11-godišnji ciklus solarne aktivnosti grafikon. Astronomi sugeriraju da solarnu aktivnost pokreću tri planete. Broj dana u godini kada su uočene geomagnetne oluje

Naučnici iz Njemačke predložili su novu teoriju koja objašnjava periodičnost sunčeve aktivnosti. Prema njima, broj sunčevih pjega i drugih efekata povezanih sa solarnim ciklusima se mijenja zbog

uticaj na zvezdu tri planete Sunčevog sistema: Venere, Zemlje i Jupitera.

Sunčeva aktivnost je čitava klasa procesa povezanih sa varijabilnosti mnogih parametara naše zvijezde, kao što su zračenje na različitim frekvencijama, broj sunčevih pjega i protok nabijenih čestica izbačenih u svemir. Najpoznatija manifestacija solarne aktivnosti je promjena broja sunčevih pjega. Prvi pisani dokazi o mrljama na Suncu datiraju iz 800. godine prije nove ere, a sa pronalaskom teleskopa u 17. vijeku, njihova posmatranja su počela da se vrše u Evropi. U prvoj polovini 19. veka, astronom amater Heinrich Schwabe otkrio je periodičnost u broju vidljivih tačaka na solarnom disku. Tako je otkriven 11-godišnji ciklus solarne aktivnosti. Ovo otkriće izazvalo je veliko interesovanje u naučnom svijetu, a švicarski astronom Rudolf Wolf organizirao je prvi solarni servis u Cirihu.

Od tada se redovno vrše posmatranja Sunca. Kasnije su otkriveni i drugi ciklusi solarne aktivnosti: 22-godišnji, sekularni itd. U periodima minimalne aktivnosti pege se uopšte ne mogu uočiti na površini Sunca, dok u godinama maksimuma njihov broj dostiže desetine stotina.

Temperatura sunčeve pjege je oko 4000K, što je 2000K manje od temperature drugih područja fotosfere. Stoga, kada se posmatra kroz teleskop sa svjetlosnim filterom, mrlje izgledaju kao tamnija područja u odnosu na okolnu površinu. Solarna istraživanja u 20. veku su pokazala da su mrlje oblasti gde moćna magnetna polja ulaze u fotosferu. Zamračenje fotosfere u ovim regijama objašnjava se činjenicom da snažni snopovi linija magnetnog polja sprečavaju konvektivna kretanja materije iz dubljih slojeva. To dovodi do smanjenja protoka toplinske energije.

Naučnici već dugo pokušavaju razumjeti razloge cikličkog ponašanja Sunca. Poznato je da na početku 11-godišnjeg ciklusa solarno magnetsko polje ima dipolnu konfiguraciju i usmjereno je uglavnom duž meridijana (takvo polje se naziva "poloidno"). Na maksimumu ciklusa zamjenjuje ga polje usmjereno duž paralela ("toroidalno"). Na kraju ciklusa, polje se ponovo menja u poloidno, ali sada je usmereno u suprotnom smeru od početka ciklusa.

Proces nazvan "solarni dinamo" odgovoran je za stvaranje magnetnih polja, kao i za formiranje sunčevih pjega. Ovaj model samo objašnjava karakteristike posmatranja. Zbog činjenice da se ekvatorijalna područja Sunca rotiraju brže od polarnih („diferencijalna rotacija“), početno poloidno polje, koje odnese rotirajuća plazma, trebalo bi se rastegnuti duž paralela, čime bi se dobila toroidna komponenta. Ovaj proces se naziva omega efekat.

Da bi se ciklus nastavio iznova i iznova, toroidalno polje se mora nekako pretvoriti u poloidno. Godine 1955. američki astrofizičar Eugene Parker pokazao je da se zapremine solarne plazme moraju rotirati zbog Coriolisovih sila. Ova sila rasteže komponente magnetnog polja, pretvarajući toroidna magnetna polja u poloidna (tzv. "alfa efekat"). Vjeruje se da se ovaj efekat javlja u neposrednoj blizini površine Sunca u području sunčevih pjega. Ali ova teorija ne može objasniti posmatrano trajanje solarnog ciklusa.

Međutim, naučnici iz Helmholtz centra Dresden-Rossendorf (HZDR) predlažu novu teoriju ciklusa solarne aktivnosti. U radu objavljenom u časopisu solarna fizika, pokazali su da 11-godišnji ciklus može biti uzrokovan plimnim uticajem nekih planeta u Sunčevom sistemu, naime Venere, Zemlje i Jupitera. Istraživači su skrenuli pažnju

da se ove tri planete redaju u istom smjeru otprilike svakih 11 godina.

Slične pretpostavke su postojale i ranije, ali dugo vremena naučnici nisu mogli ponuditi mehanizam koji objašnjava pojavu ciklusa sunčeve aktivnosti uslijed plimskih efekata.

Istraživačima je pomogao efekat rezonancije. “Ako djelujete na objekt s malim udarima, vremenom će se amplituda njegovih oscilacija povećati”, objašnjava dr. Frank Stefani iz HZDR-a.

Proračuni naučnika su pokazali da da bi alfa efekat fluktuirao, gotovo da nije potrebno primijeniti mnogo energije. To se postiže zahvaljujući Taylor nestabilnosti. Nastaje kada jako magnetsko polje prođe kroz provodni sloj ili plazmu. Interakcija struje sa poljem stvara snažan turbulentni tok. Autori studije sugeriraju da se alfa efekat ne javlja blizu površine Sunca, već u regiji koja se zove "tahoklina". Ovaj sloj se nalazi na dubini od približno 30% sunčevog radijusa i odvaja dva regiona unutar Sunca: područje transporta zračenja i područje konvekcije. U istoj oblasti se javlja i omega efekat.

Istraživači su koristili Taylorove modele nestabilnosti kako bi ponovo opisali poprečne oscilacije alfa efekta. „Pronašli smo način da povežemo alfa efekat sa tahoklinom“, objasnila je Stephanie. Tako se pokazalo da su svi oscilatorni procesi vezani za tanak sloj u utrobi Sunca. Važno je da takve oscilacije gotovo ne zahtijevaju promjenu energije. To znači da je vrlo mala ekspozicija dovoljna za pokretanje alfa efekta. Matematički proračuni koje su sproveli istraživači pokazuju da je periodično plimno djelovanje planeta dovoljno da pobudi 11-godišnji i 22-godišnji ciklus aktivnosti.

Međutim, ideja o utjecaju planeta na solarni dinamo postoji već duže vrijeme, ali neki stručnjaci ne podržavaju ovu teoriju i smatraju je marginalnom.

Kao što znate, ne tako davno smo, drage kolege, bili svjedoci sljedećeg 23. maksimuma 11. godišnjeg ciklusa solarne aktivnosti. Ali postoje li još neki ciklusi aktivnosti osim spomenutih 11-godišnjaka?

Prije nego odgovorim na ovo pitanje, dozvolite mi da vas ukratko podsjetim šta je solarna aktivnost. Velika sovjetska enciklopedija daje sljedeću definiciju ovog pojma: Sunčeva aktivnost je skup pojava uočenih na Suncu... Ovi fenomeni uključuju stvaranje sunčevih pjega, baklji, prominencija, flokula, filamenata, Promjene u intenzitetu zračenja u svim dijelovi spektra.

U osnovi, ove pojave nastaju zbog činjenice da na suncu postoje područja s magnetskim poljem koje se razlikuje od općeg. Ova područja se nazivaju aktivnim. Njihov broj, veličina, kao i njihova distribucija na Suncu nisu konstantni, već se mijenjaju s vremenom. Shodno tome, s vremenom se mijenja i aktivnost našeg dnevnog svjetla. Štaviše, ova promjena aktivnosti je ciklična. Dakle, ukratko možemo objasniti suštinu predmeta našeg razgovora.

U periodima maksimuma ciklusa, Aktivne regije se nalaze po cijelom solarnom disku, brojne su i dobro razvijene. Tokom minimalnog perioda nalaze se u blizini ekvatora, nema ih mnogo i slabo su razvijeni. Vidljiva manifestacija aktivnih regija su sunčeve pjege, baklje,

prominencije, filamenti, flokule itd. Najpoznatiji i proučavan je 11-godišnji ciklus, koji je otkrio Heinrich Schwabe, a potvrdio Robert Wolf, koji je proučavao promjenu solarne aktivnosti koristeći Wolfov indeks koji je predložio tokom dva i po stoljeća. Promena aktivnosti sunca sa periodom od 11,1 godina naziva se Schwabe-Wolffov zakon. Takođe se pretpostavlja da postoje ciklusi aktivnosti od 22, 44 i 55 godina. Utvrđeno je da vrijednost maksimalnih ciklusa varira sa periodom od oko 80 godina. Ovi periodi se pojavljuju direktno na grafikonu solarne aktivnosti.

Ali naučnici su, nakon što su proučavali prstenove na rezovima drveća, glinenu traku, stalaktiti, fosilne naslage, školjke mekušaca i druge znakove, sugerirali postojanje dužih ciklusa, koji traju oko 110, 210, 420 godina. Kao i takozvano sekularno trajanje i supersekularni ciklusi od 2400, 35000, 100 000, pa čak i 200 - 300 miliona godina.

Ali zašto posvećivati ​​toliko pažnje proučavanju solarne aktivnosti? Odgovor leži u činjenici da naša dnevna svjetlost ima ogroman uticaj na zemlju i na zemaljski život.

Povećanje intenziteta takozvanog „sunčevog vetra“ – toka naelektrisanih čestica – telaša – koje emituje Sunce, može izazvati ne samo prelepe aurore, već i poremećaje u Zemljinoj magnetosferi – magnetne oluje – koje utiču ne samo na opreme, koja može dovesti do nesreća koje je napravio čovjek, Noi nije direktno ljudsko zdravlje. I ne samo fizički, već i psihički.

Na primjer, tokom špica, samoubistva su češća. Aktivnost sunca također utiče na prinose usjeva, rađanje i umiranje i još mnogo toga.

Općenito, svaki astronom amater može, vršeći redovna opažanja Sunca, uporediti njegov grafikon sa grafovima intenziteta bilo koje pojave povezane s atmosferom, biosferom i drugim.

11-godišnji ciklus. ("Švabeov ciklus" ili "Švabe-Vukov ciklus") je najistaknutiji ciklus solarne aktivnosti. U skladu s tim, izjava o prisutnosti 11-godišnje cikličnosti u solarnoj aktivnosti ponekad se naziva "Schwabe-Wolf zakon".

Otprilike desetogodišnju periodičnost povećanja i smanjenja broja sunčevih pjega na Suncu prvi je uočio u prvoj polovini 19. vijeka njemački astronom G. Schwabe, a potom i R. Wolf. Uvjetno se naziva "jedanaestogodišnji" ciklus: njegova dužina od 18. do 20. stoljeća varirala je od 7 do 17 godina, au 20. stoljeću u prosjeku je bila bliža 10,5 godina.

Ovaj ciklus karakterizira prilično brzo (prosječno preko 4 godine) povećanje broja sunčevih pjega, kao i drugih manifestacija sunčeve aktivnosti, a kasnije i sporije (oko 7 godina) smanjenje. Druge periodične promene se takođe primećuju tokom ciklusa, na primer, postepeno pomeranje zone formiranja sunčevih pega na ekvator („Spererov zakon“).

Teorija solarnog dinamo obično se koristi za objašnjenje takve periodičnosti u pojavljivanju mrlja.

Iako se za određivanje nivoa sunčeve aktivnosti mogu koristiti različiti indeksi, najčešće se za to koristi prosječni godišnji Wolfov broj. 11-godišnji ciklusi određeni ovim indeksom konvencionalno su numerisani počevši od 1755. 24. ciklus solarne aktivnosti počeo je u januaru 2008. (prema drugim procjenama - u decembru 2008. ili januaru 2009. godine).

22-godišnji ciklus ("Haleov ciklus") je u suštini udvostručenje Schwabe ciklusa. Otkriven je nakon što je početkom 20. stoljeća shvaćena veza između sunčevih pjega i magnetnih polja Sunca.

Pokazalo se da u jednom ciklusu aktivnosti mrlje, ukupno magnetsko polje Sunca mijenja predznak: ako su u minimumu jednog Schwabeovog ciklusa pozadinska magnetna polja pretežno pozitivna u blizini jednog od polova Sunca, a negativna u blizini drugog, onda nakon oko 11 godina slika se menja na suprotnu.

Svakih 11 godina mijenja se i karakterističan raspored magnetnih polariteta u grupama sunčevih pjega. Dakle, da bi se ukupno magnetno polje Sunca vratilo u prvobitno stanje, moraju proći dva Schwabeova ciklusa, odnosno oko 22 godine.

Sekularni ciklusi solarne aktivnosti prema radiokarbonskim podacima.

Sekularni ciklus solarne aktivnosti ("Gleisbergov ciklus") traje oko 70-100 godina i manifestuje se u modulacijama 11-godišnjeg ciklusa. Poslednji maksimum sekularnog ciklusa zabeležen je sredinom 20. veka (blizu 19. 11-godišnjeg ciklusa), sledeći bi trebalo da padne otprilike sredinom 21. veka.

Postoji i dvovekovni ciklus („Sussov ciklus“ ili „de Vriesov ciklus“), čijim se minimumima može smatrati stabilno smanjenje sunčeve aktivnosti koje se dešava otprilike jednom svakih 200 godina i traje mnogo decenija (tako- zvani globalni minimumi solarne aktivnosti) - Maunderov minimum (1645-1715), Spörerov minimum (1450-1540), Wolfov minimum (1280-1340) i drugi.

Milenijumski ciklusi. Solarno Halštatski ciklus sa periodom od 2.300 godina prema radiokarbonskoj analizi.

Radiokarbonska analiza takođe ukazuje na postojanje ciklusa sa periodom od oko 2300 godina ("Holštatov ciklus") ili više.

Sredinom prošlog vijeka astronomi amateri G. Schwabe i R. Wolf su po prvi put utvrdili činjenicu da se broj sunčevih pjega mijenja s vremenom, a prosječan period ove promjene je 11 godina. O tome možete pročitati u gotovo svim popularnim knjigama o Suncu. Ali malo ko je, čak i među stručnjacima, čuo da se još 1775. P. Gorrebov iz Kopenhagena usudio tvrditi da je postojala periodičnost sunčevih pjega. Nažalost, broj njegovih zapažanja bio je premali da bi se utvrdilo trajanje ovog perioda. Visoki naučni autoritet protivnika Gorrebovljevog gledišta i artiljerijsko granatiranje Kopenhagena, koje je uništilo sve njegove materijale, učinilo je sve da se ova izjava zaboravi i ne pamti čak ni kada su je drugi dokazali.

Naravno, sve ovo ni najmanje ne umanjuje naučne zasluge Wolfa, koji je uveo indeks relativnih brojeva sunčevih pjega i bio u stanju da ga obnovi na osnovu raznih zapažanja amaterskih i profesionalnih astronoma iz 1749. Štaviše, Wolf je odredio godine maksimalni i minimalni broj sunčevih pjega iz vremena promatranja G. Galilea, odnosno od 1610. To mu je omogućilo da konsoliduje vrlo nesavršen rad Schwabea, koji je promatrao samo 17 godina, i po prvi put da odredi trajanje prosječni period promjene broja sunčevih pjega. Tako je nastao čuveni Schwabe-Wolffov zakon, prema kojem se promjene Sunčeve aktivnosti dešavaju periodično, s dužinom prosječnog perioda od 11,1 godina (Sl. 12). Naravno, tada se govorilo samo o relativnom broju sunčevih pjega. Ali s vremenom je ovaj zaključak potvrđen za sve poznate indekse solarne aktivnosti. Brojni drugi periodi aktivnih solarnih fenomena, posebno oni kraći koje su otkrili solarni istraživači u posljednjih 100+ godina, uvijek su pobijani, a samo je period od 11 godina uvijek ostao nepokolebljiv.

Iako se promjene solarne aktivnosti dešavaju periodično, ova periodičnost je posebna. Činjenica je da su vremenski intervali između godina maksimalnog (ili minimalnog) broja Wolfa prilično različiti. Poznato je da je od 1749. do danas njihovo trajanje variralo od 7 do 17 godina između godina maksimuma i od 9 do 14 godina između godina minimuma relativnog broja sunčevih pjega. Stoga bi bilo ispravnije govoriti ne o 11-godišnjem periodu, već o 11-godišnjem ciklusu (tj. periodu sa poremećajima, ili "skrivenom" periodu) solarne aktivnosti. Ovaj ciklus je izuzetno važan kako za uvid u suštinu sunčeve aktivnosti, tako i za proučavanje solarno-zemaljskih odnosa.

Ali 11-godišnji ciklus se očituje ne samo u promjeni učestalosti solarnih neoplazmi, posebno sunčevih pjega. Može se otkriti i po promjeni geografske širine grupa sunčevih pjega s vremenom (slika 13). Ova okolnost je privukla pažnju poznatog engleskog istraživača Sunca R. Carringtona još 1859. godine. On je otkrio da se na početku 11-godišnjeg ciklusa pege obično pojavljuju na visokim geografskim širinama, u prosjeku na udaljenosti od ± 25 - 30° od ekvator Sunca, dok na kraju ciklusa preferiraju područja bliže ekvatoru, u prosjeku na geografskim širinama od ± 5 - 10°. Kasnije je to mnogo ubjedljivije pokazao njemački naučnik G. Schierer. U početku se ovoj osobini nije pridavao veliki značaj. Ali onda se situacija dramatično promijenila. Pokazalo se da se prosječno trajanje 11-godišnjeg ciklusa može mnogo preciznije odrediti iz promjena geografske širine grupa sunčevih pjega nego iz varijacija u Wolfovim brojevima. Stoga sada Spererov zakon, koji ukazuje na promjenu geografske širine grupa Sunčevih pjega tokom 11-godišnjeg ciklusa, zajedno sa Schwabe-Wolfovim zakonom, djeluje kao osnovni zakon solarne cikličnosti. Sav dalji rad u ovom pravcu samo je razjasnio detalje i objasnio ovu varijaciju na različite načine. Ali su ipak ostavili nepromijenjenu formulaciju Spererovog zakona.

Rice. 13. Leptir dijagram grupa sunčevih pjega (GMT).

Sada prelazimo na 11-godišnji ciklus solarne aktivnosti, koji je u centru pažnje istraživača Sunca više od stotinu godina od njegovog otkrića. Iza njegove naizgled upadljive jednostavnosti krije se zapravo tako složen i višestruki proces da smo uvijek u opasnosti da izgubimo sve, ili barem mnogo, od onoga što nam je on već otkrio. Jedan od najpoznatijih stručnjaka za predviđanje sunčeve aktivnosti, njemački astronom W. Gleisberg, bio je u pravu kada je u jednom od svojih popularnih članaka rekao sljedeće; “Koliko se puta istraživačima solarne aktivnosti činilo da su konačno uspjeli utvrditi sve glavne obrasce 11-godišnjeg ciklusa. Ali sada je dolazio novi ciklus, a već njegovi prvi koraci potpuno su odbacili svo njihovo samopouzdanje i primorali ih da preispitaju ono što su smatrali konačno uspostavljenim. Možda su ove riječi malo pretjerane, ali njihova suština je svakako tačna, posebno kada je u pitanju prognoza sunčeve aktivnosti.

Kao što smo već rekli, u određenim godinama Wolfovi brojevi imaju maksimalnu ili minimalnu vrijednost. Ove godine, ili još preciznije definisane vremenske tačke, kao što su kvartali ili meseci, nazivaju se epohama maksimuma i minimuma 11-godišnjeg ciklusa, odnosno, uopštenije, epohama ekstrema. Prosječne mjesečne i prosječne tromjesečne vrijednosti relativnog broja sunčevih pjega, pored općenito pravilnih, glatkih promjena, karakterišu i vrlo nepravilne, relativno kratkoročne fluktuacije (vidi 5. odjeljak ovog poglavlja). Stoga se epohe ekstrema obično razlikuju po takozvanim izglađenim srednjim mjesečnim Wolfovim brojevima, a to su vrijednosti ovog indeksa prosječne za 13 mjeseci na poseban način, dobijene iz posmatranja, ili po gornjim i donjim omotačima krive. promjena prosječnih tromjesečnih vrijednosti relativnih brojeva sunčevih pjega. Ali ponekad upotreba ovakvih metoda može dovesti do lažnih rezultata, posebno u niskim ciklusima, tj. ciklusima sa malim maksimalnim Wolfovim brojem. Vremenski interval od epohe minimuma do epohe maksimuma 11-godišnjeg ciklusa nazvan je granom rasta, a od epohe maksimuma do epohe sledećeg minimuma, granom njegovog opadanja (Sl. 14). ).

Trajanje 11-godišnjeg ciklusa se mnogo bolje određuje iz epoha minimuma nego iz epoha maksimuma. Ali čak i u ovom slučaju nastaje poteškoća, koja leži u činjenici da sljedeći ciklus, u pravilu, počinje ranije nego što se prethodni završava. Sada smo naučili da razlikujemo grupe sunčevih pjega novog i starog ciklusa prema polaritetu njihovog magnetnog polja. Ali takva se prilika pojavila prije nešto više od 60 godina. Stoga, da bi se očuvala homogenost metode, treba se zadovoljiti ne pravom dužinom 11-godišnjeg ciklusa, već nekim njegovim „erzacem“, određenim epohama minimalnih Wolfovih brojeva. Sasvim je prirodno da ovi brojevi obično kombinuju grupe sunčevih pjega novog i starog 11-godišnjeg ciklusa.

11-godišnji ciklusi sunčevih pjega razlikuju se ne samo po različitim dužinama, već i po različitim intenzitetima, odnosno različitim vrijednostima maksimalnih Wolfovih brojeva. Već smo rekli da su redovni podaci o prosječnom mjesečnom relativnom broju sunčevih pjega u Ciriškoj seriji dostupni od 1749. Stoga se ciklus koji je započeo 1775. smatra prvim ciriškim 11-godišnjim ciklusom. podaci, očigledno iz tog razloga dobili su broj nula. Ako je u protekla 22 ciklusa od početka redovnog određivanja Vukovih brojeva (uključujući nulti i trenutni koji još nije završen, ali je već prošao svoj maksimum), maksimalni prosječni godišnji Vukov broj u prosjeku iznosio 106, tada je u raznim 11-godišnjim ciklusima kretao se od 46 do 190. 19. ciklus, koji se završio 1964. godine, bio je posebno visok. Na svom maksimumu, koji se dogodio krajem 1957. godine, prosječan kvartalni Wolfov broj iznosio je 235. Drugo mjesto nakon njega zauzima sadašnji, 21. ciklus, čiji je maksimum prošao krajem 1979. godine sa prosječnim kvartalnim relativnim brojem sunčevih pjega. od 182. Najniži ciklusi sunčevih pjega datiraju s početka prošlog stoljeća. Jedan od njih, 5. po broju u Cirihu, najduži je od posmatranih 11-godišnjih ciklusa. Neki istraživači solarne aktivnosti čak sumnjaju u realnost njenog trajanja i smatraju da je ona u potpunosti zasluga "aktivnosti" na polju nauke Napoleona I. Činjenica je da je francuski car, potpuno zaokupljen vođenjem pobjedničkih ratova, mobilizirao gotovo svi astronomi opservatorija Francuske i zemalja koje je osvojio u vojsku . Stoga su se tih godina posmatranja Sunca obavljala tako rijetko (ne više od nekoliko dana mjesečno) da se teško može vjerovati vukovim brojevima dobivenim u to vrijeme. Teško je reći koliko su takve sumnje osnovane. Inače, indirektni podaci o sunčevoj aktivnosti u to vrijeme nisu u suprotnosti sa zaključkom o niskom nivou relativnog broja sunčevih pjega na početku 19. stoljeća. Međutim, ni ove sumnje se ne mogu tek tako odbaciti, jer one omogućavaju da se riješe neki izuzeci, posebno za pojedinačne 11-godišnje cikluse. Zanimljivo je da je drugi najniži ciklus, koji je dostigao vrhunac 1816. godine, bio dug samo 12 godina, za razliku od svog prethodnika.

Budući da imamo više od dvije stotine godina podataka samo o Wolfovim brojevima, sva glavna svojstva 11-godišnjih ciklusa solarne aktivnosti izvedena su za ovaj indeks. Lakom rukom poštovanog otkrivača 11-godišnjeg ciklusa, više od pedeset godina, istraživači solarne aktivnosti uglavnom su bili zauzeti traženjem kompletnog niza ciklusa koji traju od nekoliko mjeseci do stotina godina. R. Wolf, uvjeren da je solarna cikličnost plod uticaja planeta Sunčevog sistema na Sunce, sam je postavio temelj za ova traganja. Međutim, svi ovi radovi mnogo su više doprinijeli razvoju matematike nego proučavanju sunčeve aktivnosti. Konačno, već 40-ih godina ovog vijeka, jedan od Wolfovih "nasljednika" u Cirihu, M. Waldmeier, usudio se posumnjati u ispravnost svog "naučnog pradjeda" i prenio uzrok 11-godišnje cikličnosti unutar samog Sunca. . Od tog vremena je zapravo počelo pravo proučavanje glavnih unutrašnjih svojstava 11-godišnjeg ciklusa sunčevih pjega.

Intenzitet 11-godišnjeg ciklusa je usko povezan sa njegovim trajanjem. Što je ovaj ciklus snažniji, odnosno što je veći njegov maksimalni relativni broj tačaka, to je njegovo trajanje kraće. Nažalost, ova karakteristika je više čisto kvalitativne prirode. Ne dozvoljava da se jedna od ovih karakteristika pouzdano odredi ako je druga poznata. Mnogo sigurniji su rezultati proučavanja odnosa između maksimalnog Wolfovog broja (tačnije njegovog decimalnog logaritma) i dužine grane rasta 11-godišnjeg ciklusa, odnosno onog dijela krive koji karakteriše porast Wolf brojeva od početka ciklusa do njegovog maksimuma. Što je veći maksimalni broj sunčevih pjega u ovom ciklusu, kraća je grana njegovog rasta. Dakle, oblik ciklične krive 11-godišnjeg ciklusa u velikoj mjeri je određen njegovom visinom. U visokim ciklusima karakteriše ga velika asimetrija, a dužina grane rasta je uvek kraća od dužine grane opadanja i iznosi 2-3 godine. Za relativno slabe cikluse, ova kriva je gotovo simetrična. I samo najslabiji 11-godišnji ciklusi opet pokazuju asimetriju, samo suprotnog tipa: njihova grana rasta je duža od grane opadanja.

Za razliku od dužine grane rasta, dužina grane opadanja 11-godišnjeg ciklusa je veća što je veći njen maksimalni Wolfov broj. Ali ako je prethodna veza vrlo bliska, onda je ova mnogo slabija. To je vjerovatno razlog zašto maksimalni relativni broj sunčevih pjega samo kvalitativno određuje trajanje 11-godišnjeg ciklusa. Općenito, grana rasta i grana opadanja glavnog ciklusa solarne aktivnosti se ponašaju različito u mnogim aspektima. Za početak, ako na grani rasta zbroj prosječnih godišnjih Wolfovih brojeva gotovo ne ovisi o visini ciklusa, onda je na grani opadanja određen upravo ovom karakteristikom. Nije iznenađujuće da su pokušaji da se kriva 11-godišnjeg ciklusa predstavi kao matematički izraz ne sa dva, već sa jednim parametrom bili toliko neuspešni. Na grani rasta, mnoge veze su mnogo jasnije nego na grani opadanja. Čini se da upravo karakteristike porasta sunčeve aktivnosti na samom početku 11-godišnjeg ciklusa diktiraju njegov karakter, dok je njegovo ponašanje nakon maksimuma uglavnom približno isto u svim 11-godišnjim ciklusima i razlikuje se samo zbog različite dužine grane raspadanja. Međutim, uskoro ćemo vidjeti da je ovom prvom utisku potreban jedan važan dodatak.

Dokaze u prilog određujućoj vrijednosti grane rasta 11-godišnjeg ciklusa dale su studije cikličkih promjena u ukupnoj površini sunčevih pjega. Pokazalo se da se maksimalna vrijednost ukupne površine mrlja može pouzdano utvrditi duž dužine grane rasta. Ranije je već spomenuto da je broj grupa sunčevih pjega implicitno uključen u ovaj indeks. Sasvim je prirodno, dakle, da za njega dobijemo, u suštini, iste zaključke kao i za Vukove brojeve. Pravilnosti 11-godišnjeg ciklusa za učestalost drugih fenomena solarne aktivnosti, posebno solarnih baklji, mnogo su manje poznate. Čisto kvalitativno, možemo pretpostaviti da će za njih biti isti kao i za relativne brojeve i ukupnu površinu sunčevih pjega.

Do sada smo se bavili fenomenom solarne aktivnosti bilo koje snage. Ali, kao što već znamo, pojave na Suncu su veoma različite po svom intenzitetu. Čak i u svakodnevnom životu, malo je vjerovatno da će neko staviti lagani cirus oblak i veliki crni oblak na istu razinu. I do sada smo radili upravo to. A evo šta je zanimljivo. Ostaje samo podijeliti aktivne solarne formacije prema njihovoj snazi, jer dolazimo do prilično kontradiktornih rezultata. Fenomeni niskog ili srednjeg intenziteta generalno daju istu krivu 11-godišnjeg ciklusa kao i Wolfovi brojevi. Ovo se ne odnosi samo na broj sunčevih pjega, već i na broj mjesta baklji, kao i na broj sunčevih baklji. Što se tiče najmoćnijih aktivnih formacija na Suncu, one se najčešće nalaze ne u samoj epohi maksimuma 11-godišnjeg ciklusa, već 1-2 godine nakon njega, a ponekad i prije ove epohe. Dakle, za ove fenomene, ciklička kriva ili postaje dvovrsna ili pomjera svoj maksimum u kasnije godine u odnosu na Wolfove brojeve. Na taj način se ponašaju najveće grupe sunčevih pjega, najveće i najsjajnije flokule kalcijuma, protonske baklje i erupcije tipa IV radio-emisije. Krivulje 11-godišnjeg ciklusa za intenzitet zelene koronalne linije, fluks radio-emisije na metarskim talasnim dužinama, prosečnu jačinu magnetnih polja i prosečni životni vek grupa sunčevih pega, odnosno indekse snage pojava, imaju sličan oblik.

Jedanaestogodišnji ciklus se najneobičnije manifestuje u Spererovom zakonu za različite procese solarne aktivnosti. Kao što već znamo, za grupe sunčevih pjega to se izražava kao promjena u prosječnoj geografskoj širini njihovog pojavljivanja od početka do kraja ciklusa. Istovremeno, kako se ciklus razvija, brzina takvog "klizanja" zone sunčevih pjega na ekvator postepeno se smanjuje, a 1-2 godine nakon epohe maksimalnog broja Wolfa, potpuno prestaje kada zona dosegne "barijera" u intervalu širine 7,5 - 12°, 5. Nadalje, javljaju se samo fluktuacije zone oko ove prosječne geografske širine. Čini se da 11-godišnji ciklus "radi" samo do ovog vremena, a zatim se postepeno, takoreći, "rastvara". Poznato je da sunčeve pjege pokrivaju prilično široke zone s obje strane Sunčevog ekvatora. Širina ovih zona se takođe menja tokom 11-godišnjeg ciklusa. Oni su najuži na početku ciklusa, a najširi u epohi njegovog maksimuma. Ovo objašnjava činjenicu da su u najsnažnijim ciklusima, kao što su 18., 19. i 21. ciriški numeracije, grupe sunčevih pjega najviše geografske širine uočene ne na početku ciklusa, već u godinama maksimuma. Grupe malih i srednjih sunčevih pjega nalaze se gotovo po cijeloj širini "kraljevskih zona", ali se radije koncentrišu prema svom centru, čiji se položaj sve više približava ekvatoru Sunca kako se ciklus razvija. Najveće grupe pega "izabiru" rubove ovih zona i samo povremeno se "spuštaju" na njihove unutrašnje dijelove. Sudeći samo po lokaciji ovih grupa, moglo bi se pomisliti da je Spererov zakon samo statistička fikcija. Solarne baklje različite snage ponašaju se na sličan način.

Na grani raspada 11-godišnjeg ciklusa, prosječna geografska širina grupa sunčevih pjega, počevši od ±12°, ne zavisi od visine ciklusa. Istovremeno, u godini maksimuma, on je određen maksimalnim Wolfovim brojem u ovom ciklusu. Štaviše, što je snažniji 11-godišnji ciklus, to se na višim geografskim širinama pojavljuju prve grupe sunčevih pjega. Istovremeno, geografske širine grupa na kraju ciklusa, kao što smo već vidjeli, su u suštini iste u prosjeku, bez obzira na njihovu snagu.

Sjeverna i južna hemisfera Sunca manifestiraju se vrlo različito u smislu razvoja 11-godišnjih ciklusa u njima. Nažalost, Vukovi brojevi su određeni samo za cijeli solarni disk. Stoga imamo prilično skromne podatke iz Greenwich opservatorija o broju i površinama grupa sunčevih pjega po ovom pitanju za oko stotinu godina. Ipak, podaci iz Greenwicha omogućili su da se otkrije da se uloga sjeverne i južne hemisfere primjetno mijenja iz jednog 11-godišnjeg ciklusa u drugi. To se izražava ne samo u činjenici da u mnogim ciklusima jedna od hemisfera definitivno djeluje kao "provodnik", već i u razlici u obliku ciklične krive ovih hemisfera u istom ciklusu od 11 godina. Ista svojstva pronađena su i po broju grupa sunčevih pjega i po njihovoj ukupnoj površini. Štaviše, epohe maksimuma ciklusa na sjevernoj i južnoj hemisferi Sunca često se razlikuju za 1-2 godine. O ovim razlikama ćemo govoriti detaljnije kada razmatramo duge cikluse. U međuvremenu, kao primjer, podsjetimo samo da je u najvišem ciklusu 19 na sjevernoj hemisferi Sunca definitivno preovladavala solarna aktivnost. Istovremeno, epoha maksimuma na južnoj hemisferi nastupila je više od dvije godine ranije nego na sjevernoj.

Do sada smo razmatrali karakteristike razvoja 11-godišnjeg ciklusa sunčeve aktivnosti samo za pojave koje se dešavaju u "kraljevskim zonama" Sunca. Na višim geografskim širinama, čini se da ovaj ciklus počinje ranije. Konkretno, odavno je poznato da se povećanje broja i površine prominencija u intervalu geografske širine od ±30 - 60° događa otprilike godinu dana prije početka 11-godišnjeg ciklusa sunčevih pjega i prominencija na niskim geografskim širinama. . Zanimljivo je da ako se u "kraljevskim zonama" prosječna širina pojavljivanja prominencija postepeno smanjuje tokom ciklusa, slično kao što se to dešava sa grupama sunčevih pjega, onda prominencije na višim geografskim širinama imaju u prosjeku nižu geografsku širinu na na početku ciklusa nego na njegovom kraju. Nešto slično se opaža kod koronalnih kondenzacija. Neki istraživači vjeruju da za zelenu koronalnu liniju 11-godišnji ciklus počinje oko 4 godine ranije nego za grupe sunčevih pjega. Ali još uvijek je teško reći koliko je ovaj zaključak pouzdan. Nije isključeno da zapravo Sunce stalno zadržava zonu koronalne aktivnosti visoke geografske širine, što, uzimajući u obzir podatke dobivene za niže geografske širine, dovodi do tako prividnog rezultata.

Slaba magnetna polja u blizini njegovih polova ponašaju se još neobičnije. Minimalni intenzitet dostižu otprilike u godinama maksimalnog 11-godišnjeg ciklusa, a istovremeno se polaritet polja mijenja na suprotan. Što se tiče epohe minimuma, tokom ovog perioda intenzitet polja je prilično značajan i njihov polaritet ostaje nepromenjen. Zanimljivo je da se promjena polariteta polja u blizini sjevernog i južnog pola ne događa istovremeno, već s razmakom od 1 - 2 godine, tj. sve ovo vrijeme polarna područja Sunca imaju isti polaritet magnetsko polje.

Broj polarnih perja mijenja se paralelno sa veličinom jačine polja u blizini polova Sunca na svakoj od njegovih hemisfera (uzgred, predviđajući skoro istu promjenu u Wolfovim brojevima nakon otprilike 4 godine). Stoga, iako imamo podatke o slabim polarnim magnetnim poljima za manje od tri ciklusa od 11 godina, rezultati opažanja polarnih perja omogućavaju nam da izvučemo sasvim definitivan zaključak o njihovim cikličnim promjenama. Dakle, magnetna polja i područja baklji u polarnim područjima Sunca razlikuju se po tome što njihov 11-godišnji ciklus počinje na maksimumu 11-godišnjeg ciklusa sunčevih pjega i dostiže maksimum blizu epohe minimuma sunčevih pjega. Budućnost će pokazati koliko je ovaj rezultat pouzdan. Ali čini nam se da ako ne ulazite u detalje, malo je vjerovatno da će naknadna zapažanja dovesti do značajne promjene u tome. Zanimljivo je da polarne koronalne rupe karakteriše potpuno isti karakter 11-godišnje varijacije.

Iako solarna konstanta, kao što je već spomenuto, ne doživljava primjetne fluktuacije tokom 11-godišnjeg ciklusa, to uopće ne znači da se pojedini dijelovi spektra sunčevog zračenja ponašaju na sličan način. Čitalac se u to mogao uvjeriti već kada se razmatraju tokovi radio-emisije sa Sunca. Promene u intenzitetu ljubičastih linija jonizovanog kalcijuma H i K su nešto slabije, ali su i ove linije za oko 40% svetlije u epohi maksimuma nego u epohi minimuma 11-godišnjeg ciklusa. Postoje dokazi, iako ne sasvim neosporni, o promjeni dubine linija u vidljivom području Sunčevog spektra tokom ciklusa. Međutim, najimpresivnije varijacije u sunčevom zračenju su u rendgenskim i ultraljubičastim talasnim dužinama, koje su proučavali umjetni Zemljini sateliti i svemirske letjelice. Pokazalo se da se intenzitet rendgenskog zračenja u intervalima talasnih dužina 0 - 8 A, 8 - 20 A i 44 - 60 A od minimuma do maksimuma 11-godišnjeg ciklusa povećava za 500, 200 i 25 puta. Ništa manje primjetne promjene se javljaju u spektralnim područjima 203 - 335 A i blizu 1216 A (5,1 i 2 puta).

Kao što je otkriveno savremenim matematičkim metodama, postoji takozvana fina struktura 11-godišnjeg ciklusa sunčeve aktivnosti. Svodi se na stabilno "jezgro" oko epohe maksimuma u rasponu od oko 6 godina, dva ili tri sekundarna maksimuma, i cijepanje ciklusa na dvije komponente sa prosječnim periodima od oko 10 i 12 godina. Ovakva fina struktura otkrivena je i u obliku ciklične krivulje Wolfovog broja i u „dijagramu leptira“. Konkretno, u najvišim 11-godišnjim ciklusima, pored glavne zone sunčevih pjega, postoji i zona visoke geografske širine koja opstaje samo do epohe maksimuma i pomiče se ne na ekvator, već na pol s tokom ciklus. Osim toga, "dijagram leptira" za grupe mrlja nije jedinstvena cjelina, već se, takoreći, sastoji od takozvanih lanaca impulsa. Suština ovog procesa je da se, pojavljujući se na relativno visokoj geografskoj širini, grupa mrlja (ili nekoliko grupa) kreće prema ekvatoru Sunca za 14 - 16 mjeseci. Ovakvi lanci-impulsi posebno su uočljivi na granama rasta i opadanja 11-godišnjeg ciklusa. Možda su one povezane s fluktuacijama sunčeve aktivnosti.

Sovjetski istraživač Sunca A. I. Ol' ustanovio je još jedno fundamentalno svojstvo 11-godišnjeg ciklusa sunčeve aktivnosti. Proučavajući odnos između indeksa rekurentne geomagnetske aktivnosti za posljednje četiri godine ciklusa i maksimalnog Wolfovog broja, otkrio je da je vrlo blizak ako se Wolfov broj odnosi na sljedeći 11-godišnji ciklus, a vrlo slab ako se odnosi na na isti ciklus kao indeks geomagnetne aktivnosti. Iz toga proizlazi da 11-godišnji ciklus solarne aktivnosti nastaje "u dubinama" starog. Ponavljajuću geomagnetnu aktivnost uzrokuju koronalne rupe, koje se, kao što znamo, obično pojavljuju iznad unipolarnih područja fotosferskog magnetnog polja. Shodno tome, pravi 11-godišnji ciklus počinje u sredini grane opadanja sa pojavom i jačanjem ne bipolarnih, već unipolarnih magnetnih područja. Ova prva faza razvoja završava se početkom tog 11-godišnjeg ciklusa s kojim smo navikli da se nosimo. U to vrijeme počinje njegova druga faza, kada se razvijaju bipolarna magnetna područja i svi oni fenomeni solarne aktivnosti o kojima smo već govorili. To traje do sredine opadajuće grane nama poznatog 11-godišnjeg ciklusa, kada se rađa novi ciklus. Zanimljivo je da ovako važna karakteristika 11-godišnjeg ciklusa nije uočena direktno na Suncu, ali je bilo moguće ustanoviti proučavanjem uticaja Sunčeve aktivnosti na Zemljinu atmosferu.

Sunce je u poslednje vreme neobično "tiho". Razlog neaktivnosti je prikazan u donjem grafikonu.

Na ovaj način 24. solarni ciklus postaje najslabiji u posljednjih 100 godina.

Šta je 11-godišnji ciklus aktivnosti?

Jedanaestogodišnji ciklus, koji se naziva i Schwabe ciklus ili Schwabe-Wolf ciklus, je izrazito izražen ciklus solarne aktivnosti koji traje otprilike 11 godina. Karakterizira ga prilično brzo (oko 4 godine) povećanje broja sunčevih pjega, a zatim sporije (oko 7 godina) smanjenje. Dužina ciklusa nije striktno jednaka 11 godina: u XVIII - XX veku njegova dužina je bila 7 - 17 godina, au XX veku - oko 10,5 godina.

Šta je Vukov broj?

Vukov broj je mjera solarne aktivnosti koju je predložio švicarski astronom Rudolf Wolf. On nije jednak broju mrlja koje se trenutno posmatraju na Suncu, već se izračunava po formuli:

W=k (f+10g)
f je broj posmatranih tačaka;
g je broj posmatranih grupa mrlja;
k je koeficijent izveden za svaki teleskop sa kojim se vrše opažanja.

Koliko je zaista mirno?

Uobičajena zabluda je da se svemirsko vrijeme "zamrzava" i postaje nezanimljivo za promatranje tokom niske solarne aktivnosti. Međutim, čak i u takvim periodima ima mnogo zanimljivih pojava. Na primjer, gornji sloj Zemljine atmosfere se urušava, dopuštajući da se svemirski otpad nakuplja oko naše planete. Heliosfera se smanjuje, zbog čega Zemlja postaje otvorenija za međuzvjezdani prostor. Galaktičke kosmičke zrake relativno lako prodiru u unutrašnji solarni sistem.

Naučnici prate situaciju dok broj sunčevih pjega i dalje opada. Od 29. marta Vukov broj je 23.

Grafikoni na ovoj stranici prikazuju dinamiku solarne aktivnosti tokom trenutnog solarnog ciklusa. SWPC ažurira tabele svakog mjeseca najnovijim ISES prognozama. Uočljive vrijednosti su privremene vrijednosti koje se zamjenjuju ciljnim podacima kada su dostupni. Svi grafikoni na ovoj stranici mogu se izvesti kao JPG, PNG, PDF ili SVG datoteke. Svaki skup podataka može se uključiti ili isključiti klikom na odgovarajući opis ispod svakog grafikona.

Broj solarnih baklji C, M i X klase godišnje

Ovaj grafikon prikazuje broj solarnih baklji C, M i X klase koje su se dogodile tokom date godine. Ovo daje ideju o broju sunčevih baklji u odnosu na broj sunčevih pjega. Dakle, ovo je još jedan način da vidite kako se solarni ciklus razvija tokom vremena. Ovi podaci dolaze od SWPC NOAA i ažuriraju se svakodnevno.

Grafikon u nastavku prikazuje broj solarnih baklji C, M i X klase koje su se dogodile tokom proteklog mjeseca, zajedno sa brojem sunčevih pjega svakog dana. Ovo daje ideju o solarnoj aktivnosti tokom prošlog mjeseca. Ovi podaci dolaze od SWPC NOAA i ažuriraju se svakodnevno.

Broj savršenih dana u godini

Tokom perioda niske sunčeve aktivnosti, sunčeve pjege mogu potpuno izostati na površini Sunca, takvo stanje Sunca se smatra besprijekornim. Ovo se često dešava tokom solarnog minimuma. Grafikon prikazuje broj dana tokom određene godine kada na površini Sunca nije bilo pjega.

Broj dana u godini kada su uočene geomagnetne oluje

Ovaj grafikon prikazuje broj dana u godini kada su geomagnetske oluje uočene i koliko su te oluje bile jake. To daje predstavu o godinama u kojima je bilo mnogo geomagnetskih oluja i dinamici njihovog intenziteta.