Grafikon 11-godišnjeg ciklusa solarne aktivnosti. Astronomi su sugerirali da solarnu aktivnost pokreću tri planeta. Broj dana u godini kada su uočene geomagnetske oluje

Znanstvenici iz Njemačke predložili su novu teoriju koja objašnjava periodičnost sunčeve aktivnosti. Prema njima, broj sunčevih pjega i drugi učinci povezani sa solarnim ciklusima mijenjaju se zbog

utjecaj na zvijezdu triju planeta Sunčevog sustava: Venere, Zemlje i Jupitera.

Solarna aktivnost cijela je klasa procesa povezanih s varijabilnošću mnogih parametara naše zvijezde, poput zračenja na različitim frekvencijama, broja sunčevih pjega i protoka nabijenih čestica izbačenih u svemir. Najpoznatija manifestacija Sunčeve aktivnosti je promjena broja Sunčevih pjega. Prvi pisani dokazi o pjegama na Suncu datiraju iz 800. godine prije Krista, a izumom teleskopa u 17. stoljeću počela su se njihova promatranja provoditi u Europi. U prvoj polovici 19. stoljeća astronom amater Heinrich Schwabe otkrio je periodičnost u broju vidljivih pjega na Sunčevom disku. Tako je otkriven 11-godišnji ciklus Sunčeve aktivnosti. Ovo otkriće izazvalo je veliko zanimanje znanstvenog svijeta, a švicarski astronom Rudolf Wolf organizirao je prvi solarni servis u Zürichu.

Otada se redovito provode promatranja Sunca. Kasnije su otkriveni i drugi ciklusi Sunčeve aktivnosti: 22-godišnji, sekularni itd. U razdobljima minimalne aktivnosti, pjege se uopće ne mogu uočiti na površini Sunca, dok u godinama maksimuma njihov broj doseže desetke stotina.

Temperatura Sunčevih pjega je oko 4000K, što je 2000K manje od temperature ostalih područja fotosfere. Stoga, kada se promatraju kroz teleskop sa svjetlosnim filtrom, mrlje izgledaju kao tamnija područja u usporedbi s okolnom površinom. Istraživanja Sunca u 20. stoljeću pokazala su da su pjege područja gdje moćna magnetska polja ulaze u fotosferu. Zamračenje fotosfere u tim područjima objašnjava se činjenicom da snažni skupovi linija magnetskog polja sprječavaju konvektivna gibanja materije iz dubljih slojeva. To dovodi do smanjenja protoka toplinske energije.

Znanstvenici već dugo pokušavaju shvatiti 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"). U maksimumu ciklusa zamjenjuje ga polje usmjereno duž paralela ("toroidalno"). Na kraju ciklusa, polje se ponovno mijenja u poloidno, ali sada je usmjereno u suprotnom smjeru od početka ciklusa.

Proces nazvan "solarni dinamo" odgovoran je za stvaranje magnetskih polja, kao i za nastanak sunčevih pjega. Ovaj model samo objašnjava značajke promatranja. Zbog činjenice da se ekvatorijalna područja Sunca okreću brže od polarnih ("diferencijalna rotacija"), početno poloidno polje, nošeno rotirajućom plazmom, trebalo bi se rastegnuti duž paralela, čime dobiva toroidalnu komponentu. Taj se proces naziva omega efekt.

Da bi se ciklus nastavio iznova i iznova, toroidno polje se mora na neki način pretvoriti natrag u poloidno. Godine 1955. američki astrofizičar Eugene Parker pokazao je da se volumeni solarne plazme moraju okretati zbog Coriolisovih sila. Ta sila rasteže komponente magnetskog polja, pretvarajući toroidna magnetska polja u poloidna (tzv. "alfa efekt"). Vjeruje se da se ovaj efekt javlja u neposrednoj blizini Sunčeve površine u području Sunčevih pjega. Ali ova teorija ne može objasniti promatrano trajanje solarnog ciklusa.

Međutim, znanstvenici Helmholtz centra Dresden-Rossendorf (HZDR) predlažu novu teoriju o ciklusima sunčeve aktivnosti. U radu objavljenom u časopisu solarna fizika, pokazali su da 11-godišnji ciklus može biti uzrokovan plimnim utjecajem nekih planeta u Sunčevom sustavu, odnosno Venere, Zemlje i Jupitera. Istraživači su privukli pozornost

da se ova tri planeta poredaju u istom smjeru otprilike jednom svakih 11 godina.

Slične pretpostavke bile su i prije, ali dugo vremena znanstvenici nisu mogli ponuditi mehanizam koji bi objasnio pojavu ciklusa solarne aktivnosti zbog plimnih učinaka.

Efekt rezonancije došao je u pomoć istraživačima. “Ako na objekt djelujete malim udarima, s vremenom će se povećati amplituda njegovih oscilacija”, objašnjava dr. Frank Stefani iz HZDR-a.

Proračuni znanstvenika pokazali su da za fluktuaciju alfa efekta gotovo da i nije potrebno primijeniti puno energije. To se postiže zahvaljujući Taylorovoj nestabilnosti. Nastaje kada jako magnetsko polje prolazi kroz vodljivi sloj ili plazmu. Interakcija struje s poljem stvara snažno turbulentno strujanje. Autori studije sugeriraju da se alfa efekt ne događa u blizini sunčeve površine, već u području koje se naziva "tahoklina". Ovaj sloj se nalazi na dubini od približno 30% Sunčevog radijusa i razdvaja dva područja unutar Sunca: područje transporta zračenja i područje konvekcije. U istom području javlja se i omega efekt.

Istraživači su koristili Taylorove modele nestabilnosti kako bi ponovno opisali transverzalne oscilacije alfa efekta. "Pronašli smo način da povežemo alfa efekt s tahoklinom", objasnila je Stephanie. Tako se pokazalo da su svi oscilatorni procesi vezani za tanki sloj u utrobi Sunca. Važno je da takve oscilacije gotovo ne zahtijevaju promjenu energije. To znači da je dovoljno malo izlaganja da se aktivira alfa efekt. Matematički izračuni koje su proveli istraživači pokazuju da je periodično plimno djelovanje planeta dovoljno za pobuđivanje 11-godišnjeg i 22-godišnjeg ciklusa 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, mi smo, drage kolege, svjedočili sljedećem 23. maksimumu 11. godišnjeg ciklusa Sunčeve aktivnosti. Ali postoje li neki drugi ciklusi aktivnosti osim gore spomenutog 11-godišnjaka?

Prije nego odgovorim na ovo pitanje, dopustite mi da vas ukratko podsjetim što je Sunčeva aktivnost. Velika sovjetska enciklopedija daje sljedeću definiciju ovog pojma: Sunčeva aktivnost je skup pojava opaženih na Suncu ... Ovi fenomeni uključuju stvaranje sunčevih pjega, baklji, izbočina, flokula, niti, promjene u intenzitetu zračenja u svim dijelovima spektra.

U osnovi, ovi fenomeni nastaju zbog činjenice da na suncu postoje područja s magnetskim poljem koje se razlikuje od općeg. Ta se područja nazivaju aktivnima. Njihov broj, veličina, kao i njihov raspored na Suncu nisu konstantni, već se mijenjaju s vremenom. Posljedično, s vremenom se mijenja i aktivnost naše dnevne svjetlosti. Štoviše, ova promjena aktivnosti je ciklička. Tako da ukratko možemo objasniti bit predmeta našeg razgovora.

U razdobljima maksimuma ciklusa, Aktivna područja se nalaze po cijelom solarnom disku, brojna su i dobro razvijena. Tijekom minimalnog razdoblja nalaze se blizu ekvatora, nema ih mnogo i slabo su razvijeni. Vidljiva manifestacija aktivnih područja su sunčeve pjege, baklje,

prominencije, filamenti, flokuli, itd. Najpoznatiji i najproučavaniji 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 tijekom dva i pol stoljeća. Promjena aktivnosti sunca s periodom od 11,1 godina naziva se Schwabe-Wolffov zakon. Također se pretpostavlja da postoje ciklusi aktivnosti od 22, 44 i 55 godina. Utvrđeno je da vrijednost maksimalnih ciklusa varira s periodom od oko 80 godina. Ta se razdoblja pojavljuju izravno na grafikonu solarne aktivnosti.

No znanstvenici, proučavajući godove na rezovima drveća, trakastu glinu, stalaktite, naslage fosila, školjke mekušaca i druge znakove, sugerirali su postojanje dužih ciklusa, koji traju oko 110, 210, 420 godina. Kao i tzv. svjetovno trajanje i nadsekularne cikluse od 2400, 35 000, 100 000 pa čak i 200 - 300 milijuna godina.

Ali zašto posvetiti toliko pozornosti proučavanju sunčeve aktivnosti? Odgovor leži u činjenici da naše dnevno svjetlo ima ogroman utjecaj na zemlju i na zemaljski život.

Povećanje intenziteta takozvanog "sunčevog vjetra" - protoka nabijenih čestica - korpuskula - koje emitira Sunce, može uzrokovati ne samo lijepe polarne svjetlosti, već i poremećaje u zemljinoj magnetosferi - Magnetske oluje - koje utječu ne samo opreme, koja može dovesti do nesreća koje je uzrokovao čovjek, Noi nije izravno ljudsko zdravlje. I ne samo fizički, nego i psihički.

Tijekom vršnih razdoblja, primjerice, samoubojstva su češća. Aktivnost sunca također utječe na prinose usjeva, rađanje i umiranje i još mnogo toga.

Općenito, svaki astronom amater može, provodeći redovita promatranja Sunca, usporediti njegov grafikon s grafikonima intenziteta bilo kojeg fenomena povezanog s atmosferom, biosferom i drugima.

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

Približno desetogodišnju periodičnost povećanja i smanjenja broja Sunčevih pjega na Suncu prvi je uočio u prvoj polovici 19. stoljeća njemački astronom G. Schwabe, a zatim R. Wolf. "Jedanaestogodišnji" ciklus uvjetno se naziva: njegova duljina za 18.-20. stoljeće varirala je od 7 do 17 godina, au 20. stoljeću u prosjeku je bila bliža 10,5 godina.

Ovaj ciklus karakterizira prilično brz (u prosjeku oko 4 godine) porast broja Sunčevih pjega, kao i drugih manifestacija Sunčeve aktivnosti, nakon čega slijedi sporiji (oko 7 godina) pad. Tijekom ciklusa opažaju se i druge periodične promjene, na primjer, postupno pomicanje zone formiranja sunčevih pjega prema ekvatoru ("Spörerov zakon").

Za objašnjenje takve periodičnosti u pojavljivanju pjega obično se koristi teorija solarnog dinama.

Iako se za određivanje razine Sunčeve aktivnosti mogu koristiti različiti indeksi, najčešće se za to koristi godišnji prosječni Wolfov broj. 11-godišnji ciklusi određeni pomoću ovog indeksa konvencionalno su numerirani počevši od 1755. godine. 24. ciklus solarne aktivnosti započeo je u siječnju 2008. (prema drugim procjenama - u prosincu 2008. ili siječnju 2009.).

22-godišnji ciklus ("Haleov ciklus") u biti je udvostručenje Schwabeovog ciklusa. Otkriveno je nakon što je početkom 20. stoljeća shvaćen odnos između sunčevih pjega i magnetskog polja Sunca.

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

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

Sekularni ciklusi Sunčeve aktivnosti prema radiokarbonskim podacima.

Sekularni ciklus Sunčeve aktivnosti ("Gleisbergov ciklus") traje oko 70-100 godina i očituje se modulacijama 11-godišnjeg ciklusa. Posljednji maksimum sekularnog ciklusa zabilježen je sredinom 20. stoljeća (blizu 19. 11-godišnjeg ciklusa), sljedeći bi trebao pasti otprilike sredinom 21. stoljeća.

Postoji i dvostoljetni ciklus ("Süssov ciklus" ili "de Vriesov ciklus"), čijim se minimumom može smatrati postojano smanjenje sunčeve aktivnosti koje se događa otprilike jednom svakih 200 godina, a traje mnogo desetljeća (tzv. zvani globalni minimumi Sunčeve aktivnosti) - Maunderov minimum (1645-1715), Spörerov minimum (1450-1540), Wolfov minimum (1280-1340) i drugi.

Milenijski ciklusi. Solarni Hallstattski ciklus s periodom od 2300 godina prema radiokarbonskoj analizi.

Radiokarbonska analiza također ukazuje na postojanje ciklusa s periodom od oko 2300 godina ("Hollstattski ciklus") ili više.

Sredinom prošlog stoljeća astronomi amateri G. Schwabe i R. Wolf prvi su put utvrdili da se broj Sunčevih pjega mijenja s vremenom, a prosječno razdoblje te promjene je 11 godina. O tome možete čitati u gotovo svim popularnim knjigama o Suncu. Ali malo je tko, čak i među stručnjacima, čuo da se još 1775. P. Gorrebov iz Kopenhagena usudio ustvrditi da postoji periodičnost Sunčevih pjega. Nažalost, broj njegovih zapažanja bio je premalen da bi se utvrdilo trajanje tog razdoblja. Visoki znanstveni autoritet protivnika Gorrebovljeva gledišta i topničko granatiranje Kopenhagena, koje je uništilo sve njegove materijale, učinili su sve da se ova izjava zaboravi i da se ne pamti čak ni kad su je drugi dokazali.

Naravno, sve to nimalo ne umanjuje znanstvene zasluge Wolfa, koji je uveo indeks relativnih brojeva Sunčevih pjega i uspio ga obnoviti iz različitih promatranja amatera i profesionalnih astronoma od 1749. Štoviše, Wolf je odredio godine najveći i najmanji broj Sunčevih pjega od vremena opažanja G. Galilea, odnosno od 1610. To mu je omogućilo da konsolidira vrlo nesavršen Schwabeov rad, koji je promatrao samo 17 godina, i po prvi put da odredi trajanje prosječno razdoblje promjene broja Sunčevih pjega. Tako se pojavio poznati Schwabe-Wolffov zakon, prema kojem se promjene Sunčeve aktivnosti događaju periodički, s duljinom prosječnog razdoblja od 11,1 godina (slika 12). Naravno, tada se govorilo samo o relativnom broju Sunčevih pjega. Ali s vremenom se ovaj zaključak potvrdio za sve poznate indekse solarne aktivnosti. Brojna druga razdoblja aktivnih solarnih pojava, posebice ona kraća koja su istraživači Sunca otkrili u proteklih 100+ godina, uvijek su opovrgnuta, a jedino je razdoblje od 11 godina uvijek ostalo nepokolebljivo.

Iako se promjene Sunčeve aktivnosti događaju periodički, ova periodičnost je posebna. Činjenica je da su vremenski intervali između godina maksimalnih (ili minimalnih) Wolfovih brojeva 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 razdoblju, nego o 11-godišnjem ciklusu (tj. razdoblju s poremećajima, ili "skrivenom" razdoblju) Sunčeve aktivnosti. Ovaj ciklus iznimno je važan kako za uvid u bit Sunčeve aktivnosti tako i za proučavanje Sunčevo-zemaljskih odnosa.

Ali 11-godišnji ciklus se očituje ne samo u promjeni učestalosti solarnih neoplazmi, posebno sunčevih pjega. Također se može detektirati promjenom geografske širine skupina sunčevih pjega s vremenom (slika 13). Ova je okolnost privukla pozornost poznatog engleskog solarnog istraživača R. Carringtona još 1859. godine. On je otkrio da se na početku 11-godišnjeg ciklusa pjege obično pojavljuju na visokim geografskim širinama, u prosjeku na udaljenosti od ± 25 - 30 ° od ekvatoru Sunca, dok na kraju ciklusa preferiraju područja bliže ekvatoru, u prosjeku na geografskoj širini od ± 5 - 10 °. Kasnije je to mnogo uvjerljivije pokazao njemački znanstvenik G. Schierer. U početku se ovoj osobini nije pridavala velika važnost. Ali onda se situacija dramatično promijenila. Ispostavilo se da se prosječno trajanje 11-godišnjeg ciklusa može mnogo točnije odrediti iz promjena u geografskoj širini skupina sunčevih pjega nego iz varijacija u Wolfovim brojevima. Stoga sada Spererov zakon, koji ukazuje na promjenu geografske širine skupina Sunčevih pjega tijekom 11-godišnjeg ciklusa, uz Schwabe-Wolffov zakon, djeluje kao osnovni zakon solarne cikličnosti. Sav daljnji rad u tom smjeru samo je pojasnio detalje i objasnio ovu varijaciju na različite načine. No unatoč tome ostavili su nepromijenjenu formulaciju Spererova zakona.

Riža. 13. Leptirov dijagram skupina Sunčevih pjega (GMT).

Sada se okrećemo 11-godišnjem ciklusu Sunčeve aktivnosti, koji je u središtu pažnje istraživača Sunca već više od sto godina od svog otkrića. Iza njegove naizgled zapanjujuće jednostavnosti, zapravo, leži tako složen i višestruk proces da smo uvijek u opasnosti da izgubimo sve, ili barem mnogo, od onoga što nam je 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 puta se istraživačima solarne aktivnosti činilo da su konačno uspjeli konačno utvrditi sve glavne obrasce 11-godišnjeg ciklusa. Ali sada je dolazio novi ciklus, čiji su prvi koraci potpuno odbacili njihovo samopouzdanje i natjerali ih da preispitaju ono što su smatrali konačno uspostavljenim. Možda su ove riječi malo pretjerane, ali njihova suština je svakako istinita, pogotovo kada je u pitanju prognoza Sunčeve aktivnosti.

Kao što smo već rekli, u pojedinim godinama Wolfovi brojevi imaju maksimalnu ili minimalnu vrijednost. Ove godine, ili još preciznije definirane točke u vremenu, kao što su kvartali ili mjeseci, nazivaju se epohama maksimuma odnosno minimuma 11-godišnjeg ciklusa, odnosno, općenito, epohama ekstrema. Prosječne mjesečne i prosječne tromjesečne vrijednosti relativnog broja sunčevih pjega, osim općenito pravilne, glatke promjene, karakteriziraju vrlo nepravilne, relativno kratkoročne fluktuacije (vidi odjeljak 5 ovog poglavlja). Stoga se epohe ekstrema obično razlikuju takozvanim izglađenim mjesečnim prosjekom Wolfovih brojeva, koji su vrijednosti ovog indeksa usrednjene tijekom 13 mjeseci na poseban način, dobivene promatranjem, ili gornjim i donjim omotnicama krivulje promjena prosječnih tromjesečnih vrijednosti relativnog broja sunčevih pjega. Ali ponekad korištenje takvih metoda može dovesti do lažnih rezultata, posebno u niskim ciklusima, tj. ciklusima s 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 sljedećeg minimuma granom njegovog pada (Sl. 14. ).

Trajanje 11-godišnjeg ciklusa se mnogo bolje određuje iz epoha minimuma nego iz epoha maksimuma. Ali čak iu ovom slučaju nastaje poteškoća koja leži u činjenici da sljedeći ciklus, u pravilu, počinje ranije nego što prethodni završava. Sada smo naučili razlikovati skupine sunčevih pjega novog i starog ciklusa prema polaritetu njihovog magnetskog polja. Ali takva se prilika pojavila prije nešto više od 60 godina. Stoga, da bi se očuvala homogenost metodologije, ne treba se zadovoljiti stvarnom duljinom 11-godišnjeg ciklusa, već nekim njegovim "ersatzom", određenim epohama minimalnih Wolfovih brojeva. Sasvim je prirodno da ti brojevi obično kombiniraju skupine Sunčevih pjega novog i starog 11-godišnjeg ciklusa.

Jedanaestogodišnji ciklusi Sunčevih pjega razlikuju se ne samo po različitim duljinama, već i po različitim intenzitetima, odnosno različitim vrijednostima maksimalnih Wolfovih brojeva. Već smo rekli da su redoviti podaci o prosječnim mjesečnim relativnim brojevima Sunčevih pjega ciriške serije dostupni od 1749. Stoga se ciklus koji je započeo 1775. smatra prvim ciriškim 11-godišnjim ciklusom. Ciklus koji mu prethodi, sadrži nepotpune podataka, očito iz tog razloga dobio broj nula. Ako je u protekla 22 ciklusa od početka redovitog određivanja Wolfovih brojeva (uključujući nulti i tekući koji još nije završio, ali je već prošao svoj maksimum), maksimalni prosječni godišnji Wolfov broj bio u prosjeku 106, tada je u u različitim 11-godišnjim ciklusima fluktuirao je od 46 do 190. 19. ciklus, koji je završio 1964., bio je posebno visok. Na svom maksimumu, koji se dogodio krajem 1957., prosječni tromjesečni Wolfov broj iznosio je 235. Drugo mjesto nakon njega zauzima sadašnji, 21. ciklus, čiji je maksimum prošao krajem 1979. s prosječnim tromjesečnim relativnim brojem Sunčevih pjega. od 182. Sunčeve pjege s najnižim ciklusima datiraju s početka prošlog stoljeća. Jedan od njih, 5. po broju u Zürichu, najdulji je od promatranih 11-godišnjih ciklusa. Neki istraživači Sunčeve aktivnosti čak sumnjaju u realnost njezina trajanja i smatraju da je to u potpunosti posljedica »aktivnosti« na polju znanosti Napoleona I. Činjenica je da je francuski car, potpuno zaokupljen vođenjem pobjedničkih ratova, mobilizirao gotovo svi astronomi zvjezdarnica Francuske i zemalja koje je osvojio u vojsku . Stoga su se tih godina promatranja Sunca provodila tako rijetko (ne više od nekoliko dana mjesečno) da se teško može vjerovati Wolfovim brojevima dobivenim u to vrijeme. Teško je reći koliko su takve sumnje utemeljene. Inače, neizravni podaci o Sunčevoj aktivnosti u to vrijeme ne proturječe zaključku o niskoj razini relativnog broja Sunčevih pjega početkom 19. stoljeća. No, ni te se dvojbe ne mogu tek tako odbaciti, budući da omogućuju uklanjanje nekih iznimaka, posebice za pojedinačne 11-godišnje cikluse. Zanimljivo je da je drugi najniži ciklus, koji je dosegao vrhunac 1816., bio dug samo 12 godina, za razliku od svog prethodnika.

Budući da imamo više od dvjesto godina podataka samo o Wolfovim brojevima, sva glavna svojstva 11-godišnjih ciklusa Sunčeve aktivnosti izvedena su za ovaj indeks. Lakom rukom uglednog pronalazača 11-godišnjeg ciklusa, već više od pedeset godina, istraživači solarne aktivnosti uglavnom su zaokupljeni traženjem kompletnog skupa ciklusa koji traju od nekoliko mjeseci do stotina godina. R. Wolf, uvjeren da je Sunčeva cikličnost plod utjecaja planeta Sunčevog sustava na Sunce, sam je postavio temelj tim traženjima. Međutim, svi su ti radovi mnogo više pridonijeli razvoju matematike nego proučavanju Sunčeve aktivnosti. Konačno, već 40-ih godina ovog stoljeća, jedan od Wolfovih "nasljednika" u Zürichu, M. Waldmeier, usudio se posumnjati u ispravnost svog "znanstvenog pradjeda" i prenio uzrok 11-godišnje cikličnosti unutar samog Sunca. . Od tada je zapravo počelo pravo proučavanje glavnih unutarnjih svojstava 11-godišnjeg ciklusa sunčevih pjega.

Intenzitet 11-godišnjeg ciklusa usko je povezan s njegovim trajanjem. Što je ovaj ciklus snažniji, tj. što je veći njegov maksimalni relativni broj točaka, to je njegovo trajanje kraće. Nažalost, ova značajka je više čisto kvalitativne prirode. Ne dopušta da se jedna od ovih karakteristika pouzdano odredi ako je druga poznata. Puno su pouzdaniji rezultati proučavanja odnosa između maksimalnog Wolfovog broja (točnije njegovog decimalnog logaritma) i duljine grane rasta 11-godišnjeg ciklusa, odnosno onog dijela krivulje koji karakterizira povećanje Wolfovog broja. brojeva od početka ciklusa do njegovog maksimuma. Što je veći maksimalan broj sunčevih pjega u ovom ciklusu, kraća je grana njegovog rasta. Dakle, oblik cikličke krivulje 11-godišnjeg ciklusa uvelike je određen njegovom visinom. U visokim ciklusima karakterizira ga velika asimetrija, a duljina grane rasta uvijek je kraća od duljine grane opadanja i iznosi 2-3 godine. Za relativno slabe cikluse ova je krivulja gotovo simetrična. I samo najslabiji 11-godišnji ciklusi opet pokazuju asimetriju, samo obrnutog tipa: njihova grana rasta duža je od grane pada.

Za razliku od duljine grane rasta, duljina opadajuće grane 11-godišnjeg ciklusa je veća što je veći njen maksimalni Wolfov broj. Ali ako je prethodna veza vrlo bliska, onda je ova mnogo slabija. Vjerojatno zato najveći relativni broj Sunčevih pjega samo kvalitativno određuje trajanje 11-godišnjeg ciklusa. Općenito, grana rasta i grana pada glavnog ciklusa solarne aktivnosti ponašaju se različito u mnogim aspektima. Počnimo s činjenicom da ako na grani rasta zbroj prosječnih godišnjih Wolf brojeva gotovo ne ovisi o visini ciklusa, onda je na grani pada određen upravo ovom karakteristikom. Nije iznenađujuće da su pokušaji da se krivulja 11-godišnjeg ciklusa prikaže kao matematički izraz s ne dva, već s jednim parametrom bili tako neuspješni. Na grani rasta mnoge su veze mnogo jasnije nego na grani pada. 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 jednako u svim 11-godišnjim ciklusima i razlikuje se samo zbog različite duljine grane raspada. Međutim, uskoro ćemo vidjeti da ovom prvom dojmu treba jedan važan dodatak.

Dokaze u prilog određujuće vrijednosti grane rasta 11-godišnjeg ciklusa dale su studije cikličkih promjena ukupne površine sunčevih pjega. Ispostavilo se da se najveća vrijednost ukupne površine pjega može pouzdano utvrditi duž duljine grane rasta. Već je ranije spomenuto da je broj skupina Sunčevih pjega implicitno uključen u ovaj indeks. Sasvim je prirodno, dakle, da za njega dobivamo, u biti, iste zaključke kao i za Wolfove brojeve. Pravilnosti 11-godišnjeg ciklusa za učestalost drugih fenomena Sunčeve aktivnosti, posebice Sunčevih 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 fenomenima Sunčeve aktivnosti bilo koje snage. No, kao što već znamo, pojave na Suncu vrlo su različite po intenzitetu. Čak iu svakodnevnom životu, malo je vjerojatno da će itko staviti lagani cirusni oblak i veliki crni oblak na istu razinu. I do sada smo radili upravo to. I evo što je zanimljivo. Dovoljno je samo podijeliti aktivne sunčeve formacije prema njihovoj snazi, dolazimo do prilično kontradiktornih rezultata. Fenomeni niskog ili srednjeg intenziteta općenito daju istu krivulju 11-godišnjeg ciklusa kao i Wolfovi brojevi. To se ne odnosi samo na broj Sunčevih pjega, već i na broj baklji, te na broj Sunčevih baklji. Što se tiče najsnažnijih aktivnih formacija na Suncu, one se najčešće ne nalaze u samoj epohi maksimuma 11-godišnjeg ciklusa, već 1 - 2 godine nakon njega, a ponekad čak i prije ove epohe. Stoga, za ove pojave, ciklička krivulja ili postaje dva vrha ili pomiče svoj maksimum na kasnije godine u odnosu na Wolfove brojeve. Na taj se način ponašaju najveće skupine Sunčevih pjega, najveći i najsjajniji kalcijevi flokuli, protonske baklje i izboji radijskih emisija tipa IV. Krivulje 11-godišnjeg ciklusa za intenzitet zelene koronalne linije, tok radioemisije na metarskim valnim duljinama, prosječnu jakost magnetskog polja i prosječni životni vijek skupina sunčevih pjega, odnosno indekse snage fenomena, imaju sličan oblik.

Jedanaestogodišnji ciklus se najspecifičnije očituje u Spererovu zakonu za različite procese Sunčeve aktivnosti. Kao što već znamo, za grupe Sunčevih pjega izražava se kao promjena prosječne širine njihovog pojavljivanja od početka do kraja ciklusa. Istodobno, kako se ciklus razvija, brzina takvog "klizanja" zone sunčevih pjega prema ekvatoru postupno se smanjuje, a 1-2 godine nakon epohe maksimalnih Wolfovih brojeva potpuno prestaje kada zona dosegne “barijera” u intervalu geografske 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 tog vremena, a zatim se postupno, kao da se "otapa". Poznato je da Sunčeve pjege pokrivaju prilično široke zone s obje strane Sunčeva ekvatora. Širina ovih zona također se mijenja tijekom 11-godišnjeg ciklusa. Najuže su na početku ciklusa, a najšire u epohi njegovog maksimuma. To objašnjava činjenicu da u najsnažnijim ciklusima, kao što su 18., 19. i 21. ciriško numeriranje, grupe sunčevih pjega s najvećom geografskom širinom nisu uočene na početku ciklusa, već tijekom godina maksimuma. Grupe malih i srednjih Sunčevih pjega smještene su gotovo cijelom širinom “kraljevskih zona”, ali se radije koncentriraju prema njihovom središtu, čiji je položaj kako se ciklus razvija sve bliže ekvatoru Sunca. Najveće skupine pjega "odabiru" rubove tih zona i samo se povremeno "spuštaju" u njihove unutarnje dijelove. Sudeći samo po položaju tih skupina, moglo bi se pomisliti da je Spererov zakon samo statistička fikcija. Sunčeve baklje različite snage ponašaju se na sličan način.

Na raspadnoj grani 11-godišnjeg ciklusa, prosječna širina skupina sunčevih pjega, počevši od ±12°, ne ovisi o visini ciklusa. Istodobno, u godini maksimuma, određen je maksimalnim Wolfovim brojem u ovom ciklusu. Štoviše, što je 11-godišnji ciklus snažniji, to se na višim geografskim širinama pojavljuju prve skupine sunčevih pjega. Istovremeno, širine skupina na kraju ciklusa, kao što smo već vidjeli, u biti su iste u prosjeku, bez obzira na njihovu snagu.

Sjeverna i južna hemisfera Sunca manifestiraju se vrlo različito u pogledu razvoja 11-godišnjih ciklusa u njima. Nažalost, Wolfovi brojevi su određeni samo za cijeli solarni disk. Dakle, o ovom pitanju imamo prilično skroman materijal iz Greenwich Observatorija o broju i površinama skupina Sunčevih pjega za stotinjak godina. Ipak, podaci iz Greenwicha omogućili su saznanje 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 "dirigent", već iu razlici u obliku cikličke krivulje tih hemisfera u istom 11-godišnjem ciklusu. Ista svojstva utvrđena su i prema broju skupina sunčevih pjega i prema njihovim ukupnim površinama. Štoviše, epohe maksimuma ciklusa na sjevernoj i južnoj hemisferi Sunca često se razlikuju za 1-2 godine. O tim razlikama detaljnije ćemo govoriti kada razmatramo duge cikluse. U međuvremenu, primjera radi, podsjetimo samo da je u najvišem ciklusu 19. solarna aktivnost definitivno prevladavala na sjevernoj hemisferi Sunca. Istodobno, epoha maksimuma na južnoj hemisferi nastupila je više od dvije godine ranije nego na sjevernoj.

Do sada smo razmatrali značajke razvoja 11-godišnjeg ciklusa solarne aktivnosti samo za pojave koje se događaju 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 u “kraljevskim zonama” prosječna geografska širina pojavljivanja prominencija postupno opada tijekom ciklusa, slično kao što se to događa sa skupinama Sunčevih pjega, onda prominencije na višoj geografskoj širini imaju u prosjeku nižu širine na početku ciklusa nego na njegovom kraju. Nešto slično se opaža u koronalnim kondenzacijama. Neki istraživači vjeruju da za zelenu koronalnu liniju 11-godišnji ciklus počinje oko 4 godine ranije nego za skupine sunčevih pjega. Ali još je uvijek teško reći koliko je ovaj zaključak pouzdan. Nije isključeno da zapravo Sunce stalno zadržava zonu visoke geografske širine koronalne aktivnosti, što, uzimajući u obzir podatke dobivene za niže geografske širine, dovodi do tako vidljivog rezultata.

Slaba magnetska polja u blizini njegovih polova ponašaju se još neobičnije. Minimalni intenzitet postižu otprilike u godinama maksimalnog 11-godišnjeg ciklusa i pritom se polaritet polja mijenja u suprotan. Što se tiče epohe minimuma, tijekom ovog razdoblja intenzitet polja je prilično značajan i njihov polaritet ostaje nepromijenjen. Zanimljivo je da se promjena polariteta polja u blizini sjevernog i južnog pola ne događa istovremeno, već s razmakom od 1 - 2 godine, tj. cijelo to vrijeme polarne regije Sunca imaju isti polaritet magnetsko polje.

Broj polarnih perjanica mijenja se paralelno s veličinom jakosti polja u blizini polova Sunca u svakoj od njegovih hemisfera (usput, predviđajući gotovo istu promjenu u Wolfovim brojevima nakon otprilike 4 godine). Stoga, iako imamo podatke o slabim polarnim magnetskim poljima za manje od tri ciklusa od 11 godina, rezultati promatranja polarnih perjanica omogućuju nam izvući sasvim jasan zaključak o njihovim cikličkim promjenama. Dakle, magnetska polja i područja baklji u polarnim područjima Sunca razlikuju se po tome što njihov 11-godišnji ciklus počinje maksimumom 11-godišnjeg ciklusa Sunčevih pjega i doseže maksimum blizu epohe minimuma Sunčevih pjega. Budućnost će pokazati koliko je taj rezultat pouzdan. Ali čini nam se da ako ne idete u detalje, malo je vjerojatno da će naknadna promatranja dovesti do značajne promjene u njemu. Zanimljivo, polarne koronalne rupe karakterizira potpuno isti karakter 11-godišnje varijacije.

Iako solarna konstanta, kao što je već spomenuto, ne doživljava značajnije fluktuacije tijekom 11-godišnjeg ciklusa, to uopće ne znači da se pojedina područja spektra sunčevog zračenja ponašaju na sličan način. Čitatelj se u to već mogao uvjeriti kada su razmatrani fluksevi radioemisije Sunca. Nešto su slabije promjene u intenzitetu ljubičastih linija ioniziranog kalcija H i K. No i te su linije oko 40% svjetlije u epohi maksimuma nego u epohi minimuma 11-godišnjeg ciklusa. Postoje dokazi, iako ne posve neosporni, o promjeni dubine linija u vidljivom području sunčevog spektra s tijekom ciklusa. Međutim, najimpresivnije varijacije sunčevog zračenja su u rasponu valnih duljina rendgenskih zraka i ultraljubičastog zračenja, koje su proučavali umjetni Zemljini sateliti i svemirske letjelice. Pokazalo se da se intenzitet rendgenskog zračenja u intervalima valnih duljina 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 događaju se u spektralnim područjima 203 - 335 A i blizu 1216 A (5,1 i 2 puta).

Kako je otkriveno suvremenim matematičkim metodama, postoji takozvana fina struktura 11-godišnjeg ciklusa Sunčeve aktivnosti. Svodi se na stabilnu "jezgru" oko epohe maksimuma u rasponu od oko 6 godina, dva ili tri sekundarna maksimuma i cijepanje ciklusa u dvije komponente s prosječnim periodima od oko 10 i 12 godina. Takva fina struktura otkriva se iu obliku cikličke Wolfove krivulje brojeva iu "leptirovom dijagramu". Konkretno, u najvišim 11-godišnjim ciklusima, uz glavnu zonu sunčevih pjega, postoji i zona visoke geografske širine koja traje samo do epohe maksimuma i pomiče se ne prema ekvatoru, već prema polu s kursom ciklus. Osim toga, "leptirov dijagram" za skupine pjega nije jedinstvena cjelina, već je, takoreći, sastavljen od takozvanih lanaca impulsa. Bit ovog procesa je da se, pojavljujući se na relativno visokoj geografskoj širini, skupina pjega (ili više skupina) kreće prema ekvatoru Sunca za 14 - 16 mjeseci. Takvi lanci-impulsi posebno su uočljivi na granama rasta i pada 11-godišnjeg ciklusa. Možda su povezani s fluktuacijama sunčeve aktivnosti.

Sovjetski istraživač Sunca A. I. Ol' utvrdio je još jedno temeljno 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 on vrlo blizu ako se Wolfov broj odnosi na sljedeći 11-godišnji ciklus, a vrlo slab ako se odnosi na istom ciklusu kao i indeks geomagnetske aktivnosti. Iz toga slijedi da 11-godišnji ciklus Sunčeve aktivnosti potječe "u dubinama" starog. Ponavljajuću geomagnetsku aktivnost uzrokuju koronalne rupe, koje se, kao što znamo, u pravilu pojavljuju iznad unipolarnih područja fotosferskog magnetskog polja. Posljedično, pravi 11-godišnji ciklus počinje sredinom opadajuće grane s pojavom i jačanjem ne bipolarnih, već unipolarnih magnetskih područja. Ova prva faza razvoja završava na početku tog 11-godišnjeg ciklusa s kojim smo navikli imati posla. U to vrijeme počinje njegova druga faza, kada se razvijaju bipolarna magnetska područja i svi oni fenomeni sunčeve aktivnosti o kojima smo već govorili. Traje do sredine opadajuće grane nama poznatog 11-godišnjeg ciklusa, kada se rađa novi ciklus. Zanimljivo je da tako važna značajka 11-godišnjeg ciklusa nije primijećena izravno na Suncu, ali je to bilo moguće utvrditi proučavanjem utjecaja sunčeve aktivnosti na Zemljinu atmosferu.

Sunce je u posljednje vrijeme neobično "tiho". Razlog neaktivnosti otkriva se u grafikonu ispod.

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

Što je 11-godišnji ciklus aktivnosti?

Jedanaestogodišnji ciklus, koji se naziva i Schwabeov ciklus ili Schwabe-Wolfov ciklus, izrazito je izražen ciklus Sunčeve aktivnosti koji traje približno 11 godina. Karakterizira ga prilično brz (oko 4 godine) porast broja Sunčevih pjega, a zatim sporiji (oko 7 godina) pad. Duljina ciklusa nije strogo jednaka 11 godina: u XVIII - XX stoljeću njegova duljina je bila 7 - 17 godina, au XX stoljeću - oko 10,5 godina.

Što je Wolfov broj?

Wolfov broj je mjera solarne aktivnosti koju je predložio švicarski astronom Rudolf Wolf. Nije jednak broju pjega koje se trenutno promatraju na Suncu, već se izračunava po formuli:

W=k (f+10g)
f je broj promatranih točaka;
g je broj opaženih skupina pjega;
k je koeficijent izveden za svaki teleskop s kojim se vrše promatranja.

Koliko je zapravo mirno?

Uobičajena zabluda je da se svemirsko vrijeme "smrzne" i postane nezanimljivo za promatranje tijekom niske sunčeve aktivnosti. Međutim, čak iu takvim razdobljima postoje mnogi čudni fenomeni. Na primjer, Zemljina gornja atmosfera se urušava, dopuštajući nakupljanje svemirskog otpada oko našeg planeta. Heliosfera se smanjuje, zbog čega Zemlja postaje otvorenija prema međuzvjezdanom prostoru. Galaktičke kozmičke zrake relativno lako prodiru u unutrašnjost Sunčevog sustava.

Znanstvenici prate situaciju dok se broj Sunčevih pjega i dalje smanjuje. Od 29. ožujka Wolfov broj je 23.

Grafikoni na ovoj stranici prikazuju dinamiku solarne aktivnosti tijekom trenutnog solarnog ciklusa. SWPC ažurira tablice svakog mjeseca s najnovijim prognozama ISES-a. Opažene vrijednosti su privremene vrijednosti koje se zamjenjuju ciljanim 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 klase C, M i X koje su se dogodile tijekom određene godine. To daje ideju o broju sunčevih baklji u odnosu na broj sunčevih pjega. Dakle, ovo je još jedan način da vidimo kako se solarni ciklus razvija tijekom vremena. Ovi podaci dolaze iz SWPC NOAA i ažuriraju se svakodnevno.

Grafikon ispod prikazuje broj solarnih baklji klase C, M i X koje su se dogodile tijekom prošlog mjeseca, zajedno s brojem sunčevih pjega svakog dana. To daje ideju o solarnoj aktivnosti tijekom prošlog mjeseca. Ovi podaci dolaze iz SWPC NOAA i ažuriraju se svakodnevno.

Broj savršenih dana u godini

Tijekom razdoblja niske solarne aktivnosti, sunčeve pjege mogu biti potpuno odsutne na površini Sunca, takvo stanje Sunca smatra se besprijekornim. To se često događa tijekom solarnog minimuma. Grafikon prikazuje broj dana tijekom pojedine godine kada nije bilo pjega na površini Sunca.

Broj dana u godini kada su uočene geomagnetske oluje

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