Солнечная активность достигает пика раньше, чем ожидалось

По мере того, как Солнце приближается к пику своего текущего солнечного цикла, наша звезда становится все более активной. По мнению ученых, этот пик может произойти раньше, чем предполагалось.

Примерно каждые 11 лет Солнце испытывает периоды низкой и высокой солнечной активности, что связано с количеством солнечных пятен на его поверхности. Эти темные области, некоторые из которых могут достигать размера Земли или больше, управляются сильными и постоянно меняющимися магнитными полями Солнца.

В течение солнечного цикла солнце будет переходить от спокойного к интенсивному и активному периоду. Во время пика активности, называемого солнечным максимумом, магнитные полюса Солнца меняются местами. Затем солнце снова затихнет во время солнечного минимума.

Первоначально прогнозировалось, что пик активности начнется в июле 2025 года. Теперь эксперты полагают, что циклический пик, скорее всего, придется на середину-конец 2024 года.

Всплеск солнечной активности

Нынешний солнечный цикл, известный как 25-й солнечный цикл, оказался более активным, чем ожидалось. Ученые из Центра прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, уже отследили больше солнечных пятен, чем на пике предыдущего цикла.

«Нет двух одинаковых солнечных циклов», — сказал Марк Миш, научный сотрудник Центра прогнозирования космической погоды. «Этот солнечный максимум является эквивалентом космической погоды сезона ураганов. Именно тогда мы видим самые большие штормы. Но в отличие от сезона ураганов, который длится несколько месяцев, солнечный максимум длится несколько лет».

Повышенная активность также включала сильные солнечные вспышки и выбросы корональной массы или большие облака ионизированного газа, называемого плазмой, и магнитные поля, которые вырываются из внешней атмосферы Солнца. Солнечные бури, вызванные солнцем, могут повлиять на электрические сети, GPS и авиацию, а также на спутники на низкой околоземной орбите. Эти события также вызывают отключение радиосвязи и даже представляют опасность для пилотируемых космических миссий.

Хорошо известный пример произошел, когда 29 января 2022 года на Солнце произошла серия корональных выбросов массы, в результате чего внешняя атмосфера Земли нагрелась и расширилась. Это расширение привело к тому, что 38 из 49 спутников Starlink, запущенных SpaceX, сгорели.

Но увеличение активности не является чем-то необычным, и оно будет продолжаться только по мере приближения солнечного максимума.

«Это абсолютно нормально», — сказал доктор Алекс Янг, заместитель директора по науке отдела гелиофизики НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. «То, что мы видим, в целом вполне ожидаемо. Чем ближе вы приближаетесь к солнечному максимуму, тем больше солнечных пятен появляется в сгустках. Эти скопления иногда бывают больше и держатся дольше».

По мере приближения солнечного максимума сгустки солнечных пятен будут формироваться все чаще, что приведет к повышению активности.

«По мере того, как мы становимся все более зависимыми от технологий, от электрических сетей, от спутников, от самолетов и от GPS, влияние космической погоды возрастает, потому что именно на эти системы влияют солнечные бури», — сказал Миш. «Хотя этот конкретный цикл не представляет собой ничего примечательного с точки зрения солнца, с нашей точки зрения он примечательный».

Предсказание того, что будет делать солнце

Новые прогнозы солнечного максимума были сделаны Скоттом Макинтошом, заместителем директора Национального центра атмосферных исследований, и Робертом Лимоном, научным сотрудником Института планетарной гелиофизики Годдарда, вместе с их сотрудниками. Институт является партнерством Университета Мэриленда, округа Балтимор, Университета Мэриленда, Колледж-Парка и Американского университета с НАСА.

Вместо того, чтобы отслеживать солнечные пятна, исследователи сосредоточились на том, что они называют «терминатором», моментом, когда активность одного солнечного цикла исчезает с поверхности Солнца, за чем следует резкое увеличение солнечной активности в новом цикле.

Солнечные пятна считаются краеугольным камнем предсказания солнечного цикла, но Лимон сказал, что он и его коллеги считают, что отслеживание магнитной активности, которая приводит к солнечным пятнам, может дать более точные прогнозы.

После достижения солнечного максимума активность может сохраняться годами.

По словам Лимона, количество солнечных вспышек достигает пика после максимума. Увеличение происходит на фазе роста четных солнечных циклов и на фазе снижения нечетных циклов.

«Пик последствий наступает через пару лет после максимума, поэтому самые большие последствия здесь, на Земле, произойдут после максимума», — сказал он. «Именно тогда вы ожидаете увидеть самый большой фейерверк. Даже если солнечных пятен меньше, они более продуктивны».

По словам Миша, хотя переход от солнечного минимума к солнечному максимуму обычно занимает около четырех лет, простого пика для максимума не существует, потому что солнце очень изменчиво.

По словам Янга, иногда во время некоторых солнечных циклов возникают два пика, когда северное и южное полушария Солнца не синхронизированы. Это может произойти, когда количество солнечных пятен в одном полушарии достигает максимума в другое время, чем в другом полушарии, вызывая расширенный максимум.

По словам Миша, солнечный максимум может длиться около двух лет, прежде чем все утихнет, а это означает, что вероятность солнечных бурь может оставаться высокой дольше, чем фактический пик.

Северное и южное сияние

Однако более позитивным побочным эффектом повышенной солнечной активности являются полярные сияния, танцующие вокруг полюсов Земли, известные как северное сияние, или северное сияние, и южное сияние, или южное сияние.

Когда заряженные частицы от выбросов корональной массы достигают магнитного поля Земли, они взаимодействуют с газами в атмосфере, создавая разноцветный свет в небе.

Геомагнитные бури, вызванные солнцем в феврале и апреле, привели к тому, что полярные сияния стали видны в местах, где их редко можно увидеть, в том числе на юге, в Нью-Мексико, Миссури, Северной Каролине и Калифорнии в Соединенных Штатах, а также на юго-востоке Англии и в других частях. Соединенного Королевства.

По словам Янга, в зависимости от местоположения полярные сияния не всегда могут быть видны над головой, но они также могут вызывать красочное отображение на горизонте.

По словам Янга, тем, кто заинтересован в том, чтобы увидеть более интенсивные полярные сияния в будущем, возможно, стоит съездить на Аляску, в Канаду, Исландию, Норвегию, Скандинавию или на верхний полуостров Мичиган.

«После того, как я увидел северное сияние, это одна из самых удивительных вещей, которые я когда-либо испытывал», — сказал он.

Отслеживание солнечных бурь

По словам Миша, хотя наиболее вероятное время возникновения солнечных бурь приходится на период максимума, они могут произойти в любое время цикла.

Команды Центра прогнозирования космической погоды используют данные наземных и космических обсерваторий, магнитные карты поверхности Солнца и ультрафиолетовые наблюдения за внешней атмосферой Солнца, чтобы определить, когда Солнце с наибольшей вероятностью будет излучать солнечные вспышки, выбросы корональной массы и другая космическая погода, которая может повлиять на Землю.

По словам Билла Муртага, координатора программы центра, центр как можно скорее предоставляет прогнозы, часы, предупреждения и оповещения тем, кто пострадал от космической погоды, заблаговременно на несколько часов или недель.

Солнечные вспышки могут почти сразу повлиять на связь и GPS, потому что они нарушают ионосферу Земли или часть верхних слоев атмосферы.

Энергетические частицы, испускаемые солнцем, также могут вывести из строя электронику космического корабля и повлиять на астронавтов без надлежащей защиты в течение от 20 минут до нескольких часов.

Материал, отправленный со скоростью от Солнца во время корональных выбросов массы, может прибыть на Землю через 30–72 часа после этого, вызывая геомагнитные бури, которые влияют на спутники и создают электрические токи в верхних слоях атмосферы, которые проходят через землю и могут влиять на электроэнергию. Сетки.

Согласно исследованию Геологической службы США, регионы к востоку от Аппалачей, на Верхнем Среднем Западе и в пределах Тихоокеанского Северо-Запада более подвержены сбоям в энергосистеме, потому что земля проводит ток по-разному в этих районах в зависимости от ее состава.

Штормы также влияют на схемы полетов коммерческих авиакомпаний, которым предписано держаться подальше от полюсов Земли во время геомагнитных бурь из-за потери связи или навигационных возможностей.

Трудно предсказать, когда следующая большая солнечная буря повлияет на Землю. Сильные штормы случались и раньше, например, один из них, который вывел из строя энергосистему в Квебеке в 1989 году, и Кэррингтонское событие 1859 года.

Последняя остается самой сильной из когда-либо зарегистрированных геомагнитных бурь, в результате которой телеграфные станции искрят и загораются.

Если такое событие произойдет сегодня, оно может нанести ущерб на триллионы долларов и вывести из строя некоторые энергосистемы на значительный период времени.

«Мы не знаем, когда произойдет следующий крупный инцидент», — сказал Муртаг. «Это может произойти через пару недель или через 50 лет».

Раскрытие оставшихся секретов Солнца с помощью таких миссий, как Parker Solar Probe НАСА и Solar Orbiter Европейского космического агентства, может улучшить прогнозы. А у ученых появится шанс изучить Солнце во время полного солнечного затмения 8 апреля 2024 года.

Солнце и его тайны очаровывали человечество на протяжении тысячелетий. Солнце является якорем нашей Солнечной системы и обеспечивает жизнь теплом и светом, необходимыми для выживания, однако остается много вопросов о его внутренней части, которая управляет его магнитной активностью.

«С одной стороны, это влияет на нашу повседневную жизнь», — сказал Миш. «Мы с самого начала организовали наши общества вокруг сезонов солнца. Но в то же время это окно в космос».