Предсказания сбываются: Прислушиваясь к Солнцу

Представьте себе, что метеорологи научились предсказывать дождь, скажем, за месяц. Еще до того, как первые облака циклона стали собираться где-нибудь над Атлантикой… Увы, пока об этом можно только мечтать. Ну а для «солнечной метеорологии», изучающей активность нашего светила и пытающейся предсказать ее, мечты на столь большой срок не распространяются. До сих пор максимум, о котором можно было рассуждать – это возможность предсказывать появление солнечных пятен хотя бы за несколько часов до их появления на поверхности звезды.

Сами по себе пятна на Солнце являются участками пониженной примерно на 1,5-2 тыс. градусов температуры. В них на внешние оболочки звезды выходят ее изменчивые и очень мощные магнитные поля, которые препятствуют свободой конвекции плазмы и, как следствие, ее теплообмену, снижая локальную температуру. Понятно, что число и размеры пятен являются отличными индикаторами магнитной активности Солнца.

Именно они служат источниками самых сильных солнечных вспышек, в ходе которых за считанные минуты звезда выбрасывает такие объемы энергии, которые исчисляются миллиардами мегатонн в тротиловом эквиваленте. Потоки излучения и заряженных частиц на большой скорости устремляются в космос, нередко «накрывая» и Землю. Они способны вызывать появление полярных сияний – а также перебои в работе электроприборов и, конечно, чувствительной электроники, особенно у находящихся на орбите спутников.

За более чем 400-летнюю историю исследований солнечных пятен мы отлично разобрались в основных их свойствах – в том числе и в том, что зарождаются эти «острова магнетизма» глубоко в недрах звезды, откуда «всплывают» на поверхность, ведомые солнечным магнитным полем. И вот недавно команда стэнфордских физиков, в числе которых и наш бывший соотечественник Александр Косовичев, заявила, что найден способ наблюдать солнечные пятна еще до того, как они поднимутся и станут видимыми.

Подход, который использовали ученые, напоминает методы сейсмологии. Подобно тому, как сейсмические волны распространяются в толще Земли, позволяя исследовать ее глубины, недоступные иным способам наблюдения, сквозь Солнце перемещаются акустические колебания, позволяя «заглянуть» в недра звезды. И таких акустических волн на Солнце – огромное количество: создают их турбулентные потоки плазмы, непрерывно бурлящие в глубине и вырывающиеся на поверхность.

Конечно, через безвоздушное пространство, разделяющее нас, никаких звуков от Солнца на Землю не приходит. Но акустические волны можно разглядеть по вибрациям, которые они создают на поверхности звезды. И уже сегодня исследующие Солнце зонды SOHO и SDO ведут постоянный мониторинг его акустической активности.

По изменениям в характере вызываемых акустическими волнами колебаний можно обнаружить и солнечные пятна, еще не поднявшись на поверхность. Сквозь пятна звук путешествует быстрее, чем сквозь пространство окружающей более горячей плазмы. Достаточно крупное пятно может вызвать ускорение фронта волны на 12-16 секунд. Обнаружив это ускорение, мы можем обнаружить и пятно – как вражескую субмарину на глубине.

Расчеты показывают, что такой метод должен работать для обнаружения солнечных пятен на глубине до 60 тыс. км – а это значит, что в принципе пятно можно заметить аж за пару дней до того, как оно станет видимым. Ну а первые наблюдения подтверждают эффективность подхода: ученым удалось предсказать появление пяти солнечных пятен, два из которых впоследствии стали источниками мощных солнечных вспышек.