Происходящие на Солнце процессы напрямую влияют на современные технологии, инфраструктуру, климат на Земле и самочувствие человека. Солнечные вспышки, коронарные выбросы и другие явления могут вызывать геомагнитные бури, нарушать работу космических спутников, телекоммуникаций и энергосетей. Необходимо отслеживать и прогнозировать солнечную активность, чтобы защитить критически важные объекты и улучшить понимание фундаментальных процессов, происходящих как на самом Солнце, так и в космосе в целом. Команда ученых Пермского Политеха и учеников Политехнической школы представили инновационную модель, которая, в отличие от текущих возможностей, способна предсказывать солнечную активность на 11 лет вперед. Этот прорыв имеет важное значение для стабильной работы космических технологий, энергосистем и проведения более точных климатических исследований.

Работа выполнена в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Солнечные вспышки, пятна и выбросы корональной массы (выбросы плазмы и магнитного поля из короны Солнца) генерируют мощные потоки заряженных частиц, которые взаимодействуют с магнитосферой Земли, вызывая геомагнитные бури. Эти явления могут нарушать работу спутников, телекоммуникаций, энергосистем, а также влиять на авиационные маршруты, проходящие через полярные регионы. Кроме того, солнечное излучение и ветер оказывают долгосрочное воздействие на атмосферу и магнитосферу планеты.

С помощью специальных моделей, которые учитывают динамические процессы внутри Солнца, специалисты составляют прогнозы о будущих всплесках солнечной активности. Зная о них заранее, можно планировать мероприятия по защите технологий, зависящих от космической погоды, корректировать траектории спутников и предупреждать авиакомпании о возможных рисках.

Существует много современных моделей, однако большинство из них способны давать прогнозы только на короткие сроки – на 6 часов вперед, 2-4 недели или 6 месяцев. Они не учитывают сложные физические процессы внутри Солнца, такие как сложное движение плазмы, конвекция и механизмы генерации магнитного поля, то есть все процессы, связанные с плазмой, появлением и преобразованием магнитных полей. Это приводит к неточностям в прогнозах, особенно на длительные периоды.

Ученые ПНИПУ представили собственную модель, основанную на теории солнечного динамо, которая учитывает эволюцию магнитных полей на Солнце. Это позволит увеличить срок прогнозирования, обеспечив более точные и надежные данные для планирования.

– Солнце – это не твердое тело, оно состоит из раскаленной плазмы, которая может двигаться относительно других слоев и областей. За счет этого движения формируются и поддерживаются магнитные поля. Они, в свою очередь, постоянно меняются, вращаясь и растягиваясь то вдоль экватора солнца, то поперек. Весь этот процесс называется солнечным динамо, который примерно каждые 11 лет обеспечивает циклическое образование, усиление и смену магнитного поля, а также воздействует на появление пятен и вспышек на Солнце. Наша модель построена на уравнениях, которые описывают эти процессы и тем самым позволяют воспроизвести этот 11-летний солнечный цикл, обеспечивая долгосрочный и точный прогноз, – объясняет Георгий Ташкинов, научный руководитель проекта, магистрант кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ, лаборант ИМСС УрО РАН.

Эффективность модели ученые доказали, сравнив полученные с ее помощью результаты с известными данными за последние несколько периодов прогнозирования (40-50 лет). Выявленная схожесть в построенных графиках достигает свыше 90% и позволяет утверждать о способности разработки создавать достоверные прогнозы на следующие 11 лет.

По словам разработчиков, новый продукт обеспечивает более точные и надежные данные для планирования, по сравнению с популярными зарубежными аналогами.

– Успешное применение нашей модели динамо, воспроизводящей тонкие свойства фазы основного солнечного цикла, – это важный шаг к построению надежного прогноза солнечной активности. Следующим этапом станет внедрение нейросетей нового поколения – Physics-Informed Neural Networks. В отличие от обычных нейросетей, которые учатся на данных, эти «нейросети-физики» будут основываться на фундаментальных уравнениях магнитной гидродинамики, описывающих процессы внутри Солнца. Это позволит создавать модели прогнозирования, которые не просто статистически точны, но и физически осмысленны. Мы ожидаем, что такой подход значительно повысит достоверность средне и долгосрочных прогнозов и даст нам более глубокое понимание физики солнечного динамо, – поделился Родион Степанов, профессор кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ, ведущий научный сотрудник ИМСС УрО РАН, доктор физико-математических наук.

Модель ученых Пермского Политеха полностью готова к использованию в научных и прикладных задачах и будет полезна для своевременного повышения безопасности и стабильности работы космических и наземных систем, зависящих от космической погоды.

Есть две вещи, о которых многие люди стараются не думать: о том, что периоды благоденствия неизбежно прерываются кризисами и о том, что глобализация мировой экономики неизбежно столкнётся со всемирным кризисом, сильным настолько, насколько далеко зашли глобализационные процессы.
Великая депрессия начавшаяся 1929 году в США- лидере мировой экономики - ударила не только по экономике развитых капстран, сильно связанных с США, но эхом откликнулась даже в СССР - стране, отделившейся от остального мира и пытавшейся построить самодостаточную экономическую модель. И это было уже слишком давно – почти столетие назад, между тем как мировые экономические процессы в последнее время несутся подобно пущенному под откос составу.
Есть ряд любопытных теорий, связывающих всё, что происходит на Земле, с циклами солнечной активности (далее СА). Например, на синхронность 'пассионарных толчков' с экстремумами СА указывал в своей теории этногенеза Лев Гумилёв.
Еще в конце ХVІІІ столетия английский ученый У. Гершель, который построил первую модель Галактики и открыл планету Уран, сделал попытку установить связь между числом солнечных пятен, неурожаями и ценами на хлеб и определил довольно большую корреляцию между ними.
В 70-е годы ХІХ столетия один из основателей теории маржинализма У. Джевонс развил мысль, что поведение социальных коллективов в их деятельности зависит от циклических явлений на Солнце. Это помогло ему объяснить экономические циклы не только в сельском хозяйстве, где они связаны с прямым влиянием СА на урожайность, но и в промышленности. В конце ХІХ столетия немец Мовес и француз Делоне также подтвердили подчиненность социальной динамики на Земле ритмичности в 11 лет в соответствии с солнечными циклами.
В 1843 г. немецкий астроном Швабе впервые определил периодичность циклов появления солнечных пятен в 10 лет, а его коллега Вольф изобрел методику подсчета солнечных пятен на диске, так называемое число Вольфа, и уточнил, что в действительности цикл имеет вариацию от 8,5 до 14 лет между соседними минимумами и от 7,3 до 17 лет между максимумами. Все эти расчеты были выполнены еще в середине ХІХ столетия, и до 1917 г. они подтверждались.

На сегодняшний день, кроме цикла Швабе-Вольфа, известны 72-летний (2 по 36 лет) цикл Ганского, больше чем 600-летний цикл Рубашева, 22-летний парный цикл Гневышева-Оля, в котором второй в паре 11-летний цикл по сравнению с предыдущим в 1,4 раза выше по СА, а также несколько менее значительных флуктуаций Солнца, например, около 84 лет (влияние Урана), около 29 лет (Сатурна) и около 12 лет (Юпитера).
Главное, была доказана синхронность максимумов СА с периодами возникновения кризисов, революций и войн. Найдено, что слом в развитии социума происходит в реперных точках динамического экстремума, наиболее высокого прироста по модулю СА.

Оставалось только выяснить механизм взаимосвязи человеческого организма и солнца, в связи с чем, например, Чижевский проводил эксперименты в области электрических свойств крови. Чижевский, кроме того, выявил синхронизацию максимумов СА с периодами пандемий и эпизоотий, а также вообще ускоренного размножения отдельных видов биоорганизмов, например, саранчи. Самая большая частота пандемий и эпизоотий наблюдалась во втором тысячелетии христианской эры на протяжении 30-80-х годов ХІV столетия, когда нашествие саранчи только в Центральной Европе длилось с периодичностью 10-12 лет в 1333-1341, 1353-1363, 1373-1388 годах и приводило к массовым неурожаям и голодомору. Пик стихийных катаклизмов выпал на 1348 год, когда по описанию фон Мегенсберга, почти по всей Европе прокатилась волна страшных землетрясений с разрушением десятков городов и сотен замков. Пылали леса и выходили из берегов речки, а чума миллионами косила население различных континентов, по свидетельству современника тех событий - итальянского ученого де Винарио, с периодичностью вспышек пандемии в 11 лет, что отвечает наиболее известным сегодня циклам СА Швабе-Вольфа.

Солнце не твердое тело, оно вращается дифференциально: одни части все время перемещаются относительно других. В таких системах происходит постоянная генерация мощнейших магнитных полей. Магнитные поля на Солнце, взаимодействуя друг с другом, и вызывают то, что мы называем солнечной активностью. Но мало того: солнечные магнитные поля входят во взаимодействие с земными. На выходе же мы получаем то, что принято называть магнитными бурями. Именно они, а не непосредственно Солнце, воздействуют на биологические и технические системы Земли. Причем, чем система сложнее, тем слабее может быть импульс, способный её разрушить.

За период 11-летнего солнечного цикла случается около 500 магнитных бурь.
Особенно опасны всплески СА для тех, кто страдает сердечно-сосудистыми заболеваниями. У диспетчеров, водителей и операторов снижается реакция. Спортсмены, работающие на пике физических нагрузок, в такие дни особенно подвержены травмам. Амплитуда магнитных колебаний возрастает от южных широт к северным.
В 1989 году магнитная буря на 8 часов оставила без электричества Оттаву и провинцию Квебек. В 1997 году солнечный шторм отключил телевизионный спутник Telstar 401 компании AT&T. На следующий год шторм нарушил работу спутника Galaxy IV, который управлял банкоматами и системами авиационного слежения. В 2000 году вышел из строя и утонул в Тихом океане поврежденный солнечным штормом японский спутник Аsko. Магнитные бури отражаются на работе мобильных телефонов, вызывают сбои в Интернете, в автоматических системах, нарушается высокочастотная авиационная радиосвязь. На российских железных дорогах неоднократно происходили происшествия, связанные с отказом автоматики.

Во второй половине 20 века, в связи с запусками космических аппаратов и ядерными испытаниями, особенно с теми, которые проводились в верхних слоях атмосферы, стал резко таять озоновый слой, защищающий Землю от солнечных ударов. В сочетании с совпадением в начале 21 века нескольких циклов СА - 11-, 22-, 100-, 400- и 900-летних циклов - это привело к мощнейшим ударам Солнца по Земле, значительному увеличению электрической активности атмосферы, отчего участились грозы и ураганы в областях, близких к экватору, а люди стали реагировать на магнитные бури сильнее, чем прежде.
Учеными была доказана волновая природа сигналов, регулирующих генную активность. Эти волновые сигналы в оптическом диапазоне электромагнитных волн генерируются высокодипольными молекулами белковых соединений, находящихся в живых (обладающих электрической активностью) клетках. В условиях переменного электрического поля, создаваемого потоками электронов в живых клетках, все белки-диполи превращаются в крошечные осцилляторы, генерирующие электромагнитные волны с частотой, зависящей от размера и формы диполей. Таким образом, оказалось, что иммуноспецифические белки-вибраторы генерируют излучения, иммуноспецифические по частоте и самыми информативными излучениями белков являются кванты энергии ультрафиолетового диапазона волн.
Во время магнитных возмущений в капиллярах значительно замедляется кровоток и увеличивается слипаемость кровяных телец. Это наиболее характерно для людей с ишемической болезнью сердца и головного мозга. Причем эти отклонения имеют фазовый характер.
Примерно у 10 процентов пациентов капиллярный кровоток уменьшается за сутки до бурь, это самые чувствительные больные, которые реагируют на так называемый предсигнал: вспышка на светиле уже произошла, к Земле устремился мощный порыв солнечного ветра, который вызовет возмущение геомагнитного фона только через день-два, а человек уже готовится к этому удару.

У большинства людей самочувствие изменяется во время магнитной бури и на следующий день: сначала организм перестраивается на работу в возмущенной магнитосфере, а потом - в нормальной. Когда замедляется капиллярный кровоток, ткани организма начинают страдать от нехватки кислорода, им становится плохо. Когда слипаются кровяные тельца и кровь (под действием бури), идет комками, насыщение тканей кислородом и питательными веществами падает ещё сильнее, что может привести к отмиранию тканей. А сгущение крови грозит образованием тромба. Так развиваются инсульты и инфаркты, вероятность которых увеличивается в два раза во время магнитных бурь.
Ученые провели любопытные исследования, в которых изучалось одновременное влияние на больных нескольких геофизических параметров и выяснили, что если магнитная буря совпадает по времени с высоким атмосферным давлением, то вероятность инсультов в этой местности повышается почти в два раза и увеличивается тяжесть заболеваний, а вот вероятность инфарктов почти не изменяется.

Американец Д. Киршвинк написал солидный труд 'Биогенный магнетизм и магниторецепция'. В нем он показал, что у людей в головном мозге и надпочечниках есть участки, восприимчивые к колебаниям в магнитосфере Земли. Известно, что надпочечники выбрасывают адреналин и подобные ему вещества. По данным мировой статистики, их уровень резко повышается в крови чувствительных людей под действием магнитных бурь. Больше всего таких возмущений бывает весной и осенью. Именно это вызывает сезонные обострения у шизофреников и параноиков.

Полковник российского МВД доктор юридических наук С. Л. Киселев установил: в годы экстремумов СА преступность в разных странах возрастает более чем в два раза.
...Еще в конце XIX века английским ученым Джевонсом была развита теория, связывающая происхождение экономических циклов с солнечной активностью.
Согласно ей, "годы обильных урожаев" повторяются через каждые десять или одиннадцать лет, и "представляется вероятным, что торговые кризисы связаны с периодическим изменением погоды, затрагивающим все части света и возникающим, вероятно, вследствие усиленных волн тепла, получаемых от Солнца в среднем через каждые десять с лишним лет". Кроме того, Джевонс предположил, что: "Периодические крахи суть действительно по природе своей явления психологического порядка, зависящие от смены настроений: уныния, оптимизма, ажиотажа, разочарования и паники".

Статья взята: https://perfumero.livejournal.com/35715.html?rfrom=perfume00...

Financial crisis & Solar cycle https://www.tradingview.com/chart/SIDC/SUNSPOTS_D/To2ifA8b-F... ( интерактивный график солнечной активности за последние 150 лет).

Сама статья написана в 2017 году. Чем интересна эта статья? В данный период мы живем в фазе высокой активности солнца. Интересные совпадения с некоторыми историческими событиями в истории России- СССР. 1905, 1917...пики активности солнца. 1939- начало ВМВ- пик активности солнца. 1991 - пик активности солнца. 2014- пик активности солнца. Правда этот цикл был достаточно слабый. А вот ПМВ началась на мин активности солнца...Окончание ВМВ 1945- мин солнечной активности. Великая Депрессия 1929 года, началась на пике солнечной активности. Для тех кто знает историю, можно провести интересные параллели.

Последние графики приведены из разных источников.