Внутренний «биоритм» Солнца загадочным образом меняется уже 40 лет

Фото из открытых источников

Ученые выяснили, что измерения солнечной радиационной активности на поверхности Земли не отражают всей ее картины. Проведя более глубокое, чем прежде, исследование астрономами внутренних процессов нашей ближайшей звезды и обнаружив значительные изменения за последние 40 лет. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Они утверждают, что их выводы позволяют предположить, что Солнце, возможно, переходит в «другой режим поведения».

«Мы обнаружили свидетельства систематических изменений в цикле солнечной активности», — объясняет ведущий автор исследования Билл Чаплин из Бирмингемского университета. «Важно отметить, что с каждым циклом магнитная активность всё сильнее локализуется вблизи поверхности».

Солнечная активность то возрастает, то снижается на протяжении 11-летнего солнечного цикла. Во время солнечного минимума наша звезда относительно спокойна и благоприятна для Земли.

Однако во время солнечного максимума он особенно бурный и может вызывать мощные вспышки и выбросы корональной массы. Эти вспышки могут нарушать работу спутников, GPS, связи и электросетей.

Подобно обычному стержневому магниту, Солнце обладает магнитным полем с двумя полюсами, создаваемым постоянным вращением горячей, электрически заряженной плазмы, из которой, собственно, и состоит Солнце.

Турбулентное внутреннее строение звезды и неравномерное вращение Солнца (оно вращается быстрее на экваторе) искажают и увлекают это магнитное поле в хаотичном магнитном танце.

В конечном итоге это приводит к поменявшимся местами северному и южному магнитным полюсам, что происходит примерно каждые 11 лет, что составляет один солнечный цикл.

В последних нескольких циклах наблюдались значительные изменения в общей активности и эволюции магнитных полей на Солнце.

Например, предыдущий 24-й цикл был значительно слабее по солнечной активности, включая солнечные пятна и излучение на различных длинах волн.

Ожидалось, что текущий 25-й цикл продолжит эту общую тенденцию, но, похоже, в нем наблюдаются некоторые интригующие изменения, происходящие под поверхностью Солнца.

Чтобы исследовать внутреннюю активность нашей звезды, Чаплин и его коллеги проанализировали данные о доплеровской скорости за почти четыре десятилетия, полученные с помощью Бирмингемской сети солнечных колебаний (BiSON). Данные, начиная с 1987 года, охватывают циклы с 22 по 25.

Обсерватория BiSON — это сеть из шести спектрометров, расположенных по всему миру, для постоянного наблюдения за Солнцем.

Он работает с 1976 года, отслеживая солнечную активность с помощью метода, называемого гелиосейсмологией, который обнаруживает мельчайшие изменения в солнечном свете, вызванные вибрациями внутри его недр.

Исследователи проанализировали такие колебания, называемые «p-модовыми колебаниями», которые образуются, когда звуковые волны распространяются по Солнцу, заставляя его «звенеть», как огромный термоядерный колокол.

Чтобы оценить активность на разных глубинах внутри Солнца, команда проанализировала три диапазона частот колебаний: низкий, средний и высокий.

Затем они сравнили эти данные с несколькими широко используемыми «глобальными индикаторами активности», которые измеряют активность на поверхности Солнца.

Эти косвенные показатели включают количество и размер солнечных пятен, а также измерение радиоизлучения Солнца, чтобы сравнить внутреннюю активность со тем, что происходит во внешней атмосфере, включая часто вызывающую путаницу корону.

Выявилась примечательная закономерность: внешняя активность Солнца, как и ожидалось ранее, ослабла, но его внутренние высокочастотные колебания стали сильнее, что больше соответствует более ранним циклам.

В результате, как утверждают исследователи, магнитная активность и структурные изменения на Солнце, вызванные солнечным циклом, все больше концентрируются в неглубоких областях, на глубине около 1000 километров (621 мили) ниже поверхности.

«Это первое подобное открытие, и оно было бы невозможно без длительных наблюдений с помощью телескопа BiSON», — добавляет Чаплин.

Долгосрочное наблюдение имеет важное значение для выявления тенденций и изменений в солнечной активности.

Понимание того, как магнитные поля влияют на вспышки и наоборот, улучшит прогнозы космической погоды, помогая нам лучше предсказывать натиск заряженных частиц и геомагнитных бурь, которые воздействуют на электрическую инфраструктуру Земли.

Данное исследование также выявляет взаимосвязь между внутренними и внешними силами Солнца.

«Мы обнаружили, что взаимосвязь между внутренними солнечными колебаниями и поверхностной активностью менялась на протяжении последних нескольких циклов», — отмечают ученые.

Дальнейшие наблюдения с помощью аппарата BiSON покажут, что эта взаимосвязь будет наблюдаться по мере завершения 25-го цикла и официального начала 26-го цикла, примерно в 2030 году.

Окажется ли это устойчивой тенденцией, или же ситуация неожиданно изменится?

В любом случае, это предвещает значительные изменения во внутреннем строении Солнца:

«Эту тенденцию нельзя объяснить просто ослаблением магнитных полей. Вместо этого она указывает на структурную реорганизацию способа хранения магнитной активности Солнца под поверхностью», — заключают авторы.