Магнітне поле Сонця зміниться

Сонце на порозі важливої ​​події: зміни магнітного поля. Це явище відбувається приблизно кожні 11 років і знаменує важливий етап у сонячному циклі. Зміщення полярності вказує на середину сонячного максимуму, пік сонячної активності та початок зсуву до сонячного мінімуму.  Востаннє магнітне поле Сонця змінювалося наприкінці 2013 року. Але що спричиняє цю зміну полярності та чи це небезпечно? Давайте глибше розглянемо зміну магнітного поля Сонця та дослідимо вплив, який це може мати на Землю.

Щоб зрозуміти інверсію магнітного поля, по-перше, важливо знати сонячний цикл. Цей приблизно 11-річний цикл сонячної активності керується магнітним полем Сонця і вказується частотою та інтенсивністю сонячних плям, видимих ​​на поверхні. Пік сонячної активності протягом даного сонячного циклу відомий як сонячний максимум, і за поточними оцінками він відбудеться між кінцем 2024 і початком 2026 року.

Але є ще один дуже важливий, хоча й менш відомий, цикл, який охоплює два 11-річних сонячних циклів. Відомий як цикл Хейла, цей магнітний цикл триває приблизно 22 роки, протягом яких магнітне поле Сонця змінюється, а потім повертається до свого початкового стану, розповів Space.com Райан Френч, сонячний астрофізик і автор дописів Space.com. 

Під час сонячного мінімуму магнітне поле Сонця близьке до диполя з одним північним і південним полюсами, подібно до магнітного поля Землі. Але коли ми зміщуємося до сонячного максимуму, «магнітне поле Сонця стає більш складним, без чіткого поділу між північним і південним полюсами», — сказав Френч. До того моменту, коли проходить сонячний максимум і наступає сонячний мінімум, сонце повертається до диполя, хоча й зі зміненою полярністю. 

Майбутня зміна полярності відбудеться з північного на південне магнітне поле в Північній півкулі і навпаки в Південній півкулі. «Це призведе до подібної магнітної орієнтації до Землі, яка також має своє південне магнітне поле в Північній півкулі», — пояснив Френч.

Що викликає перемикання полярності? 

Розворот відбувається через сонячні плями, магнітно складні області поверхні Сонця, які можуть породжувати значні сонячні події, такі як сонячні спалахи та викиди корональної маси (CME) — великі вибухи плазми та магнітного поля. Оскільки сонячні плями з’являються близько до екватора, вони матимуть орієнтацію, що збігається зі старим магнітним полем, тоді як сонячні плями, що утворюються ближче до полюсів, матимуть магнітне поле, яке збігається з вхідною магнітною орієнтацією, сказав Френч. Це називається законом Хейла. 

«Магнітне поле від активних областей прокладає собі шлях до полюсів і врешті-решт викликає зміну», — раніше розповідав Space.com фізик-сонцевик Тодд Хуксема, директор сонячної обсерваторії Вілкокса при Стенфордському університеті.

Але точна основна причина такої зміни полярності залишається загадковою. «Це входить у весь [сонячний] цикл, і мені цікаво, що це таке», — раніше сказав Space.com фізик сонячної енергії Стенфордського університету Філ Шеррер. «У нас досі немає справді самоузгодженого математичного опису того, що відбувається. І поки ви не зможете це змоделювати, ви не зрозумієте це насправді — це важко по-справжньому зрозуміти».

Це дійсно залежить від того, звідки походить магнітне поле. «Чи буде багато сонячних плям? І чи будуть сонячні плями впливати на магнітне поле полюса, чи вони збираються скасовуватись локально?» – сказав Хоексема. «На це питання ми ще не знаємо, як відповісти».

Як швидко відбувається перемикання? 

Ми знаємо, що зміна сонячного магнітного поля не відбувається миттєво. Це поступовий перехід від диполя до складного магнітного поля, до перевернутого диполя протягом усього 11-річного сонячного циклу. «Коротше кажучи, немає конкретного «моменту», коли полюси Сонця перевертаються», — сказав Френч. «Це не так, як на Землі, де переворот вимірюється міграцією Північного/Південного полюсів». 

Як правило, для повного розвороту потрібен рік або два, але він може значно відрізнятися. Наприклад, за даними Національної сонячної обсерваторії, північному полярному полю 24-го сонячного циклу, який завершився в грудні 2019 року, знадобилося майже п’ять років, щоб повернути назад.

Зміна магнітного поля настільки поступова, що ви навіть не помітите, коли це станеться. І ні, як би драматично це не звучало, це не ознака апокаліпсиса, що насувається. «Кінець світу не настане завтра», — сказав раніше Шеррер Space.com. Однак ми відчуємо деякі побічні ефекти зміни полярності. 

Як на нас впливає магнітне обертання Сонця?  

Немає сумніву, що останнім часом сонце було неймовірно активним, викликаючи численні потужні сонячні спалахи та CME, що викликало сильні геомагнітні бурі на Землі, які, у свою чергу, останнім часом спричинили неймовірні полярні прояви. 

Однак посилення космічної погоди не є прямою причиною зміни полярності. Швидше, ці речі мають тенденцію відбуватися разом, сказав Хуксема Space.com у 2013 році. За словами Френча, космічна погода зазвичай найсильніша під час сонячного максимуму, коли магнітне поле Сонця також є найскладнішим. 

Один із побічних ефектів зсуву магнітного поля незначний, але в першу чергу корисний: він може допомогти захистити Землю від галактичних космічних променів — субатомних частинок високої енергії, які рухаються зі швидкістю, близькою до світла, і можуть пошкодити космічні кораблі та астронавтів, які перебувають поза захисною атмосферою Землі. 

У міру того, як магнітне поле Сонця зміщується, «струмовий шар» — розтягнута поверхня, яка випромінюється на мільярди миль назовні від екватора Сонця — стає дуже хвилястою, створюючи кращий бар’єр проти космічних променів.  

Прогнозування сили майбутнього сонячного циклу  

Вчені пильно спостерігатимуть за зміною магнітного поля Сонця та спостерігатимуть, скільки часу знадобиться, щоб воно відскочило назад у дипольну конфігурацію. Якщо це станеться протягом наступних кількох років, наступний 11-річний цикл буде відносно активним, але якщо накопичення буде повільним, цикл буде відносно слабким, як і попередній 24-й сонячний цикл.