Ученые разгадали 400-летнюю тайну пятен на Солнце

Солнечные пятна привлекали внимание учёных с тех пор, как известный итальянский ученый Галилео Галилей впервые наблюдал их в свой телескоп в начале XVII века. Эти тёмные пятна на поверхности Солнца могут сохраняться в течение нескольких дней, а иногда даже месяцев, но до сих пор исследователи не могли полностью объяснить, почему они остаются стабильными в течение столь длительного времени.

Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, наконец-то решило эту многовековую загадку. Международная группа учёных под руководством исследователей из немецкого Института физики Солнца разработала новый революционный метод анализа стабильности солнечных пятен, который раскрывает тонкий баланс, сохраняющий эти солнечные структуры нетронутыми.

Солнечные пятна – это области, где магнитное поле Солнца сильное, сравнимое с магнитным полем в больничном аппарате МРТ, но охватывающее площадь, превышающую площадь самой Земли. Эти скопления магнитного поля выглядят как тёмные пятна, поскольку они холоднее окружающей солнечной поверхности, но в действительности пятно, находящееся на таком же расстоянии от Солнца, но изолированное от остальной части диска, светило бы ярче полной Луны!

Ученые уже знают, что количество солнечных пятен подчиняется 11-летнему циклу, достигая пика активности в периоды наибольшей вероятности солнечных бурь. В эти периоды нестабильные магнитные конфигурации вблизи солнечных пятен могут спровоцировать взрывные события, называемые корональными выбросами массы и солнечными вспышками. Эти явления космической погоды могут нарушить спутниковую связь и, в экстремальных случаях, привести к сбоям в электроснабжении Земли.

Давно предполагалось, что солнечные пятна остаются стабильными благодаря равновесию между давлением газа и магнитными силами. Однако доказать это равновесие было сложно из-за атмосферных возмущений, которые мешали наземным наблюдениям магнитного поля Солнца.

Исследовательская группа совершила важный прорыв, усовершенствовав метод, первоначально разработанный в немецком Институте исследований Солнечной системы Общества Макса Планка. Их усовершенствованный метод устраняет размытие, вызванное атмосферой Земли, из наблюдений, проведенных с помощью немецкого солнечного телескопа GREGOR.

Используя эту усовершенствованную технологию, исследователи проанализировали поляризованный свет, излучаемый Солнцем, и с беспрецедентной точностью измерили магнитные силы внутри солнечных пятен. Теперь их измерения достигают спутникового качества с помощью наземных телескопов, при этом затраты значительно ниже.

Анализ показал, что магнитные силы внутри солнечных пятен идеально уравновешены силами давления, что обеспечивает строгое равновесие. Этот тонкий баланс объясняет, почему солнечные пятна могут существовать столь длительное время на турбулентной поверхности Солнца.

Это открытие имеет не только научно, но и важное практическое применение. Поняв точные механизмы, обеспечивающие стабильность солнечных пятен, учёные смогут предсказывать, когда эти солнечные образования становятся нестабильными и, как следствие, более склонными к опасным космическим погодным явлениям.

Более точное прогнозирование солнечных бурь может помочь защитить спутники, энергосети и астронавтов от вредного излучения. Поскольку современное общество становится всё более зависимым от спутниковых технологий и электронной инфраструктуры, это исследование предоставляет важнейшие знания для защиты современной жизни от угроз, связанных с солнечным излучением. Оно также представляет собой важный шаг вперёд в физике Солнца, сочетая передовые наземные наблюдения со сложными методами анализа для решения одной из древнейших загадок астрономии.