Отчего фонтанируют пятна на Солнце?

Суперкомпьютер решил вековую загадку

+T -
Поделиться:

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.

Комментировать Всего 7 комментариев

А почему они образуются парами с противоположно направленным полем? Есть еще какие-то объекты в природе, которые также парно себя ведут?

Вот у моей жены почему-то все родинки парные...

Все дело в трубках

Это как раз хорошо известно. Темные пятна рождают силовые трубки магнитного поля (точное называние - трубки магнитного потока), когда они всплывают в фотосферу с лежашего под ней слоя, конвективной зоны. Такие трубки всегда ориентированы примерно вдоль линии "восток-запад" и имеют разную полярность на разных сторонах от солнечного экватора. Поэтому пятна в норме возникают парами в экваториальных зонах обеих полушарий, и их магнитные поля ориентированы в противоположных направлениях. Впрочем, бывают и исключения.

класс! красивое объяснение...

По поводу солнца и вспышек на нем, есть фантастические на первый взгляд, но вполне реальные факты из прошлого о влиянии солнца на землю и нашу цивилизацию, а также  прогнозы на будущее. Если читаете по английски, то вот ссылка:

Вкратце - мощная вспышка на солнце, подобная той что случилась в 1859 году может отбросить нашу цивилизацию на сотню лет назад. Полярное сияние в 1859 году было видно на Гавайях! Все из-за того, что кусок плазмы весом в миллиарды тонн выброшенный солнцем в сторону земли нарушил геомагнитное поле. В современных условиях это значит, что в системе электропередач пойдет мощный индуцированный ток. В результате система расплавится от перегрузок, а также расплавятся понижающие и повышающие трансформаторы. Энергетические станции тоже не выдержат. Мир на долгое время может остаться без электричества.  От гораздо менее сильной вспышки в 1989 году вышла из строя система электропередач в Квебеке (Канада).Кстати, сейчас солнце необычно спокойно - уже несколько лет нет вспышек. Что это значит? Есть два мнения: первое, что это затишье перед бурей, и второе, что мы вступаем в эпоху пониженной солнечной активности, такие эпохи наблюдались в прошлом (например, т.н. Маундеровский минимум). Все должно проясниться в ближайшие год-два.

Супервспышки

Это верно. Супервспышка начала сентября 1859 года не только зажгла над Гаваями северное сияние, но и выбила телеграфную связь в глобальном масштабе. Конечно, высокоэнергетические процессы в фотосфере и короне могут причинить немалые неприятности.

Что касается периодичности солнечной активности, то ее причины пока толком не известны. Практически все специалисты согласны в том, что она связана с цикличностью магнитогидродинамических процессов в конвективной зоне, но ведь дьявол скрывается в деталях, а они пока служут предметом споров.

Прочитал статью, поразительная - спасибо! Особенно зацепило вот что: 150 лет назад такая вспышка произошла - и никто не заметил. Ну, телеграфы повырубало. А сегодня планета моментально останется без здравоохранения, без канализации и проточной воды. Умрут сотни тысяч людей с водителями ритма...

А еще через 10 лет? насколько мы станем более зависимы от электричества? от мозговых имплантов (как сообразил Сережа Ефременко, когда я сегодня с ним делился этими мыслями)

Вспышки - это серьезно

Дело как раз так и обстоит. Именно поэтому сейчас очень остро встала проблема прогнозирования солнечных выпышек и других тамошних высокоэнергетических процессов. К сожалению, пока никто не знает, как ее решить.