Солнечное динамо: «Solar Orbiter» сделал первые в истории снимки полюса Солнца

Для лучшего понимания солнечного динамо крайне важно изучать солнечные полюса, однако все наблюдения Солнца до сих пор проводились примерно с солнечного экватора. Не удалось получить изображения солнечных полюсов из-за ограниченного обзора с плоскости эклиптики. Недавно траектория космического аппарата «Solar Orbiter» была успешно наклонена на 17° ниже экватора Солнца, что позволило зонду сделать первые в истории снимки южного полюса Солнца во время его пролета мимо Солнца в марте 2025 года в то время, когда Солнце находилось на максимуме своего текущего солнечного цикла и когда его магнитное поле претерпевало поворот в сторону смены полюсов. Анализ текущих результатов и дальнейшие исследования полярных областей Солнца в будущем с наклонных орбит помогут лучше понять солнечный ветер для точного прогнозирования космической погоды.

Обычно динамо-машина считается устройством, преобразующим механическую энергию в электричество, однако под ним также подразумевают генератор магнитного поля. В астрономии это относится к тому, как небесные тела, такие как Земля или Солнце, генерируют свои магнитные поля. В случае Земли постоянный поток жидкого железа во внешнем ядре создаёт магнитное поле, которое защищает живые организмы и техническую инфраструктуру от мощных ионизирующих солнечных ветров. Магнитное поле Земли претерпевает инверсию полюсов в среднем каждые 300,000 780,000 лет, когда северный и южный магнитные полюса меняются местами. Последняя инверсия магнитных полюсов на Земле произошла около XNUMX XNUMX лет назад.

Магнитное поле Солнца гораздо более интенсивно и динамично, поскольку оно представляет собой большой шар бурлящей плазмы. Перемещения горячих заряженных газов внутри, особенно от конвективной зоны к фотосфере, создают сильные магнитные поля, которые, в отличие от поля Земли, резко меняются циклически в течение нескольких лет, демонстрируя цикл солнечных пятен и инверсию магнитных полюсов каждые 11 лет. Эти изменения определяют солнечный ветер и космическую погоду, которые оказывают очень сильное влияние на формы жизни и технологическую инфраструктуру на Земле, отсюда и необходимость лучшего понимания солнечного динамо.

Улучшение понимания солнечного динамо требует наблюдения солнечных полюсов с помощью спектроскопии и поляриметрии. Однако солнечные полюса никогда не наблюдались до сих пор из-за ограниченного обзора, доступного космическим зондам, которые размещены в плоскости эклиптики, плоском диске вокруг Солнца, в котором Земля, другие планеты и все космические зонды вращаются вокруг Солнца. Все изображения Солнца были получены из области солнечного экватора. Плоскость эклиптики наклонена на 7° относительно экватора Солнца; однако этого недостаточно для четкого обзора солнечных полюсов. Наземные телескопы также страдают от того же ограничения. К счастью, это ограничение недавно было преодолено.

В феврале 2025 года зонд «Solar Orbiter» Европейского космического агентства смог наклонить свою орбиту на 17° ниже солнечного экватора за пределами плоскости эклиптики после пролета Венеры на летающем аппарате. Этого оказалось достаточно, чтобы запечатлеть прямой вид на южный полюс Солнца. В марте 2025 года зонд успешно сделал несколько снимков южного полюса Солнца.

Эти изображения южного полюса Солнца были сделаны в то время, когда Солнце проходило через максимум своего текущего солнечного цикла и когда его магнитное поле претерпевало переворот в сторону смены полюсов. Изображения ясно показывают наличие как северной, так и южной полярности на южном полюсе, что указывает на переворот. В результате южный полюс оказывается в состоянии смятения. Единая полярность должна медленно нарастать после завершения смены полюсов. Новые изображения должны пригодиться для понимания механизма того, как нарастает полярность.

Прибор Solar Orbiter также провел измерения движения солнечного вещества в определенном слое Солнца, что может пролить свет на то, как ионизированные частицы покидают Солнце в виде солнечного ветра. Такие измерения в полярных регионах помогут лучше понять солнечный ветер.

Анализ результатов первых наблюдений полярной области Солнца с новой наклонной орбиты зонда и аналогичные будущие исследования значительно расширят наше понимание магнитного поля Солнца, солнечного ветра и космической погоды.

Ссылки:

Харра, Л., Мюллер, Д. Солнечный орбитальный аппарат: краткий обзор миссии и ранних научных результатов. Astrophys Space Sci 370, 12 (2025). https://doi.org/10.1007/s10509-025-04400-3