Примерно раз в 11 лет магнитное поле Солнца переворачивается – северный магнитный полюс оказывается на юге, и наоборот. Этот процесс можно грубо аппроксимировать постоянным магнитом (магнитным диполем), медленно теряющим свою намагниченность, а затем восстанавливающим ее, но с противоположной ориентацией – положительный полюс оказывается отрицательным. Разумеется, Солнца намного сложнее. Если даже не говорить о причинах смены магнитных полюсов, сам процесс намного сложнее – он останавливается, ускоряется, замедляется, даже идет вспять. Задача слежения за магнитным полем нашего светила в течение всего 11-летнего цикла непроста, но необходимо для предсказания, как и когда на Солнце произойдет очередной переворот. Этот момент совпадает с пиком цикла солнечной активности и потому важен для предсказания космической погоды, принятия мер по защите наземной и космической инфраструктуры и космонавтов.

Хотя цикл в целом происходит регулярно, с периодом в 11 лет, весь процесс может оказаться очень несимметричным от раза к разу. Например, сейчас напряженность на (теперь уже бывшем) северном полюсе спала практически до нуля – полюс находится в середине пути своего поворота. Вместе с тем, на южном полюсе напряженность только начинает падать. «Сейчас наблюдается дисбаланс между северным и южным полюсами, – говорит Джонатан Киртайн, сотрудник Космического центра имени Маршалла, один из американских участников проекта японского аппарата Hinode. – Север уже начал переход, значительно опередив юг, и мы не знаем, почему». Данные, полученные при помощи аппарата Hinode, стали основой для работы, посвященной прямому наблюдению смены полюсов Солнца. Другая, связанная с ней работа, опирается на косвенные наблюдения магнитной активности на полюсах, проявляющейся в вариации микроволнового излучения, поступающего от атмосферы Солнца в приполярных регионах. Обе методики дали один и тот же результат – северный магнитный полюс значительно опережает график, ведь пик солнечной активности в рамках текущего цикла ожидается только в 2013 году. Такие противоречивые сведения вполне могут заставить пересмотреть некоторые модели, касающиеся физических процессов, происходящих на Солнце.

Наблюдения за магнитными полюсами Солнца осложняются нашими возможностями – все орбитальные телескопы, изучающие светило, направлены на его экватор, полюса мы видим вскользь, хотя для слежки за поведением магнитного поля было бы полезно наблюдать полюса отвесно. Тем не менее, не только на полюсах скрывается информация об изменениях в магнитном поле светила по мере прохождения цикла. В 2003 году было показано, что мощные выбросы массы на Солнце, в ходе минимума цикла концентрирующиеся на экваторе, по мере усиления активности светила смещаются к полюсам. Это сопровождается сильным ослаблением микроволнового излучения полюсов. Эти наблюдения позволяют заключить, что если выбросы массы – протуберанцы – наблюдаются дальше 60 градусов широты, то Солнце близко к пику активности. Сейчас же, несмотря на эти наблюдения, сложно сказать, когда же будет пик, ведь протуберанцы добрались до высоких широт только на севере. То же относится к интенсивности микроволнового излучения. На северном полюсе оно уже опустилось до значения, зафиксированного в ходе прошлого пика активности – здесь новый максимум уже близок. А вот на юге и излучение еще сильно, и протуберанцы не опускаются слишком низко по широтам, первый протуберанец за границей в 60 градусов был зафиксирован в марте этого года. Наблюдения при помощи аппарата Hinode подтвердили эти данные и выводы. Анализ данных спутника публикуется командой под руководством Даику Шиота, сотрудника института RIKEN. При помощи орбитального телескопа каждый месяц, начиная с сентября 2008 года, создавалась карта магнитного поля Солнца. Первые карты показывали доминирование магнитных полей, связанных с отрицательным полюсом солнечного магнитного диполя. По мере хода времени картина менялась, магнитные поля ослаблялись, и появлялись поля, связанные с положительным полюсом. То, что раньше указывало на мощный отрицательный полюс, сейчас указывает на полюс, знак которого непонятен, а интенсивность слаба. В течение нескольких месяцев бывший полюс должен стать совершенно нейтральным, что является признаком солнечного максимума.

«Это первое прямое наблюдение переворота магнитного поля, – говорит Киртайн. – И это очень важно для понимания, как на Солнце меняются циклы активности». Во всяком случае, если пока и трудно сказать, как происходит процесс смены полюсов, можно сказать, как он не происходит. Типичные модели переворота солнечного магнитного диполя предполагают движение областей с мощными магнитными полями к экватору, их переход на противоположную полусферу и, фактически, доминирование над располагающимся здесь полюсом, что в конце концов и приводит к смене его полярности. Но значительное ослабление северного магнитного полюса было замечено намного раньше, чем началось такое движение.

Это не единственный пример наблюдательных данных, показывающий неприменимость основных современных моделей физики Солнца. Практически все они предполагают симметричное светило, в котором северная полусфера ведет себя так же, как и южная. Но среди опровержений этого предположения находится, например, число солнечных пятен в полушариях – в северном полушарии их обычно больше, чем в южном. В результате модели оказываются не в состоянии объяснить поведение светила: хорошо проработанные, простые модели не могут учесть мелкие несимметрии, а сложные модели, их учитывающие, плохо описывают основные свойства Солнца.