Опасная черта. Ученые предсказали приближение максимума активности Солнца

• Циклы Солнца
• Магнитный эффект
• Две стороны одного процесса
• Вспышки опаснее максимума

Изображение поверхности Солнца со множеством коронарных выбросов, полученное Обсерваторией солнечной динамики (SDO) НАСА, 29 ноября 2023 года

По оценкам индийских астрономов, пик текущего цикла солнечной активности наступит в период с января по сентябрь 2024-го. Как считают ученые, есть вероятность, что выбросы плазмы достигнут Земли, а значит, возможны масштабные сбои в спутниках и наземных электроприборах.

Циклы Солнца

Солнечные циклы — периодические изменения солнечной активности. Самые известные и лучше всего изученные — 11-летние циклы Швабе. Для них характерно довольно быстрое (в среднем за четыре года) увеличение числа солнечных пятен и более медленное (около семи лет) его уменьшение. Поэтому их еще называют циклами солнечных пятен. В конце каждого полярность магнитного поля Солнца меняется на противоположную.

Наблюдения, которые велись с 1755 года, показывают, что самые сильные возмущения космической среды, или космической погоды, приходятся примерно на середину цикла. Но предсказать точное время наступления максимума активности довольно сложно даже с помощью современных методов.

В декабре 2019-го начался очередной, 25-й цикл солнечной активности. Модели предсказывали, что он достигнет пика в конце 2025 года — начале 2026-го. Однако, судя по последним данным, это может произойти на год раньше.

Циклы солнечной активности

Магнитный эффект

В 1935-м швейцарский астроном Макс Вальдмайер обнаружил: чем больше скорость нарастания солнечных пятен, тем выше пик, поэтому более сильным циклам требуется меньше времени, чтобы достичь максимальной интенсивности. Эту корреляцию традиционно используют для прогнозирования времени наступления пика на основе наблюдений за ранней фазой очередного солнечного цикла.

Астрофизики из Центра передового опыта в области космических наук Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Калькутте нашли еще одну закономерность, которая позволяет предсказать, когда произойдет пик солнечной активности. Они установили связь между скоростью затухания дипольного момента магнитного поля и нарастанием количества солнечных пятен. Открытие индийских ученых никак не противоречит эффекту Вальдмайера, а скорее дает возможность глубже понять физические причины его возникновения.

Прогнозная кривая солнечной активности, построенная по результатам наблюдений

Две стороны одного процесса

Солнце представляет собой гигантскую сферу плазмы — горячего ионизированного, электрически заряженного газа. Конвективные плазменные потоки создают магнитное поле звезды, а участки его возмущения проявляются как солнечные пятна. По размеру они сравнимы с Землей, интенсивность магнетизма в них в десятки тысяч раз сильнее, чем на нашей планете.

Солнечный дипольный момент — это разница в напряженности магнитного поля вблизи северного и южного полюсов. С течением времени она изменяется, уменьшаясь по мере приближения к пику солнечной активности. Это связано с тем, что силовые линии магнитного поля смещаются вслед за движущейся плазмой.

В начале солнечного цикла линии магнитного поля полоидальные — направлены вдоль меридианов. К середине цикла они становятся тороидальными — расположенными вдоль параллелей. А в конце цикла происходит смена полярности. Такие периодические изменения объясняются неравномерным вращением плазмы (экваториальные области Солнца вращаются быстрее полярных) и действием сил Кориолиса.

Авторы проанализировали архивы многолетних наблюдений наземных солнечных обсерваторий и доказали, что изменения числа солнечных пятен и дипольного момента — не взаимосвязанные события, а разные проявления одного и того же механизма электромагнитного динамо, приводимого в движение энергией плазменных потоков внутри Солнца. Значит, их можно использовать как два независимых параметра, что существенно повышает достоверность моделирования.

Объединив в своей модели оба параметра, ученые рассчитали, что максимум 25-го солнечного цикла, скорее всего, придется на период с января по сентябрь 2024 года.

Изображение солнечного диска со множеством пятен, полученное Обсерваторией солнечной динамики (SDO) НАСА, 28 ноября 2023 года

Вспышки опаснее максимума

Для каждого солнечного цикла обычно прогнозируют время максимума активности и его силу.

«Предсказать время сложнее всего, — рассказывает специалист по космической погоде, доцент Сколтеха, кандидат технических наук Татьяна Подладчикова. — Если посмотреть на графики, то сейчас активность Солнца достаточно высокая. Есть вероятность, что мы уже в максимуме. Но пик может быть двойной — один, например, в этом году, а другой — через два. И суммарная продолжительность максимума при этом будет около трех-четырех лет. Все прогнозы очень неточные. Вариант индийских ученых — лишь одна из версий».

По поводу силы предстоящего максимума разброс прогнозов тоже очень большой.

«Одни ученые предполагают, что он будет примерно такой же по силе, как пик предыдущего, 24-го, солнечного цикла, — объясняет эксперт. — На это указывают и результаты наших исследований. А есть те, кто считают, что он будет намного сильнее».

В любом случае бояться надо не периода повышенной активности как такового, а отдельных экстремальных солнечных событий, которые как раз чаще случаются на спаде солнечного цикла, отмечает Подладчикова.

Мощные вспышки сопровождаются магнитными бурями и выбросами корональной массы. Высокоэнергетическое излучение и рукава плазмы при этом могут достигнуть околоземного пространства и поверхности Земли. И это намного опаснее для приборов и спутников.

Изображение поверхности Солнца в ультрафиолетовом спектре отражает турбулентность его атмосферы. Фото сделано Обсерваторией солнечной динамики (SDO) НАСА, 29 ноября 2023 года