За циклите – Слънцето, което (не) познаваме

Автор: Иван Стефанов – магистър по „Астрономия и популяризация на астрономията“, Физически факултет при СУ.

Представете си, че пътувате в метрото към работа, както всеки нормален делничен ден. Спокойно си проверявате електронната поща през смартфона. Внезапно светлините във влака угасват и той рязко спира в тунела. Опитвате се да наберете 112, но телефонът няма сигнал…Кризисна ситуация! Оказва се, че серия от токови удари е поразила цялата електрическа мрежа в много населени места. Телекомуникациите също са блокирани. Но какво се случва?!… Това не е сценарии от екшън филм, а ситуация, която би станала реалност, ако земното магнитно поле бъде атакувано от високо-енергийни частици, освободени при мощно слънчево избухване. 

Ето защо не е изненада, че началото на новия – 25-ти – слънчев цикъл предизвика сериозен интерес не само в света на науката. Най-авторитетните научно-изследователски институции, сред които НАСА, Европейската космическа агенция (ЕКА) и др. ангажират най-добрите екипи в областта на хелио-физиката, за да проучат и анализират всяко явление и етап от него. В следващите редове ще се опитаме да си отговорим на въпросите – защо този процес е толкова важен за нас? Какви опасности крие нашата звезда? Какво представлява слънчевия цикъл?

Що е то слънчев цикъл?

В цялост той представлява периодично изменение в активността на нашата звезда. Средната продължителност на един цикъл е 11 г. Минимум бива последван от максимум, след което следва нов минимум и т.н. Важна характеристика на този процес е, че той-следва точно определена схема.

Бъди спасител на науката:

По време на минимум повърхността на Слънцето (фотосферата) е с минимален брой петна, като понякога може да изглежда идеално чиста. Тази фаза е с продължителност около 1 година. Определянето на точката на минимум е сложна задача, която включва проследяване изменението в броя на слънчевите петна в рамките на този период. Според НАСА минимумът между 24-ти и 25 цикъл е бил на 15 септември 2020 г. Но какво следва? Сценарият едва ли ще изненада учените. На ± 30° ширина от екватора започнаха да се появяват първите петна – вестоносци на задаващия се нов цикъл. Постепенно тяхната бройка ще се увеличава, като в същото време те ще се придвижват към екватора, следвайки посоката на въртене на нашата звезда. Според прогнозите максимумът на 25-тия цикъл ще бъде достигнат през месец юли 2025 г. (+/- 8 месеца) и петната ще достигнат максимален брой около 115 (Фиг. 1).

Фиг. 1 – Очаква се максимумът на цикъл №25 да не се различава значително от този на №24. Източник: www.spaceweatherlive.com

След точката на максимум активността на нашата звезда ще започне да намалява постепенно, докато стигне следващия минимум. След това сценарият се повтаря. Повишаването на слънчевата активност, обаче, не се описва само с увеличаване броя на петната. Други явления също стават по-чести – слънчевите протуберанси, коронарните арки и др. Какво е общото между описаните дотук явления? Те са пряк резултат от действието на изключително сложното магнитно поле на нашата звезда – т.нар. слънчево динамо. За да си го представим, ще трябва да се  „гмурнем“ под фотосферата – конвективната зона. 

В нея поведението на нагорещената плазма е бурно, вихрено, турболентно. Това създава електрически ток, който генерира магнитно поле. То, от своя страна, продължава формирането на електрически ток. И така процесът се повтаря. Съобразявайки това, нека погледнем как би изглеждало глобалното магнитно поле на нашата звезда по време на минимум (фиг. 2 – а). В тази фаза то би могло да бъде сравнено с класически дипол – магнитните линии излизат от северния магнитен полюс, спускат се успоредно по меридиана и се включват в южния. Такъв е и моделът на земното магнитно поле. В този период повърхността на Слънцето изглежда почти изчистена от петна. Такава бе и при наскоро отминалият минимум. Но при хода на звездата към максимум тази картина коренно се променя. Защо? Отговорът е, че Слънцето се върти диференциално – зоните около екватора се завъртат по-бързо в сравнение с тези около полюсите. Именно тази разлика поражда усукване на глобалното магнитно поле по посока успоредна на екватора (фиг. 2 – b и c).

Фиг. 2 – Слънчевото динамо в действие. Източник: http://ase.tufts.edu

Нещо повече – това усукване често води до изскачане на действащите в конвективната зона магнитни полета над повърхността. По този начин се образуват и магнитните примки (magmetic loop) – фиг. 2 – c. Пример за такива явления са коронарните арки, както и примковидните протуберанси (фиг. 3).

Фиг. 3 – Горе: протуберанс тип „примка“. (Източник: www.nasa.gov). Долу: коронарна арка (Източник: TRACE/NASA).

Цялата статия, както и много други, можете да прочетете в новия Брой 139 на списанието>>

Вижте първите 52 стр. на брой 139 тук>>

 



2021-04-28 18:29:28

За циклите – Слънцето, което (не) познаваме