Saulės magnetinis laukas netrukus apsivers – štai kaip tai gali paveikti mus

Paskutinį kartą Saulės magnetinis laukas apsivertė 2013 m. pabaigoje. Tačiau kas lemia šį poliariškumo pasikeitimą ir ar jis pavojingas? Giliau pažvelkime į Saulės magnetinio lauko pasikeitimą ir pažiūrėkime, kokį poveikį jis gali turėti Žemei.

Norint suprasti, kaip keičiasi magnetinio lauko kryptis, pirmiausia svarbu žinoti apie Saulės ciklą. Šį maždaug 11 metų trunkantį Saulės aktyvumo ciklą lemia Saulės magnetinis laukas, kurį rodo Saulės paviršiuje matomų dėmių dažnumas ir intensyvumas. Didžiausias Saulės aktyvumas per tam tikrą Saulės ciklą vadinamas Saulės maksimumu, o dabartiniais skaičiavimais prognozuojama, kad jis įvyks nuo 2024 m. pabaigos iki 2026 m. pradžios.

Tačiau yra dar vienas labai svarbus, nors ir mažiau žinomas ciklas, apimantis du 11 metų trukmės Saulės ciklus. Žinomas kaip Hale’o ciklas, šis magnetinis ciklas trunka maždaug 22 metus, per kuriuos Saulės magnetinis laukas pasikeičia ir vėl grįžta į pradinę būseną, pasakoja Saulės astrofizikas ir Space.com autorius Ryanas Frenchas.

Saulės minimumo metu Saulės magnetinis laukas yra panašus į dipolį, turintį vieną šiaurinį ir vieną pietinį ašigalį, panašiai kaip Žemės magnetinis laukas. Tačiau artėjant Saulės maksimumui, „Saulės magnetinis laukas tampa sudėtingesnis, be aiškaus šiaurės ir pietų polių atskyrimo“, – sako R. Frenchas. Kol praeis Saulės maksimumas ir prasidės Saulės minimumas, Saulė vėl taps dipoliu – nors ir su apverstu poliariškumu.

Kai Saulės dėmės atsiranda arčiau ekvatoriaus, jų orientacija atitiks senąjį magnetinį lauką, o arčiau polių atsirandančių dėmių magnetinis laukas atitiks įeinančio magnetinio lauko orientaciją, aiškina mokslininkas. Tai vadinama Hale’o dėsniu.

„Magnetinis laukas iš aktyviųjų regionų keliauja link polių ir galiausiai sukelia apsisukimą“, – teigia Saulės fizikas ir Stenfordo universiteto (JAV) Wilcoxo Saulės observatorijos direktorius Toddas Hoeksema.

Tačiau tiksli tokio poliariškumo pasikeitimo priežastis išlieka paslaptimi. „Tai susiję su visu [Saulės] ciklu, ir įdomu, kas tai nulemia, – sako Stenfordo universiteto Saulės fizikas Philas Scherreris. – Mes vis dar neturime tikrai nuoseklaus matematinio aprašymo, kas vyksta. O kol negalime to sumodeliuoti, tol iš tikrųjų to nesuprantame“.

Tai tikrai priklauso nuo to, iš kur atsiranda magnetinis laukas. „Ar bus daug Saulės dėmių? Ir ar Saulės dėmės prisidės prie magnetinio poliaus lauko, ar jos tarsi panaikins vietinį magnetinį lauką?, – pasakoja T. Hoeksema. – Į šį klausimą dar nežinome, kaip atsakyti.“

Žinome tik tiek, kad Saulės magnetinis laukas apsiverčia ne akimirksniu. Tai laipsniškas perėjimas nuo dipolio prie sudėtingo magnetinio lauko ir atvirkštinio dipolio, per visą 11 metų Saulės ciklą. „Trumpai tariant, nėra konkretaus „momento“, kai Saulės poliai apsiverčia, – teigia R. Frenchas. – Tai ne taip, kaip Žemėje, kur apsivertimas matuojamas pagal šiaurės ir pietų ašigalių migraciją.“

Paprastai visiškas apsisukimas trunka metus ar dvejus, tačiau jis gali labai skirtis. Pavyzdžiui, JAV Nacionalinės Saulės observatorijos duomenimis, 24-ojo Saulės ciklo, kuris baigėsi 2019 m. gruodį, šiaurinio poliaus apsisukimas užtruko beveik penkerius metus.

Magnetinio lauko apsivertimas yra toks laipsniškas, kad net nepastebėsime, kada jis įvyks. Ir ne, kad ir kaip dramatiškai tai skambėtų, tai nėra artėjančios apokalipsės ženklas. „Pasaulio pabaiga rytoj neateis, – ramina Ph. Scherreris.

Tačiau mes pajusime kai kuriuos šalutinius poliariškumo apsivertimo padarinius.

Neabejotina, kad Saulė pastaruoju metu buvo neįtikėtinai aktyvi, iššaudama daugybę galingų Saulės žybsnių ir vainikinės masės išmetimų (CME), sukeldama stiprias geomagnetines audras Žemėje, kurios, savo ruožtu, pastaruoju metu sukėlė neįtikėtinas pašvaistes.

Tačiau sustiprėję kosminiai orai nėra tiesioginė poliariškumo pasikeitimo priežastis. Greičiau tai vyksta kartu, sako T. Hoeksema.

Pasak R. Frencho, kosminiai orai paprastai būna stipriausi Saulės maksimumo metu, kai Saulės magnetinis laukas taip pat yra kompleksiškiausias.

Vienas iš šalutinių magnetinio lauko poslinkio poveikių yra nedidelis, bet naudingas: tai gali padėti apsaugoti Žemę nuo galaktinių kosminių spindulių – didelės energijos subatominių dalelių, kurios keliauja beveik šviesos greičiu ir gali sugadinti kosminius laivus bei pakenkti orbitoje gyvenantiems astronautams, esantiems už apsauginės Žemės atmosferos ribų.

Keičiantis Saulės magnetiniam laukui, „srovės juosta“ (angl. current sheet) – milijardus kilometrų į išorę nuo Saulės ekvatoriaus besidriekiantis paviršius – tampa labai banguota, todėl geriau apsaugo nuo kosminių spindulių.

Mokslininkai atidžiai stebės, kaip keičiasi Saulės magnetinis laukas – ir žiūrės, per kiek laiko jis sugrįš į dipolio konfigūraciją. Jei tai įvyks per artimiausius porą metų, kitas 11 metų ciklas bus gana aktyvus, bet jei kaupimasis vyks lėtai, ciklas bus gana silpnas – kaip ir ankstesnis 24-asis Saulės ciklas, rašo Space.com.