Един от големите въпроси във физиката на Слънцето е, защо активността му следва т.нар. 11-годишен цикъл. Учени от Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) – независим изследователски център в Германия, представят нови открития, които сочат, че приливните сили на Венера, Земята и Юпитер влияят на магнитното поле на звездата ни и по този начин управляват цикличността в слънчевата активност. Екипът е публикувал статия с откритията си в списание Solar Physics.
По принцип, няма нищо необичайно в цикличната промяна на магнитната активност на звезда като Слънцето. И все пак, съществуващите досега модели не са в състояние да обяснят адекватно редовността в цикличността на слънчевата активност. Изследователският екип от HZDR е успял да докаже, че планетарните приливни сили действат на Слънцето като „външен часовник“ и са решаващият фактор за поддържането на неговия постоянен ритъм. За да достигнат до тези резултати, учените са систематизирали историческите наблюдения на слънчевата активност през последните хиляда години и планетарните конфигурации през това време. Статистически анализи на данните за двата процеса показват наличието на ясна връзка.
„Налице е удивително висока степен на съгласуваност: това, което установяваме е пълно съответствие с планетните конфигурации през последните 90 слънчеви цикъла. Всички данни сочат, че е налице такава обвързаност“, обяснява Франк Стефани, водещ автор в изследването.
Подобно на гравитационното привличане на Луната, което на Земята се проявява под формата на приливите и отливите, планетите също могат да разместват с гравитационното си влияние горещата плазма от повърхността на Слънцето. Приливните сили са най-големи, когато е налице на подреждане в една линия на Венера, Земята и Юпитер – конфигурация, която се случва на всеки 11,07 години. Ефектът от приливните сили обаче е прекалено слаб, за да предизвика значителни колебания във вътрешните слоеве на звездата ни. Вероятно това е причината да бъде пренебрегвано времевото съвпадение в цикличността на активността на Слънцето и подреждането на трите планети. Учените от HZDR са открили доказателство за потенциалното наличие на индиректен механизъм, който може да влияе на слънчевото магнитно поле чрез приливните сили. Той се изразява в колебания в т.нар. Неустойчивост на Рейли-Тейлър – физически ефект, при който от определен ток може да се промени поведението на проводим флуид или плазма. Въз основа на тази концепция през 2016 година учените разработват първия си модел. След това са усъвършенствали модела и в новото проучване представят по-реалистичен сценарий.
В горещата плазма на Слънцето, неустойчивостта на Рейли-Тейлър внася смущения в потока и магнитното поле, като от своя страна реагира много чувствително дори на слаби сили. Едно незначително привнасяне на енергия е достатъчно, за да могат трептенията да се пренасят между дясната и лявата част на слънцето (спрямо проекцията на въртене върху посоката на инерция). Инерцията, необходима за да се случва това колебание, може да се предизвиква от планетарните приливни сили на всеки 11 години – като краен резултат, това задава ритъма, с който магнитното поле на Слънцето променя поляритета си.
„Когато за пръв прочетох за идеята, която свързва слънчевото динамо с планетните приливни сили, бях много скептичен. Но когато открихме чрез компютърната ни симулация, че се променя неустойчивостта на Рейли-Тейлър, си зададох въпроса: Какво би се случило, ако плазмата се повлиява от малка сила, каквато е тази на приливните смущения? Резултатът се оказа феноменален. Оказа се, че това наистина предизвиква колебанията, които се синхронизират с времето на постъпване на външното смущение“, обяснява Стефани.
В стандартния сценарий на динамото, вследствие въртенето на Слънцето и сложното движение на слънчевата плазма, се поражда циклично променящо се магнитно поле. Два ефекта се проявяват едновременно в този процес: плазмата се движи по-бързо на слънчевия екватор, отколкото на полюсите. От това се поражда т.нар. омега ефект: магнитните силови линии се разпределят в плазмата на Слънцето и преобразуват магнитното поле в почти паралелно на слънчевия екватор. Алфа ефектът пък описва механизма, който усуква магнитните силови линии, предизвиквайки пренасочването на магнитното поле отново в посока север-юг.
Какво точно причинява алфа ефектът, обаче, все още е спорен въпрос. Моделът на Стефани показва, че неустойчивостта на Рейли-Тейлър отчасти е отговорна за това. Изследователите смятат, че най-правдоподобният сценарий е този, при който класическото слънчево динамо се комбинира с модулациите, породени от приливното въздействие на планетите. „Така Слънцето ще се окаже една напълно обикновена, застаряваща звезда, чийто динамо цикъл е синхронизиран от приливите и отливите, породени от гравитационното взаимодействие на планетите ѝ. Важното в новия ни модел е, че сега лесно можем да обясним ефектите, които преди това бяха трудни за моделиране, каквито са например „фалшивата“ активност, каквато се наблюдава при слънчевите петна, или добре познатият двоен пик, който се наблюдава в графиката на активността на Слънцето“, казва в заключение Стефани.
Освен че задават 11-годишния цикъл, планетарните приливни сили може да имат и други ефекти върху Слънцето. Например, възможно е също така те да са отговорни за промени в стратификацията на плазмата в преходната област между вътрешната радиационна зона и външната конвекционна зона на Слънцето (т.нар. тахоклин), като по този начин става по-лесно провеждането на магнитния поток. При такива условия магнитудът на цикъла на активността може също да варира, какъвто е случаят с явлението, наричано „минимум на Маундер“, при което е регистриран драстичен спад в слънчевата активност за по-продължителен период от време.
В дългосрочен план по-прецизен модел на слънчевото динамо ще помогне на учените по-ефективно да определят процесите, свързани с климата, като например „космическата радиационна прогноза“, и може би ще дойде ден, когато синоптичните прогнози ще отчитат и това влияние. Новият модел показва още, че освен планетарните приливни сили, потенциално и други, пренебрегвани досега механизми, следва да бъдат интегрирани в теорията за слънчевото динамо, защото – както вече е ясно за експертите – дори и съвсем слаби сили могат значително да влияят на механизмите на функционирането му.
-----------
За още новини харесайте страницата ни във Facebook>>>
0 коментара:
Публикуване на коментар