Падение активности Солнца влияет на земной климат

Жизнь на Земле целиком зависит от происходящих на Солнце процессов, поэтому ученые постоянно наблюдают за светилом. Его поверхность никогда не бывает спокойной, но последние два десятилетия исследователи отмечают некоторое снижение солнечной активности. Может ли Солнце остыть или, наоборот, внезапно взорваться?

Для астрономов Солнце — рядовая звезда, желтый карлик. Возраст — пять миллиардов лет. Находится сейчас примерно в середине главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга — Рассела, показывающей эволюцию звезд.

"Все же Солнце уникально. Благодаря особенностям его строения и расположения относительно него Земли и возникла жизнь", — рассказывает доктор физико-математических наук Владимир Богод, заведующий Санкт-Петербургским филиалом Специальной астрофизической обсерватории РАН.

Его группа изучает светило с помощью радиотелескопа РАТАН-600 на сантиметровых и дециметровых радиоволнах, расположенного в горах Северного Кавказа. Это наиболее удобный диапазон для исследования излучения короны такого крупного, яркого и близкого объекта.

В самом общем представлении Солнце — это постоянно горящий водородный шар. Внутри происходят ядерные реакции при температуре свыше 14 миллионов кельвинов. Энергия во внутренней части передается с помощью излучения и поглощения фотонов (лучистый перенос). Ближе к поверхности вещество охлаждается, начинается зона конвекции и видимая фотосфера с температурой 5800 кельвинов. Перемешиваясь, плазма порождает супергранулы, достигающие половины радиуса Солнца. 

Магнитные поля сдерживают обмен энергией между высокоионизированными частицами плазмы, в результате чего в фотосфере появляются темные участки — пятна.

Над фотосферой следует хромосфера толщиной всего около тридцати тысяч километров и температурой десять тысяч кельвинов. Ее покрывает переходный стокилометровый слой и за ним — корона. Температура в ней подскакивает до двух миллионов, а над пятнами — до двадцати миллионов. Плотность плазмы, наоборот, уменьшается на два порядка.

В короне над пятнами создаются условия для перехода магнитной энергии в энергию мощных вспышек.

"При этом структура магнитных полей упрощается, схлопывается и выстреливает плазму в окружающее пространство, словно из рогатки", — поясняет Богод.

Как магнитные поля преобразуются в энергию — фундаментальный вопрос, от решения которого зависит эффективность термоядерных реакторов типа токамак. После ее решения человечество обретет еще один надежный источник энергии.

Корона дает информацию о солнечной активности. Анализируя ее, ученые ищут предвестников мощных вспышек.

"Вспышки — это спонтанное рождение большого количества электронов и протонов, по сути, взрывы, выбрасывающие высокоэнергичную плазму. Достигнув Земли, мощная вспышка порождает в атмосфере магнитные бури, полярные сияния. Анализируя спектры радиоизлучения, мы можем за два-три дня определить предвестников вспышек", — говорит Владимир Богод.

Согласно оценкам, сделанным в его группе, вероятность взрыва Солнца по типу суперновой очень мала — ему ничто не угрожает. Когда водород внутри достаточно выгорит, Солнце начнет расширяться, — Землю, конечно, выжжет, — а потом превратится в белого или черного карлика. Но до этого еще миллиарды лет.

Гораздо важнее следить за циклами активности. Их максимум отмечается минимальным числом пятен на поверхности Солнца. Самые короткие циклы — одиннадцатилетние. Наблюдения показывают, что уже второй цикл подряд активность Солнца снижается, падает число пятен, а это влияет на климат. Аналогичные процессы в XVII веке приводили к заметному похолоданию в Европе (минимум Маундера). Возможная причина — взаимодействие циклов разной периодичности.

Снижение активности Солнца чревато еще одной проблемой — проникновением на Землю космических лучей, несущих высокоэнергичные тяжелые атомные ядра и частицы. Это влияет не только на климат, но и на все живое.