Аннотация:
Кажущиеся мирными изменения активности на поверхности Солнца могут оказаться гораздо более сложными, чем считалось ранее. Анализируя данные о солнечных колебаниях за десятилетия, ученые обнаружили, что самые низкие минимумы между разными циклами солнечной активности не совсем одинаковы. Во время последнего глубокого солнечного минимума во внутренней структуре Солнца произошли измеримые изменения. Это означает, что 11-летний цикл активности Солнца не только влияет на поверхность, но и оставляет свой след глубже внутри.
Солнце проходит полный цикл активности примерно каждые 11 лет. В период максимума активности количество солнечных пятен, вспышек и выбросов корональной массы значительно увеличилось, а затем активность постепенно ослабла и вошла в период солнечного минимума. Поскольку магнитное поле периодически меняется, магнитные полюса Солнца также меняются местами. Однако прошлые наблюдения в основном были сосредоточены на поверхности Солнца, поэтому ученые не смогли определить, оказывают ли самые низкие точки разных циклов различное влияние на внутреннюю часть Солнца.
Исследовательская группа использовала данные долгосрочных наблюдений Бирмингемской сети солнечных колебаний (BiSON) для сравнения минимальных периодов между последовательными циклами солнечной активности. BiSON состоит из шести гелиоглядных устройств, расположенных в разных местах по всему миру, которые могут непрерывно регистрировать акустические колебания, генерируемые внутри Солнца и распространяющиеся на поверхность.
Этот подход похож на сейсмологию. Сейсмологи могут сделать вывод о структуре недр Земли по изменениям сейсмических волн, проходящих через нее, а Солнце также производит большое количество звуковых волн. При изменении температуры, плотности, давления и движения материала внутри Солнца изменяются также частота и характеристики распространения этих колебаний. Таким образом, отслеживая солнечные колебания во времени, ученые могут косвенно «слушать» то, что происходит внутри Солнца.
Исследования показывают, что последний солнечный минимум, то есть минимальный период между 24-м и 25-м циклами активности, значительно отличается от самых низких точек в предыдущих циклах. Измеримые изменения произошли в структуре и характеристиках колебаний внешнего слоя Солнца, и эти изменения представляют собой не просто разницу в интенсивности поверхностной активности, но распространяются и на внутреннюю часть Солнца.
Ученых особенно беспокоят изменения колебаний на разной глубине внутри Солнца. Результаты исследований показывают, что цикл солнечной активности проявляется не только в периодическом увеличении и уменьшении числа солнечных пятен, но и изменяет физическое состояние внешнего и внутреннего слоя Солнца. Другими словами, «периоды покоя» Солнца не все одинаковы, и каждый цикл активности может влиять на внутреннюю часть Солнца немного по-разному.
Важность этого открытия заключается в том, что оно может помочь ученым лучше понять, как генерируется и развивается солнечное магнитное поле. Источник 11-летнего цикла активности Солнца тесно связан с механизмом магнитогенератора внутри Солнца, и изменения в магнитном поле в конечном итоге проявятся в виде солнечных пятен, вспышек, корональных выбросов массы и других явлений.
Ученым ранее было известно, что внутри Солнца существуют сложные вращения и плазменные потоки. Среди них скорость вращения Солнца различна на разных широтах, а в глубоких регионах существуют важные слои сдвига. Считается, что эти регионы тесно связаны с генерацией и хранением солнечного магнитного поля. Последние исследования показывают, что внутренние изменения, оставленные циклом солнечной активности, можно обнаружить с помощью солнечных колебаний, что открывает новое окно наблюдения для изучения этих глубоких процессов.
Исследователи заявили, что, хотя поверхностная активность Солнца может интуитивно отражать солнечный цикл, она не может полностью описать все, что происходит внутри Солнца. Только объединив наблюдения поверхности Солнца с гелиосейсмологическими данными, можно достичь более полного понимания солнечного цикла.
Результаты также могут помочь объяснить, почему интенсивность различных солнечных циклов различается. Солнечная активность — это не процесс, механически повторяющийся каждые 11 лет. Длина цикла, интенсивность активности и структура солнечного магнитного поля могут измениться. Изучение того, как меняется внутренняя часть Солнца между этими циклами, может помочь определить, как может выглядеть будущая солнечная активность.
Для Земли такого рода исследования имеют не только фундаментальное научное значение. Сильные вспышки и выбросы корональной массы, возникающие при повышении солнечной активности, могут нарушить магнитное поле Земли, вызвать геомагнитные бури и повлиять на инфраструктуру, такую как спутники, радиосвязь, навигационные системы и электросети. Поэтому дальнейшее понимание механизма формирования магнитного поля Солнца также поможет улучшить возможности прогнозирования космической погоды в будущем.
Ученые до сих пор не могут предсказать конкретную интенсивность следующего цикла активности Солнца, основываясь только на этом исследовании, но результаты доказывают, что 11-летний цикл Солнца действительно может оставить измеримые изменения в его недрах. Поскольку более длинные временные ряды данных о солнечных колебаниях продолжают накапливаться, ожидается, что исследователи в дальнейшем определят, являются ли эти внутренние изменения универсальными особенностями солнечного цикла или они связаны с некоторыми особыми циклами активности.
Комментарии