Средневековые поэты и кольца деревьев: стихи о полярных сияниях помогли раскрыть солнечный шторм XIII века

Зимой 1204 года в небе над Киото три ночи подряд происходило нечто необычное. Северный и северо-восточный горизонт расчерчивали красные и белые полосы. Наблюдение записал в своём дневнике «Мейгецуки» японский аристократ Фудзивара-но Садаиэ. «Это было полярное сияние, — говорит Хироко Мияхара, физик из Института науки и технологий Окинавы. — А трёхдневные сияния встречаются крайне редко».

Литература как компас

Чтобы проследить солнечные события, вызвавшие эти сияния, Мияхара и её коллеги использовали средневековую литературу как путеводную нить. Они искали всплески характерных атомных вариаций, запертых в кольцах деревьев XIII века. Когда Солнце становится чрезвычайно активным, оно выбрасывает в сторону Земли корональные массы и потоки частиц с энергией до десяти миллиардов электронвольт. Если эти высокоэнергетические космические лучи достигают атмосферы, они запускают каскад ядерных реакций, в результате которых образуются редкие версии атомов, включая углерод-14. Деревья поглощают этот радиоактивный изотоп, фиксируя в своих годичных кольцах химическую метку времени солнечной бури. Экстремальные солнечные штормы оставляют массивные всплески углерода-14 в кольцах деревьев, но события меньшего масштаба обнаружить гораздо сложнее. «Именно поэтому нам нужны литературные свидетельства, чтобы сузить период поиска», — поясняет Мияхара.

Неожиданный поворот

Изучая азиатские и европейские письменные упоминания о полярных сияниях, Мияхара и её коллеги сосредоточились на периоде между 1196 и 1211 годами. К их удивлению, продолжительные сияния 1204 года не оставили соответствующего всплеска углерода-14. Вместо этого команда обнаружила резкий скачок изотопа всего за несколько лет до этого, между 1200 и 1201 годами. Этот период был отмечен описаниями полярного сияния и солнечных пятен в китайских и корейских текстах.

Расчёты показали, что этот скачок был вызван событием, в четырнадцать раз более мощным, чем солнечная буря 23 февраля 1956 года, которая остаётся самой сильной из зарегистрированных в современную эпоху. «Если бы это случилось сегодня, это доставило бы нам массу проблем», — предупреждает Мияхара. Достаточно мощные солнечные бури могут выводить из строя спутники, системы связи и электросети.

Короткие циклы и неожиданные штормы

Исследователи обнаружили, что солнечные циклы в XIII веке были короче — они длились от семи до восьми лет вместо привычных сегодня одиннадцати. Событие 1200–1201 годов произошло на пике одного из этих сокращённых циклов активности. Мощные штормы в период солнечного максимума ожидаемы. Но анализ литературы выявил описания многих необычных штормов, происходивших и в период минимума цикла. Как и наблюдение Фудзивары-но Садаиэ, эти события, возможно, не оставили следов в кольцах деревьев.

«Это означает, что нам нужно обращать внимание на потенциально значительные солнечные события не только тогда, когда Солнце высокоактивно, но и когда его активность низка, — комментирует Брайан Томас, астрофизик из Университета Уошберна в Канзасе, не участвовавший в исследовании. — Хотя это не совсем новая концепция, эта работа подкрепляет её».

Две записи по цене одной

Шарлотта Пирсон, дендрохронолог Университета Аризоны, не участвовавшая в исследовании, отмечает: работа «помогает выстроить картину прошлой солнечной активности далеко за пределами измеренных и наблюдаемых записей. И что особенно интересно — вы получаете две записи по цене одной: солнечные события и солнечные циклы с детализацией год за годом».

Мияхара планирует искать подробности о штормах, происходивших в период минимума цикла, в своих будущих исторических исследованиях. «Это неожиданно, и мы будем дальше изучать, какие условия на Солнце могли вызвать такие события».

Вопрос, который остаётся без ответа, заключается не в том, произошёл ли мощный солнечный шторм в 1200–1201 годах — данные убедительны. Вопрос в том, как часто Земля подвергалась подобным ударам в прошлом, когда не было ни спутников, ни магнитометров, ни даже письменных источников в большинстве регионов мира. И если такие события происходят раз в несколько столетий, то современная цивилизация, опутанная электрическими сетями и спутниками, может оказаться куда более уязвимой, чем предполагалось. Пока учёные изучают древние дневники и кольца деревьев, Солнце готовит следующий сюрприз. И, возможно, в следующий раз его увидят не только аристократы в Киото, но и весь мир.