Солнце играет по правилам Колмогорова: открыта новая закономерность в космической турбулентности
Тайны Солнца веками манили исследователей, однако его внутренние процессы долгое время оставались скрыты от прямых наблюдений за пеленой колоссальной энергии. Ключ к пониманию природы нашего светила лежит в его магнитных полях, непрерывный танец которых определяет космическую погоду всей Солнечной системы.
Недавнее открытие российских ученых позволило заглянуть в самое сердце этих процессов, связав хаос солнечной активности со строгим математическим порядком, сформулированным на Земле еще в прошлом веке.
Объединив усилия, исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), Института механики сплошных сред УрО РАН и Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН) обратили свой взор на полюса Солнца. В поисках скрытых закономерностей они обратились к колоссальному массиву данных: полувековым прямым измерениям магнитного поля, бережно собиравшимся в американской обсерватории имени Уилкокса. Применив к этим цифрам передовой метод обработки данных — вейвлет-анализ, ученые смогли очистить информационный шум и увидеть поразительную картину.
Оказалось, что бурные колебания магнитного поля на солнечных полюсах не хаотичны, а подчиняются фундаментальному закону турбулентности, который в 1941 году открыл выдающийся советский математик Андрей Колмогоров. Энергия этих магнитных всплесков распределяется между крупными и мелкими масштабами по универсальному принципу: в интервале от одного месяца до шести с половиной лет показатель затухания колебаний с ростом их частоты математически точно совпал с теорией Колмогорова.
«Полученные спектральные характеристики - это не просто подтверждение универсальности колмогоровской турбулентности. Теперь любая реалистичная компьютерная модель солнечного динамо должна воспроизводить не только 11-летний цикл, но и заполненный спектр колебаний с индексом, близким к -5/3», - пояснил профессор кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ, ведущий научный сотрудник ИМСС УрО РАН Родион Степанов.
Благодаря этому открытию физические модели конвективной зоны Солнца — той самой гигантской «печи», где зарождаются магнитные бури — станут на порядок точнее. А значит, человечество сделало еще один важнейший шаг к тому, чтобы не просто наблюдать за капризами космической погоды, но и предсказывать поведение нашего светила с абсолютной точностью.
Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА
