Солнце — одновременно основной источник жизни и наибольшая угроза ей. С одной стороны, звезда каждую секунду преобразует четыре миллиона тонн материи в энергию, которая является основным источником света и тепла. С другой – это источник мощных выбросов, вызывающих сильные возмущения на Земле и околоземном космическом пространстве. Магнитные бури и полярные сияния – не что иное, как следствие происходящих на светиле аномалий. К счастью, сегодня учёные научились предугадывать эти проявления, а человечество в целом уже умеет нейтрализовать их негативное влияние.
В то же время некоторые происходящие на Солнце процессы вызывают тревогу у специалистов. Эксперты по всему миру констатируют небывалое снижение солнечной активности и предсказывают приближение нового ледникового периода – пятого за последние 400 тысяч лет.
Что такое солнечные циклы
Очень многое из того, что происходит на Солнце и, как следствие, во всей солнечной системе, зависит от состояния магнитного поля звезды. Его амплитуда и пространственная конфигурация постоянно меняются, что вместе с образованием и распадом в атмосфере светила других сильных полей приводит к трансформации волнового излучения небесного объекта и интенсивности потоков корпускул – частиц солнечного газа, находящегося в плазменном состоянии. Меняется и количество пятен – относительно холодных областей в его фотосфере – на поверхности Солнца.
Многолетние исследования показали, что активность звезды, связанная с появлением пятен, имеет циклическую структуру. Продолжительность циклов учёные оценивают по-разному – вплоть до шести тысяч лет, но чаще все всего выделяют три периода: 11-летний, 90-летний и 300-400-летние циклы.
Самый короткий из них является более выраженным и связан с изменениями направления основного компонента магнитного поля светила. Период характеризуется довольно быстрым – примерно в течение четырёх лет — увеличением числа солнечных пятен и последующим его уменьшением, которое занимает около семи лет. При этом оценка продолжительности цикла в 11 лет является усреднённой, в отдельных случаях он может длиться от девяти до 14 лет.
90-летняя вариация связана с периодическим уменьшением количества пятен в 11-летних циклах на 25-50 процентов. 300-400-летние отрезки и вовсе характеризуются возникновением длительных, продолжительностью до нескольких десятков лет, интервалов, когда пятен на Солнце появляется очень мало. Последний такой период был зафиксирован совсем недавно – в 2017 году. А самый известный – минимум Маундера – длился примерно с 1645 по 1715 годы и совпал по времени с наиболее холодной фазой похолодания климата — малым ледниковым периодом.
Как цикличность Солнца влияет на Землю
У учёных уже давно сформировались определённые представления, что активность звезды влияет на климат – как космический, так и земной. Когда пятен на Солнце возникает много, увеличивается вероятность пересоединения магнитных линий разной полярности. Видимым результатом этого процесса являются вспышки, характеризующиеся взрывным выделением энергии. Этот всплеск излучения, достигая Земли, вызывает сильные возмущения её магнитного поля, нарушает работу спутников и увеличивает вероятность возникновения северных сияний в низких географических широтах.
Ионосфера планеты также подвержена флуктуациям солнечной активности, что проявляется в изменении распространения коротких радиоволн. Влияет она и на химические процессы в атмосфере Земли, поскольку оказывает воздействие на интенсивность потоков галактических космических лучей.
Более того, в настоящее время известно, что изменение суммарной величины электромагнитного излучения Солнца лишь на один процент может повлечь за собой заметное изменение в распределении температуры и воздушных течений на Земле. Увеличение потока частиц приводит к тому, что тёплые течения с юга с ещё большей энергией устремляются в северные широты, а холодные, несущие арктический воздух, глубже проникают на юг.
Ждать ли нового ледникового периода
Каждый солнечный минимум традиционно вызывает опасения, что это начало очередного глобального похолодания, такого, которое наблюдалось на стыке XVII и XVIII веков. Во время малого ледникового периода глобальная средняя температура понизилась на один-два градуса по Цельсию, снег лежал на некоторых равнинах круглый год, а Гренландия покрылась ледниками. Более того, в русле рек Темзы и Дуная замерзала вода, а Москва-река на каждые полгода покрывалась льдом.
Однако для подобных катаклизмов недостаточно простого снижения солнечной активности, нужно существенное отклонение. Резкий спад, по мнению международной группы учёных, в которую вошла старший научный сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики и физического факультета МГУ Елена Попова, может произойти в 2030-2040 годах. Такой вывод специалисты сделали, проанализировав солнечное излучение в период циклов 1982-2002 годов. Полученные ими данные позволили вывести аналитические формулы, которые можно использовать для предсказания поведения светила в период с 1200 до 3200 года.
«Если существующие теории о влиянии солнечной активности на климат верны, то этот минимум приведёт к значительному похолоданию, аналогичному тому, которое наступило во время минимума Маундера. Ввиду того, что наш будущий минимум продлится три солнечных цикла — примерно 30 лет, возможно понижение температуры не будет таким глубоким, как в минимуме Маундера. Но это надо будет изучить детальнее», — цитирует Попову сайт МГУ.
Учёные видят немало и других «звоночков», предвещающих резкое снижение солнечной активности. Так, астроном Национальной солнечной обсерватории в Тусоне (штат Аризона) Маттью Пенн рассказал Deutsche Welle, что солнечные пятна вообще не наблюдаются, если напряжённость магнитного поля светила опускается ниже уровня в 1500 гаусс. При этом в предпоследнем цикле локальные поля слабели примерено на 50 гаусс в год.
«Если экстраполировать эту тенденцию, то уже к 2021 году они станут слишком слабыми и не смогут противодействовать конвекции. Пятна на Солнце исчезнут», — констатировал он.
Директор национальной солнечной обсерватории в Тусоне Фрэнк Хилл и вовсе отмечает, что в новом тысячелетии был зафиксирован сбой при формировании течения плазмы, движение которой к экватору звезды и становится причиной возникновения пятен.
Вместе с тем, связь между сбоями в активности солнца и началом ледниковых периодов до сих пор достоверно не установлена, и пока что эксперты очень осторожно высказываются по этому поводу.
«Моя позиция такова: мы не располагаем пока научными данными, которые могли бы подтвердить или опровергнуть такую взаимосвязь – подчеркнул Фрэнк Хилл. — Конечно, долгий минимум солнечной активности в принципе окажет какое-то влияние на все — и на исследования космического пространства, и на климат Земли. Но я всё же хочу подчеркнуть: мы прогнозируем изменения солнечного цикла, а вовсе не наступление нового малого ледникового периода».
