Ученые раскрыли тайну солнечных пятен, волновавшую астрономов со времен Галилея — спустя 400 лет

Солнечные пятна — темные области на поверхности Солнца, впервые замеченные Галилеем в начале XVII века — давно интриговали ученых. Эти явления, связанные с локальным усилением магнитного поля, могут существовать от нескольких дней до нескольких месяцев, несмотря на нестабильные условия в солнечной короне. До сих пор никто точно не знал, что именно удерживает их от разрушения.

Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, предлагает долгожданное объяснение. Международная команда исследователей из Института физики Солнца (Германия) разработала новый способ анализа магнитной стабильности солнечных пятен, позволяющий понять, как они сохраняются в условиях экстремальных температур и давления.

Солнечные пятна возникают в зонах, где магнитное поле достигает интенсивности, сопоставимой с полем в аппаратах МРТ, но охватывает территорию, превосходящую по размерам Землю. Эти области выглядят темными, потому что они холоднее окружающей поверхности, но если изолировать солнечное пятно от остального диска и наблюдать его с расстояния, оно будет ярче полнолуния!

Солнечная активность и космическая погода

Число солнечных пятен меняется по 11-летнему циклу активности Солнца. Во время пиков наблюдаются солнечные вспышки и корональные выбросы массы — ключевые компоненты космической погоды, способные вызвать сбои в работе спутников, электросетей и навигационных систем на Земле.

Ученые давно предполагали, что стабильность пятен обеспечивается тонким равновесием между газовым давлением и магнитными силами, но подтвердить это было сложно из-за искажений от атмосферы Земли, мешающих наземным измерениям.

Прорыв в наблюдениях: немецкий телескоп GREGOR

Команда, работавшая под эгидой Max Planck Institute for Solar System Research, модернизировала технологию, устранив атмосферное «размытие» в данных, полученных с помощью телескопа GREGOR. Это позволило измерить поляризованный свет, испускаемый Солнцем, с точностью, ранее доступной только спутниковым обсерваториям, но с гораздо меньшими затратами.

В результате анализа оказалось, что магнитные силы внутри пятен идеально сбалансированы внутренним давлением. Это тонкое равновесие объясняет, почему солнечные пятна могут быть устойчивыми в течение длительного времени, несмотря на турбулентность солнечной атмосферы.

Практическая значимость открытия

Понимание механизмов устойчивости солнечных пятен критически важно для прогнозирования солнечных бурь. Такие знания помогают своевременно оценивать риски для спутниковой инфраструктуры, систем связи и астронавтов на орбите. В условиях растущей зависимости человечества от электронных технологий, точный прогноз космической погоды становится все более важным.

Эта работа объединяет достижения в области астрофизики, солнечной физики, спектроскопии и телескопических наблюдений, открывая новое окно в понимание физических процессов на других астрономических объектах.

Кроме того, совсем недавно НАСА опубликовало самые детальные снимки Солнца за всю историю наблюдений — их передал зонд Parker Solar Probe с расстояния всего 6 миллионов километров. Эти изображения помогут ученым лучше понять природу солнечного ветра и космической погоды, от которых напрямую зависит надежность спутников, электросетей и других технологий на Земле.