Ученые из Сколтеха, Грацского университета Карла и Франца и Обсерватории Канцельхоэ (Австрия), Обсерватории Хвара (Хорватия) и Мирового центра данных SILSO при Королевской обсерватории Бельгии представили новый метод прогнозирования силы 11-летнего цикла солнечной активности. Об исследовании рассказала пресс-служба Сколтеха.
Солнечные пятна первыми наблюдали китайские астрономы в IX веке до н. э. Есть упоминания о наблюдения солнечных пятен в средневековых европейских летописях. Для европейской науки пятна на Солнце открыл Галилей в 1610-е годы. Он понял, что пятна представляют собой часть поверхности Солнца, с их помощью обнаружил, что Солнце вращается, и рассчитал период этого вращения. В XIX веке астрономы установили, что количество пятен увеличивается и снижается циклично с периодом около 11 лет. Сейчас ученые знают, что пятна представляют собой источники наиболее мощных магнитных полей. Наблюдения за пятнами на Солнце ведутся в более чем 80 обсерваториях по всему миру.
Магнитная трубка вместе с солнечным веществом выходит из одного пятна и, образуя огромную арку, входит в другое. Поэтому в основном пятна наблюдаются парами, у которых, как у магнита, одна сторона положительная, а другая отрицательная. В этих арках накапливается свободная магнитная энергия, которая может внезапно высвободиться, например, в виде вспышек или выброса плазмы. Солнечная вспышка всего лишь за несколько минут выделяет в сто тысяч раз больше энергии, чем производят все электростанции на Земле за целый год. Во время одной из таких вспышек в ноябре 2015 года в Швеции с радаров авиадиспетчеров внезапно исчезли самолеты. Из-за таких вспышек авиакомпании вынуждены отменять рейсы через полюса, где во время магнитных бурь полностью отказывает радиосвязь.
«Сейчас мы находимся в фазе роста нового солнечного цикла (№25), и на Солнце появляется всё больше и больше пятен. А чем больше солнечных пятен, тем больше солнечных бурь, вспышек и корональных выбросов массы. Недавно компания SpaceX запустила в космос 49 спутников (кубсатов) в рамках интернет-проекта Илона Маска Starlink, но, к сожалению, бόльшая часть спутников так и не достигла заданной орбиты. В результате финансовый ущерб компании превысил 50 млн долл. США, а всему виной оказалась солнечная буря. Поэтому, чтобы жить в гармонии с буйным нравом Солнца, чрезвычайно важно прогнозировать солнечную активность при планировании запусков и долгосрочных космических полетов, расчетах уровней радиации в процессе полета самолета и решении множества других задач, связанных с космической погодой», — рассказывает ведущий автор исследования, доцент Сколтеха Татьяна Подладчикова.
Авторы исследования разработали новый метод прогнозирования силы солнечного цикла и показали, что максимальная скорость роста солнечных пятен в фазе роста цикла служит надежным показателем его амплитуды. Ранее ученые представили новый каталог полушарных чисел Вольфа [показатель солнечной активности, определяемый количеством пятен], а в данной работе с его помощью продемонстрировали, что учет динамики солнечной активности отдельно по каждому из полушарий Солнца позволяет более точно предсказывать амплитуду цикла. «В результате исследования мы установили, что более точные прогнозы солнечной активности можно получить, используя данные о солнечных пятнах отдельно по каждому из полушарий Солнца, где наглядно видна асимметричность и расхождение по фазе в динамике солнечного магнитного поля между северным и южным полушариями», — отмечает профессор Грацского университета и директор обсерватории Канцельхоэ Астрид Верониг.
«Наша работа наглядно показала, насколько важно проводить исследования и регулярно собирать данные независимо в разных полушариях Солнца. Следует также отметить, что наш метод можно использовать в режиме реального времени: он позволяет непрерывно прогнозировать амплитуду солнечного цикла на протяжении всей фазы роста цикла и обновлять прогноз каждый раз, когда очередное значение скорости роста солнечной активности оказывается больше предыдущего. По нашим прогнозам, основанным на имеющихся данных, амплитуда текущего солнечного цикла (№ 25) составит как минимум 110 ± 26, что сравнимо с предыдущим 11-летним циклом (№ 24)», — рассказывает одна из авторов работы, выпускница магистратуры Сколтеха Ольга Сутырина, которая в настоящее время работает в должности научного сотрудника в компании Schlumberger.
«Подобные среднесрочные прогнозы можно составлять только на основе наблюдений, охватывающих длительные периоды времени в прошлом и отражающих фактическую эволюцию солнечного цикла за несколько столетий. В нашей работе использовалось обновленное число солнечных пятен из последних данных SILSO, а также информация о полушариях Солнца из фотокаталога Гринвичской обсерватории. Эти данные в совокупности образовали еще более обширную статистическую базу данных для создания нового метода прогнозирования солнечной активности», — комментирует один из авторов статьи, руководитель Мирового центра данных SILSO Фредерик Клет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
