Коли Сонце досягне періоду своєї пікової активності, відомого як сонячний максимум, магнітне поле нашої зірки раптово зміниться на протилежне. Але чому це відбувається і чи вплине це на Землю? Це явище відбувається приблизно кожні 11 років і знаменує собою важливий етап у сонячному циклі. Зміна полярності вказує на середину сонячного максимуму, пік сонячної активності та початок руху до сонячного мінімуму. Востаннє магнітне поле Сонця змінювало полярність наприкінці 2013 року. Але що спричиняє таку зміну полярності і чи є вона небезпечною? Давайте детально розглянемо зміну полярності магнітного поля Сонця та дослідимо, які наслідки вона може мати для Землі.
Щоб зрозуміти реверсію магнітного поля, перш за все, важливо бути знайомим із сонячним циклом. Цей приблизно 11-річний цикл сонячної активності визначається магнітним полем Сонця і позначається частотою та інтенсивністю сонячних плям, видимих на поверхні. Пік сонячної активності під час певного сонячного циклу називається сонячним максимумом, і, за поточними оцінками, він припадає на період з кінця 2024 до початку 2026 року.
Але є ще один дуже важливий, хоча й менш відомий цикл, який охоплює два 11-річні сонячні цикли. Відомий як цикл Хейла, цей магнітний цикл триває приблизно 22 роки, протягом яких магнітне поле Сонця змінює напрямок, а потім повертається до свого початкового стану, розповів Райан Френч, сонячний астрофізик і автор статей для Space.com.
Під час сонячного мінімуму магнітне поле Сонця близьке до диполя, з одним північним і одним південним полюсом, подібно до магнітного поля Землі. Але в міру наближення до сонячного максимуму “магнітне поле Сонця стає складнішим, без чіткого поділу на північний і південний полюси”, – сказав Френч. До моменту проходження сонячного максимуму і настання сонячного мінімуму Сонце повернеться до стану диполя, хоча і з іншою полярністю.
Майбутня зміна полярності відбудеться з північного на південне магнітне поле в Північній півкулі і навпаки в Південній півкулі. “Це приведе його до магнітної орієнтації, подібної до Землі, яка також має магнітне поле, спрямоване на південь у Північній півкулі”, – пояснив Френч. Реверс спричинений сонячними плямами, магнітно складними ділянками поверхні Сонця, які можуть породжувати значні сонячні події, такі як сонячні спалахи та корональні викиди маси (CME) – великі вибухи плазми та магнітного поля.
За словами Френча, сонячні плями, що з’являються ближче до екватора, матимуть орієнтацію, що відповідає старому магнітному полю, в той час, як сонячні плями, що формуються ближче до полюсів, матимуть магнітне поле, що відповідає вхідній магнітній орієнтації. Це називається законом Хейла. “Магнітне поле з активних областей прокладає собі шлях до полюсів і в кінцевому підсумку викликає розворот”, – раніше розповідав Space.com фізик Сонця Тодд Хуксема, директор Сонячної обсерваторії Вілкокса в Стенфордському університеті.
Але точна основна причина такої зміни полярності залишається загадковою. “Це впливає на весь [сонячний] цикл, і цікаво, що це таке”, – сказав раніше Space.com фізик Сонця зі Стенфордського університету Філ Шеррер. “Ми досі не маємо дійсно несуперечливого математичного опису того, що відбувається. І поки ви не зможете змоделювати це, ви не зрозумієте цього – це важко зрозуміти по-справжньому”.
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 будуть локально скасовувати його?” сказав Хуксема. “На це питання ми ще не знаємо, як відповісти”.
Як швидко відбувається перемикання?
Що ми знаємо, так це те, що зміна сонячного магнітного поля не відбувається миттєво. Це поступовий перехід від дипольного до складного магнітного поля, до оберненого дипольного протягом усього 11-річного сонячного циклу. “Коротко кажучи, не існує конкретного “моменту”, в який полюси Сонця міняються місцями”, – сказав Френч. “Це не так, як на Землі, де зміна полюсів вимірюється міграцією Північного/Південного полюса”.
Зазвичай для повного розвороту потрібен рік або два, але він може суттєво відрізнятися. Наприклад, за даними Національної сонячної обсерваторії, для розвороту північного полярного поля 24-го сонячного циклу, який завершився в грудні 2019 року, знадобилося майже п’ять років.
Зміна магнітного поля відбувається настільки поступово, що ви навіть не помітите, коли це станеться. І ні, як би драматично це не звучало, це не ознака наближення апокаліпсиса. “Кінець світу не настане завтра”, – сказав Шеррер раніше в інтерв’ю Space.com. Однак ми відчуємо деякі побічні ефекти зміни полярності.
Як на нас впливає зміна магнітного поля Сонця?
Немає сумнівів, що Сонце останнім часом було неймовірно активним, вистрілюючи численні потужні сонячні спалахи та CME, викликаючи сильні геомагнітні бурі на Землі, які, своєю чергою, спричинили неймовірні авроральні явища. Однак посилення суворості космічної погоди не є безпосередньою причиною зміни полярності. Скоріше, ці речі мають тенденцію відбуватися разом, як сказав Хуксема в інтерв’ю Space.com у 2013 році.
За словами Френча, космічна погода, як правило, найсильніша під час сонячного максимуму, коли магнітне поле Сонця також є найскладнішим.
Один з побічних ефектів зсуву магнітного поля є незначним, але в першу чергу корисним: воно може допомогти захистити Землю від галактичних космічних променів – високоенергетичних субатомних частинок, які рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла, і можуть пошкодити космічні апарати і завдати шкоди астронавтам, які перебувають на орбіті поза захисною атмосферою Землі. Коли магнітне поле Сонця зміщується, “лист струму” – розлога поверхня, яка випромінює на мільярди км від екватора Сонця – стає дуже хвилястою, забезпечуючи кращий бар’єр проти космічного проміння.
Вчені пильно стежитимуть за зміною магнітного поля Сонця і визначатимуть, скільки часу знадобиться для того, щоб воно повернулося до дипольної конфігурації. Якщо це станеться протягом наступних кількох років, наступний 11-річний цикл буде відносно активним, але якщо відновлення буде повільним, цикл буде відносно слабким, як і попередній 24-й сонячний цикл.
Читайте також: