Гелиосейсмология: ученые научились видеть невидимую сторону Солнца и определять её магнитное поле

Солнце вращается. Его обратная сторона — та, что скрыта от Земли, — всегда оставалась загадкой. Солнечные пятна могли зарождаться там, вспышки — вырываться наружу, корональные выбросы массы — уносить в пространство миллиарды тонн плазмы. Человечество ничего об этом не знало, пока эти активные области не поворачивались к Земле. Иногда — вместе с геомагнитными бурями, которые выводили из строя спутники и энергосети.

В конце двадцатого века ученые разработали метод, который назвали гелиосейсмологией. Он позволяет анализировать звуковые волны, проходящие сквозь Солнце. Эти волны создаются движением плазмы внутри звезды и ведут себя так же, как сейсмические волны на Земле, отражаясь от внутренних структур и магнитных образований.

Физик Амр Хамада из Национальной солнечной обсерватории поясняет: гелиосейсмология позволяет обнаруживать активные области на обратной стороне Солнца. Но до недавнего времени ученые не могли определить их важнейшую характеристику — магнитную полярность.

Хамада и международная команда исследователей нашли способ это сделать. Они используют гелиосейсмические карты, создаваемые глобальной сетью солнечных телескопов GONG. Сеть постоянно отслеживает колебания, идущие по поверхности звезды. Анализируя фазовые сдвиги в этих колебаниях, команда Хамады научилась присваивать магнитную полярность пятнам на обратной стороне.

Что такое магнитная полярность и зачем она нужна

Магнитное поле Солнца генерируется где-то внутри звезды. Где именно — не известно точно: возможно, у поверхности, возможно, глубоко в недрах. То, что мы видим — это активная поверхность, усеянная пятнами, каждое из которых обладает собственным сильным полем. Взаимодействие этих полей порождает вспышки и выбросы корональной массы.

Магнитная полярность описывает ориентацию поля. Положительная полярность означает, что поле направлено от Солнца. Отрицательная — к Солнцу. Эта характеристика определяет, как магнитные поля взаимодействуют с окружающими областями. В самых энергичных столкновениях рождаются солнечные бури, способные влиять на технологии и людей на Земле.

Команда Хамады нашла очень тонкие свидетельства фазовых сдвигов в гелиосейсмических картах. Применяя законы физики, ученые выяснили, как именно расположены магнитные поля внутри активных областей на обратной стороне. Это позволило определить их полярность.

Проверка на майских бурях 2024 года

Метод проверили на уже известных событиях. Активные области Солнца под номерами 13663 и 13664 в мае 2024 года вызвали серию мощных геомагнитных бурь. Команда Хамады проанализировала гелиосейсмические данные, собранные до того, как эти области повернулись к Земле. Предсказания совпали с наблюдениями.

Следующим шагом станет создание непрерывной магнитной карты всего Солнца. Это позволит прогнозировать вспышки и выбросы корональной массы — те самые явления, которые создают космическую погоду у Земли, — задолго до того, как активные области покажутся из-за края.

Вопрос, который остается: если звуковые волны могут рассказать о магнитном поле на другой стороне звезды, то что еще мы не умеем слышать? И сколько геомагнитных бурь можно было бы предсказать за две недели, если бы эта технология существовала раньше?