавт, находящийся на пути к Луне или находящийся на ней. Однако эффекты можно свести к минимуму, если астронавты находятся на низкой околоземной орбите и остаются ограниченными наиболее сильно экранированными областями своего космического корабля. Уровни протонного излучения на низкой околоземной орбите возрастают с увеличением наклона орбиты. Следовательно, чем ближе космический аппарат приближается к полярным областям, тем сильнее будет воздействие мощного протонного излучения.

Когда энергичные протоны попадают в чувствительную оптическую электронику космического корабля (например, звездные трекеры и другие камеры), на снимаемых изображениях возникают вспышки. Эффект может быть настолько выраженным, что во время экстремальных явлений невозможно получить качественные изображения Солнца или звезд. Это может привести к потере ориентации космического корабля, что очень важно, если наземные диспетчеры должны сохранять контроль.

Энергичные протонные бури могут также заряжать космический корабль до уровней, которые могут повредить электронные компоненты. Они также могут вызвать неустойчивое поведение электронных компонентов. Например, твердотельная память космического корабля может быть изменена, что может вызвать загрязнение данных или программного обеспечения и привести к выполнению неожиданных (фантомных) команд космического корабля. Энергичные протонные бури также снижают эффективность солнечных панелей, которые предназначены для сбора и преобразования солнечного света в электричество. За годы воздействия активной протонной активности Солнца космический корабль может потерять значительное количество электроэнергии, что может потребовать отключения важных инструментов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вклад ионов высоких зарядов и энергии (HZE) во время солнечного события 29 сентября 1989 г. Kim, Myung-Hee Y .; Уилсон, Джон В .; Cucinotta, Francis A .; Simonsen, Lisa C .; Этвелл, Уильям; Бадави, Фрэнсис Ф .; Миллер, Джек, Космический центр имени Джонсона НАСА; Исследовательский центр Лэнгли, май 1999 г.

внешняя ссылка