Солнце снижает активность
Ближайшие 11 лет пройдут при еще более низкой солнечной активности, чем раньше. Начинается 25-й солнечный цикл — слабейший более чем за сто лет
На прошлой неделе ученые зафиксировали на Солнце первую с октября 2017 года мощную вспышку (класс M). «Вспышки на Солнце, которые нарастают и становятся более активными, могут быть предвестниками нового цикла», — тут же сообщили в NASA. Речь идет о 25-м по счету (с начала наблюдений) 11-летнем цикле. Предыдущий, 24-й цикл стал одним из самых неактивных в истории наблюдений и самым слабым более чем за сто лет. В 2018–2019 годах на Солнце практически не было активности. Ученые предполагают, что 25-й цикл может быть еще слабее. Потребуется несколько месяцев дополнительных наблюдений, чтобы о начале цикла объявили официально. Однако уже 5 июня, сразу вслед за вспышкой, на Солнце возникли два небольших пятна, что подтвердило предположения: новый цикл уже начался.
Вспышки — это не что иное, как гигантские выбросы солнечной массы в космос, иногда на сотни тысяч километров; они оказывают прямое воздействие на Землю, особенно если выброс происходит на стороне, обращенной к нашей планете. Например, в 2017 году последняя крупная вспышка привела к возникновению протуберанца (фонтана плазмы над поверхностью звезды) в полмиллиона километров длиной. После выброса раскаленная плазма быстро движется к Земле и сталкивается с ее геомагнитным полем, что приводит к образованию магнитных бурь. От момента взрыва до бури проходит несколько суток. Однако при снижении солнечной активности уменьшается не столько сила вспышек, сколько частота их появления.
Еще в начале прошлого солнечного цикла (начался в конце 2008 года) ученые пришли к выводу, что человечество вступает в фазу долгой низкой солнечной активности, и это неизбежно скажется на биосфере и климате нашей планеты. В истории Земли на такие периоды часто приходилось глобальное похолодание. Однако научных знаний о внутренних процессах в Солнце по-прежнему недостаточно, чтобы дать точный прогноз даже на ближайшие десятки лет.
Солнечные циклы изначально открыли, отслеживая количество пятен на поверхности звезды. В Физическом институте имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) объясняют, что число пятен на Солнце — главный параметр, по которому измеряется 11-летний солнечный цикл. Раз в 11 лет число пятен достигает максимума, а примерно посередине между этими пиками снижается до наименьшего значения, называемого солнечным минимумом. В минимуме на Солнце может быть менее десятка крошечных пятен в сутки, тогда как в максимуме — несколько сотен. Крупные пятна и протуберанцы характерны как раз при мощной активности звезды.
Солнечные пятна с 1749 года
Солнечные циклы зависят от магнитных полей Солнца. Ученые считают, что эти поля возникают в результате внутреннего дифференциального вращения звезды — вращения солнечной атмосферы на разных скоростях, широтах и глубинах. Так, Солнце вращается медленнее на полюсах, чем на экваторе. Одной из причин появления пятен может быть вращение магнитных полей в пределах фотосферы звезды (ее видимой поверхности). Сегодня известно, что примерно каждые 11 лет магнитные полюса Солнца меняются местами, при этом весь процесс характеризуется хаотической активностью: точки выхода и входа магнитных линий на поверхности звезды время от времени создают зоны с нарушенной конвекцией, то есть мешают раскаленным массам изнутри выходить наружу. Это и есть пятна — участки, которые кажутся темными, потому что они прохладнее, чем окружающая их поверхность. Прохладнее в случае с Солнцем — это, например, четыре тысячи градусов, а не шесть. Пятна могут быть крошечными, а могут быть больше размера Земли.
Три последних солнечных цикла
Мало пятен
Минимум количества пятен в последнем, 24-м цикле пришелся как раз на последние два года. Но уже несколько десятилетий каждый новый цикл становится слабее предыдущего — некоторые ученые считают, что в ближайшие дватри цикла активность Солнца может упасть настолько, что возникнет новый долговременный минимум. Самый известный такой случай был в конце XVII века. Тогда в период 1645–1715 годов на Солнце фактически не появлялись пятна, этот период получил название минимума Маундера.
Позже было подсчитано, что в то время на Солнце в среднем появлялось всего около 50 пятен за 25 лет, тогда как обычно их 40–50 тыс. Минимум Маундера совпал с очень низкими средними температурами в Европе в тот период (пришлись на середину малого ледникового периода), однако роль солнечной активности в похолодании до сих пор не доказана и вызывает споры ученых. Причинами того похолодания сегодня, скорее, считают вулканическую активность.
Наблюдаемое снижение солнечной активности в последние годы все чаще вызывает разговоры о возможности наступления нового «малого ледникового периода» уже к середине XXI века, хотя никаких надежных способов проверить это пока нет. Общеизвестные данные о средних температурах свидетельствуют о глобальном потеплении, нежели о похолодании. Ученым пока не хватает знаний о природе магнитного поля Солнца и его изменений. «Без теории прогнозирования солнечной динамики — процесса, генерирующего магнитные поля Солнца, — нельзя понять, чего ожидать от следующих циклов, — говорит Марк Джампапа, заместитель директора Национальной солнечной обсерватории (НСО) в Тусоне (штат Аризона). — Похоже, сейчас поля подповерхностного стока указывают на то, что 25-й цикл будет еще слабее текущего». По словам ученого, 24-й цикл похож на циклы 14 и 15 (начало XX века), и главный вопрос в том, что стало причиной роста активности, которая началась с 15-го цикла в 1914 году. Период 1914–2008 годов получил название «Современный максимум». В 2009 ученые NASA указали, что цикл подошел к концу, поскольку Солнце перешло в состояние крайне низкой активности: в 2008 году пятен на звезде не было 268 дней (73% года), в 2009-м — 260 дней (71% года). Однако в 2019 году минимум оказался еще глубже — пятен не было 277 дней (77% года).
Трэвис Меткалф из Института космической науки в США и ряд других астрономов считают, что звезды, подобные Солнцу, со временем начинают вращаться медленнее, изменяется активность их магнитного поля, и они оказываются в более «спокойной» фазе. Например, два похожих на Солнце желтых карлика 16 Лебедя А и B (расстояние до них — 70 световых лет) на два миллиарда лет старше Солнца, при этом они уже совершенно неактивны. Для понимания, на каком этапе еще находится Солнце, астрономы сейчас ищут звезды такого же типа, сопоставимые по возрасту.
Современные результаты радиоуглеродного анализа позволили ученым предположить существование других, более долгих солнечных циклов — продолжительностью от двухсот до нескольких тысяч лет. Однако полноценные наблюдения за Солнцем ведутся только с 1749 года (из-за минимума Маундера пятна не видели и стали изучать их слишком поздно), и этого пока недостаточно, чтобы прояснить природу длинных циклов. Но сейчас уже мало кто сомневается, что ближайшие десятилетия жизни Солнца будут «спокойными», и в NASA уже не раз заявляли, что видят в этом периоде большие возможности для развертывания космических миссий: высокая солнечная активность всегда мешала электронике и давала мощное радиационное воздействие на технику и астронавтов. По текущим оценкам, грядущий минимум может оказаться даже глубже минимума Дальтона 1790–1830 годов, который был более коротким, чем минимум Маундера, но также совпал со снижением глобальных температур. На его пике, в 1816 году, случился знаменитый «год без лета», когда после почти двух военных десятилетий заголовки всех газет сменились удивлением: сначала не наступила весна, а затем начались летние снегопады. Сегодня известно, что в тот год на и так холодный период наложился эффект от взрыва сильнейшего вулкана в Индонезии (о котором тогда ничего не знали). То похолодание совпало с мощными технологическими и социальными сдвигами, от создания велосипеда (из-за плохих урожаев подорожал овес для лошадей) до наполеоновских войн.
Современные климатологи считают антропогенные факторы, ведущие к потеплению, значительно более сильными, чем роль солнечной активности, однако изучение очередного минимума уже к середине этого столетия способно дать прорыв в понимании роли магнитных полей и активности Солнца в климате планеты.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl