Полюсите на Слънцето: Откритията, които преобърнаха разбиранията ни след векове грешки

За първи път човечеството видя къде се раждат разрушителните бури, които засягат Земята.

Слънцето е неразделна част от нашето небе и основен доставчик на енергия за Земята, но все още нямаме наистина пълна представа за това как функционира тази звезда. И особено малко се знаеше за неговите полярни области – именно тези, които десетилетия наред оставаха извън полезрението. Сега ситуацията се промени: за първи път в историята специалистите получиха ясни изображения на един от полюсите на светилото, което предостави рядък шанс да се надникне в най-слабо проучените процеси, които формират неговата активност.

Данните бяха предоставени от космическия апарат Solar Orbiter, изстрелян от Европейската космическа агенция с участието на НАСА. Мисията стартира през февруари 2020 г., а редовните наблюдения на светилото започнаха през ноември 2021 г. Именно през 2025 г. обаче апаратът започна най-амбициозния етап – изследването на северния и южния полюс, които преди това бяха почти недостъпни поради особеностите на орбитите.

В продължение на десетилетия телескопите, както наземните, така и орбиталните, бяха разположени в рамките на т.нар. плоскост на еклиптиката – въображаема повърхност, която съвпада с орбитите на планетите и слънчевия екватор. Тази позиция предлага пълноценна гледка към центъра на звездата, но полярните области винаги се появяват почти на хоризонта, под остър ъгъл, скрити и замъглени. Както обяснява Даниел Мюлер, главен научен координатор на мисията, магнитните процеси в тези региони са били изследвани само косвено, чрез математически модели.

За да промени геометрията на наблюдението, в началото на 2025 г. Solar Orbiter извърши сложна гравитационна маневра в близост до Венера, което даде възможност на космическия апарат да започне да се движи извън равнината на еклиптиката. Подобни маневри изискват огромни количества енергия, затова твърде малко мисии в историята на космическите изследвания са се осмелявали да ги извършат. До приключването на проекта орбитата на космическия кораб ще бъде наклонена с 33 градуса, което ще даде възможност за разкриване на дългоочаквана гледка към скритите досега ширини.

Първите снимки, направени през март, показват южния полюс на Слънцето в няколко спектъра. Те включват видимата светлина, ултравиолетовите и магнитните карти на повърхността, както и изображения, показващи поведението на плазмата при различни температури.

Защо тези изображения са толкова важни? Полярните области на Слънцето не са просто географски координати. Тук се зараждат ключовите процеси, които определят структурата и еволюцията на магнитната обвивка. Повърхността на Слънцето е съставена от бълбукаща плазма, чиито потоци генерират и разрушават силовите линии, които са в основата на 11-годишния цикъл на слънчевата активност.

По време на фазата, наречена слънчев минимум, магнитната конфигурация е максимално опростена: тя наподобява класически дипол с ясно изразени северен и южен полюс. Но с нарастването на активността върху диска започват да се появяват тъмни области – слънчеви петна, в които са концентрирани усукани примки от магнитни линии. Постепенно те се разплитат и остатъчният заряд се премества в единия край на оста, където се припокрива със съществуващата структура.

През периода на максимума се възцарява хаос: предишното единство на полето изчезва, а областите на големи ширини се превръщат в мозайка от области с противоположни полярности. Понякога това пренареждане става неравномерно – едната страна губи ориентацията си преди другата, което води до времева асиметрия.

Както подчертава Мюлер, точно това е състоянието, което се наблюдава в момента.

Струва си да се отбележи, че Solar Orbiter не е първият апарат, който прелита над слънчевите полюси. Още през 1990 г. е стартирана мисията Ulysses, съвместен проект на НАСА и ЕКА. Тя работи до 2009 г. и има значителен принос за разбирането на природата на слънчевия вятър, космическите частици и звездното поле. Тя обаче не разполагаше с камери и не можеше да се получат изображения от полюсите.

И всички тези открития не са просто научен куриоз. Изригванията и изхвърлянията на коронална маса могат да достигнат Земята и да засегнат радиокомуникациите, GPS, електрическите мрежи и дори безопасността на астронавтите. За да се научат да предвиждат такива явления – с което се занимава бързо развиващата се област, наречена космическа метеорология – учените трябва да разберат как точно се държи магнитната обвивка на всички географски ширини.

По-голямата част от данните, събрани от космическия апарат през пролетта, ще бъдат предадени на Земята едва през есента, но вече публикуваните фрагменти дават уникален поглед върху физиката на най-важното жълто джудже в живота на всички. И за първи път учените ще могат да подходят към изучаването на слънчевите цикли не въз основа на предположения, а с реални доказателства в ръка.

Да напомним, че през пролетта на 2022 г. космическият апарат Solar Orbiter (SolO) на ЕКА се приближи до Слънцето на разстояние само 49 милиона километра (една трета от разстоянието между Земята и Слънцето). По този начин бе постигната най-добрата пространствена разделителна способност на слънчевата корона в историята на наблюденията.

Слънцето е единствената звезда, чиято атмосфера можем да наблюдаваме в такива детайли, но е много вероятно подобни процеси да протичат и при другите звезди. По този начин изследванията, които Solar Orbiter провежда и ще продължи да провежда, не само осигуряват по-добро разбиране на потенциалната опасност, която представлява за нас слънчевият вятър, но и са от голямо значение за цялостното изучаване на звездата, която остава най-често срещаното небесно тяло в космоса.