В 2020 году солнечная активность станет самой низкой за последние 200 лет. Как это повлияет на погоду

20 декабря 2019 года Исландия получила одну из самых больших снежных бурь в своей истории. Так называемый "10-летний шторм" принес ветер со скоростью 161 км/ч, а одна метеорологическая станция сообщила о порывах до 240 км/ч.

Устойчивый ветер достигал 145 км/ч в северо-восточной части страны, а на севере выпало 3 м снега. Шторм был настолько сильным, что исландское метеорологическое управление объявило беспрецедентную "красную тревогу".

Снежный циклон вызвал падение атмосферного давления на суше до 944 миллибар (мбар), в то время как среднее давление на уровне моря обычно превышает 1000 миллибар. Сравните это с 946 миллибарами, которые принес с собой ураган Сэнди, когда он приземлился в Нью-Джерси в 2012 году.

Погодные условия Исландии, Европы и Северной Америки исторически были связаны с активностью солнечных пятен на Солнце. По данным НАСА, в 2020 году Солнце, которое в настоящее время находится в солнечном цикле № 25, достигнет своей самой низкой активности более чем за 200 лет.

Что такое солнечный цикл?

Солнечный цикл - это периодическое 11-летнее колебание магнитного поля Солнца, во время которого его северный и Южный полюса меняются местами. Это оказывает огромное влияние на количество и размер солнечных пятен, уровень солнечной радиации и выброс солнечного материала, состоящего из вспышек и корональных петель. Под влиянием космоса происходит изменение климата.

Впервые солнечный цикл был отмечен в 1775 году датским астрономом Кристианом Хорребоу, который заметил, что количество и размер солнечных пятен повторяются.

В 1843 году немецкий астроном Самуэль Генрих Швабе также отметил это колебание числа солнечных пятен, а швейцарский астроном Рудольф Вольф реконструировал цикл вплоть до наблюдений Солнца, сделанных Галилеем.

Вольф создал схему подсчета солнечных пятен, известную как индекс Вольфа, и схему нумерации, в которой цикл 1755-1766 годов был обозначен циклом № 1.

В начале цикла солнечных пятен солнечные пятна появляются в средних широтах Солнца, как на севере, так и на юге. Затем они движутся к экватору, пока не достигнут солнечного минимума. В конечном счете солнечные пятна распадаются и высвобождают магнитный поток на поверхность Солнца или фотосферу.

Влияние солнечного цикла на погоду

Период между 1645 и 1715 годами был отмечен длительным минимумом солнечных пятен, и это соответствовало понижению температуры в Европе и Северной Америке. Названный в честь астрономов Эдварда Маундера и его жены Энни Рассел Маундер, этот период стал известен как минимум Маундера. Он также известен как "малый ледниковый период".

В исследовании 2010 года рассматривались температурные рекорды, начиная с 1659 года, которые содержатся в температурном рекорде Центральной Англии. Ученые обнаружили, что средняя солнечная активность быстро снижается с 1985 года, и космогенные изотопы предполагают 8-процентную вероятность возвращения к минимальным условиям Маундера в течение следующих 50 лет.

Другие минимумы солнечных пятен произошли в 1450-1540 годах, которые известны как минимум Шперера, и в 1790 – 1820 годах, которые известны как минимум Дальтона.

Неожиданный вывод исследования

Неожиданный вывод исследования 2002 года состоял в том, что вращение поверхности Солнца замедлилось в самой глубокой части минимума Маундера, который был зимой 1683-1684 годов. Это самая холодная зима в истории, если верить температурному рекорду Центральной Англии.

Сияние Солнца также меняется

Сияние Солнца также меняется в зависимости от солнечного цикла. Солнечная светимость на 0,07 % выше во время максимума, чем во время минимума. Соотношение ультрафиолетового и видимого света меняется.

Прогнозы для солнечного цикла № 25, сделанные центром прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), НАСА и Международным обществом солнечной энергии (ISES), предполагают глубокий минимум и максимум, которые произойдут между 2023 и 2026 годами. Во время этого максимума, по их прогнозам, на Солнце будет от 95 до 130 солнечных пятен.

Когда происходят нарушения в магнитном поле Солнца, может произойти выброс корональной массы (КМС). Солнце посылает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение и энергетические частицы к Земле, где они могут оказать серьезное воздействие на верхние слои атмосферы. Сегодня это называется "космическая погода".

Опасность для астронавтов

Частицы высокой энергии могут быть опасны для астронавтов, находящихся вне защитного магнитного поля Земли. Проекты НАСА для будущих миссий на Марс включают радиационное "штормовое укрытие", где астронавты могут переждать шторм космической погоды.

CME в 50 раз чаще встречаются во время солнечных максимумов, чем во время минимумов. Исключение из этого правила произошло в декабре 2006 года, который был близок к солнечному минимуму, когда 5 декабря 2006 года произошел один из самых ярких CME на записи.

Новый солнечный цикл, № 25, официально начинается в 2020 году и достигнет своего максимума где-то в 2025 году.

Ученые еще не полностью понимают внутреннюю работу Солнца

Одна из проблем для исследователей, работающих над предсказанием активности Солнца и его воздействия на окуржающую среду, заключается в том, что ученые еще не полностью понимают внутреннюю работу нашей звезды. Кроме того, некоторые факторы, которые играют в глубине Солнца, не могут быть измерены непосредственно. Они должны быть оценены на основе измерених связанных с ними явлений на поверхности Солнца, таких как солнечные пятна.

Знание того, как поведет себя Солнце, может дать необходимое понимание для планирования защиты исследователей, которые отправятся в глубокий космос. Это также позволяет нам защищать технологии, от которых мы зависим: спутниковые миссии, изучающие вселенную из космоса, посадочные модули и марсоходы, направляющиеся на Луну и Марс, и телекоммуникационные спутники прямо на нашем собственном заднем дворе.