Начало 25 цикла солнечной активности. Астрономы предрекают резкое снижение солнечной активности. Солнце впадает в спячку

«Большой Конвекционный Пояс» Солнца замедлился до рекордно низкой скорости перемещения, согласно исследованиям, проведенным Дэвидом Хатауэйем (David Hathaway), гелиофизиком NASA. «Он вышел за рамки нижних показателей диаграмм», говорит он. «Это вызовет серьезные последствия для будущей солнечной активности».

«Большой Конвекционный Пояс» - это крупный циркулирующий горячей плазмы внутри Солнца. Он имеет две ветви, северную и южную, каждая из которых совершает один полный оборот приблизительно за 40 лет. Исследователи полагают, что вращение данного пояса контролирует цикл солнечных пятен, и поэтому его замедление является столь важным.

«Обычно этот пояс перемещается со скоростью около 1 метра в секунду — скорость пешехода», говорит Хатауэй (Hathaway). «Так это было с конца 19-го века». В последние годы, однако, он замедлился до 0,75 м/сек на севере и до 0,35 м/сек на юге. «Мы никогда не наблюдали таких низких скоростей».

В соответствии с теорией и наблюдениями, скорость пояса предсказывает интенсивность солнечной активности приблизительно на ближайшие 20 лет. Снижение скорости пояса означает снижение солнечной активности; увеличение скорости пояса означает увеличение активности. Причины этого объясняются в статье Science@NASA «Предупреждение о солнечных бурях».

«Снижение скорости, которое мы видим сейчас, означает, что 25 цикл солнечной активности, пик которого придется приблизительно на 2022 г., может стать периодом самой слабой активности за несколько столетий», отмечает Хатауэй (Hathaway).

Это интересная новость для астронавтов. 25 цикл солнечной активности наступит, когда программа Vision for Space Exploration (Мечта о покорении космоса) должна достичь своего расцвета, когда мужчины и женщины вновь вернутся на Луну, и будут готовиться к полету на Марс. Цикл слабой солнечной активности означает, что им не нужно будет беспокоиться о солнечных вспышках и радиационных бурях.

Красным отмечены предсказания Дэвида Хатауэя (David Hathaway) относительно двух последующих циклов солнечной активности, а розовым - предсказания Маусуми Дикпати (Mausumi Dikpati) относительно 24 цикла.

C другой стороны, им придется больше беспокоиться о космических лучах. Космические лучи - это частицы высокой энергии из глубокого космоса; они проникают через металл, пластик, мягкие ткани и кости тела. Астронавты, подвергнувшиеся воздействию космических лучей, более склонны к развитию рака, катаракты и других заболеваний. Как ни странно, вспышки на Солнце, в результате которых образуется смертоносная радиация, уничтожают еще более опасные космические лучи. Когда вспышки затухают, космические лучи усиливаются - по принципу Инь-Янь.

Предсказания Хатауэя (Hathaway) не следует путать с другим недавним прогнозом: группа, возглавляемая физиком Маусуми Дикпати (Mausumi Dikpata) из Национального Центра Атмосферных Исследований (NCAR), предсказала, что 24 цикл, пик которого придется на 2011 или 2012 г., будет интенсивным. Хатауэй (Hathaway) соглашается: «24 цикл будет сильным. 25 цикл будет слабым. Оба эти предсказания базируются на наблюдениях за поведением «Большого Конвекционного Пояса»

Как же ведутся наблюдения за поясом, погруженным на 200000 км ниже поверхности Солнца?

«Мы делаем это, используя солнечные пятна», объясняет Хатауэй (Hathaway). Солнечные пятна представляют собой магнитные узлы, которые поднимаются как пузырьки из основания пояса, в конце концов, выскакивая на поверхность Солнца. Астрономы уже давно знают о том, что солнечные пятна склонны к дрейфу — от средних солнечных широт к солнечному экватору. Согласно существующим взглядам, этот дрейф вызван движением пояса. «Измеряя смещение групп солнечных пятен», говорит Хатауэй (Hathaway), «мы косвенно измеряем скорость движения пояса».

Хатауэй (Hathaway) наблюдает за скоростью пояса, вычерчивая смещение групп солнечных пятен от высоких к низким солнечным широтам. Данная схема называется «Диаграмма бабочек». Наклон крыльев показывает скорость пояса.

Используя данные по солнечным пятнам за прошлый период, Хатауэй (Hathaway) смог хронометрировать «Большой Конвекционный Пояс» до 1890 г. Полученные цифры убеждают: в течение более чем ста лет «скорость пояса служила надежным предсказателем будущей солнечной активности».

Если подобная тенденция сохранится, 25 цикл солнечной активности в 2022 г. может, как и сам пояс, «выйти за рамки нижних показателей диаграмм».

23:40 25.11.2018

Солнце проходит через минимум солнечного цикла.

Солнечная активность в настоящее время проходит через низшую точку 11-летнего цикла. Об этом свидетельствуют данные космических и наземных наблюдений солнечной поверхности, а также мониторы солнечных вспышек, регистрирующие самый низкий уровень активности Солнца за последнее десятилетие.

Циклический характер солнечной активности - это один из наиболее надёжно установленных фактов о нашей звезде, известный с середины XIX века. Первоначально он был обнаружен по периодическому увеличению и уменьшению числа пятен на Солнце, а впоследствии подтвердился измерениями числа вспышек, скорости солнечного ветра и иными характеристиками Солнца как звезды. Шаг изменения этих характеристик в среднем составляет 11 лет, но имеет довольно широкие границы. В истории известны как более короткие циклы, продолжавшиеся всего 9-10 лет, так и длительные с периодом 12-13 лет. Меняется и амплитуда цикла - от чрезвычайно крупных, наблюдавшихся, скажем, в середине XX века, до совсем слабых, регистрировавшихся на стыке XVIII и XIX веков. Не исключено, что есть и более глобальные изменения, захватывающие целые исторические эпохи, но для таких исследований не хватает достоверной археологической и геологической информации.

Второе десятилетие XXI века пока показывает низкую солнечную активность. Солнечный максимум, который был пройден в 2012 году, вопреки многочисленным апокалиптическим сценариям, со ссылками на календари майя, нашли даже отражение в кинематографе. Фильм «2012» оказался одним из самых слабых в современной истории. Это дало пищу для противоречивых прогнозов, от опасений, что Солнце впадёт в новый минимум Маундера (период крайне низкой активности во второй половине XVII века, совпавший с малым ледниковым периодом на Земле), так и до противоположных сценариев, что энергия, не нашедшая выхода в этом максимуме, высвободится в следующем, приведя к рекордным всплескам активности.

Как обычно, ответ, кто был прав, может дать только время, и похоже, что оно постепенно наступает. Судя по измерениям рентгеновского излучения Солнца, состояние нашей звезды в настоящий момент совпадает с шаблонами, характерными для низшей точки цикла. Косвенно об этом же свидетельствуют и измерения числа солнечных вспышек. Если в 2016 году на Солнце было зарегистрировано 286 вспышек уровня C и выше (балл, начиная с которого события способны влиять на Землю), а в 2017 году - 223 вспышки, то в текущем 2018 году за прошедшие 10.5 месяцев произошло только 13 вспышек. Последняя из них, причём, была зарегистрирована ещё 6 июля 2018 года, то есть больше 4 месяцев назад. Иными словами, Солнце, судя по всему, опустилось сейчас на самое дно солнечного цикла и проходит через его нижнюю точку, в которой происходит слом тренда солнечной активности. В настоящий момент под солнечной поверхностью на глубине около 0.5 млн. км должны начать формироваться первые магнитные поля нового цикла, которые несколько месяцев будут постепенно всплывать с этой колоссальной глубины, пока не прорвутся на поверхность и не запустят новый маховик солнечных вспышек.

Обычным интервалом между нижней точкой цикла и началом роста солнечной активности является интервал от полугода до года. Соответственно, начало роста солнечной активности можно ожидать во второй половине 2019-го. После этого, в частности, по первым месяцам наблюдений можно будет сделать предварительный вывод, насколько крутой является кривая роста активности, и какой из сценариев будущего цикла реализуется. Впрочем, поскольку некоторые из этих сценариев предполагают начало нового Маундеровского минимума, означающего заморозку механизма солнечных циклов на десятилетия, сначала, как минимум, надо дождаться, когда Солнце выйдет из текущего минимума.

На Солнце наблюдаются признаки начала нового цикла активности.

Первые признаки, свидетельствующие о приближении нового цикла солнечной активности, наблюдаются на Солнце последние две недели. Такими признаками являются магнитные поля с иной направленностью, отличающейся от той, что наблюдалась последние 11 лет, которые начали появляться в северном полушарии Солнца на большом удалении от экватора.

Хотя солнечный цикл воспринимается большинством людей как изменение числа солнечных вспышек и магнитных бурь, у него, несомненно, существенно более сложная природа. В частности, так как вспышки представляют собой взрывы (то есть по сути выделение энергии), разумно спросить, где же накапливается эта энергия? Ответ на этот вопрос считается установленным - энергия копится в магнитном поле Солнца. И так как накопление энергии, несомненно, должно предшествовать её высвобождению, то и изменения магнитного поля должны предшествовать солнечным вспышкам. Это и происходит. В частности, именно наблюдения за динамикой магнитных полей на Солнце являются основным способом прогноза вспышечной активности.

По этой причине нетрудно догадаться, что за глобальным 11-летним маховиком изменяя частоты вспышек должен скрываться маховик изменения магнитного поля Солнца. Такой маховик на Солнце, действительно, есть, и он называется динамо-механизмом. Из-за вращения Солнца линии магнитного поля как бы наматываются на него как нитки на клубок, увеличивая свою напряженность, затем достигают максимума, а затем после короткой паузы (пик активности) начинают крутиться в обратную сторону. Разматываясь таким образом они проходят через минимум и без остановки продолжают крутиться уже в новом направлении к следующему максимуму. Если представить себе эту картину, то можно понять, что в минимуме солнечного цикла глобальное магнитное поле Солнца не просто проходит через ноль, а меняет свое направление. Именно это изменение и является признаком близкого начала нового цикла. При этом существует еще одна особенность, которую не так просто объяснить без привлечения физических формул, но которая также надежно установлена - поля старого направления исчезают всегда вблизи солнечного экватора, а новые поля иной направленности всегда появляются на высоких широтах, причем чем выше, тем более сильным, как считается, будет новый цикл.

Первая область магнитного поля иной направленности была зарегистрирована на Солнце 8 ноября и существовала около суток, что допускало возможность, что это случайность. 17 ноября примерно на тех же высоких широтах всплыл новый магнитный поток с той же (обратной) направленностью. В настоящий момент он почти разрушен, но следы его еще видны на диске Солнца. В целом поведение нашей звезды в эти дни очень похоже на стадию, которая всегда предшествует запуску цикла. Причина такого «робкого» поведения в том, что магнитные поля на Солнце формируются на очень большой глубине и всплывают очень медленно и постепенно. В результате, массовому всплыванию поля обычно предшествует появление небольших магнитных островов - первых областей, прорвавшихся сквозь толщу солнечной плазмы глубиной более 200 тысяч км. Далее возможно несколько сценариев, среди которых быстрое (в течение полугода или года) всплывание основных новых магнитных потоков и импульсный запуск маховика вспышек. Возможен, однако, и медленный рост активности, когда Солнце застревает в нижней точке на 2 или 3 года. В любом случае, если появление новых потоков не является случайностью, можно сделать вывод, что принципиальная физика солнечной активности работает корректно, и условия для нового цикла уже сформированы где-то там в скрытых от глаза глубинах нашей звезды. Остается лишь ждать как быстро и с какой интенсивностью это проявится уже на поверхности.

Солнце является лучшим аргументом против скепсиса по поводу перемены климата, оно оказывает намного большее влияние на температуру воздуха на Земле, чем предполагалось ранее. Для примера приводится Минимум Маундера, когда между 1645 и 1715 годами снизилось число солнечных пятен, и, как следствие, интенсивность солнечных лучей. Это время было названо Малым ледниковым периодом, с 16 по 19 века зимы были крайне холодными.На конференции американского астрономического общества (AAS) в городе Лас-Крузес в американском штате Нью-Мексико ученые представили три различных исследования, приведшие к одному и тому же результату: солнце, возможно, снова находится перед продолжительной фазой отдыха. «Настоящий максимум может быть последним в течение нескольких последующих десятков лет», - сказал Франк Хилл из Национальной солнечной обсерватории (NSO) США. «Это окажет влияние на все, начиная от космических полетов до климата Земли», - пишет корреспондент журнала Spiegel Маркус Бекер.

Число солнечных пятен является индикатором активности Солнца, которая повышается и ослабевает в пределах 11-летнего цикла. В настоящее время цикл номер 24 приближается к своей заключительной фазе и своему максимуму, после чего наступит период стабилизации.

На конференции ученые представили исследования внутреннего строения Солнца, его поверхности и короны. Группа ученых NSO под руководством Хилла проанализировала данные Global Oscillation Network Group, высчитав процессы, происходящие внутри Солнца, исходя изего пульсации.

«Начало настоящего цикла можно успешно предсказать таким методом, и мы ожидали признаки начала нового, 25-го цикла, - сказал Хилл, - но никаких признаков мы не обнаружили». Это указывает на то, что 25 цикл, возможно, начнется только в 2021 или 2022 году, или даже выпадет совсем. «Это очень необычно», - говорит Хилл.

Во втором исследовании ученые Мэтт Пенн и Уильям Ливингстон представили данные, свидетельствующие о последовательном ослабления солнечных пятен. Исследователи проанализировали данные более чем за 13 лет. Их прогноз: до начала следующего солнечного цикла магнитные поля Солнца, распространяющиеся во Вселенную, будут так слабы, что образование солнечных пятен будет почти невозможно.

Ричард Альтрок из исследовательской программы по изучению короны Солнца, проводимой военно-воздушными силами США воспользовался данными NSO за 40 лет. Он установил, что горячие области короны Солнца все медленней движутся в сторону полюсов. «Эти прекрасные, филигранные формы являются жесткими магнитными структурами, имеющими корни глубоко внутри звезды, - сказал Альтро. - Происходящее в короне указывает на перемены глубоко внутри Солнца».

После изобретения телескопа астрономы Галилео Галилей, Томас Хэрриот, Кристоф Шейнер и Ян Фабрициус независимо обнаружили, что на диске Солнца появляются пятна. Однако потребовалось почти 250 лет, чтобы понять, что поведение Солнца подчиняется определенному расписанию с периодом в 11 лет. Одиннадцатилетнюю периодичность солнечной активности случайно открыл в XIX веке немецкий аптекарь Генрих Швабе. Он увлекался астрономией и с помощью любительского телескопа стремился обнаружить гипотетическую малую планету внутри орбиты Меркурия. Планету он так и не нашёл, но благодаря систематическим наблюдениям открыл циклы солнечной активности. Сейчас такие наблюдения за солнечными пятнами проводятся два раза в день на протяжении всего года обсерваториями по всему миру и прогнозирование 11-летнего солнечного цикла имеет первостепенное значение во многих областях человеческой деятельности в космосе и на Земле.

Космическая погода

Выдающийся русский ученый Александр Чижевский в начале XX века предложил идею о космической погоде и заложил основу для возникновения новой отрасли науки, исследующей солнечно-земные взаимосвязи. Он говорил, что Земля постоянно находится в объятиях Солнца. И настроение Солнца передается Земле через эти объятия. Из солнечной короны, атмосферы Солнца, постоянно истекает солнечный ветер, поток заряженных частиц, который обдувает Землю и другие планеты солнечной системы. Солнечный ветер переносит в себе энергию Солнца, растягивает и уносит с собой солнечное магнитное поле в космическое пространство. В итоге вся солнечная система заполняется солнечным ветром и солнечным магнитным полем. А поскольку Солнце вращается, то магнитное поле в межпланетном пространстве приобретает форму волнистых спиральных складок наподобие многослойной юбки балерины. А Земля и все планеты солнечной системы обитают в этих складках.

Solar and Heliospheric Observatory Изображение иллюстрирует солнечную активность за 11 лет, от минимума в 1996 году, ло максимума в 2001 и до возвращения к минимуму в 2006

Прогнозы активных событий на Солнце людям так или иначе приходиться учитывать в своих повседневных планах. Перевод спутника в безопасный режим во время активных событий на Солнце может предотвратить нарушение работы солнечных батарей и ключевых систем спутников. Космическая погода является угрозой космонавтам, находящимся в открытом космосе, подверженным значительному облучению, превышающему порог лучевой болезни. Активные события на Солнце могут приводить к помехам в распространении радиосигналов. Космическая погода оказывает влияние на дозы радиации, которые получают пилоты и пассажиры, особенно при трансполярных перелетах. Своевременное прогнозирование космической погоды имеет большое значение для авиации и защиты целого ряда наземных технических систем, для полета человека в космос, запусков научных и коммерческих спутников.

Солнечный цикл начинается с зарождения пятен на полюсах, с развитием цикла появляется все больше пятен, которые движутся с полюсов к экватору Солнца. В минимуме солнечной активности, когда пятна на Солнце практически отсутствуют, магнитное поле Солнца выглядит как обычный магнит, с круговыми магнитными линиями и двумя полюсами. Поскольку экватор Солнца вращается быстрее, чем полюса, то во время вращения Солнца магнитное поле как бы запутывается, как клубок ниток. По мере приближения к максимуму солнечной активности привычное магнитное поле с двумя полюсами превращается во множество локальных магнитных полей на поверхности Солнца, в атмосфере Солнца выдвигаются перепутанные петли, которые содержат в себе солнечное вещество, и они могут выброситься в виде вспышек и корональных выбросов масс и достичь Земли. Следовательно, в максимуме солнечной активности количество активных событий на Солнце существенно увеличивается. С другой стороны, на пике своей активности магнитное поле Солнца настолько сильное, что выметает галактические космические лучи из нашей солнечной системы, которые представляют большую опасность для технологических систем в космосе. Каждые 11 лет полюса Солнца меняются местами, южный оказывается на месте северного, и наоборот. Это сложный процесс, который до конца не изучен, и модель солнечного динамо является одной из наиболее сложных нелинейных задач математической физики.

Прогноз солнечных циклов

Каждому солнечному циклу для удобства присваивается номер, например, сейчас мы приближаемся к минимуму 24 цикла солнечной активности. Задача ученых спрогнозировать силу следующего 25 цикла солнечной активности как можно раньше. Ученые из Сколтеха, Грацского университета имени Карла и Франца и Королевской обсерватории Бельгии разработали метод, который позволяет выполнить прогноз силы следующего 11-лентнего цикла очень рано, а именно на этапе максимума текущего солнечного цикла. Это означает, что текущий солнечный цикл на этапе своего пика, когда происходит переполюсовка магнитного поля Солнца, уже несет в себе знание о силе будущего 11-летнего цикла. Данные открытия могут помочь в изучении механизма действия солнечного динамо. Анализ показал, что краткосрочные вариации солнечной активности в фазе падения цикла связаны с силой следующего цикла. Внезапные скачки активности в падающей фазе и замедление скорости падения относительного числа солнечных пятен свидетельствует о наличии активности, которая проявляется в большей амплитуде следующего цикла по сравнению с текущим циклом. В данном исследовании предлагается новый и робастный метод для количественной оценки краткосрочных вариаций солнечной активности уже на этапе максимума текущего солнечного цикла, в начале фазы падения, и формируется значимый индикатор для прогнозирования силы следующего цикла.

Согласно прогнозу, будущая солнечная активность будет низкой и сила следующего 25-го цикла солнечной активности будет еще меньше, чем сила текущего цикла 24-го цикла солнечной активности. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

«Космическая погода — это наука будущего, то, что нас всех объединяет, делает нашу жизнь лучше, позволяет заботится о нашей планете. Это следующий шаг в освоении космоса. И какие бы не бушевали бури, мы желаем вам хорошей космической погоды!» — говорит первый автор исследования, профессор Сколтеха, Татьяна Подладчикова.

Материал предоставлен пресс-службой Сколковского института науки и технологий (

Ученые из Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) зафиксировали на звезде области с магнитным полем иной направленности, отличающейся от той, которая была последние 11 лет. По мнению астрофизиков, это свидетельствует о приближении нового цикла солнечной активности. Об этом сообщает сайт лаборатории.

Возможные магнитные поля нового 25 солнечного цикла
Фотография получена телескопом HMI на спутнике SDO 08.11.2018 года.

Активность Солнца меняется с определенной периодичностью под влиянием магнитного поля звезды. Эти периоды называются солнечными циклами. Изменение магнитного поля Солнца связано с динамо-механизмом, или солнечным динамо . В ходе цикла линии магнитного поля меняют свои направления: сначала они располагаются вдоль меридианов, а при достижении максимума активности сменяются направленными вдоль параллелей. В этот период число пятен на звезде достигает максимума. Затем вновь линии возвращаются в «вертикальное» положение, однако противоположное по направлению начальному. Весь процесс занимает около 11 лет, поэтому и получил название 11-летнего солнечного цикла. А поскольку в минимуме солнечного цикла глобальное магнитное поле звезды меняет свое направление, для его возврата в начальное положение необходимо, чтобы прошел 22-летний цикл.

В России ведущим центром изучения солнечной активности является Лаборатория рентгеновской астрономии Солнца. Ее сотрудники ведут мониторинг и анализ солнечной активности при помощи разработанного в лаборатории комплекса космических телескопов ТЕСИС. Эта аппаратура установлена на борту российского спутника КОРОНАС-ФОТОН, запущенного в 2009 году с космодрома Плесецк. Благодаря ТЕСИС ученые получили более полумиллиона новых изображений солнечной короны, солнечных вспышек, выбросов корональной массы и иных явлений.

Так, 8 ноября при помощи ТЕСИС ученые зарегистрировали на Солнце область магнитного поля иной направленности . Она появилась далеко от экватора и просуществовала около суток. Затем 17 ноября примерно на тех же широтах появился новый магнитный поток такой же направленности, как и 8 ноября. Сейчас он уже почти разрушен, но его следы еще видны на диске Солнца.

Астрофизики связывают появление этих областей со скорым началом нового солнечного цикла. Магнитные поля на Солнце формируются на большой глубине и «всплывают» на поверхность очень медленно. Как правило, «первыми ласточками» нового цикла становятся такие небольшие магнитные острова, сумевшие прорвать толщу солнечной плазмы глубиной более 200 000 км.

После этого события могут начать развиваться по разным сценариям. Возможен медленный рост активности в течение двух-трех лет. Но может быть и резкий подъем за полгода-год, после чего начнется серия вспышек - колоссальных выбросов энергии и повышения уровня рентгеновского и ультрафиолетового излучения Солнца. Когда поток высокоэнергетических частиц доходит до Земли, он может вызвать магнитные бури. Они, в свою очередь, могут привести к перегрузкам в электросистемах и нарушить радиосвязь.