Графика на 11-годишен цикъл на слънчевата активност. Астрономите предполагат, че слънчевата активност се задейства от три планети. Броят на дните в годината, в които са наблюдавани геомагнитни бури

Учени от Германия предложиха нова теория, която обяснява периодичността на слънчевата активност. Според тях броят на слънчевите петна и други ефекти, свързани със слънчевите цикли, се променят поради

въздействие върху звездата на трите планети от Слънчевата система: Венера, Земя и Юпитер.

Слънчевата активност е цял клас процеси, свързани с променливостта на много параметри на нашата звезда, като радиация с различни честоти, броя на слънчевите петна и потока от заредени частици, изхвърлени в открития космос. Най-известното проявление на слънчевата активност е промяната в броя на слънчевите петна. Първите писмени свидетелства за петна по Слънцето датират от 800 г. пр. н. е., а с изобретяването на телескопа през 17 век наблюденията им започват да се извършват в Европа. През първата половина на 19 век астрономът-любител Хайнрих Швабе открива периодичност в броя на видимите петна върху слънчевия диск. Така беше открит 11-годишният цикъл на слънчевата активност. Това откритие предизвика голям интерес в научния свят и швейцарският астроном Рудолф Волф организира първата слънчева служба в Цюрих.

Оттогава наблюденията на Слънцето се извършват редовно. По-късно са открити и други цикли на слънчева активност: 22-годишен, вековен и др. В периоди на минимална активност петна може изобщо да не се наблюдават на повърхността на Слънцето, докато в години на максимум броят им достига десетки стотици.

Температурата на слънчевите петна е около 4000K, което е с 2000K по-малко от температурата на други области на фотосферата. Следователно, когато се наблюдават през телескоп със светлинен филтър, петната изглеждат като по-тъмни области в сравнение с околната повърхност. Слънчевите изследвания през 20-ти век показват, че петната са области, където мощни магнитни полета навлизат във фотосферата. Потъмняването на фотосферата в тези региони се обяснява с факта, че мощните снопове от линии на магнитното поле предотвратяват конвективните движения на материята от по-дълбоките слоеве. Това води до намаляване на потока на топлинна енергия.

Учените отдавна се опитват да разберат причините за цикличното поведение на Слънцето. Известно е, че в началото на 11-годишния цикъл слънчевото магнитно поле има диполна конфигурация и е насочено главно по меридианите (такова поле се нарича "полоидално"). В максимума на цикъла се заменя с поле, насочено по паралелите ("тороидално"). В края на цикъла полето отново се променя на полоидално, но вече е насочено в посока, обратна на началото на цикъла.

Процесът, наречен "слънчево динамо", е отговорен за генерирането на магнитни полета, както и за образуването на слънчеви петна. Този модел просто обяснява характеристиките на наблюдението. Поради факта, че екваториалните области на Слънцето се въртят по-бързо от полярните („диференциално въртене“), първоначално полоидалното поле, отнесено от въртящата се плазма, трябва да се разтегне по паралелите, като по този начин придобива тороидална компонента. Този процес се нарича омега ефект.

За да може цикълът да продължи отново и отново, тороидалното поле трябва по някакъв начин да се преобразува обратно в полоидално. През 1955 г. американският астрофизик Юджийн Паркър показа, че обемите на слънчевата плазма трябва да се въртят поради силите на Кориолис. Тази сила разтяга компонентите на магнитното поле, превръщайки тороидалните магнитни полета в полоидални (т.нар. "алфа ефект"). Смята се, че този ефект възниква в непосредствена близост до слънчевата повърхност в района на слънчевите петна. Но тази теория не може да обясни наблюдаваната продължителност на слънчевия цикъл.

Учените от Helmholtz Center Dresden-Rossendorf (HZDR) обаче предлагат нова теория за циклите на слънчевата активност. В статия, публикувана в сп слънчева физика, те показаха, че 11-годишният цикъл може да бъде причинен от приливното влияние на някои планети в Слънчевата система, а именно Венера, Земя и Юпитер. Изследователите обърнаха внимание

че тези три планети се подреждат в една и съща посока приблизително веднъж на всеки 11 години.

Подобни предположения бяха направени и преди, но дълго време учените не можеха да предложат механизъм, който да обясни възникването на цикли на слънчева активност поради приливни ефекти.

Резонансният ефект дойде на помощ на изследователите. „Ако действате върху обект с малки удари, с течение на времето амплитудата на неговите трептения ще се увеличи“, обяснява д-р Франк Стефани от HZDR.

Изчисленията на учените показват, че за да накарате алфа ефекта да се колебае, почти не е необходимо да се прилага много енергия. Това се постига благодарение на нестабилността на Тейлър. Получава се, когато силно магнитно поле преминава през проводящ слой или плазма. Взаимодействието на тока с полето генерира мощен турбулентен поток. Авторите на изследването предполагат, че алфа ефектът не се проявява близо до слънчевата повърхност, а в регион, наречен "тахоклин". Този слой се намира на дълбочина приблизително 30% от слънчевия радиус и разделя два региона вътре в Слънцето: областта на радиационен транспорт и тази на конвекция. В същата област се проявява и омега ефектът.

Изследователите са използвали модели на нестабилност на Тейлър, за да опишат отново напречните трептения на алфа ефекта. „Намерихме начин да свържем алфа ефекта с тахоклина“, обясни Стефани. Така всички колебателни процеси се оказаха свързани с тънък слой в недрата на Слънцето. Важно е, че такива колебания почти не изискват промяна в енергията. Това означава, че много малко излагане е достатъчно, за да задейства алфа ефекта. Математическите изчисления, извършени от изследователите, показват, че периодичното приливно действие на планетите е достатъчно, за да възбуди 11-годишен и 22-годишен цикъл на активност.

Идеята за влиянието на планетите върху слънчевото динамо обаче съществува от дълго време, но някои експерти не подкрепят тази теория и я смятат за маргинална.

Както знаете, не толкова отдавна ние, скъпи колеги, станахме свидетели на поредния 23-ти максимум от 11-ия годишен цикъл на слънчева активност. Но има ли други цикли на активност освен гореспоменатия 11-годишен?

Преди да отговоря на този въпрос, позволете ми да ви напомня накратко какво е слънчева активност. Великата съветска енциклопедия дава следното определение на този термин: Слънчевата активност е набор от явления, наблюдавани на Слънцето ... Тези явления включват образуването на слънчеви петна, факли, изпъкналости, флокули, нишки, Промени в интензитета на радиацията във всички части от спектъра.

Основно тези явления се дължат на факта, че на слънцето има зони с магнитно поле, различно от общото. Тези области се наричат ​​активни. Техният брой, големина, както и разпределението им на Слънцето не са постоянни, а се променят с времето. Следователно с течение на времето активността на нашата дневна светлина също се променя. Освен това тази промяна в дейността е циклична. Така накратко можем да обясним същността на предмета на нашия разговор.

По време на периоди на максимум на цикъла, активните области са разположени по целия слънчев диск, те са многобройни и добре развити. През минималния период те се намират близо до екватора, няма много от тях и са слабо развити. Видимото проявление на активните региони са слънчеви петна, изригвания,

изпъкналости, нишки, флокули и т.н. Най-известният и изследван е 11-годишният цикъл, открит от Хайнрих Швабе и потвърден от Робърт Волф, който изучава промяната в слънчевата активност, използвайки предложения от него индекс на Волф в продължение на два и половина века. Промяната в активността на слънцето с период, равен на 11,1 години, се нарича закон на Швабе-Волф. Предполага се също, че има 22, 44 и 55 годишни цикли на активност. Установено е, че стойността на максималните цикли варира с период от около 80 години. Тези периоди се появяват директно върху графиката на слънчевата активност.

Но учените, след като са изследвали пръстените върху разфасовки от дървета, лентова глина, сталактити, отлагания на вкаменелости, черупки на мекотели и други знаци, предполагат съществуването на по-дълги цикли, продължаващи около 110, 210, 420 години. Както и така наречената секуларна продължителност и суперсекуларни цикли от 2400, 35 000, 100 000 и дори 200 - 300 милиона години.

Но защо да обръщаме толкова много внимание на изследването на слънчевата активност? Отговорът се крие във факта, че нашата дневна светлина има огромно влияние върху земята и върху земния живот.

Увеличаването на интензитета на така наречения „слънчев вятър“ – потокът от заредени частици – корпускули – излъчвани от Слънцето, може да причини не само красиви полярни сияния, но и смущения в земната магнитосфера – Магнитни бури – които засягат не само оборудване, което може да доведе до причинени от човека аварии, Noi не е пряко човешкото здраве. И не само физически, но и психически.

По време на пиковите периоди например самоубийствата са по-чести. Активността на слънцето също влияе върху добивите, раждаемостта и смъртността и много други.

Като цяло, всеки любител астроном може, като провежда редовни наблюдения на Слънцето, да сравни неговата графика с графики на интензитета на всякакви явления, свързани с атмосферата, биосферата и други.

11 годишен цикъл. ("Цикъл на Швабе" или "цикъл на Швабе-Волф") е най-важният цикъл на слънчевата активност. Съответно твърдението за наличието на 11-годишна цикличност в слънчевата активност понякога се нарича "закон на Швабе-Волф".

Приблизително десетгодишната периодичност в увеличаването и намаляването на броя на слънчевите петна на Слънцето е забелязана за първи път през първата половина на 19 век от немския астроном Г. Швабе, а след това от Р. Волф. Единадесетгодишният цикъл се нарича условно: продължителността му за 18-20 век варира от 7 до 17 години, а през 20 век средно е по-близо до 10,5 години.

Този цикъл се характеризира с доста бързо (средно за 4 години) нарастване на броя на слънчевите петна, както и на други прояви на слънчевата активност, и последващо по-бавно (около 7 години) намаляване. По време на цикъла се наблюдават и други периодични промени, например постепенно изместване на зоната на образуване на слънчеви петна към екватора („закон на Шперер“).

Теорията на слънчевото динамо обикновено се използва за обяснение на такава периодичност в появата на петна.

Въпреки че могат да се използват различни индекси за определяне на нивото на слънчева активност, най-често използваният за това е средногодишното число на Волф. 11-годишните цикли, определени с помощта на този индекс, са условно номерирани, започвайки от 1755 г. 24-ият цикъл на слънчева активност започна през януари 2008 г. (според други оценки - през декември 2008 г. или януари 2009 г.).

22-годишният цикъл ("цикълът на Хейл") е по същество удвояване на цикъла на Швабе. Открито е, след като връзката между слънчевите петна и магнитните полета на Слънцето е разбрана в началото на 20 век.

Оказа се, че в един цикъл на петнова активност общото магнитно поле на Слънцето променя знака: ако в минимума на един цикъл на Швабе фоновите магнитни полета са предимно положителни близо до един от полюсите на Слънцето и отрицателни близо до другия, то след около 11 години картината се променя обратното.

На всеки 11 години характерното подреждане на магнитните полярности в групите слънчеви петна също се променя. Така, за да се върне общото магнитно поле на Слънцето в първоначалното си състояние, трябва да изминат два цикъла на Швабе, тоест около 22 години.

Секуларни цикли на слънчевата активност според радиовъглеродни данни.

Секуларният цикъл на слънчевата активност („цикълът на Глайсберг“) е с продължителност около 70-100 години и се проявява в модулации на 11-годишния цикъл. Последният максимум на светския цикъл се наблюдава в средата на 20-ти век (близо до 19-ия 11-годишен цикъл), следващият трябва да падне приблизително в средата на 21-ви век.

Съществува и двувековен цикъл („цикъл на Зюс“ или „цикъл на дьо Фриз“), като минимумите на който може да се счита за постоянно намаляване на слънчевата активност, което се случва приблизително веднъж на всеки 200 години, продължаващо много десетилетия (т. наречени глобални минимуми на слънчевата активност) - минимумът на Маундер (1645-1715), минимумът на Шперер (1450-1540), минимумът на Волф (1280-1340) и др.

Хилядолетни цикли. Слънчева Халщатски цикълс период от 2300 години според радиовъглероден анализ.

Радиовъглеродният анализ също показва съществуването на цикли с период от около 2300 години ("Холщатския цикъл") или повече.

В средата на миналия век астрономите любители Г. Швабе и Р. Волф за първи път установяват факта, че броят на слънчевите петна се променя с времето, като средният период на тази промяна е 11 години. Можете да прочетете за това в почти всички популярни книги за Слънцето. Но малцина, дори сред специалистите, са чували, че още през 1775 г. П. Горребов от Копенхаген се е осмелил да твърди, че има периодичност на слънчевите петна. За съжаление, броят на неговите наблюдения беше твърде малък, за да се установи продължителността на този период. Високият научен авторитет на опонентите на гледната точка на Горребов и артилерийският обстрел на Копенхаген, който унищожи всичките му материали, направи всичко това твърдение да бъде забравено и да не се помни, дори когато беше доказано от други.

Разбира се, всичко това ни най-малко не омаловажава научните заслуги на Волф, който въвежда индекса на относителните числа на слънчевите петна и успява да го възстанови от различни наблюдения на любители и професионални астрономи от 1749 г. Освен това Волф определя годините на максимален и минимален брой слънчеви петна от времето на наблюденията на G. Galileo, тоест от 1610 г. Това му позволи да консолидира много несъвършената работа на Schwabe, който имаше наблюдения само за 17 години, и за първи път да определи продължителността на средният период на промяна на броя на слънчевите петна. Така се появява известният закон на Швабе-Волф, според който промените в слънчевата активност настъпват периодично, като продължителността на средния период е 11,1 години (фиг. 12). Разбира се, тогава се обсъждаше само относителният брой на слънчевите петна. Но с течение на времето това заключение се потвърди за всички известни индекси на слънчевата активност. Множество други периоди на активни слънчеви явления, особено по-кратките, които са открити от слънчеви изследователи през последните 100+ години, са неизменно опровергавани и само 11-годишният период винаги е оставал непоклатим.

Въпреки че промените в слънчевата активност се случват периодично, тази периодичност е особена. Факт е, че интервалите от време между годините на максимални (или минимални) числа на Wolf са доста различни. Известно е, че от 1749 г. до наши дни продължителността им варира от 7 до 17 години между годините на максимуми и от 9 до 14 години между годините на минимуми на относителния брой слънчеви петна. Следователно по-правилно би било да се говори не за 11-годишен период, а за 11-годишен цикъл (т.е. период със смущения или „скрит“ период) на слънчевата активност. Този цикъл е изключително важен както за вникване в същността на слънчевата активност, така и за изследване на слънчево-земните връзки.

Но 11-годишният цикъл се проявява не само в промяна в честотата на слънчевите неоплазми, по-специално слънчевите петна. Може да се открие и чрез промяната в географската ширина на групите слънчеви петна с времето (фиг. 13). Това обстоятелство привлече вниманието на известния английски слънчев изследовател Р. Карингтън през 1859 г. Той откри, че в началото на 11-годишен цикъл петна обикновено се появяват на високи географски ширини, средно на разстояние ± 25 - 30 ° от екватора на Слънцето, докато в края на цикъла предпочитат области по-близо до екватора, средно на ширини от ± 5 - 10 °. По-късно това е показано много по-убедително от немския учен Г. Шиерер. Първоначално на тази функция не се отдаваше голямо значение. Но тогава ситуацията се промени драматично. Оказа се, че средната продължителност на 11-годишния цикъл може да се определи много по-точно от промените в географската ширина на групите слънчеви петна, отколкото от вариациите в числата на Волф. Следователно сега законът на Шперер, който показва промяна в географската ширина на групите слънчеви петна с хода на 11-годишен цикъл, заедно със закона на Швабе-Волф, действа като основен закон на слънчевата цикличност. Цялата по-нататъшна работа в тази посока само изясни подробностите и обясни тази вариация по различни начини. Но въпреки това оставиха формулировката на закона на Сперер непроменена.

Ориз. 13. Пеперудна диаграма на групи слънчеви петна (GMT).

Сега се обръщаме към 11-годишния цикъл на слънчевата активност, който е бил в центъра на вниманието на слънчевите изследователи повече от сто години от откриването му. Зад привидната му поразителна простота всъщност се крие толкова сложен и многостранен процес, че винаги сме в опасност да загубим всичко или поне много от това, което той вече ни е разкрил. Един от най-известните специалисти по прогнозиране на слънчевата активност, немският астроном W. Gleisberg, беше прав, когато каза следното в една от своите популярни статии; „Колко пъти се е струвало на изследователите на слънчевата активност, че най-накрая са успели да установят всички основни модели на 11-годишния цикъл. Но сега идваше нов цикъл и още първите му стъпки напълно отхвърлиха цялата им увереност и ги принудиха да преразгледат това, което смятаха за окончателно установено. Може би тези думи са малко преувеличени, но същността им е вярна, особено що се отнася до прогнозата за слънчевата активност.

Както вече казахме, в определени години числата на Волф имат максимална или минимална стойност. Тези години или дори по-точно определени моменти във времето, като тримесечия или месеци, се наричат ​​съответно епохи на максимума и минимума на 11-годишния цикъл или по-общо епохи на екстремуми. Средните месечни и средните тримесечни стойности на относителния брой слънчеви петна, в допълнение към като цяло редовни, плавни промени, се характеризират с много нередовни, относително краткосрочни колебания (вижте раздел 5 на тази глава). Следователно екстремните епохи обикновено се отличават с така наречените изгладени средни месечни числа на Волф, които са стойностите на този индекс, осреднени за 13 месеца по специален начин, получени от наблюдения, или с горната и долната обвивка на кривите на промените в средните тримесечни стойности на относителния брой слънчеви петна. Но понякога използването на такива методи може да доведе до неверни резултати, особено при ниски цикли, т.е. цикли с малко максимално число на Волф. Времевият интервал от епохата на минимума до епохата на максимума на 11-годишния цикъл се нарича клон на растеж, а от епохата на максимум до епохата на следващия минимум - клон на неговия спад (фиг. 14). ).

Продължителността на 11-годишния цикъл се определя много по-добре от епохите на минимум, отколкото от епохите на максимум. Но дори и в този случай възниква трудност, която се крие във факта, че следващият цикъл, като правило, започва по-рано от края на предишния. Сега се научихме да различаваме групи слънчеви петна от новия и стария цикъл по полярността на тяхното магнитно поле. Но такава възможност се появи преди малко повече от 60 години. Следователно, за да се запази хомогенността на метода, трябва да се задоволяваме не с истинската дължина на 11-годишния цикъл, а с някои от неговите „ерзаци“, определени от епохите на минималните числа на Волф. Съвсем естествено е, че тези числа обикновено комбинират групи от слънчеви петна от новия и стария 11-годишен цикъл.

11-годишните цикли на слънчевите петна се различават не само по различната им дължина, но и по различната си интензивност, т.е. различни стойности на максималните числа на Волф. Вече казахме, че редовните данни за средния месечен относителен брой слънчеви петна в Цюрихската серия са налични от 1749 г. Следователно цикълът, започнал през 1775 г., се счита за първия Цюрихски 11-годишен цикъл.Цикълът, който го предхожда, съдържа непълни данни, очевидно поради тази причина получи номер нула. Ако през последните 22 цикъла от началото на редовното определяне на числата на Волф (включително нулата и текущото, което още не е приключило, но вече е преминало своя максимум), максималното средногодишно число на Волф е било средно 106, то през различни 11-годишни цикли варираше от 46 до 190. 19-ият цикъл, който приключи през 1964 г., беше особено висок. В своя максимум, настъпил в края на 1957 г., средното тримесечно число на Вълк е 235. Второ място след него заема сегашният, 21-ви цикъл, чийто максимум преминава в края на 1979 г. със среден тримесечен относителен брой слънчеви петна от 182. Слънчевите петна с най-ниски цикли датират от началото на миналия век. Един от тях, 5-ти в номерацията на Цюрих, е най-дългият от наблюдаваните 11-годишни цикли. Някои изследователи на слънчевата активност дори се съмняват в реалността на нейната продължителност и смятат, че тя се дължи изцяло на „дейностите“ в областта на науката на Наполеон I. Факт е, че френският император, изцяло погълнат от воденето на победоносни войни, мобилизира почти всички астрономи от обсерваториите на Франция и страните, които той завладява, влизат в армията. Следователно в онези години наблюденията на Слънцето се извършват толкова рядко (не повече от няколко дни на месец), че едва ли може да се вярва на числата на Волф, получени по това време. Трудно е да се каже колко основателни са подобни съмнения. Между другото, косвените данни за слънчевата активност през това време не противоречат на заключението за ниското ниво на относителен брой слънчеви петна в началото на 19 век. Тези съмнения обаче не могат да бъдат отхвърлени просто така, тъй като те позволяват да се отървем от някои изключения, особено за отделните 11-годишни цикли. Любопитно е, че вторият най-нисък цикъл, чийто връх е през 1816 г., е дълъг само 12 години, за разлика от своя предшественик.

Тъй като разполагаме с повече от двеста години данни само за числата на Волф, всички основни свойства на 11-годишни цикли на слънчева активност са извлечени за този индекс. С леката ръка на уважавания откривател на 11-годишния цикъл, повече от петдесет години изследователите на слънчевата активност са били заети главно с търсене на пълен набор от цикли, продължаващи от няколко месеца до стотици години. Р. Улф, убеден, че слънчевата цикличност е плод на влиянието на планетите от Слънчевата система върху Слънцето, сам постави основата на тези търсения. Всички тези трудове обаче допринесоха много повече за развитието на математиката, отколкото за изучаването на слънчевата активност. Накрая, още през 40-те години на този век, един от "наследниците" на Волф в Цюрих, М. Валдмайер, се осмели да се усъмни в правотата на своя "научен прадядо" и прехвърли причината за 11-годишната цикличност вътре в самото Слънце . Оттогава всъщност започва истинското изследване на основните вътрешни свойства на 11-годишния цикъл на слънчевите петна.

Интензивността на 11-годишния цикъл е доста тясно свързана с неговата продължителност. Колкото по-мощен е този цикъл, т.е. колкото по-голям е неговият максимален относителен брой петна, толкова по-кратка е неговата продължителност. За съжаление тази характеристика е по-скоро от чисто качествен характер. Това не позволява една от тези характеристики да бъде надеждно определена, ако другата е известна. Много по-уверени са резултатите от изследването на връзката между максималното число на Волф (по-точно неговия десетичен логаритъм) и дължината на клона на растеж на 11-годишния цикъл, т.е. тази част от кривата, която характеризира нарастването на Волф числа от началото на цикъла до неговия максимум. Колкото по-голям е максималният брой слънчеви петна в този цикъл, толкова по-къс е клонът на неговия растеж. По този начин формата на цикличната крива на 11-годишния цикъл до голяма степен се определя от нейната височина. Във високите цикли се характеризира с голяма асиметрия, а дължината на растежния клон винаги е по-къса от дължината на спадащия клон и е равна на 2–3 години. За относително слаби цикли тази крива е почти симетрична. И само най-слабите 11-годишни цикли отново показват асиметрия, само че от обратния тип: техният клон на растеж е по-дълъг от клона на спад.

За разлика от дължината на растежния клон, дължината на спадащия клон на 11-годишния цикъл е толкова по-голяма, колкото по-голямо е максималното му число на Волф. Но ако предишната връзка е много тясна, то тази е много по-слаба. Вероятно затова максималният относителен брой слънчеви петна само качествено определя продължителността на 11-годишния цикъл. Като цяло клонът на растеж и клонът на спад на основния цикъл на слънчевата активност се държат различно в много отношения. Като начало, ако в клона на растеж сумата от средните годишни числа на Вълка почти не зависи от височината на цикъла, то в клона на спада той се определя точно от тази характеристика. Не е изненадващо, че опитите да се представи кривата на 11-годишния цикъл като математически израз не с два, а с един параметър бяха толкова неуспешни. В клона на растеж много връзки са много по-ясни, отколкото в клона на спад. Изглежда, че особеностите на нарастването на слънчевата активност в самото начало на 11-годишния цикъл диктуват неговия характер, докато поведението му след максимума е като цяло приблизително еднакво във всички 11-годишни цикли и се различава само поради различни дължини на разпадния клон. Скоро обаче ще видим, че това първо впечатление се нуждае от едно важно допълнение.

Доказателства в полза на определящата стойност на клона на растежа на 11-годишния цикъл са предоставени от проучвания на цикличните промени в общата площ на слънчевите петна. Оказа се, че максималната стойност на общата площ на петна може надеждно да се установи по дължината на растежния клон. Вече беше споменато по-рано, че броят на групите слънчеви петна имплицитно е включен в този индекс. Следователно е съвсем естествено, че за него получаваме по същество същите заключения, както за числата на Волф. Закономерностите на 11-годишния цикъл за честотата на други явления на слънчевата активност, по-специално слънчевите изригвания, са много по-малко известни. Чисто качествено можем да приемем, че за тях те ще бъдат същите като за относителния брой и общата площ на слънчевите петна.

Досега се занимавахме с явленията на слънчевата активност от всякаква мощност. Но, както вече знаем, явленията на Слънцето са много различни по своя интензитет. Дори в ежедневието е малко вероятно някой да постави на едно ниво лек перест облак и голям черен облак. И досега сме правили точно това. И ето какво е интересно. Достатъчно е само да разделим активните слънчеви образувания според тяхната мощност, и се стига до доста противоречиви резултати. Явленията с ниска или средна интензивност обикновено дават същата крива на 11-годишния цикъл като числата на Волф. Това се отнася не само за броя на слънчевите петна, но и за броя на местата на факлите и броя на слънчевите изригвания. Що се отнася до най-мощните активни образувания на Слънцето, те най-често се срещат не в самата епоха на максимума на 11-годишния цикъл, а 1-2 години след него, а понякога и преди тази епоха. По този начин, за тези явления, цикличната крива или става двупикова, или измества максимума си към по-късните години по отношение на числата на Волф. По този начин се държат най-големите групи слънчеви петна, най-големите и най-ярки калциеви флокули, протонни изригвания и изблици на радиоизлъчване от тип IV. Кривите на 11-годишния цикъл за интензитета на зелената коронална линия, потока на радиоизлъчването при метрови дължини на вълните, средната сила на магнитните полета и средната продължителност на живота на групите слънчеви петна, т.е. индексите на мощността на явленията, имат подобна форма.

11-годишният цикъл се проявява най-особено в закона на Сперер за различни процеси на слънчевата активност. Както вече знаем, за групи от слънчеви петна това се изразява като промяна в средната географска ширина на тяхната поява от началото до края на цикъла. В същото време, с развитието на цикъла, скоростта на такова "плъзгане" на зоната на слънчевите петна към екватора постепенно намалява и 1-2 години след епохата на максималните числа на Волф, тя напълно спира, когато зоната достигне "бариера" в ширинен интервал 7,5 - 12°, 5. Освен това възникват само колебания на зоната около тази средна ширина. Изглежда, че 11-годишният цикъл "работи" само до този момент, а след това постепенно, сякаш се "разтваря". Известно е, че слънчевите петна обхващат доста широки зони от двете страни на екватора на Слънцето. Ширината на тези зони също се променя по време на 11-годишния цикъл. Те са най-тесни в началото на цикъла и най-широки в епохата на неговия максимум. Това обяснява факта, че в най-мощните цикли, като 18-то, 19-то и 21-во Цюрихско номериране, групите слънчеви петна с най-висока географска ширина се наблюдават не в началото на цикъла, а през годините на максимума. Групи от малки и средни слънчеви петна са разположени почти по цялата ширина на „кралските зони“, но те предпочитат да се концентрират към техния център, чието положение се приближава до екватора на Слънцето с развитието на цикъла. Най-големите групи петна "избират" краищата на тези зони и само от време на време "снизхождат" до вътрешните им части. Съдейки само по местоположението на тези групи, може да се мисли, че законът на Сперер е само статистическа измислица. Слънчевите изригвания с различна мощност се държат по подобен начин.

В разпадащия клон на 11-годишния цикъл средната географска ширина на групите слънчеви петна, започвайки от ±12°, не зависи от височината на цикъла. В същото време в годината на максимума се определя от максималното число на Вълка в този цикъл. Освен това, колкото по-мощен е 11-годишният цикъл, толкова по-високи географски ширини се появяват първите групи слънчеви петна. В същото време географските ширини на групите в края на цикъла, както вече видяхме, са по същество еднакви средно, независимо от силата му.

Северното и южното полукълбо на Слънцето се проявяват много различно по отношение на развитието на 11-годишните цикли в тях. За съжаление числата на Волф са определени само за целия слънчев диск. Следователно имаме доста скромни данни от обсерваторията в Гринуич за броя и площите на групите слънчеви петна по този въпрос за около сто години. Въпреки това данните от Гринуич позволиха да се установи, че ролята на северното и южното полукълбо се променя забележимо от един 11-годишен цикъл към друг. Това се изразява не само във факта, че в много цикли едно от полукълбата определено действа като "проводник", но и в разликата във формата на цикличната крива на тези полукълба в един и същи 11-годишен цикъл. Същите свойства са открити както по броя на групите слънчеви петна, така и по техните общи площи. Освен това епохите на максимума на цикъла в северното и южното полукълбо на Слънцето често се различават с 1–2 години. Ще говорим за тези разлики по-подробно, когато разглеждаме дългите цикли. Междувременно, като пример, нека само да припомним, че в най-високия цикъл 19 слънчевата активност определено преобладаваше в северното полукълбо на Слънцето. В същото време епохата на максимума в южното полукълбо настъпи повече от две години по-рано, отколкото в северното.

Досега разглеждахме особеностите на развитието на 11-годишния цикъл на слънчева активност само за явления, възникващи в "кралските зони" на Слънцето. При по-високи географски ширини този цикъл изглежда започва по-рано. По-специално, отдавна е известно, че увеличаването на броя и площта на изпъкналостите в интервала на ширина от ±30 - 60 ° се случва приблизително една година преди началото на 11-годишния цикъл на слънчевите петна и изпъкналостите с ниска ширина . Любопитно е, че ако в "кралските зони" средната ширина на появата на протуберанциите постепенно намалява с хода на цикъла, подобно на това, което се случва с групи от слънчеви петна, то протуберанциите с по-висока ширина имат средно по-ниска ширина при в началото на цикъла, отколкото в края му. Нещо подобно се наблюдава при короналните кондензации. Някои изследователи смятат, че за зелената коронална линия 11-годишният цикъл започва около 4 години по-рано, отколкото за групите слънчеви петна. Но все още е трудно да се каже колко достоверно е това заключение. Не е изключено в действителност Слънцето постоянно да поддържа високоширочинна зона на коронарна активност, което, като се вземат предвид данните, получени за по-ниски географски ширини, води до такъв очевиден резултат.

Слабите магнитни полета в близост до неговите полюси се държат още по-необичайно. Те достигат минимален интензитет приблизително в годините на максималния 11-годишен цикъл и в същото време полярността на полето се променя на противоположната. Що се отнася до епохата на минимум, през този период интензитетът на полетата е доста значителен и тяхната полярност остава непроменена. Любопитно е, че промяната в полярността на полето в близост до северния и южния полюс не се случва едновременно, а с интервал от 1 - 2 години, т.е. през цялото това време полярните области на Слънцето имат една и съща полярност на магнитно поле.

Броят на полярните перки се променя успоредно с величината на силата на полето близо до полюсите на Слънцето във всяко от неговите полукълба (между другото, очаквайки почти същата промяна в числата на Волф след около 4 години). Следователно, въпреки че имаме данни за слаби полярни магнитни полета за по-малко от три 11-годишни цикъла, резултатите от наблюденията на полярните струи ни позволяват да направим съвсем определено заключение относно техните циклични промени. По този начин магнитните полета и зоните на изригвания в полярните региони на Слънцето се различават по това, че техният 11-годишен цикъл започва в максимума на 11-годишния цикъл на слънчевите петна и достига максимум близо до епохата на минимума на слънчевите петна. Бъдещето ще покаже колко надежден е този резултат. Но ни се струва, че ако не навлизате в подробности, е малко вероятно последващите наблюдения да доведат до значителна промяна в него. Любопитно е, че полярните коронални дупки се характеризират с абсолютно същия характер на 11-годишната вариация.

Въпреки че слънчевата константа, както вече беше споменато, не изпитва осезаеми колебания с хода на 11-годишния цикъл, това изобщо не означава, че определени области от спектъра на слънчевата радиация се държат по подобен начин. Читателят вече можеше да се убеди в това, когато се разглеждаха потоците радиоизлъчване от Слънцето. Промените в интензитета на виолетовите линии на йонизирания калций H и K са малко по-слаби, но дори тези линии са около 40% по-ярки в епохата на максимума, отколкото в епохата на минимума на 11-годишния цикъл. Има доказателства, макар и не напълно безспорни, за промяна в дълбочината на линиите във видимата област на слънчевия спектър с хода на цикъла. Въпреки това, най-впечатляващите вариации в слънчевата радиация са в рентгеновите и далечните ултравиолетови диапазони на дължина на вълната, които са изследвани от изкуствени спътници на Земята и космически кораби. Оказа се, че интензитетът на рентгеновото лъчение в интервалите на дължини на вълните 0 - 8 A, 8 - 20 A и 44 - 60 A от минимума до максимума на 11-годишния цикъл се увеличава 500, 200 и 25 пъти. Не по-малко забележими промени се наблюдават в спектралните области 203 - 335 A и близо до 1216 A (5,1 и 2 пъти).

Както е установено с помощта на съвременни математически методи, съществува така наречената фина структура на 11-годишния цикъл на слънчевата активност. Свежда се до стабилно „ядро“ около епохата на максимума, обхващащ около 6 години, два или три вторични максимума и разделяне на цикъла на два компонента със средни периоди от около 10 и 12 години. Такава фина структура се разкрива както под формата на циклична крива на числото на Волф, така и в „диаграмата на пеперудата“. По-специално, в най-високите 11-годишни цикли, в допълнение към основната зона на слънчевите петна, има и зона с висока ширина, която се запазва само до епохата на максимума и се измества не към екватора, а към полюса с хода на цикълът. В допълнение, "диаграмата на пеперудата" за групи от петна не е едно цяло, а е съставена от така наречените вериги от импулси. Същността на този процес е, че, появявайки се на относително висока географска ширина, група петна (или няколко групи) се придвижват към екватора на Слънцето за 14 - 16 месеца. Такива вериги-импулси са особено забележими в клоновете на растеж и спад на 11-годишния цикъл. Може би те са свързани с колебания в слънчевата активност.

Съветският изследовател на Слънцето А. И. Ол установява друго фундаментално свойство на 11-годишния цикъл на слънчевата активност. Изучавайки връзката между индекса на повтаряща се геомагнитна активност за последните четири години от цикъла и максималното число на Волф, той установи, че то е много близко, ако числото на Волф се отнася за следващия 11-годишен цикъл, и много слабо, ако се отнася към същия цикъл като индекс на геомагнитна активност. От това следва, че 11-годишният цикъл на слънчевата активност се заражда "в дълбините" на старото. Повтарящата се геомагнитна активност се причинява от коронални дупки, които, както знаем, обикновено се появяват над еднополярните области на фотосферното магнитно поле. Следователно истинският 11-годишен цикъл започва в средата на спадащия клон с появата и укрепването на не биполярни, а еднополярни магнитни области. Този първи етап на развитие завършва в началото на този 11-годишен цикъл, с който сме свикнали да се занимаваме. По това време започва неговият втори етап, когато се развиват биполярни магнитни области и всички онези явления на слънчевата активност, за които вече говорихме. Продължава до средата на спадащия клон на познатия ни 11-годишен цикъл, когато се ражда нов цикъл. Любопитно е, че такава важна характеристика на 11-годишния цикъл не беше забелязана директно на Слънцето, но беше възможно да се установи при изучаване на влиянието на слънчевата активност върху земната атмосфера.

Слънцето е необичайно "тихо" напоследък. Причината за неактивността се разкрива в графиката по-долу.

По този начин 24-ият слънчев цикъл става най-слабият за последните 100 години.

Какъв е 11-годишният цикъл на дейност?

Единадесетгодишният цикъл, наричан още цикъл на Швабе или цикъл на Швабе-Волф, е подчертано изразен цикъл на слънчева активност с продължителност приблизително 11 години. Характеризира се с доста бързо (около 4 години) нарастване на броя на слънчевите петна и след това по-бавно (около 7 години) намаляване. Продължителността на цикъла не е строго равна на 11 години: през XVIII - XX век дължината му е била 7 - 17 години, а през XX век - около 10,5 години.

Какво е числото на Вълка?

Числото на Волф е мярка за слънчевата активност, предложена от швейцарския астроном Рудолф Волф. Той не е равен на броя петна, наблюдавани в момента на Слънцето, а се изчислява по формулата:

W=k (f+10g)
f е броят на наблюдаваните петна;
g е броят на наблюдаваните групи петна;
k е коефициент, получен за всеки телескоп, с който се правят наблюдения.

Колко спокойно е наистина?

Често срещано погрешно схващане е, че космическото време „замръзва“ и става безинтересно за наблюдение по време на ниска слънчева активност. Но дори и в такива периоди има много любопитни явления. Например, горните слоеве на атмосферата на Земята се срутват, което позволява космическите отпадъци да се натрупват около нашата планета. Хелиосферата се свива, което кара Земята да става по-отворена към междузвездното пространство. Галактическите космически лъчи проникват във вътрешната слънчева система с относителна лекота.

Учените следят ситуацията, тъй като броят на слънчевите петна продължава да намалява. От 29 март числото на Вълка е 23.

Графиките на тази страница показват динамиката на слънчевата активност по време на текущия слънчев цикъл. Таблиците се актуализират всеки месец от SWPC с най-новите прогнози на ISES. Наблюдаваните стойности са временни стойности, които се заменят с целеви данни, когато са налични. Всички графики на тази страница могат да бъдат експортирани като JPG, PNG, PDF или SVG файлове. Всеки набор от данни може да бъде включен или изключен чрез щракване върху съответното описание под всяка графика.

Брой слънчеви изригвания от клас C, M и X на година

Тази графика показва броя на слънчевите изригвания от клас C, M и X, настъпили през дадена година. Това дава представа за броя на слънчевите изригвания по отношение на броя на слънчевите петна. Така че това е друг начин да видим как слънчевият цикъл се развива с течение на времето. Тези данни идват от SWPC NOAA и се актуализират ежедневно.

Графиката по-долу показва броя на слънчевите изригвания от клас C, M и X, настъпили през последния месец, заедно с броя на слънчевите петна всеки ден. Това дава представа за слънчевата активност през последния месец. Тези данни идват от SWPC NOAA и се актуализират ежедневно.

Броят на идеалните дни в годината

По време на периоди на ниска слънчева активност слънчевите петна могат напълно да отсъстват на повърхността на Слънцето, такова състояние на Слънцето се счита за безупречно. Това често се случва по време на слънчевия минимум. Графиката показва броя на дните през определена година, когато на повърхността на Слънцето не е имало слънчеви петна.

Броят на дните в годината, в които са наблюдавани геомагнитни бури

Тази графика показва броя на дните в годината, когато са наблюдавани геомагнитни бури и колко силни са били тези бури. Това дава представа за годините, в които е имало много геомагнитни бури и динамиката на тяхната интензивност.