Солнце, которое мы знаем и не знаем: что происходит на «дневной звезде» прямо сейчас
Фото: Shutterstock.
Почти каждый день – солнечные вспышки, магнитные бури, часто – полярные сияния в Средней полосе, где их раньше и не видывали. И полное ощущение, что Солнце разбушевалось, что в космосе происходит что-то из ряда вон и невероятное. А на самом деле? Ну, отвлекитесь от новостей и, прищурив глаза, посмотрите на мирный солнечный диск. Вроде такой, как всегда? Так может, это все хайп и выдумки? В поисках «окончательной правды» беседуем с человеком, который знает точно. Встречайте, кандидат физико-математических наук, и.о. завотделом физики Солнца Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Леонид Леденцов.
МАКСИМУМ – ПОЗАДИ!
Период циклической активности Солнца – 11 лет (часто говорят также о периоде в 22 года, то есть об удвоенной 11-летке). Мы находимся как раз около пика солнечной активности. Отсюда уже следует: все эти вспышки и магнитные бури – события естественные, и даже отчасти предсказанные наукой.
Почему «отчасти»? Да, период колебаний активности составляет 11 лет, но лишь в среднем. Он сам подвержен колебаниям. Невозможно точно предсказать день или час, когда настанет максимум.
- По всей видимости, на данный момент пик 25-го цикла солнечной активности пройден, начинается ветвь спада, - говорит Леонид Леденцов, - Если это утверждение окажется верным, то пик активности пришелся на середину 2024 года.
Мы можем судить об этом прежде всего на основе более чем 400-летней истории телескопических наблюдений за Солнцем.
- У циклов солнечной активности есть некоторые особенности, показывающие хорошую повторяемость, и это не только 11-летняя продолжительность цикла, которая как раз не очень стабильна: цикл может длиться и 9, и 14 лет. К повторяющимся особенностям цикла относятся, например, тенденции быть тем «мощнее», чем короче у цикла ветвь роста или чем выше был предыдущий минимум. Эти повторяющиеся особенности позволяют прогнозировать дальнейшее развитие цикла. Подобные прогнозы не особенно точны, а попытки прогноза последующего цикла зачастую ошибаются в два раза относительно высоты цикла, однако о качественном поведении солнечной активности можно говорить достаточно уверенно, - говорит Леонид Леденцов.
Возможно, вас заинтересовало: что значит 25-й цикл, когда был первый? Первый начался в марте 1755 года, примерно тогда стартовали регулярные наблюдения Солнца. Однако, пятна наблюдали в телескопы и раньше, с самого начала XVII века, хотя и от случая к случаю. Итак, мы нашу звезду осознанно созерцаем всего-то 25 циклов.
Частые вспышки и магнитные бури на Солнце в наше время – события естественные, и даже отчасти предсказанные наукой.
Фото: Shutterstock.
НЕ ЧИСЛОМ ЕДИНЫМ
А как вообще астрономы судят о том, активно Солнце или нет? В популярной литературе вы встретите упоминание о каком-то «числе Вольфа», и, поскольку звучит загадочно, многие думают, вот оно, магическое число, оно все и решает.
Так да не так. Число Вольфа (по имени астронома XIX века Рудольфа Вольфа) – это очень простая формула, на уровне арифметики начальных классов, которая превращает рисунок солнечных пятен в число. Конечно, на него можно ориентироваться, и, если вам попадется исторический график солнечной активности, он будет построен именно в числах Вольфа. Много пятен – Солнце активно, и наоборот. Но это лишь первый «подход к штанге».
- Число Вольфа, или международное число солнечных пятен, лишь один из многих индексов активности Солнца, таких, как суммарная площадь пятен или поток радиоизлучения на длине волны 10.7 см. При этом большинство используемых индексов имеют ясную физическую интерпретацию, в отличие от выдуманного правила подсчета чисел Вольфа (число групп пятен, умноженное на 10, плюс суммарное число пятен), - говорит Леонид Леденцов, - Однако, ряд чисел Вольфа показывает очень хорошую корреляцию с другими индексами. Кроме того, популярность чисел Вольфа обусловлена в основном продолжительностью накопленного ряда данных. Значения чисел Вольфа можно восстанавливать вплоть до наблюдений Галилео Галилея, Христофора Шейнера и Томаса Хэрриота в начале XVII века, а так называемый достоверный ряд чисел Вольфа тянется с середины XVIII века, когда начались регулярные наблюдения за солнечной активностью.
МЫ ПЕРЕЖИЛИ НЕЧТО ЭКСТРАОРДИНАРНОЕ?
Что мы только что узнали? Что пик активности пройден (хорошая новость для тех, кто боится магнитных бурь), и что циклы могут быть очень разными, мощными и не очень. А вот этот – какой он?
- Текущий 25-й цикл солнечной активности среди исторически наблюдавшихся циклов является совершенно рядовым, - говорит Леонид Леденцов, - БОльшая часть циклов XX века была выше текущего, но были и заметно более низкие циклы.
И это только за последние 100 лет, если заглянуть подальше в прошлое, то можно отметить некоторые периоды чуть повышенной активности, или, наоборот, пониженной (так называемый «минимум Дальтона» начала XIX века). Кстати, если вы зацепились за имя Джона Дальтона, физика XVIII-XIX веков, и подумали о дальтонизме, то да! Джон страдал дальтонизмом, о котором не подозревал до зрелых лет, он первый это описал, так что ученые тех лет работали во многих областях естествознания. Богатыри – не мы. Но мы отвлеклись.
- Исторические записи надежно описывают глубокий минимум (его называют минимумом Маундера по имени Эдварда Маундера, который его раскопал – КП) второй половины XVII века, когда в течение полувека на Солнце почти не наблюдалось пятен. Восстановление солнечной активности по содержанию радиоактивных изотопов в различных природных архивах, вроде ледяных полярных кернов, на тысячи лет в прошлое показывает, что, несмотря на наличие подобных локальных минимумов и максимумов, солнечная активность является очень стабильным процессом, - говорит Леонид Леденцов.
Фото: Shutterstock.
ВСЕ ТАК ЖЕ ПТИЦЫ ПОЮТ
Что будет дальше?
- Дальше будет спад, потом минимум, за ним новый цикл - Солнце светит, птицы поют, - улыбается Леонид Леденцов.
Но в вопросе содержится подвох. Дело в том, что минимум, который предшествовал нынешним событиям, а случился этот минимум в 2019 году, журналистами описывался как «катастрофический». Всерьез писали, а не замерло ли Солнце, не остыло ли внутри, а нам лишь остатки света достаются? Месяцами на нем не было пятен. Но, как мы сейчас поймем, зря нагнетали.
- Минимум 2019 года тоже не был таким уж минимальным, если сравнить хотя бы с минимумом Маундера, - говорит Леонид Леденцов, - Предыдущий, 24-й цикл активности действительно был неожиданно низким, по сравнению со средней активностью XX века, и многие исследователи предполагали, что Солнце переходит в эпоху пониженной активности, однако текущий цикл, кажется, это предположение опровергает.
«СПАСИБО» СОЦСЕТЯМ
И все-таки, и все-таки. Вот есть ощущение, что необычный этот максимум. Скажем, мне он запомнится. Те же полярные сияния, которые озаряли наше, непривычное к ним, небо средних широт. Никогда не забуду: включаю фотоаппарат, чтобы снимать Луну, а весь кадр красным залит. Зарево какое-то. А то было полярное сияние. И взять прежние максимумы активности: я должен напрячься, чтобы припомнить, когда они были.
Но дело тут не в самом по себе максимуме, не в том, что он «максимальный», уверен Леонид Леденцов, а в развитых гаджетах, снимающих в полной темноте, и социальных сетях, где народ молниеносно всем делится.
- Никогда прежде не было столь развитых социальных сетей и других средств коммуникации, а также возможностей фотографировать небо на телефон или доступную профессиональную фототехнику, - говорит он, - Сияния были всегда и регулярно доходили до южных широт, о чем свидетельствуют различные исторические хроники, а вот интернет, где можно узнать прогноз магнитных бурь или посмотреть на съемки очевидцев, широкое распространение стал получать только в XXI веке. Не стоит экстраполировать личный опыт на явление в целом, это ведет к когнитивным искажениям вроде ошибки выжившего. То, что кто-то видел много сияний в прошлом году, не значит, что их было меньше в XX веке или когда-либо еще.
И тут я достаю из рукава решительный аргумент и с торжеством его демонстрирую. Многие сияния вообще не были предсказаны наукой! Разве это не говорит о том, что «природа сломалась»? Но торжество мое было недолгим.
Чтобы произвести сильную магнитную бурю, сопровождающуюся высыпанием энергичных частиц в земную атмосферу с полярными сияниями, необходимо некоторое возмущение в солнечном ветре, действующем на земную магнитосферу, объясняет астроном. Таким возмущением может быть неоднородность солнечного ветра, вызванная, например, взаимодействием ветров на границе корональной дыры, или корональный выброс массы, произведенный в процессе солнечной активности.
- Не любая солнечная активность производит корональные выбросы массы, так же как и не любые группы пятен производят вспышечную активность. Кроме того, чтобы подействовать на Землю, вспышечный выброс должен еще и вылететь в правильном направлении. Все эти факторы учитываются при прогнозировании космической погоды. Естественно, любые прогнозы неизбежно содержат ошибки, однако космическая погода прогнозируется несколько лучше, чем погода у нас за окном, потому что хорошо известны все воздействующие на нее факторы, - говорит Леонид Леденцов.
ИИ В ПОМОЩЬ?
Иными словами, наука просто еще плохо прогнозирует явления как на Солнце, так и в окрестностях Земли.
- Чего нам не хватает, чтобы лучше понимать Солнце? Больше орбитальных обсерваторий? Каких-то научных математических моделей?
- В науке нет какого-то магического артефакта, дающего ответы на все вопросы. Развитие любого раздела науки требует совместных работ по всем направлениям исследований. И чем лучше эти исследования финансируются, тем больше возможностей к познанию мира появляется у ученых. Таким образом каждый человек на Земле может присоединиться к исследованию неизведанного, пусть и посредством того, что платит налоги, которые идут в том числе на финансирование науки, - говорит Леонид Леденцов.
- Научимся ли мы предсказывать вспышки Солнца в обозримом десятилетии?
- Есть такая шутка: когда бы вы ни спросили физика-ядерщика, сколько времени осталось до применения управляемого термоядерного синтеза, он ответит, 30 лет. Шутке уже больше полувека, а термоядерных электростанций все нет. От моего ответа на подобный вопрос ничего не изменится, поэтому я о таком не думаю, - грустно резюмирует Леонид Леденцов.
Ну а как же ИИ? Уже есть работы, в том числе по солнечной астрономии, ИИ предсказал то, да предсказал это.
Основная проблема прогноза солнечной активности в том, что это в некоторой степени случайный процесс, который «не помнит» о своем прошлом, и обработка больших массивов данных из солнечного прошлого может ничего не сказать о солнечном будущем, говорит Леонид Леденцов:
- ИИ, конечно, сейчас переживает пик популярности, но по-настоящему полезен этот инструмент станет только через некоторое время, когда хайп пройдет, а останется рабочая методология. В наблюдательной астрономии эта методология, безусловно, найдет свое место, однако настоящее понимание природных явлений приходит только с точной формулировкой их математических законов. Для солнечной активности это теория солнечного динамо, процесса генерации магнитного поля течениями плазмы, и теория солнечных вспышек, процесса преобразования энергии магнитного поля в энергию движения заряженных частиц, - уверен астроном.
СОЛНЦЕ ЗНАКОМОЕ И НЕ ЗНАКОМОЕ
Итак, мы все еще плохо понимаем Солнце? Леонид Леденцов не согласен.
- Я бы сказал, что человечество удивительно хорошо понимает Солнце и звезды по сравнению хотя бы с собственной планетой от погоды и внутреннего строения Земли до стихийных бедствий и землетрясений, не говоря уже о действительно сложных вопросах работы человеческого мозга или зарождения жизни. Огромная часть астрономических открытий была сначала произведена, что называется, на кончике пера и лишь потом подтверждена наблюдательно. Яркими примерами может служить обнаружение Нептуна в XIX веке, нейтронных звезд в XX и гравитационных волн в XXI. Ну а чтобы все понимать, человечество должно стать всеведущим. Такое случится точно не на “горизонте десятилетий”, - говорит он.
В правильном направлении Леонид направил нашу беседу. Вот мы все Солнце да Солнце. Но на самом деле нас-то интересует Земля. Россия может гордиться тем, что в нашей стране жил и работал великий Александр Чижевский. Это он еще в 1920-е годы на громадном статистическом материале показал: от солнечной активности едва ли не все на Земле зависит. От революций до уровня преступности. Но как именно реализуется эта связь, через что? Сам Чижевский думал, что Солнце испускает какие-то особые лучи. Невидимые, но действующие на социум.
И в современной науке странное к этому отношение. Как солнечно-земные связи, так Чижевский! А как невидимые лучи, все отворачиваются в смущении, лженаука вроде как. Где правда-то?
- Чижевский, как и Вернадский, Циолковский, Федоров или Ломоносов - это прежде всего великий мыслитель своего времени. И тут не столь важны его конкретные исследования, сколько сама идея, своевременно им высказанная и, что не менее важно, многими услышанная. А исследованиями потом займутся и сторонники, и противники, будут проверять и перепроверять, если понадобится хоть в течение многих поколений, ведь в этом и состоит научный поиск. Чижевским фактически был обозначен очень простой вопрос: если космос окружает человека, то не может ли космос на человека физически воздействовать? И не сказать, что этот вопрос не интересовал человечество раньше - взять хотя бы многовековую историю астрологии. Но Чижевский во всеуслышание вынес этот вопрос из области мистики в область научных исследований. В некотором роде фамилия Чижевского стала узнаваемым брендом, что в современном потребительском обществе обладает огромной ценностью. Ну а идея абсолютно логичная. Если рассуждения Вернадского касались сферы влияния человеческого разума на природу (ноосферы), то Чижевский, в свою очередь, рассуждал о сфере влияния природы на человека, даже если эта сфера в результате рассуждений выходила далеко за пределы Земли, - резюмирует Леонид Леденцов.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Магнитные бури с 16 по 22 июня 2025 года: под знаком внезапной солнечной вспышки
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ