Сонячний максимум настає раніше, ніж очікувалося, і вчені не знають чому

Наше Сонце – постійний і вічний супутник. Надійний, як годинник, його видимий хід по небу дозволяє нам вимірювати час.

Сонце та його шлях також є джерелом пір року на Землі. Але багато в чому наше Сонце далеко не спокійне і незмінне.

Зблизька Сонце показує значні варіації та активність . Яскраві вибухи, звані спалахами, регулярно викликають величезні спалахи радіації. Темніші, холодніші області , які називаються сонячними плямами, виникають, рухаються, змінюють форму та зникають. Сонце також викидає матеріал у космос під час потужних вивержень, які називаються подіями сонячних частинок .

Ця сонячна активність змінюється з часом. Його пік досягається кожні 11 років, а наступний максимум прогнозували на липень 2025 року .

Але тепер виглядає так, ніби цей «сонячний максимум» настане раніше, ніж очікувалося. Це відкриття може допомогти краще зрозуміти нашу головну зірку.

Сонячна активність також впливає на Землю та технології, на які ми покладаємося. Сонячні частки можуть вивести з ладу супутники та порушити роботу електричних мереж. Активність Сонця, яка впливає на нашу планету, часто називають «космічною погодою».

Час має значення

Щоб ми могли робити прогнози та готуватися, нам потрібен хороший набір правил – наукова модель. NASA і Національне управління океанічних і атмосферних досліджень США створювали їх протягом багатьох років.

Вони поєднують різноманітні методи прогнозування сонячної активності . Цей підхід дав дату наступного сонячного максимуму (піка) приблизно в липні 2025 року. Цей пік також прогнозувався як відносно слабкий, як і максимум під час попереднього сонячного циклу. Це тривало приблизно з грудня 2008 року до грудня 2019 року, а пік припав на квітень 2014 року.

Однак альтернативний прогноз опублікувала команда під керівництвом вченого NASA Роберта Лімона та Скотта Макінтоша, заступника директора Національного центру атмосферних досліджень США (NCAR). Вони кажуть, що пік циклу припаде на рік раніше в середині-кінці 2024 року, а кількість плям на Сонці буде вдвічі більшою за офіційні прогнози, що свідчить про активність. Спостереження за Сонцем наразі підтверджують цей альтернативний прогноз.

Що цікаво, так це те, що багато методів прогнозування спираються на визначення часу тривалості циклу, виміряного мінімумом (найнижчою точкою) сонячної активності. Але Лімон і Макінтош глибше розглянули справжні сонячні плями та їхні магнітні властивості.

Коли сонячний цикл закінчується, це не відбувається миттєво. Це м’який перехід, коли з’являється менше сонячних плям із магнітними властивостями, пов’язаними зі старим циклом, і більше з’являється з властивостями, пов’язаними з новим циклом.

Цей поточний прогноз використовує термінатор – час, коли остання сонячна пляма старого циклу зникла – щоб вказати кінець цього сонячного циклу. Це може призвести до різної тривалості циклу. Наприклад, останній мінімум був у грудні 2019 року , але термінатор фактично стався в грудні 2021 року. Тоді дослідницька група змогла розробити прогнози щодо того, наскільки сильним буде майбутній цикл, дивлячись на те, як довго був попередній.

На лінії вогню

Але що означатиме для нас більш висока сонячна активність, оскільки цикл незабаром досягне свого піку?

Оскільки Сонце вивільняє величезну кількість енергії у вигляді спалахів та інших подій, які викидають матеріал у космос, існує ймовірність, що частина влучить у Землю , якщо ми опинимося на лінії вогню. На щастя, Земля має власний магнітний щит, який може захистити нас.

Коли частинки та магнітні поля від Сонця досягають нас, вони спочатку взаємодіють із власним магнітним полем Землі, спричиняючи його удари та роздавлювання. Це також змушує сонячні частинки рухатися у спосіб, що диктується магнітними полями Землі. Це певною мірою затримує їх, запобігаючи зіткненню з поверхнею Землі.

Хоча магнітний «щит» Землі дає нам певний захист, сонячна активність все одно впливає на нас. Прикладом цього є північне (або південне) сяйво . Вони відбуваються, коли сонячні частинки досягають високої атмосфери та «збуджують» там атоми, змушуючи їх переходити у стан високої енергії. Коли атоми розслабляються, вони випромінюють світло різних кольорів – наприклад, червоного, зеленого та синього. Цей приголомшливий дисплей ідеально підходить для перегляду ближче до магнітних полюсів нашої планети.

Сонячна активність може викликати стрибки напруги на довгих лініях електропередачі, які використовуються в електричних мережах. Одним із прикладів було відключення електроенергії в Квебеку, Канада, у 1989 році .

Інші ефекти включають зміну щільності частинок у високій атмосфері. Це може призвести до незначних помилок на пристроях, які використовують GPS. Це також може призвести до невеликого нагрівання нашої зовнішньої атмосфери, змушуючи її поширюватися далі в космос. Це збільшує товщину атмосфери для супутників на низькій навколоземній орбіті.

Через це вони можуть втрачати висоту, а іноді й згоряти. Одна така подія вплинула на партію нових супутників StarLink, запущених SpaceX у лютому 2022 року. Ця подія сталася, коли Сонце демонструвало приблизно половину активності, яку ми відчуваємо зараз.

Коли сонячна активність посилюється, більш імовірно, що нас може вразити сонячний шторм , який спричинить проблеми з електрикою на супутниках. Ці космічні апарати, можливо, доведеться перевести в так званий «безпечний режим», коли багато систем вимкнено. Це дозволяє їм пересидіти шторм.

Наше суспільство постійно розвивається таким чином, що робить нас більш залежними від електричної інфраструктури. Ми також поширюємо нашу технологію в космос – технологію, яка є вразливою, якщо ми не будемо контролювати космічну погоду та її джерело, Сонце. Якщо ми знаємо, що нас чекає, ми можемо підготуватися. Електричні мережі проєктуються таким чином, щоб бути менш схильними до стрибків напруги, а супутники проєктуються, щоб краще переживати космічну погоду.

Але нам потрібно глибше зрозуміти нашу зірку. Експерти вже ведуть детальний журнал минулих спостережень і постійно розширюють свої способи спостереження за Сонцем і космічною погодою за допомогою супутників . Ми також вдосконалюємо наукові моделі, які дозволяють прогнозувати сонячну активність. Цей нинішній, несподіваний сонячний цикл посилить нашу здатність робити це.

Цю статтю перепубліковано з The Conversation . Прочитайте оригінальну статтю .