Новый метод анализа устойчивости солнечных пятен

Рисунок 1. Магнитное поле (в Гауссах), измеренное в одном и том же солнечном пятне с помощью немецкого телескопа GREGOR. Левая часть изображения показывает магнитное поле, измеренное с использованием исходных данных, а правая — после коррекции искажений, вызванных земной атмосферой. Автор: Institut für Sonnenphysik

Солнечные пятна — наиболее заметное проявление магнитного поля Солнца. После изобретения телескопа в начале XVII века итальянский астроном Галилео Галилей первым начал систематически наблюдать за ними. В XX веке с помощью современных методов, таких как спектроскопия и позже поляриметрия, учёные поняли, что эти пятна являются областями сильных магнитных полей.

Магнитное поле внутри солнечных пятен сопоставимо по силе с полем аппарата МРТ, используемого в больницах, но распространяется на область, превышающую размеры Земли. Количество пятен на поверхности Солнца достигает максимума каждые 11 лет, когда цикл солнечной активности находится на пике.

Нестабильные магнитные конфигурации вблизи пятен могут вызывать взрывы, известные как корональные выбросы массы и солнечные вспышки, особенно во время солнечного максимума. Эти события способны серьёзно повлиять на спутниковую связь, а самые мощные — даже привести к отключениям электроэнергии.

Стабильные пятна могут существовать на поверхности Солнца от нескольких дней до нескольких месяцев, и их изучение крайне важно для понимания цикла солнечной активности. Хотя ещё в 1970-х годах предполагалось, что долгая жизнь пятен объясняется равновесием между газовым давлением и магнитным полем, до сих пор это равновесие было сложно объяснить из-за искажений магнитного поля.

Журнал Astronomy & Astrophysics недавно опубликовал исследование, посвящённое новому методу анализа устойчивости солнечных пятен. Международная команда учёных из Германии, Швеции, США и Испании применила этот метод к наблюдениям с помощью немецкого солнечного телескопа GREGOR.

Физики из Института солнечной физики (KIS) во Фрайбурге усовершенствовали технику, изначально разработанную в Институте исследований Солнечной системы имени Макса Планка в Гёттингене, что позволило исключить влияние земной атмосферы на наблюдения. Теперь измерения магнитного поля с помощью GREGOR достигают качества, ранее доступного только спутникам, но при значительно меньших затратах. Сравнение измерений до и после коррекции показано на рисунке 1.

Рисунок 2. Магнитная сила (вертикальная ось) в сравнении с силой давления (горизонтальная ось) в солнечном пятне, наблюдавшемся с помощью 1,5-метрового телескопа GREGOR (синие кружки). Рядом — то же пятно, зафиксированное японским спутником Hinode с 0,5-метровым телескопом (красные квадраты). Пунктирная диагональная линия обозначает равновесие, где сжимающая сила равна магнитной. Все точки данных расположены вдоль этой линии, что указывает на стабильность пятна. Автор: Institut für Sonnenphysik

Разработка мощной численной программы под руководством доктора Хуана Мануэля Борреро из KIS позволила проанализировать поляризованный свет, излучаемый Солнцем. Анализ показал, что магнитные силы внутри пятен компенсируются силами давления, строго поддерживая равновесие (рисунок 2).

Это открытие объясняет, почему солнечные пятна могут существовать так долго. В будущем метод поможет предсказывать их нестабильность, что особенно важно для прогнозирования опасных для Земли вспышек.

Подробнее: J. M. Borrero et al, The role of the Lorentz force in sunspot equilibrium, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202554241

Источник: Institute of Solar Physics