Планеты как сдерживающий фактор: как гравитация влияет на солнечную активность

Наше Солнце примерно в пять раз менее активное в магнитном отношении, чем другие солнцеподобные звёзды, что делает его уникальным случаем. Как предполагают учёные из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), причина может заключаться в гравитационном влиянии планет Солнечной системы. За последние 10 лет исследователи разработали модель, которая объясняет практически все известные циклы солнечной активности синхронизацией с приливными силами планет. В новом исследовании, опубликованном в журнале Solar Physics, они показали, что такое внешнее воздействие естественным образом подавляет активность Солнца.

Сейчас Солнце приближается к пику 11-летнего цикла активности. Именно поэтому на Земле учащаются полярные сияния, солнечные бури и нестабильная космическая погода, влияющая на спутники и наземную инфраструктуру. Однако по сравнению с другими звёздами типа Солнца мощность выбросов радиации нашей звезды в 10–100 раз ниже. Такая «спокойная» среда, возможно, сыграла ключевую роль в появлении жизни на Земле. Чтобы понять причины этой аномалии, физики исследуют механизмы, управляющие активностью Солнца.

Множество циклов — одна модель

Известно, что солнечная активность подчиняется различным паттернам — от краткосрочных колебаний (в несколько сотен дней) до долгосрочных циклов длиной в тысячи лет. Однако учёные расходятся в объяснении их физической природы.

Модель команды Франка Стефани из HZDR рассматривает планеты как «настройщиков» солнечных ритмов. Согласно гипотезе, каждые 11 лет Венера, Земля и Юпитер одновременно воздействуют на Солнце своими приливными силами. В сочетании с вращательным движением Солнца по розеточной орбите это приводит к наложению циклов различной продолжительности, что и наблюдается в реальности.

«Все выявленные нами солнечные циклы логично вписываются в модель. Её предсказательная сила и внутренняя согласованность поразительны. Каждая новая итерация модели открывает дополнительные корреляции с наблюдаемыми данными», — объясняет Стефани. В текущем исследовании учёные изучили квазидвухлетние колебания (QBO), периодичность которых автоматически приводит к снижению общей активности Солнца.

Циклы и их следствия

Ранее данные наблюдений указывали на периоды QBO от 1,5 до 1,8 лет. Некоторые учёные предполагали связь этих колебаний с событиями Ground Level Enhancement — редкими всплесками космической радиации на Земле, вызванными солнечными частицами высокой энергии.

«Исследование 2018 года показало, что такие события чаще происходят в положительной фазе цикла длиной 1,73 года. Это указывает на наличие фундаментального циклического процесса, в отличие от предположений о случайности выбросов», — отмечает Стефани.

Проанализировав хронологию событий, его команда обнаружила наиболее выраженную корреляцию с периодом 1,724 года. «Это значение почти совпадает с циклом 1,723 года, который естественным образом возникает в нашей модели. Мы полагаем, что это и есть QBO», — говорит учёный.

Подавление активности через QBO

Магнитное поле Солнца колеблется с 11-летней периодичностью, а QBO накладывает на этот цикл краткосрочные колебания. Это снижает общую напряжённость поля, так как его максимальные значения не удерживаются долго. В результате возникает бимодальное распределение с двумя пиками: при максимальной силе поля и при возврате QBO к исходной фазе.

«Этот эффект критически важен, ведь пиковая активность Солнца связана с самыми мощными событиями, вроде геомагнитной бури 1859 года (Солсбери), когда полярные сияния наблюдались даже в Риме и Гаване, а высокое напряжение вывело из строя телеграфные линии. Но если магнитное поле дольше остаётся в «слабом» состоянии, вероятность экстремальных событий снижается», — поясняет Стефани.

Дальнейшие исследования команды HZDR будут направлены на уточнение модели, включая влияние других планет, таких как Сатурн и Юпитер, чьи орбитальные резонансы могут вносить дополнительные нюансы в солнечные циклы. Учёные также планируют изучить, как изменения в конфигурации планет могут влиять на долгосрочные тенденции, такие как минимумы Маундера, когда солнечная активность почти прекращалась на десятилетия.

Понимание этих механизмов поможет не только улучшить прогнозирование космической погоды, но и оценить стабильность условий для жизни на экзопланетах. Если активность звёзд действительно регулируется их планетными системами, это открывает новые критерии поиска обитаемых миров.