Магнитное поле Солнца вот-вот перевернется с ног на голову: почему это происходит и чего ждать

Разворот магнитного поля происходит примерно каждые 11 лет и знаменует собой важный этап солнечного цикла. Изменение полярности указывает на середину солнечного максимума, пик солнечной активности и начало движения к солнечному минимуму. Последний раз магнитное поле Солнца меняло полярность в конце 2013 года. Но что вызывает такое изменение и является ли оно опасным? Давайте подробно рассмотрим инверсию магнитного поля Солнца и исследуем, какие последствия она может иметь для Земли.

Смотрите также Как солнечные бури влияют на жизнь планеты и что делать человечеству

Солнце меняется

Чтобы понять, почему магнитное поле меняет направление, важно знать о солнечном цикле. Этот примерно 11-летний цикл солнечной активности определяется магнитным полем Солнца и обозначается частотой и интенсивностью солнечных пятен, видимых на поверхности. Пик солнечной активности во время определенного солнечного цикла называется солнечным максимумом, и по текущим оценкам он приходится на период между концом 2024 и началом 2026 года.

Но есть еще один очень важный, хотя и менее известный цикл, который охватывает два 11-летних солнечных цикла. Известный как цикл Хейла, этот магнитный цикл длится примерно 22 года, в течение которых магнитное поле Солнца меняет направление во время одного 11-летнего цикла, а затем возвращается обратно во время второго, рассказал Райан Френч, солнечный астрофизик. Таким образом, хотя изменение происходит каждые 11 лет, полный круг магнитное поле делает в течение 22 лет.

Во время солнечного минимума магнитное поле Солнца близко к диполю, с одним северным и одним южным полюсом, подобно магнитному полю Земли. Но по мере приближения к солнечному максимуму "магнитное поле Солнца становится более сложным, без четкого разделения на северный и южный полюса", – говорит Френч. К моменту прохождения солнечного максимума и наступления солнечного минимума Солнце снова становится диполем, хотя и с перевернутой полярностью.

Будущая смена полярности магнитного поля произойдет с северной на южную в Северном полушарии и наоборот - в Южном полушарии. Это сделает Солнце похожим на Землю сейчас, которая также имеет магнитное поле, направленное на юг в Северном полушарии, объясняет ученый.

Что вызывает изменение полярности

Точная основная причина такого изменения полярности остается загадочной. Это влияет на весь цикл, но мы до сих пор не имеем действительно непротиворечивого математического описания того, что происходит. Пока мы не можем это смоделировать, наука не может этого понять по-настоящему.

Изменение полярности сопровождается солнечными пятнами, сложными в магнитном отношении участками поверхности Солнца, которые могут порождать значительные явления, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы (CME) – большие взрывы плазмы и магнитного поля. Когда солнечные пятна появляются ближе к экватору, они будут иметь ориентацию, соответствующую старому магнитному полю, тогда как солнечные пятна, формирующиеся ближе к полюсам, будут иметь магнитное поле, соответствующее новой магнитной ориентации. Это называется законом Хейла.

Магнитное поле от активных областей прокладывает себе путь к полюсам и в конечном итоге вызывает разворот,
– объяснил физик Солнца Тодд Хуксема, директор Солнечной обсерватории Уилкокса в Стэнфордском университете.

Но точно неясно, ли это именно солнечные пятна провоцируют разворот, или они являются лишь признаком того, что разворот скоро произойдет. Известно, что магнитное поле в области пятен отличается, поэтому они могут быть лишь реакцией. Мы не имеем технологий для того, чтобы определить это точно.

Как быстро происходит изменение

Мы знаем, что изменение солнечного магнитного поля не происходит мгновенно. Это постепенный переход от дипольного к сложному обратному дипольному магнитному полю в течение всего 11-летнего солнечного цикла.

Коротко говоря, не существует конкретного момента, в который полюса Солнца меняются местами. Это не так, как на Земле, где смена полюсов измеряется миграцией северного/южного полюса,
– говорит Френч.

Обычно для полного разворота нужен год или два, но он может существенно отличаться. Например, по данным Национальной солнечной обсерватории, для разворота северного полярного поля 24-го солнечного цикла, который завершился в декабре 2019 года, понадобилось почти пять лет. Изменение магнитного поля происходит настолько постепенно, что вы даже не заметите, когда это произойдет.

Но как бы драматично это не звучало, это не признак приближающейся катастрофы, ведь это обычное дело для Солнца и оно происходит на протяжении всех миллиардов лет его жизни. Однако мы почувствуем некоторые эффекты изменения полярности.

Смотрите также Может ли мощная буря на Солнце уничтожить интернет на Земле?

Как на нас влияет изменение магнитного поля Солнца

Нет сомнений, что Солнце в последнее время было невероятно активным, выстреливая многочисленные мощные солнечные вспышки и CME, вызывая сильные геомагнитные бури на Земле, которые, в свою очередь, вызвали невероятные полярные сияния. Однако усиление суровости космической погоды не является непосредственной причиной изменения полярности. Скорее, эти вещи имеют тенденцию происходить вместе. По словам Френча, космическая погода, как правило, самая сильная во время солнечного максимума, когда магнитное поле Солнца также является самым сложным.

Один из побочных эффектов смещения магнитного поля является незначительным, но в первую очередь полезным: оно может помочь защитить Землю от галактических космических лучей — высокоэнергетических субатомных частиц, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света, и могут повредить космические аппараты, а также нанести вред астронавтам, которые находятся на орбите вне защитной атмосферы Земли.

Когда магнитное поле Солнца смещается, "лист тока" – обширная поверхность, которая излучает на миллиарды миль от экватора Солнца – становится очень волнистой, обеспечивая лучший барьер против космических лучей.

Но ожидать какого-то вреда для нас, людей, не стоит.

Прогнозирование будущей силы солнечного цикла

Ученые будут пристально следить за изменением магнитного поля Солнца и определять, сколько времени понадобится для того, чтобы оно вернулось к дипольной конфигурации. Если это произойдет в течение следующих нескольких лет, то следующий 11-летний цикл будет относительно активным, но если восстановление будет медленным, то цикл будет относительно слабым, как и предыдущий 24-й солнечный цикл.