După inventarea telescopului, astronomii Galileo Galilei, Thomas Herriot, Christoph Scheiner și Jan Fabricius au descoperit în mod independent că pe discul Soarelui apar pete. Cu toate acestea, a fost nevoie de aproape 250 de ani pentru a înțelege că comportamentul Soarelui urmează un anumit program cu o perioadă de 11 ani. Periodicitatea de unsprezece ani a activității solare a fost descoperită accidental în secolul al XIX-lea de către farmacistul german Heinrich Schwabe. Era interesat de astronomie și, folosind un telescop amator, a căutat să descopere o planetă minoră ipotetică pe orbita lui Mercur. Nu a găsit niciodată planeta, dar datorită observațiilor sistematice a descoperit ciclurile de activitate solară. Astfel de observații ale petelor solare sunt acum efectuate de două ori pe zi pe parcursul anului de către observatoarele din întreaga lume, iar prezicerea ciclului solar de 11 ani este de o importanță capitală în multe domenii ale activității umane în spațiu și pe Pământ.

Vremea spațială

La începutul secolului al XX-lea, remarcabilul om de știință rus Alexander Chizhevsky a propus ideea vremii spațiale și a pus bazele apariției unei noi ramuri a științei care studiază relațiile solar-terestre. El a spus că Pământul este în permanență în brațele Soarelui. Iar starea de spirit a Soarelui este transmisă Pământului prin aceste îmbrățișări. Din corona solară, atmosfera Soarelui, curge constant vântul solar, un flux de particule încărcate care suflă peste Pământ și alte planete ale sistemului solar. Vântul solar transportă energia Soarelui, se întinde și poartă cu el câmpul magnetic solar în spațiul cosmic. Ca urmare, întregul sistem solar este umplut cu vânt solar și câmp magnetic solar. Și din moment ce Soarele se rotește, câmpul magnetic din spațiul interplanetar ia forma unor pliuri ondulate în spirală, ca o fustă de balerină cu mai multe straturi. Și Pământul și toate planetele sistemului solar trăiesc în aceste cute.

Observatorul Solar și Heliosferic Imaginea ilustrează activitatea solară pe o perioadă de 11 ani, de la un minim în 1996 la un maxim în 2001 până la o revenire la minim în 2006

Într-un fel sau altul, oamenii trebuie să țină cont de prognozele evenimentelor active pe Soare în planurile lor zilnice. Punerea unui satelit în modul sigur în timpul evenimentelor solare active poate preveni întreruperea rețelelor solare și a sistemelor cheie ale satelitului. Vremea spațială este o amenințare pentru astronauții din spațiul cosmic expuși la o expunere semnificativă la radiații peste pragul pentru boala radiațiilor. Evenimentele active pe Soare pot provoca interferențe în propagarea semnalelor radio. Vremea spațială afectează dozele de radiații primite de piloți și pasageri, în special în timpul zborurilor transpolare. Prognoza în timp util a vremii spațiale este de mare importanță pentru aviație și protecția unui număr de sisteme tehnice de la sol, pentru zborurile spațiale umane și lansările de sateliți științifici și comerciali.

Ciclul solar începe cu apariția petelor solare la poli; pe măsură ce ciclul progresează, apar tot mai multe pete solare, care se deplasează de la poli la ecuatorul Soarelui. La minimum de activitate solară, când practic nu există pete pe Soare, câmpul magnetic al Soarelui arată ca un magnet obișnuit, cu linii magnetice circulare și doi poli. Deoarece ecuatorul Soarelui se rotește mai repede decât polii, în timpul rotației Soarelui câmpul magnetic pare să se încurce, ca o minge de fir. Pe măsură ce activitatea solară se apropie de maxim, câmpul magnetic familiar cu doi poli se transformă în multe câmpuri magnetice locale pe suprafața Soarelui, bucle încurcate sunt prezentate în atmosfera solară care conțin materie solară și pot fi ejectate sub formă de erupții și ejecții de masă coronară și ajung pe Pământ. În consecință, la maximul activității solare, numărul de evenimente active pe Soare crește semnificativ. Pe de altă parte, la apogeul său, câmpul magnetic al Soarelui este atât de puternic încât mătură razele cosmice galactice din sistemul nostru solar, care reprezintă un mare pericol pentru sistemele tehnologice din spațiu. La fiecare 11 ani, polii Soarelui își schimbă locurile, cel sudic apare în locul celui nordic și invers. Acesta este un proces complex care nu este pe deplin înțeles, iar modelul dinamului solar este una dintre cele mai dificile probleme neliniare din fizica matematică.

Prognoza ciclului solar

Fiecărui ciclu solar i se atribuie un număr pentru comoditate, de exemplu, acum ne apropiem de un minim de 24 de cicluri de activitate solară. Sarcina oamenilor de știință este să prezică cât mai devreme posibil puterea următorului ciclu de 25 de activități solare. Oamenii de știință de la Skoltech, Karl-Franz-Universität Graz și Observatorul Regal din Belgia au dezvoltat o metodă care face posibilă prezicerea puterii următorului ciclu de 11 panglici foarte devreme, și anume în stadiul maxim al ciclului solar actual. Aceasta înseamnă că ciclul solar actual, la apogeul său, când câmpul magnetic solar se inversează, are deja cunoștințe despre puterea viitorului ciclu de 11 ani. Aceste descoperiri pot ajuta la studiul mecanismului de acțiune al dinamului solar. Analiza a arătat că variațiile pe termen scurt ale activității solare în timpul fazei de cădere a ciclului sunt legate de puterea ciclului următor. Salturile bruște ale activității în faza de cădere și o încetinire a ratei de scădere a numărului relativ de pete solare indică prezența activității, care se manifestă printr-o amplitudine mai mare a următorului ciclu comparativ cu ciclul actual. Acest studiu propune o metodă nouă și robustă de cuantificare a variațiilor activității solare pe termen scurt deja în stadiul maxim al ciclului solar actual, la începutul fazei de declin și generează un indicator semnificativ pentru prezicerea puterii următorului ciclu.

Prognoza prezice că activitatea solară viitoare va fi scăzută, iar puterea următorului ciclu solar 25 va fi chiar mai mică decât puterea ciclului solar actual 24. Rezultatele studiului au fost publicate în The Astrophysical Journal.

„Vremea în spațiu este știința viitorului, ceva care ne unește pe toți, ne face viața mai bună și ne permite să avem grijă de planeta noastră. Acesta este următorul pas în explorarea spațiului. Și indiferent de ce furtuni năvăli, vă dorim vreme bună în spațiu!” — spune primul autor al studiului, profesorul Skoltech Tatyana Podladchikova.

Material furnizat de serviciul de presă al Institutului de Știință și Tehnologie Skolkovo (

Timp de unsprezece zile întregi pe Soare, contrar binecunoscutului zical, nu există nici un loc. Aceasta înseamnă că steaua noastră intră într-o perioadă de activitate minimă, iar furtunile magnetice și erupțiile cu raze X vor deveni rare în anul următor. L-am rugat pe Serghei Bogachev, un angajat al Laboratorului de Astronomie Solară cu Raze X al Institutului de Fizică Lebedev, Doctor în Științe Fizice și Matematice, să vorbească despre ce se întâmplă cu Soarele atunci când activitatea lui crește din nou și ce explică aceste scăderi și ridicări.

Nu există pete solare pe soare astăzi

Numărul mediu lunar de lup pe Soare - un indice folosit de oamenii de știință pentru a măsura numărul de pete solare - a scăzut sub 10 în primele trei luni ale anului 2018. Înainte de asta, în 2017 a rămas la nivelul de 10–40 și un an. mai devreme, în câteva luni, a ajuns la 60. În același timp, erupțiile solare aproape că au încetat să apară pe Soare și, odată cu acestea, numărul furtunilor magnetice de pe Pământ tinde spre zero. Toate acestea indică faptul că steaua noastră se îndreaptă cu încredere către următorul minim de activitate solară - o stare în care se găsește aproximativ la fiecare 11 ani.

Însuși conceptul de ciclu solar (și prin el se înțelege schimbarea periodică a maximelor și minimelor activității solare) este fundamental pentru fizica Soarelui. De mai bine de 260 de ani, din 1749, oamenii de știință monitorizează zilnic Soarele și înregistrează cu atenție poziția petelor solare și, desigur, numărul acestora. Și, în consecință, de mai bine de 260 de ani, s-au observat modificări periodice pe aceste curbe, oarecum asemănătoare cu bătaia unui puls.

Fiecărui astfel de „bătăi ale inimii solare” i se atribuie un număr și un total de 24 de astfel de bătăi au fost observate de la începutul observațiilor. Prin urmare, acesta este exact câte cicluri solare sunt încă familiare omenirii. Câte dintre ele au fost în total, fie că există tot timpul cât există Soarele, fie că apar sporadic, dacă amplitudinea și durata lor se schimbă și ce durată, de exemplu, a avut ciclul solar în timpul dinozaurilor - nu există niciun răspuns la toate aceste întrebări, precum și la întrebarea dacă ciclul de activitate este caracteristic tuturor stelelor de tip solar sau există doar pe unele dintre ele și, dacă există, atunci dacă două stele cu aceeași rază și masa va avea aceeași perioadă de ciclu. Nici asta nu știm.

Astfel, ciclul solar este unul dintre cele mai interesante mistere solare și, deși știm destul de multe despre natura sa, multe dintre principiile sale fundamentale sunt încă un mister pentru noi.

Graficul activității solare, măsurat prin numărul de pete solare, de-a lungul întregii istorii a observațiilor

Ciclul solar este strâns legat de prezența unui așa-numit câmp magnetic toroidal în Soare. Spre deosebire de câmpul magnetic al Pământului, care are forma unui magnet cu doi poli - nord și sud, ale cărui linii sunt direcționate de sus în jos, Soarele are un tip special de câmp care este absent (sau care nu se poate distinge) pe Pământ - acestea sunt două inele magnetice cu linii orizontale care înconjoară Soarele. Unul este situat în emisfera nordică a Soarelui, iar al doilea în sud, aproximativ simetric, adică la aceeași distanță de ecuator.

Liniile principale ale câmpului toroidal se află sub suprafața Soarelui, dar unele linii pot pluti la suprafață. În aceste locuri, unde tuburile magnetice ale câmpului toroidal străpung suprafața solară, apar petele solare. Astfel, numărul de pete solare într-un sens reflectă puterea (sau mai precis, fluxul) câmpului magnetic toroidal asupra Soarelui. Cu cât acest câmp este mai puternic, cu atât petele sunt mai mari, cu atât numărul lor este mai mare.

În consecință, din faptul că o dată la 11 ani petele de pe Soare dispar, putem presupune că o dată la 11 ani câmpul toroidal dispare pe Soare. Așa este. Și de fapt aceasta - apariția și dispariția periodică a câmpului toroidal solar cu o perioadă de 11 ani - este cauza ciclului solar. Petele și numărul lor sunt doar semne indirecte ale acestui proces.

De ce ciclul solar este măsurat după numărul de pete solare și nu după puterea câmpului magnetic? Ei bine, cel puțin pentru că în 1749, desigur, nu puteau observa câmpul magnetic de pe Soare. Câmpul magnetic al Soarelui a fost descoperit abia la începutul secolului XX de astronomul american George Hale, inventatorul spectroheliografului - un instrument capabil să măsoare cu mare precizie profilele liniilor din spectrul solar, inclusiv observarea divizării acestora. sub influenţa efectului Zeeman. De fapt, aceasta nu a fost doar prima măsurare a câmpului Soarelui, ci, în general, prima detectare a unui câmp magnetic într-un obiect extraterestre. Așa că tot ceea ce a rămas pentru astronomii din secolele XVIII-XIX a fost să observe petele solare și nu au avut nici măcar cum să ghicească despre legătura lor cu câmpul magnetic.

Dar de ce atunci continuă să fie numărate punctele în zilele noastre, când s-a dezvoltat astronomia cu mai multe unde, inclusiv observații din spațiu, care, desigur, oferă informații mult mai precise despre ciclul solar decât simpla numărare a numărului Wolf? Motivul este foarte simplu. Oricare ar fi parametrul ciclului modern pe care îl măsurați și oricât de precis este acesta, această cifră nu poate fi comparată cu datele din secolele al XVIII-lea, al XIX-lea și din cea mai mare parte a secolelor XX. Pur și simplu nu îți vei da seama cât de puternic sau slab este ciclul tău.

Ultimul ciclu de activitate solară

Date/imagine SILSO, Observatorul Regal al Belgiei, Bruxelles

Singura modalitate de a face o astfel de comparație este să numărați numărul de pete, folosind exact aceeași metodă și exact aceeași formulă ca acum 200 de ani. Deși este posibil ca în 500 de ani, când s-au acumulat serii semnificative de date noi privind numărul de erupții și fluxuri de emisii radio, seria numerelor petelor solare să își piardă în sfârșit din relevanță și să rămână doar ca parte a istoriei astronomiei. Până acum nu este cazul.

Cunoașterea naturii ciclului solar ne permite să facem câteva predicții despre numărul și locația petelor solare și chiar să determinăm cu exactitate momentul în care începe un nou ciclu solar. Ultima afirmație poate părea dubioasă, deoarece într-o situație în care numărul de spoturi a scăzut la aproape zero, pare imposibil să se afirme cu încredere că spotul care a fost acolo ieri a aparținut ciclului anterior, iar spotul de astăzi face deja parte din ciclu nou. Cu toate acestea, există o astfel de cale și este legată tocmai de cunoașterea naturii ciclului.

Deoarece petele solare apar în acele locuri în care suprafața Soarelui este străpunsă de liniile câmpului magnetic toroidal, fiecărui punct i se poate atribui o anumită polaritate magnetică - pur și simplu în direcția câmpului magnetic. Locul poate fi „nord” sau „sudic”. Mai mult, deoarece tubul câmpului magnetic trebuie să străpungă suprafața Soarelui în două locuri, petele ar trebui să se formeze de preferință în perechi. În acest caz, spotul format în locul în care liniile câmpului toroidal părăsesc suprafața va avea polaritate nordică, iar spotul pereche format acolo unde liniile se întorc va avea polaritate sudică.

Întrucât câmpul toroidal înconjoară Soarele ca un inel și este îndreptat orizontal, perechile de pete solare sunt orientate predominant orizontal pe discul solar, adică sunt situate la aceeași latitudine, dar una se află în fața celeilalte. Și deoarece direcția liniilor de câmp în toate punctele va fi aceeași (sunt formate dintr-un inel magnetic), atunci polaritățile tuturor punctelor vor fi orientate în același mod. De exemplu, primul loc, lider în toate perechile, va fi nordul, iar al doilea, întârziat, sudic.

Structura câmpurilor magnetice în regiunea petelor solare

Acest tipar va fi menținut atâta timp cât există acest inel de câmp, adică toți cei 11 ani. În cealaltă emisferă a Soarelui, unde se află al doilea inel simetric al câmpului, polaritățile vor rămâne, de asemenea, aceleași pentru toți cei 11 ani, dar vor avea direcția opusă - primele pete vor fi, dimpotrivă, sudice, iar al doilea - nordic.

Ce se întâmplă când ciclul solar se schimbă? Și se întâmplă un lucru destul de surprinzător, numit inversarea polarității. Polii magnetici nordici și sudici ai Soarelui își schimbă locurile, iar odată cu ei se schimbă și direcția câmpului magnetic toroidal. În primul rând, acest câmp trece prin zero, acesta este ceea ce se numește minim solar, și apoi începe să-și revină, dar într-o altă direcție. Dacă în ciclul anterior punctele frontale dintr-o anumită emisferă a Soarelui aveau polaritate nordică, atunci în noul ciclu ele vor avea deja polaritate sudică. Acest lucru face posibilă distingerea punctelor ciclurilor învecinate unele de altele și înregistrarea cu încredere a momentului în care începe un nou ciclu.

Dacă ne întoarcem la evenimentele de pe Soare chiar acum, observăm procesul de moarte a câmpului toroidal al celui de-al 24-lea ciclu solar. Rămășițele acestui câmp încă mai există sub suprafață și chiar uneori plutesc în vârf (vedem pete slabe izolate în aceste zile), dar, în general, acestea sunt ultimele urme ale „verii însorite” pe moarte, precum ultimele zile calde din noiembrie. Nu există nicio îndoială că în următoarele luni acest câmp va muri în sfârșit și ciclul solar va atinge un alt minim.

Oamenii de știință de la Laboratorul de Astronomie Solară cu Raze X al Institutului de Fizică poartă numele. P.N. Lebedev RAS (FIAN) a detectat pe stea o regiune cu un câmp magnetic de altă direcție, diferită de cea care a existat în ultimii 11 ani. Potrivit astrofizicienilor, acest lucru indică apropierea unui nou ciclu de activitate solară. Site-ul web al laboratorului raportează acest lucru.

Câmpuri magnetice posibile ale noului al 25-lea ciclu solar
Fotografia a fost făcută de telescopul HMI pe satelitul SDO pe 8 noiembrie 2018.

Activitatea Soarelui se modifică cu o anumită periodicitate sub influența câmpului magnetic al stelei. Aceste perioade se numesc cicluri solare. Modificarea câmpului magnetic al Soarelui este asociată cu un mecanism dinam, sau dinam solar. În timpul ciclului, liniile câmpului magnetic își schimbă direcția: la început sunt situate de-a lungul meridianelor, iar când se atinge activitatea maximă, sunt înlocuite cu cele îndreptate de-a lungul paralelelor. În această perioadă, numărul de pete de pe stea atinge maximul. Apoi liniile revin în poziția „verticală”, dar în direcția opusă celei inițiale. Întregul proces durează aproximativ 11 ani, motiv pentru care se numește ciclu solar de 11 ani. Și întrucât la minimul ciclului solar câmpul magnetic global al stelei își schimbă direcția, pentru ca aceasta să revină la poziția inițială este necesar ca un ciclu de 22 de ani să treacă.

În Rusia, principalul centru pentru studierea activității solare este Laboratorul de astronomie solară cu raze X. Angajații săi monitorizează și analizează activitatea solară folosind complexul de telescop spațial TESIS dezvoltat în laborator. Acest echipament este instalat la bordul satelitului rusesc CORONAS-FOTON, lansat în 2009 din cosmodromul Plesetsk. Datorită TESIS, oamenii de știință au obținut peste jumătate de milion de imagini noi ale coroanei solare, erupțiilor solare, ejecțiilor de masă coronală și altor fenomene.

Astfel, pe 8 noiembrie, folosind TESIS, oamenii de știință au înregistrat o regiune a unui câmp magnetic de altă direcție pe Soare. A apărut departe de ecuator și a durat aproximativ o zi. Apoi, pe 17 noiembrie, la aproximativ aceleași latitudini, a apărut un nou flux magnetic în aceeași direcție ca pe 8 noiembrie. Acum este aproape distrus, dar urmele sale sunt încă vizibile pe discul Soarelui.

Astrofizicienii asociază apariția acestor zone cu începutul iminent al unui nou ciclu solar. Câmpurile magnetice de pe Soare se formează la adâncimi mari și „plutesc” la suprafață foarte încet. De regulă, „primele rândunele” ale unui nou ciclu sunt astfel de mici insule magnetice care au reușit să străpungă grosimea plasmei solare la mai mult de 200.000 km adâncime.

După aceasta, evenimentele pot începe să se dezvolte în funcție de diferite scenarii. Este posibilă o creștere lentă a activității pe parcursul a doi-trei ani. Dar poate exista și o creștere bruscă de la șase luni până la un an, după care vor începe o serie de erupții - emisii colosale de energie și o creștere a nivelului de raze X și radiații ultraviolete de la Soare. Când un flux de particule de înaltă energie ajunge pe Pământ, poate provoca furtuni magnetice. Ele, la rândul lor, pot duce la supraîncărcări în sistemele electrice și pot întrerupe comunicațiile radio.

Graficele de pe această pagină afișează dinamica activității solare în timpul ciclului solar actual. Tabelele sunt actualizate în fiecare lună de către SWPC cu cele mai recente prognoze ISES. Valorile observate sunt valori temporare care sunt înlocuite cu date finale atunci când sunt disponibile. Toate graficele de pe această pagină pot fi exportate ca fișiere JPG, PNG, PDF sau SVG. Fiecare set de date poate fi activat sau dezactivat făcând clic pe descrierea corespunzătoare de sub fiecare grafic.

Numărul de erupții solare de clasă C, M și X pe an

Acest grafic arată numărul de erupții solare de clase C, M și X care au avut loc în timpul anului specificat. Acest lucru oferă o idee despre numărul de erupții solare în raport cu numărul de pete solare. Deci, acesta este un alt mod de a vedea cum evoluează ciclul solar în timp. Aceste date provin de la SWPC al NOAA și sunt actualizate zilnic.

Graficul de mai jos arată numărul de erupții solare din clasa C, M și X care au avut loc în ultima lună, împreună cu numărul de pete solare din fiecare zi. Acest lucru oferă o idee despre activitatea solară din ultima lună. Aceste date provin de la SWPC al NOAA și sunt actualizate zilnic.

Numărul de zile perfecte într-un an

În perioadele de activitate solară scăzută, petele solare pot fi complet absente pe suprafața Soarelui; această stare a Soarelui este considerată impecabilă. Acest lucru se întâmplă adesea în timpul minimului solar. Graficul arată numărul de zile într-un anumit an în care nu au existat pete solare pe suprafața Soarelui.

Numărul de zile pe an în care au fost observate furtuni geomagnetice

Acest grafic arată numărul de zile pe an când au fost observate furtunile geomagnetice și cât de puternice au fost aceste furtuni. Acest lucru oferă o idee despre ce ani au fost multe furtuni geomagnetice și dinamica intensității lor.