Некоторые из великих космических тайн намного ближе к источнику, чем вы могли думать.
Возьмем наше Солнце – источник энергии для всего живого на Земле. Оно генерирует мощные вспышки и выбросы коронарной массы, питая энергией межпланетное пространство, создавая прекрасное полярное сияние в высоких широтах нашей планеты. Впрочем, само Солнце имеет загадочную горячую атмосферу, причины нагревания которой до недавнего времени были полностью непонятны. Теперь же, с помощью комплексного компьютерного моделирования, основанного на тщательном наблюдении, эта давняя тайна постепенно начинает раскрываться.
Основой, которая движет нашим Солнцем, являются его доминирующее магнитное поле, которое нагревает солнечную атмосферу, именуемую короной, до миллионов градусов. Похожие на светящиеся нити электрического камина, линии магнитного поля поднимаются из глубин Солнца и достигают его короны. Считается, что эти динамически петли перегретой плазмы, называемые корональные петлями, формируют основу коронарного механизма нагревания.
Эти линии поля являются очень динамичными, постоянно увеличиваются и уменьшаются в соответствии с одиннадцатилетним солнечным циклом. По непонятным пока причинам, этот внутренний генератор Солнца становится более напряженным приблизительно каждые 11 лет. В этот момент солнечная активность увеличивается, а затем прорывается наружу. Этот период мы называем максимальной солнечной активностью. Космические метеорологи предсказывают увеличение магнитной активности, которая запускает скопление активных районов и темных точек, называемых пятнами на Солнце. В это время массивные солнечные извержения, которые могут влиять на нашу планету, достигают своего пика.
Именно поэтому такое внимание уделяется Солнцу. Наша высокотехнологичная цивилизация зависит от целой армады спутников, и мы все более и более зависим от соединенных в единую всемирную сеть устройств, которые управляют нашей каждодневной жизнью. Если Солнце произведет в нашу сторону мощный выброс коронарной массы, которая состоит из пузыря частиц высокой энергии, то это сможет разорвать в клочья нашу планетарную магнитосферу, нейтрализовать наши спутники и вызвать перегрузку национальных энергосистем. Если последний момент вам кажется чем-то из области научной фантастики, вспомните отключение энергосистемы компании Hydro-Québec в Канаде в 1989 году. Да, подобное таки случается. Внезапно города погрузятся во тьму и перестанут поступать сообщения в социальных сетях.
Чтобы понять, что стоит за солнечным циклом, почему он происходит, энергетические процессы, которые управляют мощными вспышками в короне Солнца и их влияние на Землю, мы должны в первую очередь понять, как генерируется солнечный магнетизм. Наши знания в этой сфере весьма поверхностны и обрывочны.
По словам Дина Песнела (Dean Pesnell), специалиста Центра космических полетов НАСА Goddard (NASA’s Goddard Space Flight Center), расположенного в Гринбелт, Мериленд, ученые точно не уверены, где именно создаются магнитные поля. Это может быть как глубоко внутри Солнца, так и близко к поверхности, или же на большом промежутке.
Как и в любых других астрономических исследованиях, необходим большой объем данных. Поэтому в настоящее время Обсерватория солнечной динамики НАСА (NASA’s Solar Dynamics Observatory) работает в сотрудничестве с другими солнечными телескопами и обсерваториями космической погоды, чтобы увидеть динамику Солнца более детально, чем ранее. Но, чтобы интерпретировать эти наблюдения, нам необходимы дополнительные компьютерные модели, оперирующие понятиями физики позади солнечной короны. Это позволит объяснить феномен, который мы наблюдаем, и приведет к лучшему пониманию состояния Солнца, поможет космическим метеорологам предсказывать, где и когда ударит следующий солнечный шторм.
На этом видео модель Поверхности Источников Потенциальных Полей (Potential Field Source Surface, PFSS) демонстрируется Холли Гилбертом (Holly Gilbert), заместителем директора Отделения гелиофизических исследований (Heliophysics Science Division) Центра космических полетов НАСА Goddard. Модель, подобная этой, помогает ученым понять, как развиваются магнитные поля Солнца, даже обеспечивая имитацию происходящего на его противоположной стороне.
И хотя мы все еще находимся далеко от полного понимания, как работает генератор внутри Солнца, мы хорошо осведомлены о злобном шаре намагниченной плазмы, которую оно может направить в нашу сторону. Гелиофизики постоянно улучшают модели и способы прогнозирования того момента, когда очередной большой солнечный шторм ударит по нашей планете.