Солнце кажется неизменным, но стоит посмотреть на него в телескоп с надёжным фильтром — и на ярком диске обнаружатся тёмные пятна. Их число меняется от года к году, и в этих изменениях есть ритм. История его открытия — хороший пример того, как терпеливые наблюдения приводят к результату, которого никто не ждал.
Пятна на «совершенном» светиле
Отдельные крупные пятна люди замечали невооружённым глазом ещё в древности — на закате или сквозь дымку. Записи о них сохранились, в частности, в китайских хрониках. Но систематическое изучение началось в первые годы XVII века, когда на Солнце направили только что изобретённый телескоп. Галилео Галилей и несколько его современников независимо друг от друга зарисовывали пятна и заметили, что они перемещаются по диску. Отсюда следовал вывод: Солнце вращается, делая оборот примерно за четыре недели.
Открытие вызвало споры. По распространённым тогда представлениям небесные тела считались безупречными, и пятна на Солнце в эту картину не вписывались.
Аптекарь, искавший планету
Цикл открыл не профессиональный астроном, а немецкий аптекарь Генрих Швабе. Он надеялся найти неизвестную планету вблизи Солнца, которая выдала бы себя, проходя по его диску. Чтобы не спутать её с пятнами, Швабе год за годом тщательно отмечал каждое из них. Планеты он не нашёл, зато, накопив записи за семнадцать лет, увидел закономерность: количество пятен плавно растёт и убывает с периодом около десяти лет. Свои выводы он опубликовал в 1840-х годах.
Вскоре швейцарский астроном Рудольф Вольф собрал старые наблюдения, восстановил картину на столетие назад и уточнил среднюю длину цикла — примерно одиннадцать лет. Он же предложил простой способ подсчёта пятен, которым в усовершенствованном виде пользуются до сих пор. Циклы условились нумеровать начиная с середины XVIII века.
Как устроен цикл
Одиннадцать лет — величина средняя: отдельные циклы бывают и короче девяти, и длиннее тринадцати лет. Различаются они и по силе. В годы минимума на Солнце неделями может не быть ни одного пятна, в годы максимума их одновременно видны десятки.
В начале XX века выяснилось, что пятна — это области очень сильного магнитного поля. Тогда же обнаружилась ещё одна закономерность: в каждом новом цикле магнитная полярность пятен меняется на противоположную, а глобальное поле Солнца «переворачивается». Так что полный магнитный цикл длится около двадцати двух лет.
Причина цикличности — в движении плазмы. Солнце вращается не как твёрдое тело: экватор обгоняет полюса. Это неравномерное вращение вместе с перемешиванием вещества закручивает и усиливает магнитное поле, а затем оно перестраивается заново. Механизм называют солнечным динамо. В общих чертах он понятен, но предсказывать силу будущих циклов учёные пока умеют лишь приблизительно.
Вместе с пятнами меняется и всё остальное: в годы максимума чаще происходят вспышки и выбросы вещества, чаще случаются магнитные бури и полярные сияния на Земле.
Когда пятна исчезли
Просматривая старые архивы, английский астроном Эдвард Маундер в конце XIX века обратил внимание на странность: примерно с 1645 по 1715 год пятен на Солнце почти не наблюдали. Астрономы того времени были уже достаточно опытны, так что дело не в невнимательности. Этот период получил название минимума Маундера.
Он пришёлся на одну из самых холодных фаз так называемого малого ледникового периода, когда в Европе случались необычно суровые зимы. Совпадение породило мысль о прямой связи. Сегодня к ней относятся осторожно: похолодание началось раньше минимума и, по современным оценкам, во многом было вызвано крупными извержениями вулканов. Вклад Солнца, вероятно, существовал, но был скромным.
Солнце и климат
Спутниковые измерения показали, что от минимума к максимуму цикла поток солнечной энергии меняется примерно на десятую долю процента. Этого слишком мало, чтобы заметно влиять на погоду в конкретном году. Поэтому попытки предсказывать урожаи, засухи или холодные зимы по числу пятен успеха не имели.
А вот для техники цикл важен по-настоящему: от активности Солнца зависят условия работы спутников, радиосвязи и навигации. Так что наблюдения, начатые когда-то из любопытства, превратились в постоянную службу.
