Päikese aktiivsuse graafik 11-aastase tsükli kohta. Astronoomid on väitnud, et päikese aktiivsuse käivitavad kolm planeeti. Päevade arv aastas, mil täheldati geomagnetilisi torme

Saksamaa teadlased on välja pakkunud uue teooria, mis selgitab päikese aktiivsuse perioodilisust. Nende sõnul muutub päikeselaikude arv ja muud päikesetsüklitega kaasnevad mõjud tänu

mõju Päikesesüsteemi kolme planeedi tähele: Veenus, Maa ja Jupiter.

Päikese aktiivsus on terve hulk protsesse, mis on seotud meie tähe paljude parameetrite muutlikkusega, nagu kiirgus erinevatel sagedustel, päikeselaikude arv ja kosmosesse paiskuvate laetud osakeste voog. Päikese aktiivsuse tuntuim ilming on päikeselaikude arvu muutumine. Esimesed kirjalikud tõendid täppide kohta Päikesel pärinevad aastast 800 eKr ja teleskoobi leiutamisega 17. sajandil hakati neid ka Euroopas vaatlusi tegema. 19. sajandi esimesel poolel avastas amatöörastronoom Heinrich Schwabe päikesekettal nähtavate laikude arvu perioodilisuse. Nii avastati päikese aktiivsuse 11-aastane tsükkel. See avastus äratas teadusmaailmas suurt huvi ja Šveitsi astronoom Rudolf Wolf korraldas Zürichis esimese päikeseteenistuse.

Sellest ajast alates on Päikese vaatlusi tehtud regulaarselt. Hiljem avastati ka teisi päikese aktiivsuse tsükleid: 22-aastane, ilmalik jne. Minimaalse aktiivsuse perioodidel ei pruugi laigud Päikese pinnal üldse näha, samas kui maksimumaastatel ulatub nende arv kümnetesse sadadesse.

Päikeselaikude temperatuur on umbes 4000 K, mis on 2000 K madalam kui teiste fotosfääri piirkondade temperatuur. Seetõttu tunduvad laigud läbi valgusfiltriga teleskoobi vaadeldes ümbritseva pinnaga võrreldes tumedamad alad. 20. sajandi päikeseuuringud näitasid, et laigud on alad, kus võimsad magnetväljad tungivad fotosfääri. Fotosfääri tumenemine neis piirkondades on seletatav asjaoluga, et võimsad magnetvälja joonte kimbud takistavad aine konvektiivset liikumist sügavamatest kihtidest. See toob kaasa soojusenergia voolu vähenemise.

Teadlased on pikka aega püüdnud mõista Päikese tsüklilise käitumise põhjuseid. On teada, et 11-aastase tsükli alguses on päikese magnetväli dipoolkonfiguratsiooniga ja see on suunatud peamiselt mööda meridiaane (sellist välja nimetatakse "poloidseks"). Tsükli maksimumil asendatakse see väljaga, mis on suunatud piki paralleele ("toroidaalne"). Tsükli lõpus muutub väli taas poloidseks, kuid nüüd on see suunatud tsükli algusele vastupidises suunas.

Protsess, mida nimetatakse "päikese dünamoks", vastutab nii magnetväljade kui ka päikeselaikude tekke eest. See mudel lihtsalt selgitab vaatlusfunktsioone. Tulenevalt asjaolust, et Päikese ekvatoriaalsed piirkonnad pöörlevad kiiremini kui polaarsed ("diferentsiaalpööre"), tuleks pöörleva plasma poolt ära kantud algselt poloidne väli piki paralleele venitada, omandades seeläbi toroidse komponendi. Seda protsessi nimetatakse oomega efektiks.

Et tsükkel ikka ja jälle jätkuks, tuleb toroidväli kuidagi tagasi poloidseks muuta. 1955. aastal näitas Ameerika astrofüüsik Eugene Parker, et päikeseplasma mahud peavad Coriolise jõudude toimel pöörlema. See jõud venitab magnetvälja komponente, muutes toroidsed magnetväljad poloidseteks (nn "alfa efekt"). Arvatakse, et see efekt ilmneb Päikese pinna vahetus läheduses päikeselaikude piirkonnas. Kuid see teooria ei suuda seletada päikesetsükli vaadeldavat kestust.

Dresden-Rossendorfi Helmholtzi keskuse (HZDR) teadlased pakuvad aga välja uue päikese aktiivsustsüklite teooria. Ajakirjas avaldatud artiklis päikese füüsika, näitasid nad, et 11-aastase tsükli võib põhjustada mõnede päikesesüsteemi planeetide, nimelt Veenuse, Maa ja Jupiteri loodete mõju. Teadlased juhtisid tähelepanu

et need kolm planeeti reastuvad umbes kord 11 aasta jooksul samas suunas.

Sarnaseid oletusi tehti ka varem, kuid teadlased ei suutnud pikka aega pakkuda mehhanismi, mis seletaks loodete mõjust tingitud päikese aktiivsuse tsüklite tekkimist.

Resonantsefekt tuli teadlastele appi. "Kui tegutsete objektil väikeste löökidega, suureneb aja jooksul selle võnkumiste amplituud," selgitab dr Frank Stefani HZDR-ist.

Teadlaste arvutused on näidanud, et alfaefekti kõikumiseks pole peaaegu vaja palju energiat rakendada. See saavutatakse Taylori ebastabiilsuse tõttu. See tekib siis, kui tugev magnetväli läbib juhtivat kihti või plasmat. Voolu koosmõju väljaga tekitab võimsa turbulentse voolu. Uuringu autorid pakkusid välja, et alfaefekt ei esine päikesepinna lähedal, vaid piirkonnas, mida nimetatakse "tahhokliiniks". See kiht asub umbes 30% sügavusel Päikese raadiusest ja eraldab Päikese sees kahte piirkonda: kiirgustranspordi piirkonna ja konvektsioonipiirkonna. Samas piirkonnas tekib ka oomega efekt.

Teadlased kasutasid Taylori ebastabiilsuse mudeleid, et kirjeldada uuesti alfa-efekti põikvõnkumisi. "Leidsime viisi alfa-efekti sidumiseks tahhokliiniga," selgitas Stephanie. Seega osutusid kõik võnkeprotsessid Päikese soolestikus õhukese kihiga seotuks. On oluline, et sellised võnked peaaegu ei nõua energia muutust. See tähendab, et alfaefekti käivitamiseks piisab väga vähesest kokkupuutest. Teadlaste tehtud matemaatilised arvutused näitavad, et planeetide perioodiline loodete toime on piisav 11-aastase ja 22-aastase aktiivsustsükli ergutamiseks.

Idee planeetide mõjust päikesedünamole on aga eksisteerinud pikka aega, kuid mõned eksperdid seda teooriat ei toeta ja peavad seda marginaalseks.

Nagu teate, olime meie, kallid kolleegid, mitte nii kaua aega tagasi tunnistajaks päikese aktiivsuse 11. aasta tsükli järgmisele 23. maksimumile. Aga kas peale eelmainitud 11-aastase on veel mingeid tegevustsükleid?

Enne sellele küsimusele vastamist tuletan teile lühidalt meelde, mis on päikese aktiivsus. Suur nõukogude entsüklopeedia annab sellele mõistele järgmise definitsiooni: Päikese aktiivsus on Päikesel täheldatud nähtuste kogum ... Nende nähtuste hulka kuuluvad päikeselaikude, tõrvikute, väljaulatuvate osade, helveste, filamentide teke, kiirguse intensiivsuse muutused kõigis spektri osad.

Põhimõtteliselt on need nähtused tingitud sellest, et päikesel on alasid, mille magnetväli erineb üldisest. Neid piirkondi nimetatakse aktiivseteks. Nende arv, suurus ja jaotus Päikesel ei ole konstantsed, vaid muutuvad ajas. Järelikult muutub aja jooksul ka meie päevavalguse aktiivsus. Pealegi on see aktiivsuse muutus tsükliline. Nii et lühidalt saame selgitada oma vestluse teema olemust.

Tsükli maksimumperioodidel paiknevad aktiivsed piirkonnad üle kogu päikeseketta, neid on palju ja hästi arenenud. Miinimumperioodil asuvad nad ekvaatori lähedal, neid pole palju ja nad on halvasti arenenud. Aktiivsete piirkondade nähtavad ilmingud on päikeselaigud, rakud,

prominendid, filamentid, helbed jne. Kõige kuulsam ja uuritud on 11-aastane tsükkel, mille avastas Heinrich Schwabe ja mille kinnitas Robert Wolf, kes uuris päikese aktiivsuse muutust tema pakutud Wolfi indeksi abil kahe ja poole sajandi jooksul. Päikese aktiivsuse muutust perioodiga 11,1 aastat nimetatakse Schwabe-Wolffi seaduseks. Samuti eeldatakse, et tegevustsüklid on 22, 44 ja 55 aastat. On kindlaks tehtud, et maksimaalsete tsüklite väärtus varieerub ligikaudu 80-aastase perioodiga. Need perioodid ilmuvad otse päikese aktiivsuse graafikule.

Kuid teadlased, kes on uurinud rõngaid puulõigetel, savi, stalaktiite, fossiilide ladestusi, molluskite kestasid ja muid märke, viitasid pikemate tsüklite olemasolule, mis kestavad umbes 110, 210, 420 aastat. Nagu ka nn ilmalik kestus ja supersekulaarsed tsüklid 2400, 35000, 100 000 ja isegi 200 - 300 miljonit aastat.

Miks aga pöörata nii palju tähelepanu päikese aktiivsuse uurimisele? Vastus peitub selles, et meie päevavalgusel on maakerale ja maisele elule tohutu mõju.

Päikese poolt kiirgava nn "päikesetuule" - laetud osakeste - kehakeste - voolu intensiivsuse suurenemine võib lisaks kaunitele auroratele põhjustada ka häireid maa magnetosfääris - Magnettormid -, mis mõjutavad mitte ainult seadmed, mis võivad põhjustada inimtegevusest tingitud õnnetusi, ei ole Noi otseselt inimeste tervist. Ja mitte ainult füüsiliselt, vaid ka vaimselt.

Tippperioodidel on näiteks enesetapud sagedasemad. Päikese aktiivsus mõjutab ka saagikust, sündide ja surmade arvu ning palju muud.

Üldiselt saab iga amatöörastronoom Päikese regulaarseid vaatlusi tehes võrrelda oma graafikut mis tahes atmosfääri, biosfääri ja muude nähtustega seotud nähtuste intensiivsuse graafikutega.

11-aastane tsükkel. ("Schwabe'i tsükkel" või "Schwabe-Wolfi tsükkel") on päikese aktiivsuse silmapaistvaim tsükkel. Sellest tulenevalt nimetatakse väidet päikese aktiivsuse 11-aastase tsüklilisuse olemasolu kohta mõnikord "Schwabe-Wolfi seaduseks".

Päikeselaikude arvu suurenemise ja vähenemise ligikaudu kümneaastase perioodilisusega Päikesel märkas esmakordselt 19. sajandi esimesel poolel saksa astronoom G. Schwabe ja seejärel R. Wolf. Üheteistkümneaastaseks tsükliks nimetatakse tinglikult: selle pikkus 18.–20. sajandil varieerus 7–17 aastani ja 20. sajandil oli see keskmiselt lähemal 10,5 aastale.

Seda tsüklit iseloomustab päikeselaikude arvu üsna kiire (keskmiselt umbes 4 aastat) kasv, aga ka muud päikese aktiivsuse ilmingud, millele järgneb aeglasem (umbes 7 aastat) vähenemine. Tsükli jooksul täheldatakse ka muid perioodilisi muutusi, näiteks päikeselaikude moodustumise tsooni järkjärgulist nihkumist ekvaatorile ("Spöreri seadus").

Päikese dünamo teooriat kasutatakse tavaliselt selliste laikude ilmnemise perioodilisuse selgitamiseks.

Kuigi päikese aktiivsuse taseme määramiseks saab kasutada erinevaid indekseid, on selleks kõige sagedamini kasutatav aasta keskmine Hundiarv. Selle indeksi abil määratud 11-aastased tsüklid on tavapäraselt nummerdatud alates 1755. aastast. Päikese aktiivsuse 24. tsükkel algas 2008. aasta jaanuaris (teistel hinnangutel - 2008. aasta detsembris või 2009. aasta jaanuaris).

22-aastane tsükkel ("Hale'i tsükkel") on sisuliselt Schwabe'i tsükli kahekordistamine. See avastati pärast seda, kui 20. sajandi alguses mõisteti päikeselaikude ja Päikese magnetväljade seost.

Selgus, et ühes täpiaktiivsuse tsüklis muudab Päikese kogumagnetväli märki: kui ühe Schwabe tsükli miinimumis on taustamagnetväljad ühe Päikese pooluse lähedal valdavalt positiivsed ja teise lähedal negatiivsed, siis pärast umbes 11 aasta pärast muutub pilt vastupidiseks.

Iga 11 aasta järel muutub ka magnetiliste polaarsuste iseloomulik paigutus päikeselaikude rühmades. Seega selleks, et Päikese kogumagnetväli jõuaks tagasi oma algseisundisse, peab läbima kaks Schwabe tsüklit ehk umbes 22 aastat.

Päikese aktiivsuse ilmalikud tsüklid radiosüsiniku andmetel.

Päikese aktiivsuse ilmalik tsükkel ("Gleisbergi tsükkel") kestab umbes 70-100 aastat ja avaldub 11-aastase tsükli modulatsioonides. Ilmaliku tsükli viimast maksimumi täheldati 20. sajandi keskel (19. 11-aastase tsükli lähedal), järgmine peaks langema orienteeruvalt 21. sajandi keskele.

Samuti on olemas kahe sajandi tsükkel (“Süssi tsükkel” või “de Vriesi tsükkel”), mille miinimumideks võib pidada päikese aktiivsuse pidevat vähenemist, mis toimub ligikaudu kord 200 aasta jooksul ja mis kestab mitu aastakümmet (nn. nimetatakse globaalseteks päikeseaktiivsuse miinimumideks) - Maunderi miinimum (1645-1715), Spöreri miinimum (1450-1540), Wolfi miinimum (1280-1340) jt.

Aastatuhande tsüklid. Päikeseenergia Hallstatti tsükkel perioodiga 2300 aastat vastavalt radiosüsiniku analüüsile.

Radiosüsiniku analüüs näitab ka tsüklite olemasolu umbes 2300-aastase perioodiga ("Hollstatti tsükkel") või rohkem.

Möödunud sajandi keskel tuvastasid amatöörastronoom G. Schwabe ja R. Wolf esimest korda tõsiasja, et päikeselaikude arv ajas muutub ja selle muutuse keskmine periood on 11 aastat. Selle kohta saate lugeda peaaegu kõigist populaarsetest Päikest käsitlevatest raamatutest. Kuid vähesed, isegi spetsialistide seas, on kuulnud, et 1775. aastal julges Kopenhaagenist pärit P. Gorrebov väita, et päikeselaikude esinemine on perioodiline. Kahjuks oli tema vaatluste arv selle perioodi kestuse kindlakstegemiseks liiga väike. Gorrebovi vaatepunkti vastaste kõrge teaduslik autoriteet ja kõik tema materjalid hävitanud Kopenhaageni suurtükituli tegid kõik, et see väide ununeks ja seda ei mäletataks isegi siis, kui teised seda tõestasid.

Muidugi ei vähenda see kõik vähimalgi määral Wolfi teaduslikke eeliseid, kes võttis kasutusele päikeselaikude suhtelise arvu indeksi ja suutis selle taastada erinevate amatöör- ja elukutseliste astronoomide 1749. aastast tehtud vaatluste põhjal. Pealegi määras Wolf kindlaks 1749. maksimaalne ja minimaalne päikeselaikude arv vaatluste G. Galileo ajast, st aastast 1610. See võimaldas tal koondada Schwabe väga ebatäiuslikku tööd, kellel oli vaatlusi vaid 17 aastat, ja esimest korda määrata kindlaks vaatluse kestus. päikeselaikude arvu muutumise keskmine periood. Nii tekkis kuulus Schwabe-Wolffi seadus, mille kohaselt toimuvad päikese aktiivsuse muutused perioodiliselt, keskmise perioodi pikkuseks on 11,1 aastat (joon. 12). Muidugi räägiti toona vaid päikeselaikude suhtelisest arvust. Kuid aja jooksul leidis see järeldus kinnitust kõigi teadaolevate päikese aktiivsuse indeksite puhul. Paljud teised aktiivsete päikesenähtuste perioodid, eriti lühemad, mille päikeseuurijad on viimase 100+ aasta jooksul avastanud, on alati ümber lükatud ja ainult 11-aastane periood on alati jäänud kõigutamatuks.

Kuigi muutused päikese aktiivsuses toimuvad perioodiliselt, on see perioodilisus eriline. Fakt on see, et ajavahemikud Hundi maksimaalsete (või minimaalsete) aastate aastate vahel on üsna erinevad. On teada, et 1749. aastast tänapäevani varieerus nende kestus maksimumide aastate vahel 7–17 aastat ja suhtelise päikeselaikude arvu miinimumi aastate vahel 9–14 aastat. Seetõttu oleks õigem rääkida mitte 11-aastasest perioodist, vaid 11-aastasest päikese aktiivsuse tsüklist (st häiretega perioodist ehk "varjatud" perioodist). See tsükkel on ülimalt oluline nii päikese aktiivsuse olemuse avastamiseks kui ka päikese-maa suhete uurimiseks.

Kuid 11-aastane tsükkel ei väljendu mitte ainult päikese neoplasmide, eriti päikeselaikude sageduse muutumises. Seda saab tuvastada ka päikeselaikude rühmade laiuskraadi muutumise järgi ajas (joonis 13). See asjaolu äratas kuulsa inglise päikeseuurija R. Carringtoni tähelepanu juba 1859. aastal. Ta avastas, et 11-aastase tsükli alguses tekivad laigud tavaliselt kõrgetel laiuskraadidel, keskmiselt ± 25–30 ° kaugusel. Päikese ekvaatoril, samas kui tsükli lõpus eelistavad ekvaatorile lähemal asuvaid alasid, keskmiselt laiuskraadidel ± 5–10 °. Hiljem näitas seda palju veenvamalt saksa teadlane G. Schierer. Alguses ei antud sellele funktsioonile erilist tähtsust. Kuid siis muutus olukord dramaatiliselt. Selgus, et 11-aastase tsükli keskmist kestust saab palju täpsemalt määrata päikeselaikude rühmade laiuskraadide muutuste järgi, kui Hundi arvukuse muutuste järgi. Seetõttu toimib nüüd Spereri seadus, mis näitab päikeselaikude rühmade laiuskraadi muutumist 11-aastase tsükli jooksul, koos Schwabe-Wolfi seadusega päikese tsüklilisuse põhiseadusena. Kogu edasine töö selles suunas selgitas ainult üksikasju ja selgitas seda variatsiooni erineval viisil. Kuid nad jätsid Spereri seaduse sõnastuse siiski muutmata.

Riis. 13. Päikeselaikude rühmade (GMT) liblikadiagramm.

Nüüd pöördume päikese aktiivsuse 11-aastase tsükli juurde, mis on olnud päikeseuurijate tähelepanu keskpunktis enam kui sada aastat alates avastamisest. Selle näilise rabava lihtsuse taga peitub tegelikult nii keeruline ja mitmetahuline protsess, et meil on alati oht kaotada kõik või vähemalt suur osa sellest, mida ta on meile juba paljastanud. Ühel kuulsaimal päikese aktiivsuse prognoosimise spetsialistil, saksa astronoomil W. Gleisbergil oli õigus, kui ta ühes oma populaarses artiklis ütles järgmist; "Kui palju kordi tundus päikese aktiivsuse uurijatele, et lõpuks õnnestus neil lõpuks paika panna kõik 11-aastase tsükli peamised mustrid. Kuid nüüd oli tulemas uus tsükkel ja juba selle esimesed sammud heitsid täielikult kõrvale kogu nende enesekindluse ja sundisid neid uuesti läbi mõtlema, mida nad lõpuks pidasid. Võib-olla on need sõnad veidi liialdatud, kuid nende olemus vastab kindlasti tõele, eriti mis puudutab päikese aktiivsuse prognoosi.

Nagu me juba ütlesime, on Hundi numbritel teatud aastatel maksimaalne või minimaalne väärtus. Neid aastaid või veelgi täpsemalt määratletud ajapunkte, nagu kvartalid või kuud, nimetatakse vastavalt 11-aastase tsükli maksimumi ja miinimumi epohhideks või üldisemalt äärmuste ajastuteks. Päikeselaikude suhtelise arvu kuu ja kvartali keskmisi väärtusi iseloomustavad lisaks üldiselt korrapärasele sujuvale muutusele ka väga ebaregulaarsed, suhteliselt lühiajalised kõikumised (vt käesoleva peatüki punkt 5). Seetõttu eristatakse ekstreemide perioode tavaliselt nn silutud kuukeskmiste hundinumbrite järgi, mis on selle indeksi väärtused, mis on erilisel viisil keskmistatud 13 kuu jooksul, mis on saadud vaatlustest või ülemise ja alumise ümbriku järgi. suhteliste päikeselaikude arvu keskmiste kvartaliväärtuste muutuste kõverad. Kuid mõnikord võib selliste meetodite kasutamine viia valede tulemusteni, eriti madalate tsüklite korral, st tsüklites, mille maksimaalne Wolfi arv on väike. Ajavahemikku miinimumajastust 11-aastase tsükli maksimumi ajastuni nimetati kasvuharuks ja maksimumi ajastust järgmise miinimumi epohhini selle languse haruks (joon. 14). ).

11-aastase tsükli kestus määratakse palju paremini miinimumi ajastutest kui maksimumi ajastutest. Kuid isegi sel juhul tekib raskus, mis seisneb selles, et järgmine tsükkel algab reeglina varem kui eelmine lõpeb. Nüüd oleme õppinud eristama uute ja vanade tsüklite päikeselaikude rühmi nende magnetvälja polaarsuse järgi. Kuid selline võimalus tekkis veidi üle 60 aasta tagasi. Seetõttu tuleb meetodi homogeensuse säilitamiseks rahulduda mitte 11-aastase tsükli tegeliku pikkusega, vaid mõne selle "ersatziga", mis on määratud minimaalsete hundiarvude ajastutega. On üsna loomulik, et need numbrid ühendavad tavaliselt uue ja vana 11-aastase tsükli päikeselaikude rühmad.

Päikeselaikude 11-aastased tsüklid erinevad mitte ainult erineva pikkuse, vaid ka erineva intensiivsuse poolest, st Hundi maksimaalsete arvude erinevate väärtuste poolest. Oleme juba öelnud, et regulaarsed andmed Zürichi seeria päikeseplekkide igakuise keskmise suhtelise arvu kohta on saadaval alates aastast 1749. Seetõttu peetakse 1775. aastal alanud tsüklit esimeseks Zürichi 11-aastaseks tsükliks, sellele eelnev tsükkel, mis sisaldab mittetäielikku tsüklit. andmed said ilmselt sel põhjusel numbri nulli. Kui viimase 22 tsükli jooksul alates Hundiarvude regulaarse määramise algusest (sealhulgas null ja praegune, mis pole veel lõppenud, kuid on juba oma maksimumi ületanud) oli maksimaalne aasta keskmine hundiarv keskmiselt 106, siis aastal erinevad 11-aastased tsüklid kõikus 46-190 Eriti kõrge oli 19. tsükkel, mis lõppes 1964. aastal. Maksimaalselt, mis leidis aset 1957. aasta lõpus, oli kvartaalne hundi keskmine arv 235. Teisel kohal pärast seda on praegune, 21. tsükkel, mille maksimum möödus 1979. aasta lõpus kvartali keskmise suhtelise päikeselaikude arvuga. 182. tsükli madalaimad päikeselaigud pärinevad eelmise sajandi algusest. Üks neist, Zürichi numeratsioonis 5., on vaadeldud 11-aastastest tsüklitest pikim. Mõned päikese aktiivsuse uurijad isegi kahtlevad selle kestuse reaalsuses ja usuvad, et see on täielikult tingitud Napoleon I "tegevusest" teaduse vallas. Fakt on see, et võidukate sõdade pidamisest täielikult haaratud Prantsuse keiser mobiliseeris peaaegu kõik Prantsusmaa ja tema vallutatud riikide tähetornide astronoomid sõjaväkke . Seetõttu tehti Päikese vaatlusi neil aastatel nii harva (mitte rohkem kui paar päeva kuus), et tol ajal saadud Hundi numbreid ei saa peaaegu usaldada. Raske on öelda, kui põhjendatud sellised kahtlused on. Muide, kaudsed andmed päikese aktiivsuse kohta sel ajal ei ole vastuolus järeldusega päikeselaikude suhtelise arvukuse madala taseme kohta 19. sajandi alguses. Neid kahtlusi ei saa aga ka niisama ümber lükata, kuna need võimaldavad vabaneda mõnest erandist, eriti üksikute 11-aastaste tsüklite puhul. Kummalisel kombel kestis teine ​​madalaim tsükkel, mis saavutas haripunkti 1816. aastal, erinevalt oma eelkäijast vaid 12 aastat.

Kuna meil on rohkem kui kahesaja aasta andmeid ainult Hundi arvude kohta, on selle indeksi jaoks tuletatud kõik päikese aktiivsuse 11-aastaste tsüklite peamised omadused. Päikese aktiivsuse uurijad on 11-aastase tsükli auväärse avastaja kerge käega enam kui viiskümmend aastat tegelenud peamiselt mitme kuu kuni sadade aastate kestvate tsüklite komplekti otsimisega. R. Wolf, olles veendunud, et päikese tsüklilisus on Päikesesüsteemi planeetide mõju vili Päikesele, pani ise nendele otsingutele aluse. Kõik need tööd aitasid aga palju rohkem kaasa matemaatika kui päikese aktiivsuse uurimisele. Lõpuks, juba selle sajandi 40ndatel, julges üks Wolfi "pärijatest" Zürichis, M. Waldmeier kahelda oma "teadusliku vanavanaisa" õigsuses ja kandis 11-aastase tsüklilisuse põhjuse üle Päikese enda sees. . Sellest ajast sai tegelikult alguse päikeselaikude 11-aastase tsükli peamiste sisemiste omaduste tõeline uurimine.

11-aastase tsükli intensiivsus on üsna tihedalt seotud selle kestusega. Mida võimsam on see tsükkel, st mida suurem on selle maksimaalne suhteline täppide arv, seda lühem on selle kestus. Kahjuks on see omadus pigem puhtalt kvalitatiivset laadi. See ei võimalda üht neist omadustest usaldusväärselt määrata, kui teine ​​on teada. Palju kindlamad on Hundi maksimaalse arvu (täpsemalt selle kümnendlogaritmi) ja 11-aastase tsükli kasvuharu pikkuse seose uurimise tulemused, st selle kõvera osa, mis iseloomustab hundi kasvu. numbrid tsükli algusest maksimumini. Mida suurem on päikeselaikude maksimaalne arv selles tsüklis, seda lühem on selle kasvuharu. Seega määrab 11-aastase tsükli tsüklikõvera kuju suuresti selle kõrgus. Kõrgete tsüklite korral iseloomustab seda suur asümmeetria ja kasvuharu pikkus on alati lühem kui langusharu pikkus ja võrdub 2–3 aastaga. Suhteliselt nõrkade tsüklite puhul on see kõver peaaegu sümmeetriline. Ja ainult kõige nõrgemad 11-aastased tsüklid näitavad jällegi asümmeetriat, ainult vastupidist tüüpi: nende kasvuharu on pikem kui langusharu.

Erinevalt kasvuharu pikkusest on 11-aastase tsükli langusharu pikkus seda suurem, mida suurem on selle maksimaalne Hundiarv. Aga kui eelmine seos on väga tihe, siis see on palju nõrgem. Ilmselt seetõttu määrab päikeselaikude maksimaalne suhteline arv kvalitatiivselt vaid 11-aastase tsükli kestuse. Üldiselt käituvad päikese aktiivsuse põhitsükli kasvuharu ja langusharu paljudes aspektides erinevalt. Alustuseks, kui kasvuharul ei sõltu hundi keskmiste aastaarvude summa peaaegu tsükli kõrgusest, siis langusharul määrab selle just see tunnus. Pole üllatav, et katsed esitada 11-aastase tsükli kõverat matemaatilise avaldisena mitte kahe, vaid ühe parameetriga olid nii ebaõnnestunud. Kasvuharul on paljud seosed palju selgemad kui langusharul. Tundub, et just 11-aastase tsükli alguses toimuva päikese aktiivsuse suurenemise tunnused määravad selle iseloomu, samas kui tema käitumine pärast maksimumi on üldiselt kõigis 11-aastastes tsüklites ligikaudu sama ja erineb ainult kõduharu erineva pikkusega. Peagi näeme aga, et see esmamulje vajab üht olulist täiendust.

Tõendeid 11-aastase tsükli kasvuharu määrava väärtuse kasuks andsid päikeselaikude kogupindala tsükliliste muutuste uuringud. Selgus, et täppide kogupindala maksimaalset väärtust saab usaldusväärselt kindlaks teha kogu kasvuharu pikkuses. Juba varem mainiti, et päikeselaikude rühmade arv sisaldub selles indeksis kaudselt. Seetõttu on täiesti loomulik, et selle kohta teeme sisuliselt samad järeldused, mis Hundi numbrite puhul. 11-aastase tsükli seaduspärasused teiste päikese aktiivsuse nähtuste, eriti päikesesärade sageduse osas on palju vähem teada. Puhtalt kvalitatiivselt võime eeldada, et nende jaoks on need samad, mis päikeselaikude suhtelise arvu ja kogupindala puhul.

Seni oleme tegelenud mis tahes võimsusega päikese aktiivsuse nähtustega. Kuid nagu me juba teame, on Päikesel esinevad nähtused oma intensiivsuselt väga erinevad. Isegi igapäevaelus on ebatõenäoline, et keegi asetaks heleda rünkpilve ja suure musta pilve samale tasemele. Ja siiani oleme just seda teinud. Ja siin on see, mis on huvitav. Tuleb vaid jagada aktiivsed päikesekoostised nende võimsuse järgi, kuna jõuame üsna vastuoluliste tulemusteni. Madala või keskmise intensiivsusega nähtused annavad üldiselt sama 11-aastase tsükli kõvera kui Hundi numbrid. See ei kehti mitte ainult päikeselaikude arvu, vaid ka tõrvikukohtade arvu ja päikesepõletuste arvu kohta. Mis puudutab Päikese võimsamaid aktiivseid moodustisi, siis neid leidub kõige sagedamini mitte 11-aastase tsükli maksimumi epohhis, vaid 1–2 aastat pärast seda ja mõnikord isegi enne seda epohhi. Seega muutub tsükliline kõver nende nähtuste puhul kahetipuliseks või nihkub oma maksimumi hundiarvude suhtes hilisematesse aastatesse. Just sel viisil käituvad suurimad päikeseplekkide rühmad, suurimad ja eredamad kaltsiumi helbed, prootoniraketid ja IV tüüpi raadiokiirguse pursked. 11-aastase tsükli kõverad rohelise koronaaljoone intensiivsuse, meetri lainepikkustel raadiokiirguse voo, magnetvälja keskmise tugevuse ja päikeselaikude rühmade keskmise eluea kõverad, st nähtuste võimsuse indeksid, on sarnase kujuga.

11-aastane tsükkel avaldub kõige omapärasemalt Spereri seaduses päikese aktiivsuse erinevate protsesside jaoks. Nagu me juba teame, väljendatakse päikeselaikude rühmade puhul nende välimuse keskmise laiuskraadi muutust tsükli algusest lõpuni. Samal ajal väheneb tsükli arenedes päikeselaikude tsooni sellise "libisemise" kiirus ekvaatorile järk-järgult ja 1–2 aastat pärast hundi maksimaalse arvu epohhi peatub see täielikult, kui tsoon jõuab "tõke" laiuskraadide vahemikus 7,5–12°, 5. Lisaks esinevad selle keskmise laiuskraadi ümber ainult tsooni kõikumised. Tundub, et 11-aastane tsükkel "töötab" ainult selle ajani ja siis järk-järgult nagu "lahustub". On teada, et päikeselaigud katavad üsna laiu tsoone mõlemal pool Päikese ekvaatorit. Ka nende tsoonide laius muutub 11-aastase tsükli jooksul. Need on kõige kitsamad tsükli alguses ja kõige laiemad selle maksimumi perioodil. See seletab tõsiasja, et kõige võimsamates tsüklites, nagu 18., 19. ja 21. Zürichi numeratsioonid, ei täheldatud kõrgeimaid laiuskraadide päikeselaikude rühmi mitte tsükli alguses, vaid maksimumi aastatel. Väikeste ja keskmise suurusega päikeselaikude rühmad paiknevad peaaegu kogu “kuninglike tsoonide” laiuses, kuid eelistavad koonduda oma keskpunkti poole, mille asend läheneb tsükli arenedes Päikese ekvaatorile. Suurimad täppide rühmad "valivad" nende tsoonide servad ja ainult aeg-ajalt "alanduvad" nende siseosadele. Ainuüksi nende rühmade paiknemise järgi otsustades võiks arvata, et Spereri seadus on vaid statistiline väljamõeldis. Erineva võimsusega päikesepursked käituvad sarnaselt.

11-aastase tsükli lagunemisharul ei sõltu päikeselaikude rühmade keskmine laiuskraad alates ±12° tsükli kõrgusest. Samal ajal määrab selle maksimumi aastal selle tsükli maksimaalne Hundi arv. Veelgi enam, mida võimsam on 11-aastane tsükkel, seda kõrgematele laiuskraadidele ilmuvad selle esimesed päikeselaikude rühmad. Samas on rühmade laiuskraadid tsükli lõpus, nagu juba nägime, keskmiselt samad, olenemata selle võimsusest.

Päikese põhja- ja lõunapoolkera avalduvad neis 11-aastaste tsüklite arengu osas väga erinevalt. Kahjuks määrati Hundi numbrid ainult kogu päikeseketta kohta. Seetõttu on meil Greenwichi observatooriumilt üsna tagasihoidlikud andmed selleteemaliste päikeselaikude rühmade arvu ja pindalade kohta umbes saja aasta jooksul. Sellegipoolest võimaldasid Greenwichi andmed välja selgitada, et põhja- ja lõunapoolkera roll muutub märgatavalt 11-aastasest tsüklist teise. See väljendub mitte ainult selles, et paljudes tsüklites toimib üks poolkera kindlasti "juhina", vaid ka nende poolkerade tsüklikõvera kuju erinevuses samas 11-aastases tsüklis. Samad omadused leiti nii päikeselaikude rühmade arvu kui ka nende kogupindalade järgi. Pealegi erinevad tsükli maksimumi ajastud Päikese põhja- ja lõunapoolkeral sageli 1–2 aasta võrra. Nendest erinevustest räägime üksikasjalikumalt pikkade tsüklite kaalumisel. Vahepeal näitena meenutagem vaid, et kõrgeimas tsüklis 19 valitses päikese aktiivsus kindlasti Päikese põhjapoolkeral. Samal ajal saabus lõunapoolkeral maksimumiajastu rohkem kui kaks aastat varem kui põhjapoolkeral.

Päikese aktiivsuse 11-aastase tsükli arengu tunnuseid oleme seni käsitlenud ainult Päikese "kuninglikes tsoonides" toimuvate nähtuste puhul. Kõrgematel laiuskraadidel tundub see tsükkel algavat varem. Eelkõige on juba ammu teada, et laiuskraadide intervallil ±30–60° prominentside arvu ja pindala suurenemine toimub ligikaudu aasta enne 11-aastase päikeselaikude ja madalate laiuskraadide prominentide tsükli algust. . On kurioosne, et kui “kuninglikes tsoonides” prominentide ilmumise keskmine laiuskraad tsükli kulgedes järk-järgult väheneb, sarnaselt päikeselaikude rühmadega, siis kõrgematel laiuskraadidel on prominentide keskmine laiuskraad madalam. laiuskraadi tsükli alguses kui selle lõpus. Midagi sarnast on täheldatud ka koronaalsete kondensatsioonide puhul. Mõned teadlased usuvad, et rohelise koronaaljoone puhul algab 11-aastane tsükkel umbes 4 aastat varem kui päikeselaikude rühmadel. Kuid ikkagi on raske öelda, kui usaldusväärne see järeldus on. Pole välistatud, et tegelikult säilitab Päike pidevalt koronaalse aktiivsuse kõrge laiuskraadi tsooni, mis madalamate laiuskraadide kohta saadud andmeid arvesse võttes viib sellise näilise tulemuseni.

Nõrgad magnetväljad selle pooluste lähedal käituvad veelgi ebatavalisemalt. Minimaalse intensiivsuse saavutavad need ligikaudu maksimaalse 11-aastase tsükli aastatel ja samal ajal muutub välja polaarsus vastupidiseks. Mis puutub miinimumi epohhi, siis sellel perioodil on väljade intensiivsus üsna märkimisväärne ja nende polaarsus jääb muutumatuks. On uudishimulik, et välja polaarsuse muutus põhja- ja lõunapooluse lähedal ei toimu üheaegselt, vaid 1–2-aastase vahega, st kogu selle aja on Päikese polaaraladel sama polaarsus. magnetväli.

Polaarsammaste arv muutub paralleelselt väljatugevuse suurusega Päikese pooluste lähedal igal poolkeral (muide, eeldades peaaegu samasugust Hundi arvukuse muutust umbes 4 aasta pärast). Seega, kuigi meil on andmeid nõrkade polaarsete magnetväljade kohta vähem kui kolme 11-aastase tsükli kohta, võimaldavad polaarsammaste vaatlustulemused teha üsna kindla järelduse nende tsükliliste muutuste kohta. Seega erinevad Päikese polaaralade magnetväljad ja sähvatusalad selle poolest, et nende 11-aastane tsükkel algab 11-aastase päikeselaikude tsükli maksimumist ja saavutab maksimumi päikeselaikude miinimumi epohhi lähedal. Kui usaldusväärne see tulemus on, näitab tulevik. Kuid meile tundub, et kui te ei lasku detailidesse, on ebatõenäoline, et hilisemad vaatlused toovad kaasa selle olulise muutuse. Kummalisel kombel iseloomustab polaarkoronaalseid auke täpselt sama 11-aastase variatsiooni iseloom.

Kuigi päikesekonstant, nagu juba mainitud, ei koge 11-aastase tsükli jooksul märgatavaid kõikumisi, ei tähenda see sugugi, et teatud päikesekiirgusspektri piirkonnad käituksid sarnaselt. Lugeja võis selles veenduda juba siis, kui vaagiti Päikese raadiokiirguse vooge. Ioniseeritud kaltsiumi H ja K violetsete joonte intensiivsuse muutused on mõnevõrra nõrgemad, kuid isegi need jooned on maksimumi ajastul umbes 40% heledamad kui 11-aastase tsükli miinimumi ajastul. On tõendeid, kuigi mitte täiesti vaieldamatu, päikesespektri nähtava piirkonna joonte sügavuse muutumise kohta tsükli käigus. Kõige muljetavaldavamad päikesekiirguse variatsioonid on aga röntgenikiirguse ja kaug-ultraviolettkiirguse lainepikkuste vahemikus, mida on uurinud Maa tehissatelliitide ja kosmoseaparaatide abil. Selgus, et röntgenikiirguse intensiivsus lainepikkuste intervallides 0 - 8 A, 8 - 20 A ja 44 - 60 A 11-aastase tsükli miinimumist maksimumini suureneb 500, 200 ja 25 korda. Mitte vähem märgatavad muutused toimuvad spektripiirkondades 203 - 335 A ja 1216 A lähedal (5,1 ja 2 korda).

Nagu tänapäevaste matemaatiliste meetodite abil avastatud, on päikese aktiivsuse 11-aastase tsükli nn peenstruktuur. See taandub stabiilsele "tuumale" umbes 6-aastase maksimumiga, kahe või kolme sekundaarse maksimumiga ja tsükli jagunemisega kaheks komponendiks, mille keskmine periood on umbes 10 ja 12 aastat. Selline peen struktuur avaldub nii tsüklilise Hundi arvukõvera kujul kui ka “liblikadiagrammil”. Eelkõige kõrgeimates 11-aastastes tsüklites on lisaks peamisele päikeselaikude vööndile ka kõrge laiuskraadi tsoon, mis püsib ainult maksimumi ajastuni ja nihkub mitte ekvaatorile, vaid poolusele. tsükkel. Lisaks ei ole laikude rühmade "liblikadiagramm" ühtne tervik, vaid koosneb justkui nn impulsside ahelatest. Selle protsessi olemus seisneb selles, et suhteliselt kõrgel laiuskraadil ilmudes liigub laigurühm (või mitu rühma) 14–16 kuuga Päikese ekvaatori poole. Sellised ahelad-impulsid on eriti hästi näha 11-aastase tsükli kasvu- ja langusharudel. Võib-olla on need seotud päikese aktiivsuse kõikumisega.

Nõukogude Päikese-uurija A. I. Ol' tuvastas 11-aastase päikese aktiivsuse tsükli veel ühe fundamentaalse omaduse. Uurides seost tsükli viimase nelja aasta korduva geomagnetilise aktiivsuse indeksi ja Hundi maksimaalse arvu vahel, leidis ta, et see on väga lähedane, kui Hundi arv viitab järgmisele 11-aastasele tsüklile, ja väga nõrk, kui see viitab. samasse tsüklisse kui geomagnetilise aktiivsuse indeks. Sellest järeldub, et päikese aktiivsuse 11-aastane tsükkel pärineb vana aja "sügavustest". Korduvat geomagnetilist aktiivsust põhjustavad koronaavad, mis, nagu me teame, tekivad tavaliselt fotosfäärilise magnetvälja unipolaarsete piirkondade kohal. Järelikult algab tõeline 11-aastane tsükkel langusharu keskel mitte bipolaarsete, vaid unipolaarsete magnetpiirkondade ilmumise ja tugevnemisega. See esimene arenguetapp lõpeb selle 11-aastase tsükli alguses, millega oleme harjunud tegelema. Sel ajal algab selle teine ​​etapp, mil arenevad bipolaarsed magnetpiirkonnad ja kõik need päikese aktiivsuse nähtused, millest me juba rääkisime. See kestab meile tuttava 11-aastase tsükli langusharu keskpaigani, mil sünnib uus tsükkel. On kurioosne, et 11-aastase tsükli nii olulist tunnust otse Päikesel ei märgatud, kuid seda õnnestus kindlaks teha, uurides päikese aktiivsuse mõju Maa atmosfäärile.

Päike on viimasel ajal ebatavaliselt "vaikne". Mitteaktiivsuse põhjus on näidatud alloleval graafikul.

Sellel viisil 24. päikesetsükkel muutub viimase 100 aasta nõrgimaks.

Mis on 11-aastane tegevustsükkel?

Üheteistkümneaastane tsükkel, mida nimetatakse ka Schwabe tsükliks või Schwabe-Wolfi tsükliks, on märkimisväärselt väljendunud päikese aktiivsuse tsükkel, mis kestab umbes 11 aastat. Seda iseloomustab üsna kiire (umbes 4 aastat) päikeselaikude arvu suurenemine ja seejärel aeglasem (umbes 7 aastat) vähenemine. Tsükli pikkus ei ole rangelt võrdne 11 aastaga: XVIII–XX sajandil oli selle pikkus 7–17 aastat ja XX sajandil umbes 10,5 aastat.

Mis on Hundi number?

Hundiarv on Šveitsi astronoom Rudolf Wolfi välja pakutud päikese aktiivsuse mõõt. See ei võrdu praegu Päikesel täheldatud laikude arvuga, vaid arvutatakse järgmise valemiga:

W=k (f+10g)
f on vaadeldud laikude arv;
g on vaadeldud laigurühmade arv;
k on koefitsient, mis tuletatakse iga teleskoobi kohta, millega vaatlusi tehakse.

Kui rahulik see tegelikult on?

Levinud eksiarvamus on, et kosmoseilm "külmub" ja muutub vähese päikeseaktiivsuse ajal jälgimiseks ebahuvitavaks. Kuid isegi sellistel perioodidel on palju kurioosseid nähtusi. Näiteks Maa ülemine atmosfäär variseb kokku, võimaldades kosmoseprahi koguneda meie planeedi ümber. Heliosfäär kahaneb, mistõttu Maa muutub tähtedevahelisele ruumile avatumaks. Galaktilised kosmilised kiired tungivad suhteliselt kergesti läbi sisemise päikesesüsteemi.

Teadlased jälgivad olukorda, kuna päikeselaikude arv väheneb jätkuvalt. 29. märtsi seisuga on Hundi number 23.

Sellel lehel olevad graafikud näitavad päikese aktiivsuse dünaamikat praeguse päikesetsükli jooksul. SWPC uuendab tabeleid iga kuu uusimate ISES-i prognoosidega. Vaadeldavad väärtused on ajutised väärtused, mis asendatakse sihtandmetega, kui need on saadaval. Kõiki sellel lehel olevaid graafikuid saab eksportida JPG-, PNG-, PDF- või SVG-failidena. Iga andmekomplekti saab sisse või välja lülitada, klõpsates iga graafiku all vastaval kirjeldusel.

C-, M- ja X-klassi päikesepõletuste arv aastas

See graafik näitab antud aasta jooksul toimunud C-, M- ja X-klassi päikesepurskete arvu. See annab aimu päikesepõletuste arvust päikeselaikude arvu suhtes. Nii et see on veel üks võimalus näha, kuidas päikesetsükkel aja jooksul areneb. Need andmed pärinevad SWPC NOAA-st ja neid uuendatakse iga päev.

Allolev graafik näitab viimase kuu jooksul toimunud C-, M- ja X-klassi päikesepõletuste arvu koos päikeselaikude arvuga iga päev. See annab aimu päikese aktiivsusest viimase kuu jooksul. Need andmed pärinevad SWPC NOAA-st ja neid uuendatakse iga päev.

Täiuslike päevade arv aastas

Madala päikeseaktiivsuse perioodidel võivad päikeselaigud Päikese pinnal täielikult puududa, sellist Päikese seisundit peetakse laitmatuks. See juhtub sageli päikese miinimumi ajal. Graafik näitab päevade arvu konkreetse aasta jooksul, mil Päikese pinnal päikeselaike ei olnud.

Päevade arv aastas, mil täheldati geomagnetilisi torme

See graafik näitab päevade arvu aastas, mil geomagnetilisi torme täheldati ja kui tugevad need tormid olid. See annab aimu aastatest, mil geomagnetilisi torme oli palju, ja nende intensiivsuse dünaamikast.