З давніх часів Сонце було відоме як джерело світла і тепла, джерело життя. Рослини відкликаються від Землі її променями, приносячи весну, а за нею — рясні врожаї. З’ясувалося, що сама Земля має містичні властивості, коли в Китаї поширилися знання про використання магнітів компаса для визначення північного напрямку. У 1600 році, після століть використання західного компаса, Вільям Гілберт, особистий лікар королеви Єлизавети I, випустив книгу про магніти, яка також описувала всю Землю як єдине ціле.
Американський астрофізик Джордж Еллері Хейл здобув популярність, побудувавши в середині 20 століття найбільший телескоп у світі. Гейл розпочав свою кар’єру з вивчення Сонця, і за допомогою поляризованого світла він показав, що певні області Сонця мають високу магнітність, поля яких у тисячі разів сильніші за земні. Цей магнетизм був найсильнішим у темних областях, які називаються сонячними плямами.
У 17 столітті Галілей використав нещодавно розроблений телескоп, щоб виявити, що Сонце всіяне плямами. Він спостерігав за багатьма їхніми властивостями, включно з тим, що вони показали, що Сонце обертається щомісяця, і що їхній розмір змінювався з часом. Хоча Галілей проводив деякі експерименти з магнітами у формі електромагнітів, які використовувалися як грубі компаси, він, безперечно, не встановив зв’язку з сонячними плямами.
Спостережувані зміни
Сонячні плями захопили інтерес астрономів, і завдяки зростанню доступності та якості телескопів їх уважно відстежували до 1645 року. Незважаючи на величезний інтерес до них, астрономи не могли знайти жодної сонячної плями протягом 70-річного періоду, відомого як мінімум Маундера.
Потім, у 1715 році, вони таємничим чином почали з’являтися знову. З того часу сонячні плями з’являлися і зникали за циклом, який, здається, триває приблизно 11 років, і називається сонячним циклом, причому кількість сонячних плям коливалася від нуля до сотень. До 1859 року спроби пояснити сонячні цикли, пов’язуючи їх з іншими циклічними явищами, вважалися астрологічними, передбачаючи зв’язок між небом і Землею, який не є реальним.
У 1859 році Річард Керрінгтон, багатий власник пивоварні та астроном-любитель, замальовував сонячні плями, коли, на його подив, одна з них різко перетворилася з темряви на світло.
Цей вибуховий «сонячний спалах» тривав лише кілька хвилин, але протягом двох днів супроводжувався величезним полярним сяйвом і магнітною бурею, яку називають подією Керрінгтона. Полярне сяйво, зазвичай обмежене приполярними широтами, спостерігалося по всьому світу. Це вплинуло на тодішню технологію: телеграфні системи працювали без батарей або спалахували.
Обговорюється, який вплив мала б подібна подія на нашу сучасну технологію, оскільки з того часу нічого такого масштабу не було. Однак у 1859 році не було одразу зрозуміло, що Сонце й Земля дійсно можуть бути пов’язані, і багато хто вважав, що сонячний спалах і пізніший шторм пов’язані лише випадково.
Дія сонячного магнетизму
Відкриття Хейлом сонячного магнетизму приблизно через 50 років після події Керрінгтона разом із записами, які показують, що полярні сяйва мали 11-річний цикл, подібний до циклу Сонця, лягло в основу нашого сучасного розуміння «сонячно-земних відносин».
Цей зв’язок фундаментально заснований на магнетизмі. Самі сонячні плями накопичують магнітну енергію; його тиск дозволяє сонячним плямам бути холоднішими, ніж прилеглі ділянки світловипромінюючої поверхні Сонця або фотосфери, і, отже, темніші.
За відповідних умов магнітна енергія може вивільнятися в різних формах. Спалахи білого світла, як пилка Керрінгтона, дуже рідкісні – частіше магнітна енергія перетворюється на рентгенівське випромінювання.
Сила тяжіння біля поверхні Сонця приблизно в 30 разів сильніша, ніж на Землі, тому будь-який рух, викликаний спалахами, рідко виходить звідти. Натомість області над сонячними плямами можуть успішно викидати величезні хмари газу в космос, що називається «викидом корональної маси». Якщо випадково потрапити в бік нашої планети, це може спричинити полярні бурі.
Якщо магнетизм активної області навколо плями створює газову хмару, яка досягає Землі з магнітним напрямком, протилежним тому, який відкрив Гілберт у 1600 році, енергія може вливатися в навколоземну область. Ця енергія зберігається на нічній стороні, а не на стороні, зверненій до Сонця, звідки вона надходить, і викликає полярні сяйва.
Якщо магнітний напрямок не вирівнюється, може бути деяке стиснення через гарячу швидку газову хмару, але нічого іншого. Зараз ми перебуваємо на неочікувано високому піку кількості плям на Сонці або поблизу нього, і, ймовірно, ми продовжуватимемо отримувати великі магнітні бурі, подібні до тієї, що була у травні 2024 року, можливо, протягом кількох років.
Краса й небезпека поєднуються в цих подіях, але вони обов’язково зачаровують.
Мартін Коннорс, професор астрономії, математики та фізики, Університет Атабаски
Цю статтю перепубліковано з The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.