Прохождение Солнечной системой через мощный поток энергии привело к необычному поведению нашего светила. Достаточно сказать, что за двести пятьдесят лет наблюдений за Солнцем пик солнечной активности пришелся на 2001 год (максимум максиморум).
Постоянное наблюдение за Солнцем началось в 1749 году в Цюрихской обсерватории. Обнаружилось, что Солнце генерирует сильные магнитные поля с определенной цикличностью. Комплекс явлений, связанных с их генерацией, был назван солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как солнечные вспышки, корональные выбросы массы, возмущение солнечного ветра и т. д. Наиболее распространенным показателем солнечной активности является количество пятен на видимой полусфере Солнца.
Первым обнаружил пятна на Солнце Галилео Галилей. Как он сумел ослабить яркий солнечный свет, неизвестно, но в 1610 году он впервые в мире направил свою зрительную трубу на светило, а в 1613 году опубликовал знаменитые письма о своих открытиях, иллюстрированные изображением солнечных пятен.
К 1843 году после двадцатилетних наблюдений астроном-любитель Г. Швабе из Германии собрал достаточно много данных для того, чтобы показать, что число пятен на диске Солнца циклически меняется, достигая минимума примерно каждые одиннадцать лет. Это так называемый одиннадцатилетний цикл солнечной активности. Хотя стоит отметить, что этот период определен весьма неточно, были ситуации, когда солнечные циклы продолжались и 7 лет, и 17 лет.
Циклам солнечной активности принято давать последовательные номера, начиная от условно выбранного первого цикла, максимум которого был в 1761 году. В 1996 году начался 23-й солнечный цикл.
Надо сказать, что началом нового цикла солнечной активности принято считать появление на Солнце пятен обратной магнитной полярности. Затем количество пятен на Солнце возрастает, солнечная активность достигает своего максимума и постепенно начинает снижаться, приближаясь к минимуму и заставляя астрофизиков ожидать начала следующего цикла.
В чем суть появления пятен на Солнце?
Фотосфера – это тот слой солнечной атмосферы, который мы воспринимаем глазом как поверхность светила. Она имеет температуру порядка 5800 °С. В период минимума солнечной активности поверхность фотосферы относительно спокойна. Все процессы термоядерных реакций, дающие Солнцу его энергию, протекают глубоко внутри.
С началом нового цикла энергия этих внутренних процессов начинает прорываться наружу.
Увеличение солнечной активности является симптомом магнитных сдвигов под поверхностью Солнца. В этот период магнитное поле звезды теряет свою полярность. На ее поверхности начинают появляться пятна – относительно холодные области, температура которых не превышает 4500 °С. На фоне более горячей фотосферы они выглядят как темные.
При определенных условиях начинают активно развиваться солнечные вспышки – самое сильное проявление солнечной активности, влияющее на Землю. Они затрагивают всю толщу солнечной атмосферы. Их развитие сопровождается сложными движениями ионизованного газа, его свечением, ускорением частиц. Энергия большой солнечной вспышки достигает огромной величины, сравнимой с количеством солнечной энергии, получаемой нашей планетой в течение целого года.
Формальное начало 23-го цикла солнечной активности пришлось на май 1996 года. Солнце отреагировало на поступление в Солнечную систему новой энергии тем, что с начала этого цикла стало вести себя совершенно непредсказуемо, преподнося все больше сюрпризов.
Так, в конце 1997 года, когда на видимом диске Солнца появились первые группы пятен, произошли мощные протонные выбросы, характерные тем, что Земля отреагировала на них уже через девять часов, хотя обычно солнечный ветер достигает Земли за 1,5–2 суток (см. фото на вклейке).
Большая гелиосферная буря в конце апреля 1998 года была вызвана вспышечными событиями в двух группах пятен южного полушария Солнца. До конца 1998 года были отмечены еще два периода больших солнечных вспышек – в августе и в конце ноября.
Бурное, но достаточно типичное развитие фазы роста солнечного цикла позволяло предположить активное поведение Солнца и в фазе максимума [2].
С началом 23-го цикла появился эффект быстродействия между Землей и Солнцем.
Для исследований этого небывалой ранее особенности в 1998 году был запущен спутник с очень далекой орбитой, который по траектории полета изучал энергетическую и количественную характеристику частиц межпланетного пространства. Зонд зафиксировал значительное сгущение вещества между Землей и Солнцем, которое и обеспечивает быстродействие между ними. Причем быстродействие энергоемкое и вещественно насыщенное.
Однако сюрпризы на этом не кончились. На поверхности Солнца начали развиваться необычные процессы, названные «торнадо на Солнце».
Судите сами. С конца ноября и до начала августа 1999 года ни одной мощной вспышки на Солнце не произошло. А 11–12 мая 1999 года Солнце прекратило корпускулярный поток со своей поверхности, и солнечный ветер уменьшился на 98 %. Это вызвало ряд новых состояний магнитосферы Земли: исчез радиационный слой, так как граница магнитосферы «отскочила» от Земли на 380 тысяч километров (вместо 50 тысяч километров) [2]. Электронный поток со стороны Солнца вызвал в Северном полушарии огромное полярное сияние, сопровождавшееся мощным рентгеновским излучением.
В общей сложности в 23-м цикле пятен на Солнце не наблюдалось 820 дней.
«Этот цикл рекордный, предыдущий рекорд был во время 15-го солнечного цикла, который продолжался с 1913 по 1923 год. Тогда было 698 дней без пятен», – пояснил РИА «Новости» ведущий научный сотрудник ФИАН (Физический институт АН), доктор наук Сергей Богачев [3].
Тем не менее с июля по декабрь 2000 года активность Солнца резко возросла, и 2 апреля 2001 года были отмечены мощные солнечные вспышки в 20 баллов, а 4 ноября 2003 года – вспышка в 28 баллов. По расчетам, ее энергии могло бы хватить для снабжения Москвы в течение 200 миллионов лет.
Как видим, ученые вовсе не случайно назвали процессы, происходящие в 23-м цикле, торнадо на Солнце.
При снижении солнечной активности наблюдалось снижение среднегодовых температур (так называемый Малый ледниковый период). Идущее сегодня глобальное потепление также связывается с повышением уровня солнечной активности во второй половине ХХ века.
Солнце и геомагнитная активность Земли
Самое неприятное в том, что солнечная активность воздействует не только на климат Земли, но и на ее геомагнитную активность.
Установлено, что в периоды высокой солнечной активности сейсмическая и вулканическая активность на Земле возрастают до максимальной величины. Член-корреспондент РАН Геннадий Соболев говорит: «Магнитная буря может спровоцировать землетрясение. Потому что во время магнитных бурь в Землю закачивается большая электромагнитная энергия. Возникают электрические токи, которые воздействуют на прочность пород. Они воздействуют на находящуюся в Земле воду, приводя ее в движение».
В 2001 году, когда наблюдалась солнечная активность, было зафиксировано очень много землетрясений, извержений вулканов, которые сопровождались многочисленными жертвами. В Турции во время катастрофического землетрясения погибло 25 тысяч человек. Землетрясение в Иране унесло 45 тысяч жизней, в Латинской Америке и в Индии погибло 45 тысяч человек.
А затем наступил спад солнечной активности, заставив астрофизиков гадать, когда начнется следующий цикл. И он не заставил себя долго ждать.
4 января 2008 года было зафиксировано появление солнечного пятна обратной полярности, что сигнализировало о начале 24-го солнечного цикла.
«„Обратная полярность“ означает, что у данного пятна магнитная полярность обратная той, которую имеют пятна, появившиеся в ходе предыдущего цикла», – заявил Дэвид Хатевей из Центра космических полетов им. Маршалла. Период интенсивной солнечной активности не наступит внезапно. Обычно проходит несколько лет, прежде чем минимум солнечной активности (наблюдаемый сегодня) перейдет в максимум, который ожидается не ранее чем в 2011 или 2012 годах [4].
Специалисты НАСА, изучающие солнечную активность, также грозят катастрофой, причиной которой могут стать геомагнитные бури невиданной силы, вызванные колоссальными вспышками на Солнце. На фото, которое вы можете увидеть на вклейке, представлена магнитная буря на Солнце, зафиксированная учеными НАСА. Профессор Дэниел Бейкер, эксперт по космической погоде из Колорадского университета и глава комитета № 5 (американская Академия наук), заявил: «Последствия внезапного солнечного шторма сравнимы с ядерной войной или падением гигантского астероида на Землю».
То, что происходит на Солнце, вызывает беспокойство гелиофизиков, которые опасаются, что «Солнце может осуществить супервспышку (энергией до 1044 эрг), что приведет к ионизации всей атмосферы и пересозданию магнитосферы».
По предположению ученых, начало предстоящей катастрофы будет весьма красочным. 22 сентября 2012 года над Землей вспыхнут яркие разноцветные сполохи северного сияния, которое будет видно даже днем. Затем грянет «фейерверк» из электрических разрядов и снопов искр – как в голливудских триллерах. Только гораздо страшнее. Как отреагируют на это Земля и человечество – пока неизвестно!
Американские исследователи создали компьютерную модель подготовки солнечной активности и, использовав все предыдущие циклы, просчитали 23-й солнечный цикл с точностью на 97 %. Затем они смоделировали 24-й цикл и пришли к выводу, что по амплитуде он будет примерно на 30–50 % выше, чем предыдущий! «Это будет один из самых высоких циклов за всю историю наблюдения за солнечной активностью. Нас ждет нелегкий период с точки зрения сейсмической и вулканической активности и в целом геодинамики» [5].
Именно на 2011–2015 годы ученые – специалисты по прогнозированию землетрясений – предсказывают самый высокий цикл вулканической и сейсмической активности за всю историю наблюдений.