Эхо в недрах звезды: почему солнечный минимум каждый раз меняет структуру раскаленной плазмы

Хотя периоды бурной активности Солнца закономерно приковывают внимание человечества из-за их влияния на техногенные системы, даже в фазы глубокого покоя наше светило продолжает скрытую от глаз трансформацию. Новейший анализ десятилетних данных, опубликованный в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, доказывает: солнечные минимумы — это не просто периоды затишья, а качественно разные состояния внутренней структуры звезды.

Фото: Pravda.Ru by Алексей Руднев, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Вспышка на стороне Солнца

Исследователи, проанализировавшие четыре последних цикла активности с помощью сети телескопов BiSON, обнаружили, что каждый период "минимума" оставляет уникальный отпечаток в недрах Солнца. Это открытие меняет парадигму понимания процессов, происходящих внутри раскалённого плазменного шара, который до недавнего времени казался многим статичным регулятором нашего космического климата.

Внутренний пульс и звуковые тени

Солнце — это динамический объект, чья активность определяется инверсией магнитных полюсов с периодом примерно в 11 лет. Традиционно считалось, что в фазе минимума Солнце "сбрасывает настройки" и возвращается к идентичным исходным параметрам. Однако метод гелиосейсмологии, позволяющий изучать звуковые волны, "блуждающие" в солнечной плазме, показал иную картину.

Подобно тому как сейсмологи анализируют внутреннее строение Земли через распространение ударных волн от землетрясений, астрофизики используют акустические колебания Солнца как инструмент для сканирования его недр. Эти колебания вызывают микроскопическое мерцание света на поверхности, которое дает информацию о плотности и температуре глубоких слоев плазмы.

"Впервые мы смогли количественно оценить изменения структуры Солнца от одного цикла к другому. Внешние слои реагируют на активность мгновенно, но глубокие "отпечатки" свидетельствуют о гораздо более сложных процессах", — отметил в беседе с Pravda. Ru Дмитрий Лапшин.

Гелиевый отпечаток и скорость звука

Исследовательская группа сосредоточилась на двух феноменах: состоянии гелия и скорости прохождения звуковых волн. Слой, где происходит ионизация гелия, под воздействием магнитных полей меняет свои энергетические характеристики. Это создает уникальную сигнатуру, своего рода "гелиевый паспорт" конкретного солнечного цикла.

Второй показатель, скорость звука, напрямую зависит от давления и температуры окружающей плазмы. Даже незначительные флуктуации во внутренней плотности приводят к сдвигам частот колебаний. Сравнение данных по четырем циклам позволило ученым сопоставить периоды 1985, 1996, 2008-2009 и 2018-2019 годов.

Этот инструментарий позволяет прогнозировать поведение звезды с гораздо более высокой точностью, чем методы, основанные исключительно на наблюдении за количеством солнечных пятен.

Тайны глубокого затишья

Наиболее примечательным оказался минимум 2008-2009 годов. Он стал одним из самых длительных и "спокойных" в истории инструментальных наблюдений. Данные показали, что именно тогда внутренние искажения были выражены ярче всего: давление газа было выше, а слабые магнитные поля в ряде зон коррелировали с аномальной скоростью звука.

"Изучение подповерхностного поведения звезды критически важно для понимания глобальных рисков, включая магнитные бури, которые влияют на инфраструктуру Земли", — пояснил эксперт Алексей Руднев.

Эти данные объясняют, почему последующий 24-й цикл оказался таким слабым. Внутренняя "настройка" Солнца в период минимума напрямую определяет интенсивность процессов в последующий период максимума.

"Мы видим, что Солнце обладает своего рода "памятью", зашифрованной в движении плазмы под поверхностью, и это делает предсказания вращения Солнца еще более сложной задачей", — добавил Максим Орлов.

Ответы на популярные вопросы о циклах Солнца

Зачем изучать звуковые волны внутри плазмы?

Они позволяют видеть процессы в недрах звезды, недоступные для прямого наблюдения, что помогает понимать физику солнечных вспышек и механизмы накопления энергии.

Читайте также

• Солнце швыряет разряд сквозь воздух: верхние слои атмосферы давят на трещины в земле силой приливов
• Земле улыбнулись с горящей звезды: космический знак способен принести кое-что тревожное
• Светило перешло опасную грань: Землю заденет след одной из сильнейших вспышек плазмы
• Гость у раскалённой звезды: неопознанный объект стал предвестником большой катастрофы