Отчего фонтанируют пятна на Солнце?

Календарные совпадения случаются везде, даже в науке. Ровно сто лет назад английский астроном Джон Эвершед обнаружил странное явление. Изучая темные пятна на поверхности Солнца, он понял, что они будто фонтанируют: радиальные потоки солнечной плазмы двигаются от центра пятна к периферии со скоростью в несколько километров в секунду. Ему показалось, что пятна пронизаны радиальными потоками солнечной плазмы, которые двигались от центра пятна к периферии со скоростью нескольких километров в секунду. И вот как раз в юбилейный год эффект Эвершеда объяснили астрофизики из США и ФРГ при компетентном участии новейшего суперкомпьютера IBM Power 575 с быстродействием 76 триллионов операций в секунду. 18 июня их совместное сообщение появилось на сайте Science Express.

Видны два пятна на поверхности Солнца (верхнее черно-белое изображение) и они же — под поверхностью (цветное). Новые пятна обычно рождаются парами с противоположным направлением магнитного поля, поэтому одно пятно закрашено черным, а второе — белым.

Все знают, что на Солнце есть пятна. Это нестабильные образования в фотосфере, нижнем слое плазменной оболочки нашего светила. В ее толще периодически возникают и исчезают менее нагретые участки, которые светятся слабее и поэтому выглядят темными пятнами. Среднее пятно имеет диаметр 60 000 км — в 5 раз больше диаметра Земли. Общее число пятен изменяется с периодичностью в 11 лет (причины этой цикличности пока не установлены).

Согласно популярному поверью, солнечные пятна непосредственно воздействуют на климат и, как утверждал Чижевский, на общественные процессы. Не возьмусь утверждать, что это неверно, но, во всяком случае, не доказано. Однако точно известно, что увеличение числа пятен сопровождается большим количеством солнечных вспышек. Эти выбросы быстрых заряженных частиц возмущают земное магнитное поле, а посему сказываются на нашем самочувствии, нарушают радиосвязь и мешают навигационным системам.

Теперь об эффекте Эвершеда. В последние годы, чтобы объяснить, почему пятна пульсируют, было построено несколько моделей. Однако все объяснения базировались на многочисленных гипотезах и упрощениях, справедливость которых оставалась сомнительной. А Матиас Ремпель и его коллеги объяснили эффект Эвершеда «по-честному»: в свою модель они заложили только главные принципы науки о плазме, вкупе с фактическими данными о движении вещества и энергии в солнечных глубинах. Компьютер переварил эту информацию и просчитал движение плазмы на прямоугольном участке солнечной поверхности со сторонами в 98 и 49 тысяч километров и глубиной в 6 тысяч километров:

Оказывается, по мере удаления от центра пятна магнитное поле из вертикального становится горизонтальным и гонит плазму к периферии. Направление поля показано стрелками.

Компьютер правильно предсказал, что пятна должны появляться парами с противоположным направлением магнитного поля, как это и происходит в природе. Компьютерная симуляция также позволила понять причину эвершедовских течений. Оказалось, они возникают потому, что поодаль от центра пятна магнитное поле из вертикального делается почти горизонтальным. Оно взаимодействует с восходящими из солнечных глубин потоками плазмы и поворачивает их по направлению к периферии пятна.

Я с удовольствием поздравил Матиаса Ремпеля с замечательной работой. Не удержавшись, спросил: «Как вы считаете, влияют ли пятна на земную политику и историю?» Он в ответ хмыкнул и сказал, что ему известно лишь о воздействии солнечных вспышек на земную ионосферу и магнитосферу, а больше ничего...

Сегодня его команда объяснила основные свойства пятен. Именно что основные, потому как еще многое нужно объяснить. И тем не менее это чрезвычайно серьезный прорыв в понимании солнечной активности. Ведь еще несколько лет назад такие вычисления были не по зубам ни одному компьютеру.