Сергей Язев - Лекции о Солнце

В 1970-е годы австралийский астрофизик Джордж Пиддингтон развивал концепцию «магнитных деревьев» – мощных жгутов сильного магнитного поля, вздымающихся со дна конвективной зоны до фотосферы. Эти гипотетические «магнитные деревья», «укорененные» на глубине 200 тысяч километров, естественно, должны вращаться с кэррингтоновой скоростью, неподверженные поверхностным смещениям вещества, которые управляются законами дифференциального вращения. В обиход гелиофизиков в те времена даже вошло словосочетание « пиддингтоновская ересь ». Развивая эту концепцию, можно было вообразить ядро комплекса активности в виде «ствола» дерева, а рядом возникали новые активные области («ветки», или более тонкие жгуты поля, «отматывающиеся» от основного).

Эта идея претендовала на объяснение многих феноменов солнечной активности. Но появление и быстрый прогресс гелиосейсмологии показали, что, видимо, в основном пятна – все-таки не очень глубоко залегающие структуры: на глубине в несколько тысяч километров под пятнами неоднородности уже не «прощупываются». В связи с этим стало трудно представлять себе магнитные трубки, уходящие вертикально на глубину в две сотни тысяч километров…

Рис. 19. «Магнитное дерево», согласно гипотезе Дж. Пиддингтона, простирается сквозь всю конвективную зону Солнца. Сечения магнитных жгутов на уровне фотосферы проявляются как солнечные пятна

Еще одна из версий: комплексы активности развиваются на основе гигантских крупномасштабных конвективных ячеек, занимающих все пространство от дна конвективной зоны до фотосферы. Такая ячейка может жить долго (много месяцев) и не смещаться в кэррингтоновой системе координат. Восходящий конвективный поток в центре ячейки может «вытягивать» на поверхность Солнца магнитное поле (которое помогает всплытию за счет своей собственной плавучести). В итоге в центре огромной ячейки может возникнуть долгоживущая магнитная структура типа комплекса активности. Изучение природы этих образований продолжается. Автор, который занимается изучением этих чрезвычайно интересных солнечных образований с начала 1980-х годов, полагает, что истина лежит на стыке двух описанных гипотез…

Комплексы активности привлекают интерес тем, что именно здесь происходят самые мощные солнечные вспышки, порождаемые процессами в сложных перепутанных системах магнитных полей находящихся рядом нескольких активных областей. Исследования моих коллег по цеху гелиофизиков, а также мои собственные, показывают, что комплексы активности – это места, где вспышки наиболее вероятны…

Исследование проявлений солнечной активности на протяжении нескольких десятилетий позволили обнаружить еще один интересный и во многом загадочный эффект.

На первый взгляд, возникновение активных областей на разных долготах происходит хаотично, чего и следует ожидать. Казалось бы, нет никаких оснований предполагать, что какие-то долготы Солнца должны отличаться от других с точки зрения интенсивности пятнообразования. Газовый шар Солнца представляется осесимметричным, и все долготы должны быть с этой точки зрения равноправными. Во всяком случае, так вроде бы должно быть при усреднении на временах, существенно бóльших, чем средняя продолжительность жизни единичной группы пятен…

Однако на практике дело обстоит иначе. Если мы будем суммировать число или общую площадь групп пятен за множество оборотов в разных диапазонах долгот, мы обнаружим, что на каких-то долготах пятна систематически возникают в бóльших количествах (либо с бóльшими площадями), чем на других. Попытки анализировать такие распределения на протяжении одного, двух и более циклов показывают, что существуют некие сравнительно стабильные, особые интервалы долгот, где групп пятен наблюдается больше, чем по соседству. Такие долготные интервалы получили название « активные долготы ». Этим феноменом глубоко и серьезно многие годы занимался пулковский астроном Юрий Иванович Витинский.

Существование активных долгот известно давно, но по-прежнему вызывает некоторое недоумение. Строго говоря, причина их существования окончательно неизвестна до сих пор.

Одна из гипотез, которую предложили финские гелиофизики Джетсу, Похолайнен, Пелт и Туоминен, заключается в том, что в недрах Солнца (лучистом ядре) существует некое реликтовое (древнее) магнитное поле, и ось его симметрии не совпадает с осью вращения нашей звезды. Взаимодействуя с основным осесимметричным полем, оно должно приводить к наблюдаемому явлению северно-южной асимметрии солнечной активности и некоей неравномерности распределения магнитных структур по долготе.