Солнечные бури не затухают плавно, как можно было бы подумать. В каждом 11-летнем цикле наступает момент, когда самые жестокие проявления космической погоды — мощные вспышки и выбросы корональной массы — прекращаются почти разом, будто кто-то щёлкнул рубильником. Профессор Сандра Чапман из Уорикского университета называет это точкой «выключения», и именно она способна предсказать силу следующего цикла за семь лет до его пика.

Чапман представила новую методику прогнозирования на Национальном астрономическом собрании Королевского астрономического общества в Бирмингеме. Её команда обнаружила, что число солнечных пятен в момент «выключения» тесно связано с максимальным количеством пятен в следующем цикле. Это позволяет заглянуть вперёд на шесть-семь лет — гораздо раньше, чем позволяли прежние методы.

Солнечный рубильник

Солнце живёт по циклу длиной примерно 11 лет. За это время его магнитное поле меняет полярность, а количество видимых пятен растёт, достигает максимума и снова падает. Пятна — это зоны мощной магнитной активности, способные порождать солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Такая космическая погода бьёт по спутникам, связи, навигации и электрическим сетям на Земле.

Но циклы не похожи друг на друга. Одни длиннее, другие короче, интенсивность тоже скачет. Поэтому прогнозировать силу будущего цикла было трудно. Чапман и её коллеги нашли способ обойти эту неопределённость.

Их метод опирается на более раннюю разработку Чапман — «солнечные часы». Она перевела нерегулярные циклы Солнца на стандартизированную шкалу и показала, что экстремальная космическая погода не исчезает постепенно. Вместо этого она заканчивается на чётко определённой стадии. Теперь выяснилось, что число пятен на этой стадии — ключ к силе следующего цикла.

Прогноз для 26-го цикла

Первые оценки уже сделаны. Солнечный цикл 26, по расчётам, будет умеренным: число пятен ожидается в районе 100–120. Это сравнимо с текущим 25-м циклом или даже чуть слабее. Но точнее сказать пока нельзя — и сильные, и слабые сценарии остаются возможными.

Через два года прогноз станет намного надёжнее. К тому моменту 25-й цикл должен достичь точки «выключения», и учёные смогут опираться не на оценки, а на прямые наблюдения. «Мы примерно в двух годах от точки выключения текущего 25-го цикла. Сейчас нам приходится оценивать, где она будет, но как только мы её достигнем, мы сможем использовать одни лишь наблюдения для гораздо более точного предсказания цикла 26. Это всё равно даст нам около семи лет предупреждения о том, насколько сильным будет цикл», — поясняет Чапман.

Метод уже доказал свою состоятельность. Ранее он указал, что 25-й цикл окажется активнее, чем предсказывали многие прогнозы. Так и вышло: повышенная активность подарила нам яркие полярные сияния последних лет. В 2024 году Великобритания пережила несколько исторических солнечных бурь, когда 25-й цикл приближался к своему максимуму. С 10 по 13 мая гигантское скопление пятен вызвало сильнейшие геомагнитные бури на Земле более чем за 20 лет. Северное сияние тогда видели даже в Девоне и Корнуолле.

Почему бури выключаются

Точка «выключения» совпадает с моментом, когда активные области пятен опускаются ниже 15 градусов солнечной широты. В течение цикла пятна образуют «бабочку»: появляются в высоких широтах и постепенно сдвигаются к экватору. Солнце вращается не как единое целое — разные широты движутся с разной скоростью. Ниже 15 градусов эта разница ослабевает, и вокруг экватора формируется зона совместного вращения — своего рода солнечное «струйное течение».

Чапман полагает, что самые мощные выбросы корональной массы рождаются именно из-за дифференциального вращения. Разные части Солнца движутся с разной скоростью, закручивая всплывающее магнитное поле и накапливая энергию. Когда активные области пятен входят в 15-градусную зону, механизм закрутки слабеет, и главный источник экстремальной космической погоды отключается.

Проверить идею помог анализ 27-дневной корреляции в aa-индексе — показателе геомагнитной активности на Земле. После точки «выключения» геомагнитные бури становятся менее экстремальными и начинают следовать 27-дневному циклу вращения Солнца. Это указывает на то, что их порождают уже не выбросы корональной массы, а так называемые коротирующие потоки — устойчивые структуры в солнечном ветре.

Солнечные часы и будущее прогнозов

Новая техника не только улучшает прогнозы. Она указывает на конкретную фазу, когда должно установиться магнитное поле следующего цикла. Учёные надеются, что это поможет лучше понять солнечное динамо — процесс, создающий и поддерживающий магнитное поле звезды.

В 2022 году Чапман получила медаль Чапмана Королевского астрономического общества за новаторские исследования поведения планетарных магнитных полей и того, как эти поля порождают космическую погоду. Её нынешняя работа — следующий шаг в том же направлении.

Если прогноз для 26-го цикла подтвердится, человечество получит беспрецедентный запас времени для подготовки к будущим солнечным бурям. Семь лет — это не просто цифра. Это время, за которое можно укрепить энергосети, защитить спутники и спланировать миссии. А пока остаётся ждать два года, когда Солнце само покажет, каким будет его следующий характер.

Кстати, о предсказаниях с семилетним горизонтом: мы уже писали о том, как анализ крови предскажет Альцгеймер за 7 лет с точностью 92%. И если уж речь о внезапных «выключениях» в космосе, вспомните, как кто-то выключил рост галактик: слияния резко прекратились 10 млрд лет назад.