Солнце находится на пороге важного события: изменения магнитного поля.
Это явление происходит примерно каждые 11 лет и знаменует собой важный этап солнечного цикла. Сдвиг полярности указывает на середину солнечного максимума, высоту солнечной активности и начало сдвига к солнечному минимуму.
Последний раз магнитное поле Солнца переворачивалось/изменялось в конце 2013 года. Но что вызывает такое изменение полярности и опасно ли это? Давайте внимательно посмотрим на изменение магнитного поля Солнца и выясним, какое влияние оно может оказать на Землю.
Чтобы понять изменение магнитного поля, сначала важно ознакомиться с солнечным циклом. Этот примерно 11-летний цикл солнечной активности обусловлен магнитным полем Солнца и определяется частотой и интенсивностью солнечных пятен, видимых на поверхности. Высота солнечной активности в течение данного солнечного цикла известна как солнечный максимум, и текущие оценки предсказывают, что он произойдёт в период с конца 2024 года по начало 2026 года.
Но есть ещё один очень важный, хотя и менее известный цикл, который включает в себя два 11-летних солнечных цикла. Этот магнитный цикл, известный как цикл Хейла, длится примерно 22 года, в течение которых магнитное поле Солнца меняет направление, а затем возвращается в исходное состояние, рассказал Space.com Райан Френч (Ryan French), солнечный астрофизик и автор статей на Space.com.
Во время солнечного минимума магнитное поле Солнца близко к диполю с одним северным и одним южным полюсами, аналогично магнитному полю Земли. Но по мере того, как мы приближаемся к солнечному максимуму, «магнитное поле Солнца становится более сложным, без чёткого разделения северного и южного полюсов», — сказал Френч. К тому времени, когда солнечный максимум проходит и наступает солнечный минимум, Солнце снова становится диполем, хотя и с перевёрнутой полярностью.
Предстоящая смена полярности произойдёт с северного на южное магнитное поле в Северном полушарии и наоборот в Южном полушарии.
«Это приведёт к тому, что его магнитная ориентация будет такой же, как у Земли, магнитное поле которой также направлено на юг в Северном полушарии», — объяснил Френч.
Что вызывает смену полярности?
Смена вызвана солнечными пятнами, магнитно сложными областями поверхности Солнца, которые могут порождать важные солнечные события, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы (CME) — большие взрывы плазмы и магнитного поля.
По словам Френча, поскольку солнечные пятна появляются близко к экватору, они будут иметь ориентацию, соответствующую старому магнитному полю, в то время как солнечные пятна, формирующиеся ближе к полюсам, будут иметь магнитное поле, совпадающее с новой магнитной ориентацией. Это называется законом Хейла.
«Магнитное поле активных областей направляется к полюсам и в конечном итоге вызывает их смену», — рассказал ранее Space.com физик Солнца Тодд Хоксема (Todd Hoeksema), директор Солнечной обсерватории Уилкокса в Стэнфордском университете.
Но точная причина такого изменения полярности остаётся загадкой.
«Это относится ко всему [солнечному] циклу и заставляет задуматься, что это такое, — ранее рассказал Space.com физик Солнца из Стэнфордского университета Фил Шеррер (Phil Scherrer). — У нас до сих пор нет действительно последовательного математического описания происходящего. И пока вы не сможете смоделировать это, вы не сможете по-настоящему понять — сложно действительно это понять.»
Это действительно зависит от того, откуда исходит магнитное поле.
«Будет ли много солнечных пятен? И будут ли солнечные пятна вносить вклад в магнитное поле полюса, или они будут как бы гаситься локально? — сказал Хоксема. — Мы пока не знаем, как ответить на этот вопрос.»
Как быстро происходит данное изменение?
Что мы действительно знаем, так это то, что смена магнитного поля Солнца не происходит мгновенно. Это постепенный переход от диполя к сложному магнитному полю и затем к обратному диполю в течение всего 11-летнего солнечного цикла.
«Короче говоря, нет конкретного «момента», когда солнечные полюса меняются местами, — сказал Френч. — Это не похоже на Землю, где смена измеряется миграцией Северного/Южного полюса.»
Обычно полная смена занимает год или два, но это время может значительно варьироваться. Например, северное полярное поле 24-го солнечного цикла, который закончился в декабре 2019 года, менялось почти 5 лет, согласно данным Национальной солнечной обсерватории США.
Смена магнитного поля настолько постепенна, что вы даже не заметите, когда она произойдёт. И нет, как бы драматично это ни звучало, это не является признаком надвигающегося апокалипсиса.
«Конец света завтра не наступит», — ранее сказал Space.com Шеррер.
Однако мы всё же испытаем некоторые побочные эффекты смены полярности.
Как смена магнитного поля Солнца влияет на нас?
Нет сомнений в том, что Солнце в последнее время было невероятно активным, вызывая многочисленные мощные солнечные вспышки и CME, вызывая сильные геомагнитные бури на Земле, которые, в свою очередь, вызывали в последнее время невероятные полярные сияния.
Однако усиление суровости космической погоды не является непосредственной причиной смены полярности. Скорее всего, эти явления, как правило, происходят одновременно, рассказал Хоксема Space.com в 2013 году.
По словам Френча, космическая погода обычно самая сильная во время солнечного максимума, когда магнитное поле Солнца также является наиболее сложным.
Одним из побочных эффектов смены магнитного поля является незначительное, но в основном полезное явление: оно может помочь защитить Землю от галактических космических лучей — высокоэнергетических субатомных частиц, которые движутся с околосветовой скоростью и могут повредить космические аппараты и нанести вред астронавтам на орбите, которые находятся за пределами защитной атмосферы Земли.
Когда магнитное поле Солнца изменяется, «токовой слой» — обширная поверхность, которая распространяется на миллиарды километров от солнечного экватора — становится очень волнистой, обеспечивая лучшую защиту от космических лучей.
Прогнозирование будущих сил солнечных циклов
Учёные будут внимательно следить за изменением магнитного поля Солнца и наблюдать, сколько времени потребуется, чтобы оно вернулось в дипольную конфигурацию. Если это произойдёт в течение следующих нескольких лет, следующий 11-летний цикл будет относительно активным, но если наращивание будет медленным, цикл будет относительно слабым, как и предыдущий 24-й солнечный цикл.
