Если это так, то в ближайшие несколько десятилетий может произойти дальнейший рост солнечной активности, который может угрожать орбитальным космическим аппаратам и вызывать яркие авроры по всему земному шару. Однако другие эксперты скептически относятся к новым выводам.

Солнечная активность естественным образом повышается и снижается в течение солнечного цикла — примерно 11-летнего периода, в течение которого наша родная звезда переходит из спокойного состояния в фазе солнечного минимума в хаотичную массу, которая часто извергает мощные солнечные бури во время солнечного максимума, и обратно. Этот цикл также известен как «цикл солнечных пятен», потому что количество темных пятен на Солнце растет и падает из-за изменений в магнитном поле Солнца, которое полностью меняется во время солнечного максимума.

Однако существует и несколько других циклов, определяющих солнечную активность. Одним из примеров является цикл Хейла, который регулирует перемещение отдельных магнитных полос по поверхности Солнца и, как недавно было показано, влияет на развитие цикла солнечных пятен. Исторические записи также показывают, что за последние несколько тысячелетий Солнце пережило несколько долгосрочных колебаний солнечной активности. К ним относится Маундеровский минимум — период значительного снижения солнечной активности между 1645 и 1715 годами.

Другой, менее известной повторяющейся моделью солнечной активности является Столетний Глейсбергский цикл (СГЦ) — вариация интенсивности циклов солнечных пятен, которая повышается и понижается каждые 80-100 лет. Как рассказал Live Science Скотт Макинтош, физик-солнечник из недавно созданной компании Lynker Space, которая не принимала участия в исследовании, ЦГК еще плохо изучен, но, скорее всего, он связан с «тонким просачиванием» магнитных полей в каждом из двух полушарий Солнца, что немного изменяет цикл Хейла.

В новом исследовании, опубликованном 2 марта в журнале Space Weather, ученые предполагают, что КГК мог просто «перевернуться», или начаться заново. Это также может объяснить, почему текущий солнечный максимум, который официально начался в начале 2024 года, оказался гораздо сложнее предсказать, чем предполагалось изначально.

Прочитайте также: Может ли Вселенная оказаться в ловушке внутри массивной черной дыры?

Исследовательская группа пришла к такому выводу, проанализировав изменения «потока протонов», или количества положительно заряженных частиц, во внутреннем радиационном поясе Земли — первом из двух пончикообразных поясов заряженных частиц, окружающих нашу планету. В совокупности эти пояса известны как пояса Ван Аллена.

Поток протонов во внутреннем поясе уменьшается при повышении солнечной активности из-за взаимодействия с верхней атмосферой Земли, которая разбухает, впитывая больше солнечной радиации. С другой стороны, поток протонов увеличивается при снижении солнечной активности.

Новый анализ показывает, что поток увеличивался в течение последних 20 лет, но начал снижаться только в последний год или около того. Это говорит о том, что мы «только что прошли минимум КГК» и что средняя солнечная активность снова начнет расти, сообщил Live Science ведущий автор исследования Калвин Адамс, студент-исследователь из JILA, совместного института Колорадского университета в Боулдере (CU Boulder) и Национального института стандартов и технологий.

Данные о потоке протонов были собраны спутниками Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), когда они проходили через Южно-Атлантическую аномалию (ЮАА) — загадочную вмятину в магнитном поле Земли над Южной Америкой и южной частью Атлантического океана, где защитный экран нашей планеты наиболее слаб. По словам исследователей, именно это стало ключевой причиной появления подобных тенденций.

«SAA — это область, где магнитное поле Земли слабое и позволяет попавшим в ловушку протонам достигать меньших высот», — сказал Адамс. Это позволяет космическому аппарату NOAA «заглянуть» во внутренний радиационный пояс без необходимости лететь прямо в него, что было бы очень непросто, добавил он.

Удивительная солнечная активность

Возможно, мы приближаемся к концу максимальной фазы текущего цикла солнечных пятен, 25-го солнечного цикла (SC25). Этот пик был очень активным и включал в себя некоторые экстремальные события космической погоды, такие как сверхнапряженная геомагнитная буря в мае 2024 года, которая вызвала одни из самых распространенных авроров за последние 500 лет. Однако такого расцвета активности изначально не ожидалось.

Во время предыдущего цикла солнечных пятен, SC24, Солнце было удивительно спокойным на протяжении всего солнечного максимума. Это заставило специалистов по космической погоде из NASA и NOAA первоначально предсказать, что то же самое произойдет и во время SC25, что, как они позже признали, было ошибкой.

Новое исследование намекает на то, что затишье в SC24 было вызвано минимумом КГК, что, вероятно, сделало его самым спокойным циклом солнечных пятен примерно за столетие. Если это так, то неожиданная активность нынешнего солнечного максимума означает, что Солнце возвращается к «привычной работе», — говорит Макинтош.

Предыдущие исследования уже предполагали, что КГК мог сыграть определенную роль в недавней путанице циклов солнечных пятен, включая исследование 2023 года, проведенное членами исследовательской группы Адама, и работу 2024 года, в которой анализировались модели солнечных пятен с помощью машинного обучения. Однако последние результаты — первые, свидетельствующие о том, что минимум КГК, возможно, закончился.

Новое исследование также предполагает, что КГК может оказывать большее влияние на цикл солнечных пятен, чем исследователи предполагали ранее, сказал Адамс. В результате прогнозистам солнечных циклов следует «определенно» внимательнее следить за этим явлением при предсказании предстоящих циклов, добавил он.

Еще больше?

Если КГК переходит в новое состояние, то последующие циклы солнечных пятен, скорее всего, будут такими же активными, как и нынешний, и в конечном итоге могут стать сильнее по мере приближения к максимуму КГК, пишут исследователи.

«Мы только что прошли минимум КГК, и до максимума КГК пройдет еще 40-50 лет», — сказал Адамс в интервью Live Science. «В результате следующий максимум КГК, скорее всего, придется на 28-й солнечный цикл».

Используя «расчеты на глазок», можно предположить, что когда это произойдет, солнечная активность может быть примерно в два раза выше, чем во время нынешнего максимума, добавил Адамс. Однако точно сказать сложно, поскольку влияние КГК на солнечную активность «может быть немного непоследовательным», признал он.

Если будущие максимумы солнечной активности будут более активными, чем нынешний пик, это может обернуться неприятностями для спутников, которые могут быть сбиты с орбиты из-за набухания верхних слоев атмосферы Земли. Несколько космических аппаратов уже пострадали от этого за последние несколько лет. Однако в ближайшие десятилетия проблема может усугубиться из-за быстрого расширения частных спутниковых «мегаконстелляций», которые могут оказаться плохо приспособленными к борьбе со скачками радиации.

«Большинство [частных] спутников при создании обычно учитывают модель космического климата», — говорит Адамс. Но они «не учитывают долгосрочные вариации, которые мы наблюдаем».

Повышенная солнечная активность также может стать проблемой для астронавтов, которые уязвимы к вредному излучению, исходящему от нашей родной звезды, добавил Адамс. В ближайшие десятилетия людей в космосе станет гораздо больше благодаря предстоящим полетам на Луну и Марс, а также увеличению числа частных космических полетов.

Прочитайте также: Космический аппарат «Голубой призрак» снимает редкие, потрясающие виды затмения Земли Луной

Неопределенное будущее

Но не все согласны с новыми выводами.

Макинтош, который был одним из первых исследователей, правильно спрогнозировавших SC25, когда он ранее работал в Национальном центре атмосферных исследований в Калифорнийском университете в Боулдере, сказал Live Science, что пока «слишком рано» делать какие-либо твердые выводы о КГК.

Главная проблема заключается в том, что поток протонов снизился только за последний год, так что это может быть просто временный спад, вызванный естественной изменчивостью Солнца, сказал Макинтош. Поэтому, вероятно, команде исследователей потребуется еще пара лет данных, чтобы их результаты «были окончательными», добавил он.

Также нет исходных данных для сравнения циклов КГК, поскольку спутники смогли точно отследить поток протонов только за последние 30-40 лет.

Макинтош также предупредил, что новое исследование может переоценивать влияние КГЦ на цикл солнечных пятен, поскольку мы до сих пор не знаем, как эти два цикла взаимодействуют. В настоящее время исследователи также не могут прийти к единому мнению о том, что такое КГЦ и как его определить, добавил он.

Несмотря на скептицизм, новое исследование поднимает важные вопросы о долгосрочном прогнозировании солнечной активности. Если выводы Адамса и его команды подтвердятся, это потребует пересмотра моделей космической погоды и принятия мер для защиты инфраструктуры в космосе и на Земле. Возможные последствия усиления солнечной активности включают перебои в работе спутников связи и навигации, повреждение электросетей, а также риски для здоровья космонавтов и даже пассажиров авиарейсов, совершаемых на больших высотах.

Независимо от того, связано ли текущее увеличение солнечной активности с началом нового цикла Глейсберга или нет, факт остается фактом: Солнце демонстрирует непредсказуемость. Это подчеркивает необходимость постоянного мониторинга и более глубокого понимания сложных процессов, происходящих на нашей звезде. Усовершенствованные инструменты и моделирование, а также долгосрочные наблюдения, могут помочь ученым лучше предсказывать солнечные бури и их потенциальное воздействие на Землю.

В ближайшие годы исследователи планируют продолжить сбор данных и уточнение своих моделей, чтобы лучше понять природу Столетнего цикла Глейсберга и его влияние на солнечную активность. Они также надеются на сотрудничество с другими учеными, чтобы объединить различные методы анализа и создать более полную картину солнечной динамики.

В конечном счете, понимание солнечной активности — это не только вопрос науки, но и вопрос защиты нашей технологической цивилизации. По мере того как мы все больше зависим от космической инфраструктуры, наша способность прогнозировать и смягчать воздействие солнечных бурь становится все более важной.

Однако, хотя Макинтош не совсем согласен с новым исследованием, он сказал, что оно «интригующее» и «с хорошими намерениями», и что его результаты могут помочь в прогнозировании следующего цикла солнечных пятен. Хотя КГК остается загадочной, она, вероятно, «является неотъемлемой частью головоломки [цикла солнечных пятен]», добавил он.