Ученые нашли способ предсказания активности Солнца на тысячелетия вперед.
Исследователи из Великобритании и России выявили в магнитосфере Солнца две основные волны, которые предсказывают активность звезды на сотни и тысячи лет. Однако эксперты относятся к этой работе скептично и считают, что в настоящее время спрогнозировать солнечную активность на столь долгий срок невозможно.
Активностью Солнца — пятнами, вспышками и корональными выбросами массы — управляет его магнитное поле. Оно, в свою очередь, зависит от движения плазмы во внутренних слоях звезды. Традиционно предсказания солнечной погоды основываются на подсчете пятен — темных областей на Солнце, температура в которых ниже окружающей их фотосферы — слоя атмосферы звезды, который дает основную часть ее излучения. Пятна являются областями, где магнитное поле очень сильно, в тысячу раз больше земного. Количество пятен на Солнце меняется циклично примерно каждые 11 лет из-за циклических вариаций магнитного поля Солнца. Отсчет циклов ведется с 1755 года, и сейчас мы находимся примерно в середине 24-го цикла.
Математический метод для солнечной активности
Валентина Жаркова, профессор математики в Нортумбрийском университете, и ее коллеги считают метод, основанный на подсчете пятен, ненадежным. Ученые обратились к магнитограммам — картам плотности магнитных потоков в фотосфере Солнца, сделанным во время 21—24-го одиннадцатилетних солнечных циклов. Для их анализа они применили статистические методы, используемые в области распознавания образов.
Ученые обнаружили, что основной вклад (39% от исходного сигнала) в солнечную активность вносят две независимые волны в магнитном поле звезды с близким периодом колебаний. Период одной составляет 11 лет, второй — 10,5. Из-за этой разницы в активности Солнца появляется не только одиннадцатилетний летний цикл, но и более долгий цикл, длина которого варьируется от 350 до 400 лет и который также влияет на количество пятен на Солнце. Жаркова и ее коллеги полагают, что такой анализ позволяет предсказывать солнечную активность в масштабах тысячелетий.
По расчетам ученых, поведение этих двух волн хорошо согласуется с наблюдавшимися пиками и спадами активности Солнца, например с минимумом Маундера в 1645—1715 годах, во время которого количество пятен на Солнце было очень небольшим. Новый аналогичный минимум они прогнозируют уже скоро, через пять-шесть лет, и даже предсказывают его длину — около 30 лет.
Минимум Маундера совпал по времени с малым ледниковым периодом — существенным похолоданием в XIV—XIX веках. Однако связь между падением солнечной активности и похолоданием достоверно не установлена, поэтому спад активности Солнца необязательно должен привести к похолоданию на Земле.
Построением модели, объясняющей физический механизм работы этих двух волн, занималась старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ Елена Попова. По ее расчетам, волны генерируются в разных слоях Солнца: одна более глубоко, другая ближе к поверхности.
Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Можно ли предсказать Солнце?
Мнения экспертов по поводу этой работы расходятся. Некоторые полагают, что метод, использованный в работе, основан на подгонке параметров модели под исторические данные. То есть полученный результат говорит не о надежности метода, а скорее о гибкости исходной модели. При этом исследователи отмечают, что использованный математический метод плохо подходит для описания нелинейных процессов на Солнце, а физическая модель не опробована на известных данных о солнечной активности.
Само прогнозирование долгосрочной активности Солнца в настоящее время некоторые ученые полагают делом неблагодарным. Знания о звезде неполны, происходящие процессы сложны и изменчивы, поэтому часто получается так, что для каждого нового цикла солнечной активности разные исследователи дают разные прогнозы. При этом, с другой стороны, иногда прогнозы, сделанные при помощи самых разных методов, совпадают.
«Авторы затронули очень интересную тему — долговременные изменения магнитной активности Солнца. Эта проблема особенно актуальна в настоящее время, когда активно обсуждается долговременные изменения климата, возможное влияние солнечной активности на климатическую систему Земли», — считает Александр Мордвинов, заведующий лабораторией солнечной активности Института солнечно-земной физики СО РАН.
Однако он отметил, что Жаркова и ее коллеги анализировали данные магнитных полях Солнца с 1975 года (циклы 21-24), и делали прогноз на 25-26 циклы. Но уровень солнечной активности постепенно понижался, начиная с 1957 года, то есть спад охватил циклы с 20 по 24. «Если при построении методики прогноза ограничиться периодом 1975-2015 годами, то даже самые простые способы экстраполяции данных покажут дальнейшее уменьшение уровня солнечной активности», — отметил эксперт.
Ученый пояснил, что в изменении солнечной активности наблюдаются вековые циклы, плюс анализ косвенных данных о солнечной активности выявил также менее регулярные изменения на тысячелетней шкале времени. «Эти изменения определяют динамику солнечной активности на большой шкале времени и природа их пока не известна», — пояснил Мордвинов.
«Научные сенсации приходят и не всегда оправдываются. Надежные прогнозы солнечной активности будут получены тогда, когда будут построены адекватные теоретические или эмпирические модели долговременных изменений солнечной активности. К сожалению, пока таких моделей не существует, и здесь большое поле деятельности для специалистов по теории гидромагнитного динамо», — заключил ученый.
«По моему мнению, исходные положения и математический аппарат, используемые в статье, являются в настоящее время наиболее перспективными для построения адекватной физической модели солнечной цикличности», — считает Анатолий Хлыстов, старший научный сотрудник ГАИШ МГУ.
Однако вывод авторов статьи о том, что их метод позволяет уверенно предсказывать солнечную активность на тысячи лет вперед, ученый также считает «слишком оптимистичным» и полагает, что «уверенное предсказание солнечной деятельности на тысячелетней шкале времени в рамках этого метода невозможно». Он считает, что прогноз на столь долгий срок может стать реальностью при дополнительном учете влияния на магнитное поле Солнца притяжения планет.
Источник: http://chrdk.ru/sci/2015/11/24/uchenye_nashli_sposob_predskazaniya_aktivnosti_solntsa_na_tysyacheletiya_vpered/