Солнце: ревизия основ

Прогноз 2006 года солнечной активности Дэвида Хатавэя (красная линия) и Маусуми Дикпати (розовая линия), а также текущий (март 2010 года) момент времени (синий маркер). Изображение: NASA, обработка R&D.CNews

Немыслимые по мощности солнечные вспышки начала 2000-х годов послужили, вероятно, важным стимулом работ по прогнозированию солнечной активности.

Резон понятен. Стратегическое доминирование для ведущей сверхдержавы невозможно без средств космического базирования, а одна-две вспышки на Солнце могут взять и в один прекрасный день “обнулить” весь этот потенциал, к несчастью для сверхдержавы, вовсе.

Научное сообщество почувствовало и разделило и озабоченность Вашингтона состоянием своей группировки, и готовность вкладывать средства в солнечную науку. Осознав потребности, оно активно включилось в работу. В 2006 году NASA представило ряд глубоко научных прогнозов солнечной активности.

Согласно прогнозу Дэвида Хетавэя (David H. Hathaway), очередной, 24 цикл солнечной активности должен был достичь максимума как раз к 2010 году и быть сравнимым по мощи с предыдущим, отмеченным рядом сверхмощных катаклизмов. Прогноз был составлен на впечатляющий, бескомпромиссный период – сразу до 2020 года – по результатам измерений скорости “магнитного конвейера” Солнца (или “большого солнечного конвейера”). По тогдашним оценкам Дэвида Хетавэя, скорость эта упала до очень низких значений. Именно этот параметр, по тогдашнему мнению NASA, коррелировал с активностью Солнца.

Дэвид Хетавэй смог также предсказать начало роста активности светила на 2006-2007 гг., а его кульминацию – на 2010-2011 г.

Группа доктора Маусуми Дикпати (Mausumi Dikpati) из Национального центра атмосферных исследований США (NCAR) зашла ещё дальше. Она столь же научно предсказала наступление действительно беспрецедентного по мощи цикла 11-летней активности – на 30-50% превосходящего предыдущий.

Убедительности работам доктора Дикпати придала оценка её группой точности собственного прогноза –впечатляющие 98%.

Справедливости ради следует отметить, что научное сообщество продуцировало и прямо противоположные по сути, и при этом ничуть не менее «научные» прогнозы. Так, прогноз группы д-ра Лейфа Свальгаарда (Leif Svalgaard) из Лаборатории солнечно-земных взаимодействий университета Нагойя Sunspot cycle 24: Smallest cycle in 100 years?, опубликованный ещё в 2004 году, предвещал наступление к 2011 году самого скромного за последние 100 лет цикла.

Сразу отметим, что прогноз д-ра Свальгаарда оказался куда более «тёплым», чем популяризировавшиеся NASA. Вместе с тем, действительность, похоже, превзошла даже его ожидания.

24 цикл не наступил вовсе.

Что именно произошло с Солнцем, пока совершенно непонятно. Двадцать четвёртый 11-летний цикл, который как раз к 2010 году должен был бы достичь максимума, то ли оказался немыслимо слабым, то ли сдвинулся во времени, полностью нарушив 11-летнюю последовательность, то ли проявляется теперь в иных, не связанных с пятнообразованием, формах.

Возможно, эпоха “11-летних” солнечных циклов сменяется иной – например, эпохой быстрых и необратимых изменений. Уже отмечено небольшое по абсолютному значению, но чётко регистрируемое снижение светимости Солнца.

Высказываются также подозрения, что Солнце не настолько горячее, как утверждалось ранее.

Возможно, дело в чём-то ином – истинные причины и масштаб происходящего пока осознать трудно. Осознать можно лишь фиаско современной науки в познании Солнца – и необходимость поиска новых научных концепций, а также определения причин столь масштабного конфуза.

Научное сообщество снова взялось за дело.

Уже упомянутый Дэвид Хатавэй (David H. Hathaway) из центра космических полётов NASA имени Маршалла (г. Хантсвилл, штат Алабама) опять занялся магнетизмом. Вместе с Лизой Райтмайр (Lisa Rightmire) из университета Мемфиса он исследовал временную динамику меридиональной компоненты скорости наблюдаемых на Солнце магнитных образований на протяжении полутора десятков лет.

Использовались данные солнечной обсерватории SOHO. Результаты исследования представлены в работе Variations in the Sun’s Meridional Flow over a Solar Cycle, опубликованной в журнале Science.

При этом опять изучалось поведение магнитного конвейера Солнца.

Предполагалось, что по скорости видимых на поверхности светила “магнитных узлов” удастся определить скорость движения магнитного конвейера Солнца и на его поверхности, и в недрах.

Идея о наличии такого конвейера вытекает из принципиальной замкнутости силовых линий магнитного поля, напоминающих замкнутую конвейерную ленту – следовательно, скорости движения обеих участков одной и той же “ленты” должны не сильно расходиться..

Выяснилось, что рост скорости “вращения” конвейера не увеличивает число пятен, как три с лишним года назад доказывало NASA – результат оказался прямо противоположным. Сравнение полученных результатов с динамикой солнечной активности, традиционно оцениваемой по количеству солнечных пятен (безразмерный индекс “Число Вольфа”) показал их явную антикорреляцию. Чем выше скорость, тем меньше пятен на Солнце – и наоборот.

Этот результат не стал единственной неожиданностью исследования.

Антикорреляция между числом солнечных пятен (красная линия) и скоростью движения магнитного конвейера Солнца, по данным SOHO (чёрная линия). Изображение: Дэвид Хетавэй/NASA

Магнитный конвейер должен двигаться и в недрах Солнца, и на его поверхности синхронно. Если скорость конвейера на поверхности Солнца возросла, логично предположить, что и в недрах он движется в обратную сторону с возросшей скоростью.

Этот вывод можно проверить: текущая научная доктрина предполагает, что солнечные пятна генетически связаны как раз с внутренним, нижним слоем “магнитной конвейерной ленты”, и скорость их меридионального движения должна определяться скоростью конвейера.

Но не тут-то было. Солнечные пятна, как оказалось, ведут себя прямо противоположным образом. Когда конвейер движется быстро, они движутся медленно – и наоборот.

Это означает, что либо пятна не связаны с конвейером, либо конвейер конвейером не является, либо представления о взаимосвязи магнетизма и солнечной активности оказались преувеличенными.

Возможно, наши представления о строении Солнца имеют драматически мало общего с действительностью.

В любом случае, без ревизии текущих моделей Солнца уже не обойтись. Повлекут ли они за собой глубокий пересмотр устоев физики – пока неясно.

Оригинал статьи находится на сайте CNews R&D