12.6 Солнечные вспышки и увеличение светимости

То, что нам известно о Солнце, не даёт оснований для беспокойства. Солнце не может взорваться. Только наличие неизвестных нам или крайне маловероятных процессов может привести к вспышке (коронарному выбросу), которая сильно опалит землю в XXI веке. Но у других звёзд бывают вспышки, в миллионы раз превосходящие солнечные. Однако изменение светимости солнца оказывает влияние на изменение климата земли, что доказывает совпадение времени малого ледникового периода в XVII веке с минимумом солнечных пятен Маундера¹⁷². Возможно, с колебаниями светимости связаны и ледниковые периоды.

Процесс постепенного увеличения светимости солнца (на 10 процентов каждые миллиард лет¹⁷³) приведёт к выкипанию океанов – с учётом других факторов потепления – в течение 1 млрд. лет¹⁷⁴ (то есть гораздо раньше, чем солнце станет красным гигантом и, тем более, белым карликом). Однако по сравнению с исследуемым нами промежутком в 100 лет этот процесс незначителен (если только он не сложился вместе с другими процессами, ведущими к необратимому глобальному потеплению – см. далее).

Есть предположения, что по мере выгорания водорода в центральной части Солнца, что уже происходит, будет расти не только светимость Солнца (светимость растёт за счёт роста его размеров, а не температуры поверхности), но и нестабильность его горения. Возможно, что последние ледниковые периоды связаны с этим уменьшением стабильности горения. Это понятно на следующей метафоре: когда в костре много дров, он горит ярко и устойчиво, но когда большая часть дров прогорает, он начинает то немного гаснуть, то ярко вспыхивать снова, когда находит несгоревшую ветку.

Уменьшение концентрации водорода в центре солнца может спровоцировать такой процесс как конвекцию, которая обычно в ядре Солнца не происходит, в результате чего в ядро поступит свежий водород¹⁷⁵. Возможен ли такой процесс, будет ли он плавным или катастрофическим, займёт ли годы или миллионы лет, трудно сказать. Шкловский предполагал¹⁷⁶, что в результате конвекций температура Солнца падает каждые 200 млн. лет на период порядка 10 млн., и что мы живём в середине такого периода. То есть опасно завершение этого процесса, когда свежее топливо наконец поступит в ядро и светимость солнца возрастёт. (Однако это маргинальная теория, и в настоящий момент разрешена одна из основных проблем, которая её породила – проблема солнечных нейтрино.)

Важно, однако, подчеркнуть, что как сверхновая или новая Солнце, исходя из наших физических представлений, вспыхнуть не может.

Вместе с тем, чтобы прервать разумную жизнь на Земле, Солнцу достаточно разогреться на 10 процентов за 100 лет (что повысило бы температуру на Земле на 10-20 градусов без парникового эффекта, но с учётом парникового эффекта бы, скорее всего, оказалось выше критического порога необратимого потепления). Такие медленные и редкие изменения температуры звёзд солнечного типа было бы трудно заметить астрономическими методами при наблюдении солнцеподобных звёзд – поскольку только недавно достигнута необходимая точность оборудования. (Кроме того, возможен логический парадокс следующего вида: солнцеподобные звёзды – это стабильные звёзды спектрального класса G7 по определению. Не удивительно, что в результате их наблюдения мы обнаруживаем, что эти звёзды стабильны.)

Итак, один из вариантов глобальной катастрофы состоит в том, что в результате неких внутренних процессов светимость солнца устойчиво возрастёт на опасную величину (и мы знаем, что рано или поздно это произойдёт). В настоящий момент Солнце находится на восходящем вековом тренде своей активности, но никаких особых аномалий в его поведении замечено не было. Вероятность того, что это случится именно в XXI веке, – ничтожно мала.

Второй вариант глобальной катастрофы, связанной с Солнцем, состоит в том, что сложатся два маловероятных события – на Солнце произойдёт очень крупная вспышка и выброс этой вспышки будет направлен на Землю. В отношении распределения вероятности такого события можно предположить, что здесь действует тот же эмпирический закон, что и относительно землетрясений и вулканов: 20 кратный рост энергии события приводит к 10 кратному снижению его вероятности (закон повторяемости Гутенберга–Рихтера). В XIX веке наблюдалась вспышка в 5 раз, по современным оценкам, более сильная, чем самая сильная вспышка в XX веке. Возможно, что раз в десятки и сотни тысяч лет на солнце происходят вспышки, аналогичные по редкости и масштабности земным извержениям супервулканов. Всё же это крайне редкие события. Крупные солнечные вспышки, даже если они не будут направлены на Землю, могут несколько увеличить солнечную светимость и привести к дополнительному нагреву Земли. (Обычные вспышки дают вклад не более 0,1 процента). Верхний предел энергии Солнечной вспышки, как показывает Арнон Дар¹⁷⁷, составляет одну треть от энергии, ежесекундно излучаемой Солнцем, и ограничен полной энергией магнитного поля Солнца¹⁷⁸.

В настоящий момент человечество неспособно как-либо повлиять на процессы на Солнце, и это выглядит гораздо более сложным, чем воздействие на вулканы. Идеи сброса водородных бомб на Солнце для инициирования термоядерной реакции выглядят неубедительно (однако такие высказывались, что говорит о неутомимых поисках человеческим умом оружия судного дня).

Есть довольно точно просчитанный сценарий воздействия на Землю магнитной составляющей солнечной вспышки. При наихудшем сценарии (что зависит от силы магнитного импульса и его ориентации – он должен быть противоположен земному магнитному полю), эта вспышка создаст сильнейшие наводки в электрических цепях линий дальней передачи электроэнергии, что приведёт к выгоранию трансформаторов на подстанциях. В нормальных условиях обновление трансформаторов занимает 20-30 лет, и если все они сгорят, то заменить их будет нечем, поскольку потребуются многие годы на производство аналогичного количества трансформаторов, что будет трудно организовать без электричества. Такая ситуация вряд ли приведёт к человеческому вымиранию, но чревата мировым глобальным экономическим кризисом и войнами, что может запустить цепь дальнейшего ухудшения. Вероятность такого сценария трудно оценить, так как мы обладаем электрическими сетями только примерно сто лет.