Несмотря на свои размеры по сравнению с габаритами звезды, эти образования являются источником энергии, что вызывает мощные космические явления. Их магнитная природа делает их ответственными за возникновение наиболее впечатляющих космических событий в Солнечной системе, пишет 24 Канал.
Смотрите также Магнитные бури: как наука предсказывает их возникновение и можем ли мы подготовиться к последствиям
Как возникают солнечные пятна?
Солнечные пятна – это области выхода на фотосферу (видимую поверхность Солнца) чрезвычайно мощных магнитных полей. В отличие от других участков солнечной поверхности с температурой около пяти с половиной тысяч градусов Цельсия, солнечные пятна имеют температуру около трех тысяч семисот градусов. Такой температурный контраст делает их весьма темными по сравнению с ярким окружением.
Механизм образования солнечных пятен связан с внутренней динамикой Солнца:
- Магнитные линии поля выходят из глубоких внутренних слоев звезды (на глубину до семисот километров) и пронизывают фотосферу, прорываясь наружу.
- Там, где эти магнитные линии прорывают поверхность, они препятствуют конвекционному потоку горячей плазмы из внутренних слоев.
- Вследствие такого задержания горячей материи эти регионы охлаждаются, образуя видимое темное пятно.
Солнечные пятна возникают в основном попарно, с противоположной магнитной полярностью – как два полюса магнита. Они состоят из двух основных зон: центрального, темного ядра, называемого тенью, и окружающей его более светлой области, названной полутенью. Полутень демонстрирует характерную нитевидную структуру, образованную магнитными силовыми линиями, направленными параллельно поверхности Солнца.
Так выглядит карта солнечных пятен. Они обозначены цифрами, а также голубым и желтым цветами / Фото SDO/NASA/solen.info
Размеры солнечных пятен варьируются от нескольких сотен до десятков тысяч километров. Самые большие пятна превышают диаметр Земли в несколько раз. Продолжительность существования этих образований также разнообразна – от нескольких часов до нескольких месяцев.
Количество солнечных пятен на поверхности Солнца не остается постоянным. Оно колеблется в циклическом режиме, известном как солнечный цикл, который занимает примерно одиннадцать лет.
- В начале цикла (период солнечного минимума) пятен практически нет.
- Затем их количество постепенно растет, достигая наибольшего показателя в период солнечного максимума, когда звезда самая активная.
- После этого они снова уменьшаются до следующего минимума.
Этот цикл напрямую связан с изменениями глобального магнитного поля Солнца.
Как солнечные пятна вызывают магнитные бури?
Связь между солнечными пятнами и магнитными бурями на Земле не является прямой, ведь они не вызывают возмущения непосредственно. Солнечные пятна являются регионами накопления огромной энергии, оставленной в магнитных полях. Это накопление часто находится в неустойчивом состоянии. Когда энергия, удерживаемая в магнитных полях солнечного пятна, внезапно высвобождается, происходит грандиозный взрыв, называемый солнечной вспышкой.
Это пока что самая подробная фотография солнечной вспышки в истории / Фото NSF/NSO/AURA
Вспышка – это взрыв электромагнитного излучения, который генерирует огромное количество энергии и ускоряет частицы до чрезвычайных скоростей. Подобные взрывы часто сопровождаются вторым явлением – корональным выбросом массы (КВМ). Это гигантское облако солнечной плазмы, насыщенное магнитными полями, которое выдувается из атмосферы Солнца в космическое пространство. Именно КВМ ответственны за магнитные бури на нашей планете.
Таким образом можно сказать, что связь солнечных пятен и геомагнитных возмущений заключается в том, что пятна являются причиной вспышек, которые в свою очередь становятся причиной корональных выбросов, а уже они в конце этой цепочки приводят к магнитной буре.
Что мы знаем о вспышках и о корональных выбросах массы?
Вспышки классифицируются по мощности: от небольших класса A, B и C до мощных вспышек класса M и наиболее деструктивных вспышек класса X. Наибольшим потенциалом для причинения магнитных бурь обладают два последних класса, ведь они гораздо чаще производят КВМ.
Не каждое событие на Солнце достигает Земли. Геометрия взрыва имеет критическое значение. Если вспышка или корональный выброс массы направлены в противоположную от нашей планеты сторону, то негативное влияние будет минимальным или его вообще не будет. Однако когда эти явления ориентированы в направлении Земли, они посылают облака заряженных частиц прямо к нам.
Коронные выбросы массы обычно достигают магнитосферы Земли за несколько дней – обычно от одного до пяти, но в среднем за три. Это зависит от их скорости. В отличие от этого, электромагнитное излучение солнечной вспышки долетает практически мгновенно, за несколько минут.
Как возникают магнитные бури?
Когда поток плазмы коронального выброса достигает магнитосферы Земли – нашего планетарного магнитного щита – происходит их взаимодействие. Представить этот процесс можно как облако из водяного пара, мчащееся с большой скоростью и врезающееся в мягкий щит, например, из ткани. Это приводит к деформации магнитного поля: спереди планеты (на стороне, обращенной к Солнцу) оно сжимается, а сзади растягивается. Такие нарушения магнитного поля планеты и являются магнитной бурей.
Как работают магнитные бури: смотрите видео
Силовые линии магнитного поля Земли имеют направленность от одного полюса к другому. Во время магнитной бури поток заряженных частиц перемещается вдоль этих силовых линий. Когда эти частицы опускаются в полярные регионы (в смешанных широтах), они начинают взаимодействовать с газами земной атмосферы. Этому взаимодействию мы обязаны появлением полярных сияний – удивительных световых явлений, наблюдаемых в более высоких широтах. Кроме того, во время сильнейших магнитных бурь полярные сияния могут быть видимыми даже в средних широтах, включая Украину.
Полярные сияния в Миннесоте, США, 12 ноября 2025 года / Коллаж 24 Канала / Фото Thomas Valine в Threads
Магнитные бури классифицируются по интенсивности с помощью Kp-индекса, который колеблется от 0 до 9. Значение от 0 до 3 указывает на спокойную активность, значение 5 соответствует слабой буре, значение 6 – 7 означает умеренную до сильной бури, а значение 8 – 9 обозначает очень сильную или экстремальную бурю.
Последствия бури
Следует отметить, что геомагнитные бури могут иметь заметные последствия для технологической инфраструктуры Земли:
- Мощные электрические токи, возникающие в результате взаимодействия магнитного поля с заряженными частицами, могут накапливаться в электросетях и трансформаторах, перегружая их и выводя из строя.
- Спутники на низкой околоземной орбите также могут подвергаться неблагоприятным воздействиям.
- Отдельные радиосистемы и GPS-навигация тоже могут быть нарушены.
- Наиболее мощные магнитные бури, подобные легендарному событию Керрингтона 1859 года, могут иметь катастрофические последствия для современной технологической цивилизации.
Солнечный цикл
Проследить за всем этим позволяет исследование солнечной активности. Период солнечного максимума характеризуется не только увеличением количества солнечных пятен, но и повышенной частотой вспышек и корональных выбросов массы. В течение максимальной фазы цикла магнитные бури становятся гораздо более частыми. В противоположность этому, во время солнечного минимума такие явления случаются реже, а их интенсивность обычно меньше.
Нынешний 25-й цикл солнечной активности приблизился к своему максимуму в 2024 – 2025 годах, что объясняет увеличение частоты космических погодных явлений в этом периоде и в течение нескольких лет вокруг него.