Астрономы объяснили, почему циклы солнечной активности длятся 11 лет. Этот вопрос долгое время оставался одной из загадок светила. В новой работе группа исследователей во главе с Антуаном Стругареком показала, что цикл магнитной активности Солнца зависит от скорости вращения звезды и ее светимости.
Глобальное магнитное поле Солнца проходит через регулярные 11-летние циклы, на пике которых его полюса меняются местами. Эти колебания определяют и циклическую активность звезды, включая интенсивность излучения и выброса вещества. Считается, что эти процессы направляет работа «магнитного динамо» в недрах Солнца, где огромные массы раскаленной заряженной плазмы перемешиваются под действием магнетизма и конвекции.
Наблюдения магнитных полей на Солнце, которые велись с начала XX века, показали, что их интенсивность меняется, причем изменения эти носят циклический характер. В начале 11-летнего солнечного цикла крупномасштабное солнечное магнитное поле направлено преимущественно вдоль меридианов. В максимуме цикла оно сменяется направленным приблизительно вдоль параллелей магнитным полем солнечных пятен, которое в конце цикла вновь сменяется.
Используя данные, собранные космическим телескопом Gaia, международная группа специалистов создала компьютерную модель турбулентных процессов, происходящих в «магнитном динамо» Солнца, то есть в его недрах. Моделирование позволило показать, что циклы магнитной активности звезды коррелируют с периодичностью ее вращения, а также с ее светимостью. Чем быстрее звезда вращается, тем длиннее циклы активности, чем ярче излучает — тем они короче. Выводы исследователей были опубликованы в журнале Science.
Ученые объяснили, что происходящие в недрах светила процессы можно сравнить с перемешиванием воды в кастрюле, подогреваемой на огне. Конвекция, связанная с теплообменом, вызывает движения заряженной плазмы. Благодаря этому возникает глобальное магнитное поле Солнца, задающее циклическую активность процессов в верхних слоях звезды, включая атмосферу. Результаты исследования помогут понять астрофизикам, как формируются магнитные поля звезд.
В отличие от ближайшего космического пространства, непосредственное измерение магнитных полей на Солнце магнитометрами невозможно не только из-за технических трудностей посылки космического зонда к Солнцу, но также из-за высокой температуры его вещества, которую не может выдержать ни один прибор. Поэтому как на Солнце, так тем более и на других более удаленных объектах, магнитные поля можно измерять лишь косвенно — анализируя электромагнитное излучение. Многолетние наблюдения показали, что сильные магнитные поля имеются лишь в так называемых активных областях на Солнце — в солнечных пятнах.
Специалисты NASA сообщают, что в последнее время на поверхности Солнца наблюдаются то резкие вспышки активности, то ее снижение. Во время уменьшения солнечной активности пятна появляются значительно реже, хотя пока к однозначным выводам ученые не пришли. Последние 11 лет на небесном светиле подобные явления становятся закономерностью. Так называемые «коронарные дыры» являются причиной всплеска активности солнечной энергии. В результате происходит выброс плазмы и магнитные бури. Именно пятна на поверхности космического объекта являются показателем его активности.
