Сонячне динамо: «Сонячний орбітер» робить перші в історії знімки сонячного полюса

Для кращого розуміння сонячного динамо вкрай важливо вивчати сонячні полюси, проте всі спостереження за Сонцем досі проводилися приблизно з сонячного екватора. Зобразити сонячні полюси було неможливо через обмежений огляд з площини екліптики. Нещодавно траєкторію космічного апарату «Solar Orbiter» було успішно нахилено на 17° нижче екватора Сонця, що дозволило зонду вперше в історії отримати зображення південного полюса Сонця під час його прольоту повз Сонця в березні 2025 року, коли Сонце перебувало в максимумі свого поточного сонячного циклу, а його магнітне поле зазнавало зміни полюсів. Аналіз поточних результатів та подальші дослідження полярних регіонів Сонця в майбутньому з похилих орбіт допоможуть краще зрозуміти сонячний вітер для точного прогнозування космічної погоди.

Динамо зазвичай вважається пристроєм, який перетворює механічну енергію на електрику, проте воно також означає генератор магнітного поля. В астрономії це стосується того, як небесні тіла, такі як Земля чи Сонце, генерують свої магнітні поля. У випадку Землі постійний потік рідкого заліза всередині її зовнішнього ядра генерує магнітне поле, яке захищає форми життя та технічну інфраструктуру від потужних іонізуючих сонячних вітрів. Магнітне поле Землі зазнає зміни полюсів через середній інтервал близько 300,000 780,000 років, коли магнітні північний та південний полюси міняються місцями. Остання зміна магнітного полюса на Землі відбулася близько XNUMX XNUMX років тому.

Магнітне поле Сонця набагато інтенсивніше та динамічніше, оскільки воно являє собою велику кулю з вируючим плазмовим потоком. Рух гарячих заряджених газів у глибинах, особливо від зони конвекції до фотосфери, створює сильні магнітні поля, які, на відміну від земного поля, різко змінюються циклічно протягом кількох років, періодично демонструючи цикл сонячних плям та зміну магнітних полюсів кожні 11 років. Ці зміни визначають сонячний вітер та космічну погоду, що має дуже сильний вплив на форми життя та технологічну інфраструктуру на Землі, звідси й потреба в кращому розумінні сонячного динамо.

Покращене розуміння сонячного динамо вимагає спостереження сонячних полюсів за допомогою спектроскопії та поляриметрії. Однак, сонячні полюси досі ніколи не спостерігалися через обмежений огляд, доступний космічним зондам, які розміщені в площині екліптики, плоскому диску навколо Сонця, в якому Земля, інші планети та всі космічні зонди обертаються навколо Сонця. Всі зображення Сонця були зроблені з точки зору сонячного екватора. Площина екліптики нахилена на 7° відносно екватора Сонця; однак цього недостатньо для чіткого огляду сонячних полюсів. Наземні телескопи також мають таке ж обмеження. На щастя, це обмеження нещодавно було подолано.

У лютому 2025 року зонд «Solar Orbiter» Європейського космічного агентства зміг нахилити свою орбіту на 17° нижче сонячного екватора за межі площини екліптики після прольоту Венери з рогатки. Цього було достатньо, щоб безпосередньо побачити південний полюс Сонця. У березні 2025 року зонд успішно зробив кілька знімків південного полюса Сонця.

Ці зображення південного полюса Сонця були зроблені в той час, коли Сонце проходило через максимум свого поточного сонячного циклу, а його магнітне поле зазнавало перевороту в бік зміни полюсів. Зображення чітко показують наявність як північної, так і південної полярності на південному полюсі, що вказує на переворот. В результаті південний полюс перебуває в стані хаосу. Однополярність повинна повільно накопичуватися після завершення зміни полюсів. Нові зображення мають бути корисними для розуміння механізму формування полярності.

Прилад Solar Orbiter також проводив вимірювання руху сонячної речовини в межах певного шару Сонця, що може показати, як іонізовані частинки виходять з Сонця у вигляді сонячного вітру. Такі вимірювання з полярних регіонів допомогли б краще зрозуміти сонячний вітер.

Аналіз результатів перших спостережень полярної області Сонця з нещодавно похилої орбіти зонда та аналогічні майбутні дослідження значно розширили б наше розуміння магнітного поля Сонця, сонячного вітру та космічної погоди.

***

Список використаної літератури:

Харра, Л., Мюллер, Д. Сонячний орбітальний апарат: короткий огляд місії та ранніх наукових результатів. Astrophys Space Sci 370, 12 (2025). https://doi.org/10.1007/s10509-025-04400-3

ЄКА. Сонячний орбітальний апарат вперше у світі отримав зображення полюсів Сонця. Опубліковано 11 червня 2025 року. Доступно за адресою https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_gets_world-first_views_of_the_Sun_s_poles