Сонячні плями та сонячні цикли: де зв'язок?

Цикли сонячної активності — це періодичні процеси появи й розвитку на Сонці активних областей, що характеризуються виходом на поверхню сильних магнітних полів.

Є ритм, що виходить від Сонця до країв Сонячної системи.
Приблизно кожні 11 років наша зірка переходить в стан турбулентності, викликаючи сильні виверження.
Після піку він заспокоюється до більш тихої фази, перш ніж почати все заново.
Це відомо як сонячний цикл.
Ці припливи й відливи сонячної активності впливають на всю сонячну систему, включаючи електроніку космічних кораблів і астронавтів, на яких може впливати радіація частинок, якщо вони недостатньо захищені.
Розуміння сонячного циклу — одна з найстаріших проблем у фізиці Сонця, і зараз його пророкування стає більш важливим, ніж коли-небудь, коли ми вирушаємо на Місяць, Марс і далі.
Отже, ось способи, якими ми навчилися відстежувати це.
[Текст: 1: Підрахуйте сонячні плями] Отже, ласкаво просимо на купол.
Сьогодні ми збираємося поспостерігати за Сонцем і подивитися, чи є на ньому сонячні плями.
Щоранку, коли небо чисте, Олів'є дивиться в телескоп в пошуках сонячних плям.
Це темні плями на Сонці, які є основним джерелом сонячних вивержень.
Вони з'являються і зникають на поверхні Сонця.
Отже, ми не дивимося на Сонце.
Фактично, ми дивимося на тінь інструменту.
Потім ми кладемо папір в одне і те ж місце, і тоді ми можемо почати малювати.
Олів'є і група спостерігачів за Сонцем олівцем фіксують малюнок сонячних плям.
Перша відома згадка про сонячні плями датується близько тисячі років тому в Китаї.
Після винаходу телескопа в 17 столітті стали проводитися звичайні спостереження.
Сьогодні ящики для сонячних плям і раніше використовують ту ж техніку.
Хоча в останні десятиліття ми створили супутники, які можуть бачити Сонце набагато більш докладно, малювання вручну дозволяє зберегти багатовіковий рекорд.
Реєстрація числа сонячних плям почалася набагато раніше, ніж будь-який інший інструмент, що дозволяє вченим аналізувати поведінку Сонця протягом багатьох-багатьох сонячних циклів.
Число сонячних плям збирається з обсерваторій по всьому світу і є усередненим.
Протягом кожного 11-річного циклу кількість сонячних плям збільшується з нуля до піка, а потім знову падає до нуля.
Вчені використовують ці числа, щоб визначити, коли починається новий сонячний цикл і наскільки він активний.
Сонячний максимум, період найбільшої активності, може сильно варіюватися від циклу до циклу.
Чим більше плям, тим частіше зустрічаються сонячні бурі всіх типів — деякі з яких створюють полярне сяйво, а деякі можуть впливати на електричні мережі на Землі.
Але кількість сонячних плям — не єдиний показник, який ми бачимо; ці числа часто поєднуються з іншими знаками.
[Текст: 2: Відстеження місця розташування сонячних плям] На початку кожного циклу сонячні плями з'являються на Сонце в середніх широтах на короткі періоди від декількох годин до днів.
При сонячному мінімумі часто бувають дні взагалі без плям.
У міру того як Сонце стає більш активним, плями утворюються ближче до екватора і можуть залишатися на ньому від тижнів до місяців.
Ці патерни сонячних плям дають ключ до розгадки того, що рухає сонячним циклом — скручування магнітного поля Сонця.
Як і Земля, Сонце має магнітне поле з північним і південним полюсами.
Але на відміну від Землі магнітне поле Сонця стає надзвичайно складним.
Це тому, що Сонце складається з плазми — зарядженого газу, який генерує електричні струми.
Коли Сонце обертається, плазма навколо екватора рухається швидше, ніж близько полюсів, в результаті чого магнітні поля розтягуються, подовжуються, а потім скручуються.
Потім злами магнітних полів прориваються через поверхню у вигляді сонячних плям розміром більша за Землю.
У міру розвитку сонячного циклу з'являється більше сонячних плям, і магнітне поле стає більш заплутаним.
На піку сонячного циклу магнітне поле Сонця перевертається — північний полюс перемикається на південний і навпаки.
Потім цикл сповільнюється, щоб почати новий цикл.
В кінцевому підсумку вчені зможуть побачити результат цього повороту в межах сонячних плям за допомогою супутників.
[Текст: 3: Знайдіть нові сонячні плями] Це чорно-біле зображення Сонця показує магнітне поле на поверхні.
Більшість плям з'являються парами.
Як у магніту, одна сторона позитивна, а інша негативна.
Після утворення вони поступово знову зникають, залишаючи після себе залишки магнітних полів, які рухаються до полюсів Сонця.
Зрештою, кожен полюс накопичує досить магнітних полів, змушуючи полюса Сонця перевертатися на піку циклу.
Потім з'являються нові групи плям з протилежною полярністю.
Вчені шукають послідовний ланцюжок цих нових сонячних плям, щоб оголосити наступний сонячний цикл.
Але перехід між циклами повільний і безладний.
Цикли часто накладаються один на одного, створюючи на Сонце одночасно старі та нові сонячні плями.
Вчені можуть визначити, що ми знаходимося в новому циклі, тільки коли кількість нових сонячних плям обжене старі, що може становити від шести місяців до року після початку нового циклу.
Хоча ці плями служать видимим засобом відстеження, в останні роки вчені виявили ще один сигнал, який важко побачити із Землі.
[Текст: 4: Виміряйте силу полюсів Сонця] Сила полюсів Сонця під час мінімуму сонячної активності може допомогти передбачити, наскільки активним буде наступний цикл.
Після того, як полюса на піку помінялися місцями, вчені уважно стежать за ним протягом наступних кількох років.
Якщо магнітні поля, накопичені на полюсах, стануть сильними в цей час, імовірно, наступного сонячний цикл буде активним.
Якщо накопичення слабке, наступний сонячний цикл не буде таким активним.
Хоча ми використовуємо ці індикатори для відстеження Сонця, робити прогнози, як і раніше складно.
Зрештою, ми отримали тільки докладні супутникові спостереження за останніми чотирма сонячними циклами, а вчені все ще дізнаються, що викликає цикл Сонця.
Так що, поки ми не зберемо докупи ці втрачені частини, Сонце, навіть з його 11-літнім годинником, буде продовжувати нас дивувати.