Тривалість первинного циклу сонячної активності пояснюється комбінованим гравітаційним впливом Венери, Землі та Юпітера.
Вражаюче полярне сяйво 10 травня змусило мільйони людей познайомитися з сонячною активністю, які раніше не знали про неї. Неминуче багато хто хоче знати, чому сонячні плями і викиди корональної маси відбуваються з 11-річним циклом. Більшість астрономів лише знизують плечима, але невелика меншість вважає, що у них є відповідь, а деякі з них щойно надали більше деталей для свого прикладу.
Мільйони людей, вперше дізнавшись, що пік активності Сонця припадає на кожні 11 років, помітили, що це дуже схоже на довжину орбіти Юпітера (11,86 років). Чи може тут бути якийсь зв’язок? Як правило, це була побіжна думка, без жодного пояснення того, як ці два явища можуть бути пов’язані. Однак дослідники з Центру Гельмгольца в Дрездені-Россендорфі (HZDR) вважають, що причиною можуть бути припливи і відливи, які створюють планети на Сонці.
Відома як “планетарна гіпотеза”, ідея полягає в тому, що припливи, спричинені гравітацією планет, викликають вихори течій на Сонці, відомі як хвилі Россбі, які, в свою чергу, впливають на сонячний магнетизм. Однак все це звучить трохи схоже на астрологію, і більшість астрономів ставляться до неї з великою підозрою.
Місяць, Сонце і (незначною мірою) планети спричиняють припливи на Землі. Планети також спричиняють припливи на Сонці, розмір яких залежить від їхньої маси та відстані. Зрештою, Юпітер має достатній гравітаційний вплив, щоб разом із Сонцем обертатися по орбіті зі спільним центром тяжіння поза поверхнею Сонця.
Чи має це якесь помітне значення – питання більш спірне.
11-річна модель сонячної активності, яка зараз наближається до піку, відома як цикл Швабе на честь астронома 19-го століття Генріха Швабе. Однак це лише один з багатьох спостережуваних сонячних циклів, серед яких є як набагато коротші, так і набагато довші, які однаково важко пояснити. Ми знаємо, що інші зірки проходять подібні цикли, хоча в більшості випадків наші дані є досить недавніми.
Сонячні максимуми не схожі на метроном – тому й виникають суперечки про те, чи не рано вони настають, – але в середньому вони відбуваються з інтервалом в 11,07 років. Значення періоду в 11,07 років, на відміну від 11,86 років, за які Юпітер проходить орбіту, не одразу очевидне, але доктор Френк Стефані з HZDR стверджує, що він являє собою ритм, створений вирівнюванням Юпітера, Венери і Землі. Стефані вже давно вважав, що це не збіг, і тепер представляє те, що, як він стверджує, є механізмом.
“Ви можете думати про це як про гігантську динамо-машину, – сказав Стефані у своїй заяві. “Хоча це сонячне динамо генерує приблизно 11-річний цикл активності саме по собі, ми вважаємо, що вплив планет втручається в роботу цього динамо, неодноразово даючи йому невеликий поштовх і, таким чином, змушуючи Сонце дотримуватися надзвичайно стабільного 11,07-річного ритму”.
“Тепер ми знайшли фізичний механізм, що лежить в основі цього явища. Ми знаємо, скільки енергії потрібно для синхронізації динамо, і знаємо, що ця енергія може бути передана Сонцю за допомогою так званих хвиль Россбі. Чудово те, що тепер ми можемо пояснити не тільки цикл Швабе і довші сонячні цикли, але й коротші цикли Рігера, які ми навіть не розглядали раніше”, – додав Стефані.
Автори роблять висновок, що коли Венера, Земля і Юпітер вишиковуються в лінію, це створює ефект, подібний до “весняного припливу” на Землі, коли притягання Сонця і Місяця об’єднується для створення посиленого ефекту. Це активує хвилі Россбі, які можна порівняти з системами високого і низького тиску в атмосфері Землі.
Ці вирівнювання відбуваються на 118, 193 і 299-денних циклах, що відповідає коротшим циклам Рігера, які спостерігаються в сонячній активності. Всі три планети вирівнюються рідше, але коли вони це роблять, їхній вплив є більшим, тому цикл Швабе є набагато більш очевидним, ніж коротші цикли. Інші планети мають схожий, але менший вплив; Стефані та співавтори стверджують, що їм вдалося помітити нижчі піки активності, спричинені вирівнюванням Меркурія і Сатурна з трьома найвпливовішими планетами.
Стефані також прогнозує, що ці планетарні ефекти повинні створити 193-річний цикл, але ми спостерігаємо за Сонцем недостатньо довго, щоб підтвердити це.
Навіть Стефані визнає, що його робота не є остаточною. “Ми, ймовірно, будемо впевнені на 100 відсотків лише тоді, коли матимемо більше даних”, – каже він. Інших астрономів може бути значно важче переконати. Рухи планет випльовують безліч чисел; вдивляючись у них досить довго, легко переконатися, що ви знайшли закономірність, яка відповідає безладним даним від Сонця.
Зрештою, ми відстежуємо сонячні плями не так давно, хоча були зроблені спроби оцінити попередню сонячну активність на основі концентрації вуглецю-14 в кільцях дерев та історичних звітів про полярні сяйва. Чим далі ми заглиблюємося в минуле, тим хиткішим стає набір даних, і тим менш зрозуміло, чи є 11-річний цикл сонячної активності постійним, як того вимагають твердження Стефані.
Автори припускають набагато довші цикли, наприклад, ті, що враховують вирівнювання чотирьох газових гігантів. Однак, мабуть, єдиний спосіб зробити такі твердження по-справжньому переконливими – це знайти збіги між циклами інших зірок та їхніми власними планетними системами.
