Дослідники з Гельмгольц-Центру Дрезден-Россендорф (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR) і Університету Латвії висунули перше повне фізичне пояснення різноманітних циклів активності Сонця. Воно визначає вихрові течії на Сонці, відомі як хвилі Россбі, в якості посередника між припливними впливами Венери, Землі, а також Юпітера та магнітною активністю Сонця.
Науковці запропонували узгоджену модель для сонячних циклів різної тривалості, яка є ще одним вагомим аргументом на підтримку раніше суперечливої планетної гіпотези. Результати досліджень оприлюднив журнал Solar Physics.
Хоча Сонце — найближча до нас зоря — є найкраще вивченим об’єктом з цього сімейства, на багато питань щодо його фізики ще немає повної відповіді. До них належать ритмічні коливання сонячної активності. Найвідоміший з них полягає в тому, що в середньому Сонце досягає максимуму активності кожні одинадцять років, який геліофізики називають циклом Швабе.
Зазначений цикл активності відбувається тому, що магнітне поле Сонця змінюється протягом цього періоду і зрештою змінює полярність. Це, само собою, не є незвичайним для зорі — якби не той факт, що цикл Швабе дуже стабільний.
Цикл Швабе перекривається іншими, менш очевидними коливаннями активності в діапазоні від кількох сотень днів до кількох сотень років, кожне з яких названо на честь своїх першовідкривачів. Хоча вже були різні спроби пояснити ці цикли та математичні розрахунки, все ще немає вичерпної фізичної моделі.
Планети задають ритм
Протягом кількох років доктор Френк Стефані (Frank Stefani) з Інституту динаміки рідин (Institute of Fluid Dynamics) HZDR був прихильником «планетної гіпотези», бо очевидно, що гравітація планет справляє на Сонце припливну дію, схожу на вплив Місяця на Землю. Цей ефект є найсильнішим кожні 11,07 років: щоразу, коли три планети Венера, Земля та Юпітер сполучаються із Сонцем у особливо разючій конфігурації, яку можна порівняти з весняним припливом на Землі в момент молодого або повного Місяця. Періодичність цього явища помітно збігається з циклом Швабе.
Магнітне поле Сонця виникає внаслідок складних рухів електропровідної плазми всередині Сонця. «Ви можете уявити це, як величезне динамо. Хоча сонячне динамо генерує приблизно 11-річний цикл активності самостійно, ми вважаємо, що вплив планет потім втручається в роботу цього динамо, неодноразово даючи йому невеликий поштовх і таким чином спонукаючи Сонце до незвичайно стабільного ритму в 11,07 років», — пояснив Стефані.
Кілька років тому він і його колеги виявили в доступних даних спостережень переконливі докази тактового процесу такого роду. Вони також змогли співвіднести різні сонячні цикли з рухом планет просто за допомогою математичних методів. Однак кореляцію спочатку не можна було достатньо пояснити фізично.
Хвилі Россбі на Сонці є посередниками
«Тепер ми знайшли основний фізичний механізм. Ми знаємо, скільки енергії потрібно для синхронізації динамо, і ми знаємо, що цю енергію можна передати Сонцю за допомогою так званих хвиль Россбі. Дивовижно, що тепер ми можемо пояснити не лише цикл Швабе, але довші сонячні цикли, а також коротші цикли Рігера, які ми навіть не розглядали раніше», — сказав Стефані.
Хвилі Россбі — це вихрові течії на Сонці, схожі на великомасштабні хвилеподібні рухи в атмосфері Землі, які пов’язані із зонами високого та низького тиску.
Дослідники обчислили, що припливні сили під час весняних припливів, спричинених дією двох із трьох планет Венери, Землі та Юпітера, мали саме ті властивості, щоб активувати хвилі Россбі. Це розуміння має багато наслідків.
Перш за все, такі хвилі Россбі досягають досить високих швидкостей, щоб дати сонячному динамо потрібний імпульс. По-друге, це відбувається кожні 118, 193 і 299 днів відповідно до циклів Ріґера, які астрономи спостерігають на Сонці. І по-третє, на цій основі можна розрахувати всі додаткові сонячні цикли.
Усі цикли пояснює одна модель
Тут на допомогу приходить математика: накладання трьох коротких циклів Ріґера автоматично дає найвідоміший 11,07-річний цикл Швабе. І модель навіть передбачає довгострокові коливання Сонця, оскільки рух Сонця навколо центра тяжіння Сонячної системи викликає так званий період пульсацій тривалістю 193 роки на основі циклу Швабе. Це відповідає значенню величини іншого циклу, який також спостерігали, циклу Зюсса-де Фріза.
У цьому контексті дослідники виявили разючу кореляцію між розрахованим 193-річним періодом активності й періодичними коливаннями кліматичних даних. За оцінками Стефані, це ще один вагомий аргумент на користь планетної гіпотези, бо «гострий пік Зюсса-де Фріза в 193 роки навряд чи можна пояснити без фазової стабільності в циклі Швабе, який є періодичним процесом».
Чи означає це, що на питання про те, чи слідує Сонце за ритмом планет, нарешті знайдено відповідь? Стефані каже: «Ми, мабуть, будемо впевнені на сто відсотків лише тоді, коли матимемо більше даних. Але аргументи на користь процесу, який синхронізують планети, тепер дуже вагомі».
За інф. з сайту https://phys.org
