Многие космические тела (планеты, звезды, пульсары, аккреционные диски, галактики и даже галактические кластеры) обладают крупномасштабными магнитными полями, возникающими в результате турбулентных течений проводящей жидкости (плазмы), то есть процессов, называемых магнитогидродинамическим (МГД) динамо. Будучи результатом очень сложного нелинейного процесса, эти магнитные поля имеют многомасштабную пространственную структуру и демонстрируют столь же сложную временную динамику. Непосредственно влияют на жизнь человечества магнитные поля Солнца и Земли, имеющие совершенно различную временную динамику. Солнечное динамо является квазипериодическим МГД процессом и задает 11-летний цикл активности Солнца. Магнитное поле Земли за время прямых наблюдений менялось слабо, хотя магнитные полюса непрерывно смещаются, уходя не слишком далеко от географических полюсов. Однако, палеомагнитные исследования свидетельствуют о том, что за время существования твердой Земли магнитное поле нашей планеты меняло свое направление около двух тысяч раз. Процесс переброса поля происходит по геологическим меркам очень быстро и называется инверсией, а временной интервал между двумя последующими инверсиями называют хроном. Продолжительность отдельных хронов меняется в широких пределах, от тысяч лет до 50 миллионов лет. Последовательность инверсий представляется случайной и каких-либо признанных подходов к прогнозу времени следующей инверсии на сегодня нет.
В докладе представлены новые результаты, полученные в рамках простейших динамических моделей и позволяющие понять долговременную вариабельность магнитных полей небесных тел. В первой части доклада на основе модифицированной модели Ю.Паркера солнечного динамо показано, как простая динамическая модель может воспроизвести основную структуру временного спектра солнечной активности, а не только основной цикл активности [1,2]. Во второй части доклада рассмотрен вязкий аналог модели двухдискового динамо Т.Рикитаке – первой модели, предложенной для воспроизведения случайной последовательности инверсий геомагнитного поля. Показано, что есть узкая область в пространстве параметров, в которой реализуются режимы редкоинверсного хаоса, отличающиеся очень длительными хронами [3]. Выявлена закономерность эволюции возмущений поля в пределах отдельного хрона, позволяющая предсказать время следующей инверсии магнитного поля [4].
[1] Frick P., Okatev R., Sokoloff D. Spectral properties of low-order dynamo systems // Russian Journal of Nonlinear Dynamics. – 2022. – V.18. N.2. – p.289-296..
[2] Okatev R., Sokoloff D., Frick P. Can the observable solar activity spectrum be reproduced by a simple dynamo model? // Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics. – 2023. – V.117. N.6. – p.437-454.
[3] Frick P., Pleshkov R. Rare-reversal chaos in two-disk dynamo models // Physical Review E, – 2024. – V.110. N.6. – 064203.
[4] Frick P., Pleshkov R. Rare-reversal chaos and predictability of next reversal in a simple dynamo model // Chaos. – 2025. – V.35. N.12. – doi: 10.1063/5.0295771