A naptevékenység 11 éves ciklusa. A csillagászok felvetették, hogy a naptevékenységet három bolygó váltja ki. Azon napok száma egy évben, amikor geomágneses viharokat észleltek

A német tudósok új elméletet javasoltak, amely megmagyarázza a naptevékenység periodicitását. Ezek szerint a napfoltok száma és a napciklusokhoz kapcsolódó egyéb hatások miatt változik

becsapódás a Naprendszer három bolygójának csillagára: a Vénuszra, a Földre és a Jupiterre.

A naptevékenység olyan folyamatok egész csoportja, amelyek csillagunk számos paraméterének változékonyságához kapcsolódnak, mint például a különböző frekvenciájú sugárzás, a napfoltok száma és a világűrbe kirepülő töltött részecskék áramlása. A naptevékenység legismertebb megnyilvánulása a napfoltok számának változása. Az első írásos bizonyíték a Nap foltjaira Kr.e. 800-ból származik, és a távcső 17. századi feltalálásával megkezdődött a megfigyelések Európában. A 19. század első felében Heinrich Schwabe amatőrcsillagász periodicitást fedezett fel a napkorongon látható foltok számában. Így felfedezték a naptevékenység 11 éves ciklusát. Ez a felfedezés nagy érdeklődést váltott ki a tudományos világban, és a svájci csillagász, Rudolf Wolf megszervezte az első napelemes szolgálatot Zürichben.

Azóta rendszeresen végeznek Nap-megfigyeléseket. Később a naptevékenység más ciklusait is felfedezték: 22 éves, világi stb. A minimális aktivitás időszakában foltok egyáltalán nem figyelhetők meg a Nap felszínén, míg a maximum éveiben számuk eléri a tízszázat.

A napfolt hőmérséklete körülbelül 4000 K, ami 2000 K-vel alacsonyabb, mint a fotoszféra más területeinek hőmérséklete. Ezért a fényszűrővel ellátott teleszkópon keresztül a foltok a környező felülethez képest sötétebb területeknek tűnnek. A 20. századi napelemes kutatások kimutatták, hogy a foltok olyan területek, ahol erős mágneses mezők lépnek be a fotoszférába. A fotoszféra elsötétedése ezekben a régiókban azzal magyarázható, hogy a mágneses erővonalak erőteljes kötegei megakadályozzák a mélyebb rétegekből származó anyag konvektív mozgását. Ez a hőenergia áramlásának csökkenéséhez vezet.

A tudósok régóta próbálják megérteni a Nap ciklikus viselkedésének okait. Ismeretes, hogy a 11 éves ciklus elején a nap mágneses mezője dipólus konfigurációjú, és főleg a meridiánok mentén irányul (az ilyen mezőt "poloidálisnak" nevezik). A ciklus maximumán a párhuzamosok mentén irányított mező váltja fel ("toroidális"). A ciklus végén a mező ismét poloidálisra változik, de most a ciklus elejével ellentétes irányba mutat.

A „napdinamónak” nevezett folyamat a mágneses mezők létrehozásáért, valamint a napfoltok kialakulásáért felelős. Ez a modell csak a megfigyelési jellemzőket magyarázza. Tekintettel arra, hogy a Nap egyenlítői régiói gyorsabban forognak, mint a polárisak („differenciális forgás”), a kezdetben poloidális mezőt, amelyet a forgó plazma magával visz, a párhuzamosok mentén meg kell feszíteni, ezáltal toroidális komponenst kell szerezni. Ezt a folyamatot omega-effektusnak nevezik.

Ahhoz, hogy a ciklus újra és újra folytatódjon, a toroidális mezőt valahogyan vissza kell alakítani poloidálissá. 1955-ben Eugene Parker amerikai asztrofizikus kimutatta, hogy a napplazma térfogatának forognia kell a Coriolis-erők miatt. Ez az erő megfeszíti a mágneses mező összetevőit, és a toroid mágneses mezőket poloidálissá változtatja (az úgynevezett "alfa-effektus"). Úgy tartják, hogy ez a hatás a Nap felszínének közvetlen közelében, a napfoltok tartományában jelentkezik. Ez az elmélet azonban nem tudja megmagyarázni a napciklus megfigyelt időtartamát.

A Dresden-Rossendorf Helmholtz Center (HZDR) tudósai azonban a naptevékenységi ciklusok új elméletét javasolják. A folyóiratban megjelent cikkben napfizika, kimutatták, hogy a 11 éves ciklust a Naprendszer egyes bolygóinak, nevezetesen a Vénusznak, a Földnek és a Jupiternek az árapály hatása okozhatja. A kutatók felhívták a figyelmet

hogy ez a három bolygó nagyjából 11 évente egyszer sorakozik ugyanabba az irányba.

Hasonló feltételezések születtek korábban is, de a tudósok sokáig nem tudtak olyan mechanizmust felkínálni, amely megmagyarázná az árapályhatások miatti naptevékenységi ciklusok előfordulását.

A rezonanciaeffektus a kutatók segítségére volt. „Ha kis ütésekkel hat egy tárgyra, idővel a lengéseinek amplitúdója megnő” – magyarázza Dr. Frank Stefani a HZDR-től.

A tudósok számításai kimutatták, hogy az alfa-effektus ingadozásához szinte nem szükséges sok energiát alkalmazni. Ez a Taylor instabilitása miatt érhető el. Akkor fordul elő, amikor erős mágneses mező halad át egy vezető rétegen vagy plazmán. Az áram és a mező kölcsönhatása erőteljes turbulens áramlást generál. A tanulmány szerzői azt sugallták, hogy az alfa-effektus nem a napfelszín közelében, hanem a "tachocline" nevű régióban jelentkezik. Ez a réteg a Nap sugarának körülbelül 30%-ának mélységében helyezkedik el, és két régiót választ el a Napon belül: a sugárzási transzport régiót és a konvekciós régiót. Ugyanezen a területen az omega hatás is fellép.

A kutatók Taylor instabilitási modellekkel írták le újra az alfa-effektus keresztirányú oszcillációit. „Megtaláltuk a módját, hogy az alfa-effektust a tachocline-hoz kötjük” – magyarázta Stephanie. Így kiderült, hogy minden oszcillációs folyamat egy vékony réteghez kötődik a Nap belsejében. Fontos, hogy az ilyen kilengések szinte nem igényelnek energiaváltozást. Ez azt jelenti, hogy nagyon kevés expozíció elég az alfa hatás kiváltásához. A kutatók által végzett matematikai számítások azt mutatják, hogy a bolygók periodikus árapály-hatása elegendő egy 11 és 22 éves aktivitási ciklus gerjesztéséhez.

A bolygók napdinamóra gyakorolt ​​hatásának gondolata azonban már régóta létezik, de egyes szakértők nem támogatják ezt az elméletet, és marginálisnak tartják.

Tudniillik nem is olyan régen mi, kedves kollégák, a naptevékenység 11. éves ciklusának következő 23. maximumának lehettünk tanúi. De van-e más tevékenységi ciklus a fent említett 11 évesen kívül?

Mielőtt válaszolnék erre a kérdésre, engedjék meg, hogy röviden emlékeztessem Önt arra, hogy mi a naptevékenység. A Nagy Szovjet Enciklopédia a következő meghatározást adja erre a kifejezésre: A naptevékenység a Napon megfigyelhető jelenségek összessége... Ezek a jelenségek magukban foglalják a napfoltok, fáklyák, kiemelkedések, pelyhek, filamentumok képződését, A sugárzás intenzitásának változásait a spektrum részei.

Alapvetően ezek a jelenségek abból a tényből adódnak, hogy a Napon vannak olyan területek, amelyek mágneses mezője eltér az általánostól. Ezeket a területeket aktívnak nevezzük. Számuk, méretük, valamint a Napon való eloszlásuk nem állandó, hanem idővel változik. Ebből következően idővel a nappali fény aktivitása is változik. Ráadásul ez az aktivitásváltozás ciklikus. Röviden tehát elmagyarázhatjuk beszélgetésünk tárgyának lényegét.

A ciklusmaximum időszakaiban az Aktív Régiók a napkorong egész területén találhatók, számos és jól fejlett. Minimális időszakban az Egyenlítő közelében helyezkednek el, nem sok van belőlük, és rosszul fejlettek. Az aktív területek látható megnyilvánulásai a napfoltok, a fáklyák,

kiemelkedések, filamentumok, pelyhek stb. A leghíresebb és tanulmányozottabb a 11 éves ciklus, amelyet Heinrich Schwabe fedezett fel, és amelyet Robert Wolf is megerősített, aki a naptevékenység változását tanulmányozta az általa javasolt Wolf-index segítségével két és fél évszázadon keresztül. A nap aktivitásának 11,1 éves periódusú változását Schwabe-Wolff törvénynek nevezzük. Azt is feltételezzük, hogy vannak 22, 44 és 55 éves tevékenységi ciklusok. Megállapították, hogy a maximális ciklusok értéke körülbelül 80 éves periódusonként változik. Ezek az időszakok közvetlenül megjelennek a naptevékenység grafikonján.

A tudósok azonban, miután megvizsgálták a gyűrűket favágásokon, szalagos agyagokon, cseppköveken, fosszilis lerakódásokon, puhatestűhéjakon és más jeleken, hosszabb ciklusok létezését feltételezték, amelyek körülbelül 110, 210, 420 évig tartanak. Valamint a 2400, 35 000, 100 000, sőt 200-300 millió éves úgynevezett világi időtartam és szuperszekuláris ciklusok.

De miért kell ennyi figyelmet fordítani a naptevékenység tanulmányozására? A válasz abban rejlik, hogy nappali fényünk óriási hatással van a földre és a földi életre.

Az úgynevezett "napszél" - a Nap által kibocsátott töltött részecskék - testecskék - áramlásának intenzitásnövekedése nemcsak gyönyörű aurórákat okozhat, hanem zavarokat is okozhat a föld magnetoszférájában - Mágneses viharok -, amelyek nemcsak berendezések, amelyek ember okozta balesetekhez vezethetnek, a Noi nem közvetlenül az emberi egészség. És nem csak fizikailag, hanem lelkileg is.

A csúcsidőszakokban például gyakoribbak az öngyilkosságok. A nap tevékenysége befolyásolja a terméshozamokat, a születéseket és az elhullásokat és még sok mást is.

Általában minden amatőr csillagász a Nap rendszeres megfigyelésével összehasonlíthatja grafikonját a légkörrel, bioszférával és másokkal kapcsolatos jelenségek intenzitásának grafikonjaival.

11 éves ciklus. ("Schwabe-ciklus" vagy "Schwabe-Wolf-ciklus") a naptevékenység legszembetűnőbb ciklusa. Ennek megfelelően a naptevékenység 11 éves ciklikusságára vonatkozó kijelentést néha "Schwabe-Wolf törvénynek" nevezik.

A Napon lévő napfoltok számának növekedésének és csökkenésének mintegy tízéves periodicitását először a 19. század első felében G. Schwabe német csillagász, majd R. Wolf vette észre. A „tizenegy éves” ciklust feltételesen nevezik: hossza a 18-20. században 7 és 17 év között változott, a 20. században pedig átlagosan 10,5 évhez közeledett.

Ezt a ciklust a napfoltok számának meglehetősen gyors (4 év alatti átlag) növekedése, valamint a naptevékenység egyéb megnyilvánulásai, majd ezt követő lassabb (kb. 7 év) csökkenés jellemzi. Más időszakos változások is megfigyelhetők a ciklus során, például a napfoltok képződési zónájának fokozatos eltolódása az egyenlítő felé ("Spörer-törvény").

A napdinamó-elméletet általában a foltok megjelenésének ilyen periodikusságának magyarázatára használják.

Bár a naptevékenység mértékének meghatározására különféle mutatók használhatók, erre a leggyakrabban az éves átlagos Farkasszámot használják. Az ezzel a mutatószámmal meghatározott 11 éves ciklusokat hagyományosan 1755-től kezdik számozni. A naptevékenység 24. ciklusa 2008 januárjában kezdődött (más becslések szerint 2008 decemberében vagy 2009 januárjában).

A 22 éves ciklus (a "Hale-ciklus") lényegében a Schwabe-ciklus megduplázódása. Azután fedezték fel, hogy a 20. század elején megértették a napfoltok és a Nap mágneses mezőinek kapcsolatát.

Kiderült, hogy a folttevékenység egyik ciklusában a Nap teljes mágneses tere előjelet vált: ha egy Schwabe-ciklus minimumában a háttér mágneses terei túlnyomórészt pozitívak a Nap egyik pólusánál, a másiknál ​​negatívak, akkor 11 év körül a kép az ellenkezőjére változik.

11 évente változik a mágneses polaritások jellegzetes elrendeződése is a napfoltcsoportokban. Így ahhoz, hogy a Nap teljes mágneses tere visszaálljon eredeti állapotába, két Schwabe-ciklusnak kell eltelnie, azaz körülbelül 22 évnek.

A naptevékenység világi ciklusai a radiokarbon adatok szerint.

A naptevékenység szekuláris ciklusa (a "Gleisberg-ciklus") körülbelül 70-100 éves, és a 11 éves ciklus modulációiban nyilvánul meg. A szekuláris ciklus utolsó maximuma a 20. század közepén (a 19. 11 éves ciklus közelében) volt megfigyelhető, a következő körülbelül a 21. század közepére esne.

Létezik egy kétszázados ciklus is („Süss-ciklus” vagy „de Vries-ciklus”), amelynek minimumaként a naptevékenység körülbelül 200 évente egyszer előforduló, hosszú évtizedekig tartó folyamatos csökkenését tekinthetjük (az ún. a naptevékenység globális minimumai) - a Maunder-minimum (1645-1715), a Spörer-minimum (1450-1540), a Wolf-minimum (1280-1340) és mások.

Millenniumi ciklusok. Nap Hallstatti ciklus radiokarbon elemzés szerint 2300 éves periódussal.

A radiokarbon-analízis körülbelül 2300 éves ciklusok létezését is jelzi (a "Hollstatt-ciklus") vagy annál hosszabb.

G. Schwabe és R. Wolf amatőr csillagász a múlt század közepén állapította meg először azt a tényt, hogy a napfoltok száma idővel változik, és a változás átlagos időtartama 11 év. Szinte az összes népszerű könyvben olvashatsz erről a Napról. De még a szakemberek közül is kevesen hallottak arról, hogy még 1775-ben a koppenhágai P. Gorrebov azt merte állítani, hogy a napfoltok periodikusak. Sajnos megfigyelései száma túl kevés volt ennek az időszaknak az időtartamának megállapításához. Gorrebov nézőpontjának ellenzőinek magas tudományos tekintélye és a koppenhágai tüzérségi lövedékek, amelyek megsemmisítették az összes anyagát, mindent megtett annak érdekében, hogy ez a kijelentés feledésbe merüljön, és ne emlékezzenek rá akkor sem, ha mások bebizonyították.

Mindez persze a legkevésbé sem von le Wolf tudományos érdemeiből, aki bevezette a relatív napfoltszámok indexét, és 1749-től amatőr és hivatásos csillagászok különféle megfigyelései alapján helyre tudta állítani. maximális és minimális napfoltszám G. Galileo megfigyelésétől, azaz 1610-től. Ez lehetővé tette számára, hogy megszilárdítsa Schwabe nagyon tökéletlen munkáját, aki mindössze 17 évig rendelkezett megfigyelésekkel, és először határozta meg a megfigyelések időtartamát. a napfoltok számának változásának átlagos periódusa. Így jelent meg a híres Schwabe-Wolff törvény, amely szerint a naptevékenység változása periodikusan történik, az átlagos periódus hossza 11,1 év (12. ábra). Persze akkor még csak a napfoltok relatív számáról esett szó. De idővel ezt a következtetést a naptevékenység összes ismert mutatója megerősítette. Számos más aktív napjelenség időszakát, különösen a rövidebbeket, amelyeket a napkutatók az elmúlt 100+ év során fedeztek fel, változatlanul megcáfoltak, és mindig csak a 11 éves időszak maradt megingathatatlan.

Bár a naptevékenység változása periodikusan történik, ez a periodicitás különleges. A helyzet az, hogy a maximális (vagy minimális) Wolf számok évei közötti időintervallumok meglehetősen eltérőek. Ismeretes, hogy 1749-től napjainkig tartamuk a maximumok évei között 7-17 év, a relatív napfoltszám minimumévei között 9-14 év között változott. Ezért helyesebb lenne nem egy 11 éves periódusról beszélni, hanem egy 11 éves ciklusról (azaz zavarokkal járó időszakról, vagy "rejtett" időszakról) a naptevékenység. Ez a ciklus rendkívül fontos mind a naptevékenység lényegének megismerése, mind a nap-föld kapcsolatok tanulmányozása szempontjából.

De a 11 éves ciklus nem csak a szoláris neoplazmák, különösen a napfoltok gyakoriságának változásában nyilvánul meg. A napfoltcsoportok szélességi fokának időbeli változásából is kimutatható (13. ábra). Ez a körülmény már 1859-ben felkeltette a híres angol napkutató, R. Carrington figyelmét. Felfedezte, hogy egy 11 éves ciklus kezdetén a foltok általában magas szélességi fokon jelennek meg, átlagosan ± 25-30° távolságra a Nap egyenlítője, míg a ciklus végén az Egyenlítőhöz közelebb eső területeket részesítik előnyben, átlagosan ± 5 - 10 ° szélességi fokon. Később ezt sokkal meggyőzőbben mutatta be G. Schierer német tudós. Eleinte ennek a funkciónak nem tulajdonítottak nagy jelentőséget. De aztán a helyzet drámaian megváltozott. Kiderült, hogy a 11 éves ciklus átlagos időtartama sokkal pontosabban határozható meg a napfoltcsoportok szélességi fokának változásaiból, mint a farkasszám változásaiból. Ezért most a Sperer-törvény, amely a napfoltcsoportok szélességi fokának változását jelzi egy 11 éves ciklus lefolyásával, a Schwabe-Wolf törvénnyel együtt a napciklicitás alaptörvényeként működik. Minden további ebben az irányban végzett munka csak a részleteket tisztázta, és különböző módon magyarázta ezt a változatot. De ennek ellenére változatlanul hagyták Sperer törvényének megfogalmazását.

Rizs. 13. Napfoltcsoportok pillangódiagramja (GMT).

Most rátérünk a naptevékenység 11 éves ciklusára, amely felfedezése óta több mint száz éve a napkutatók figyelmének középpontjában áll. Látszólag feltűnő egyszerűsége mögött valójában egy olyan összetett és sokrétű folyamat rejtőzik, hogy mindig az a veszély fenyeget, hogy mindent, vagy legalábbis sokat elveszítünk abból, amit már felfedett előttünk. A naptevékenység előrejelzésének egyik leghíresebb szakemberének, W. Gleisberg német csillagásznak igaza volt, amikor a következőket mondta egyik népszerű cikkében; „Hányszor tűnt fel a naptevékenység kutatóinak, hogy végre sikerült megállapítaniuk a 11 éves ciklus összes főbb mintáját. De most egy új ciklus jött, és már az első lépései teljesen elvetették minden önbizalmukat, és arra kényszerítették őket, hogy újragondolják, mit tekintenek végül megalapozottnak. Lehet, hogy ezek a szavak kissé eltúlzottak, de a lényegük minden bizonnyal igaz, különösen, ha a naptevékenység előrejelzéséről van szó.

Mint már említettük, bizonyos években a farkasszámoknak van maximuma vagy minimuma. Ezeket az éveket, vagy még pontosabban meghatározott időpontokat, például negyedeket vagy hónapokat nevezzük a 11 éves ciklus maximumának, illetve minimumának korszakának, vagy általánosabban a szélsőségek korszakának. A napfoltok relatív számának havi és átlagos negyedéves értékeit az általában szabályos, egyenletes változásokon túl nagyon rendszertelen, viszonylag rövid távú ingadozások jellemzik (lásd a fejezet 5. pontját). Ezért az extrémum korszakokat általában az úgynevezett simított átlagos havi farkasszámokkal különböztetik meg, amelyek ennek az indexnek a megfigyelésekből nyert, speciális módon 13 hónapra átlagolt értékei, vagy a görbék felső és alsó burkolói. a relatív napfoltszámok átlagos negyedéves értékeinek változásairól. De néha az ilyen módszerek használata hamis eredményekhez vezethet, különösen alacsony ciklusokban, azaz kis maximális Wolf-számú ciklusokban. A 11 éves ciklus minimum korszakától a maximum korszakáig terjedő időintervallumot a növekedés ágának, a maximum korszakától a következő minimum korszakáig pedig hanyatlásának ágának nevezték (14. ábra). ).

A 11 éves ciklus időtartama sokkal jobban meghatározható a minimum korszakokból, mint a maximum korszakokból. De még ebben az esetben is felmerül egy nehézség, amely abban rejlik, hogy a következő ciklus általában korábban kezdődik, mint az előző. Most megtanultuk megkülönböztetni az új és a régi ciklus napfoltjainak csoportjait a mágneses mező polaritása alapján. De egy ilyen lehetőség valamivel több mint 60 évvel ezelőtt jelent meg. A módszer homogenitásának megőrzése érdekében tehát nem a 11 éves ciklus valódi hosszával kell megelégedni, hanem annak néhány „ersatzjával”, amelyet a minimális Wolf-számok korszakai határoznak meg. Teljesen természetes, hogy ezek a számok általában az új és a régi 11 éves ciklus napfoltjainak csoportjait egyesítik.

A napfoltok 11 éves ciklusai nemcsak különböző hosszukban, hanem eltérő intenzitásukban is különböznek egymástól, vagyis a maximális Wolf számok eltérő értékében. Korábban már említettük, hogy a zürichi sorozatban a napfoltok átlagos havi relatív számáról 1749 óta állnak rendelkezésre rendszeres adatok, ezért az 1775-ben kezdődő ciklust tekintjük az első zürichi 11 éves ciklusnak, az azt megelőző ciklus, amely hiányos. adatok, nyilván emiatt nulla számot kaptak. Ha a farkasszámok rendszeres meghatározásának kezdete óta eltelt 22 ciklusban (beleértve a nullát és a mostanit, amely még nem ért véget, de már átlépte a maximumát) a maximális éves átlagos farkasszám átlagosan 106 volt, akkor különböző 11 éves ciklusokban 46 és 190 között ingadozott. Különösen magas volt az 1964-ben véget ért 19. ciklus. A maximumon, ami 1957 végén történt, az átlagos negyedéves farkasszám 235 volt. Utána a második helyet a jelenlegi, 21. ciklus foglalja el, amelynek maximuma 1979 végén telt el átlagos negyedéves relatív napfoltszámmal. A legalacsonyabb ciklusú napfoltok a múlt század elejére nyúlnak vissza. Az egyik, a zürichi számozásban az 5. a leghosszabb a megfigyelt 11 éves ciklusok közül. A naptevékenység egyes kutatói kétségbe vonják a naptevékenység időtartamának valóságát, és úgy vélik, hogy ez teljes mértékben I. Napóleon tudományterületén végzett „tevékenységének” köszönhető. A tény az, hogy a győztes háborúkban teljesen elmerült francia császár szinte mozgósított. Franciaország és az általa meghódított országok csillagvizsgálóinak összes csillagásza a hadseregbe . Ezért azokban az években olyan ritkán (havonta legfeljebb néhány napon) végezték a Nap megfigyelését, hogy alig lehet megbízni az akkor kapott farkasszámokban. Nehéz megmondani, mennyire megalapozottak ezek a kétségek. A naptevékenységre vonatkozó közvetett adatok egyébként ez idő alatt nem mondanak ellent a 19. század eleji relatív napfoltszám alacsony szintjére vonatkozó következtetésnek. Ezeket a kételyeket azonban így sem lehet elhessegetni, hiszen lehetővé teszik néhány kivételtől való megszabadulást, különösen az egyes 11 éves ciklusok esetében. Érdekes módon a második legalacsonyabb ciklus, amely 1816-ban tetőzött, csak 12 éves volt, ellentétben elődjével.

Mivel csak a farkasszámokról több mint kétszáz évnyi adatunk van, a 11 éves naptevékenységi ciklusok összes főbb tulajdonságát ebből az indexből származtatjuk. A 11 éves ciklus tiszteletreméltó felfedezőjének könnyed kezével a naptevékenység kutatói több mint ötven éve elsősorban a több hónaptól több száz évig tartó ciklusok teljes készletének felkutatásával foglalkoznak. R. Wolf, meggyőződve arról, hogy a napciklicitás a Naprendszer bolygóinak a Napra gyakorolt ​​hatásának gyümölcse, ő maga fektette le e kutatások alapjait. Mindezek a munkák azonban sokkal jobban hozzájárultak a matematika fejlődéséhez, mint a naptevékenység tanulmányozásához. Végül már e század 40-es éveiben Wolf egyik zürichi „örököse”, M. Waldmeier kételkedni merészelt „tudományos dédapja” helyességében, és magába a Napba vitte át a 11 éves ciklikusság okát. . Ettől az időtől kezdve kezdődött el a napfoltok 11 éves ciklusának fő belső tulajdonságainak valódi tanulmányozása.

A 11 éves ciklus intenzitása igen szorosan összefügg annak időtartamával. Minél erősebb ez a ciklus, azaz minél nagyobb a maximális relatív foltok száma, annál rövidebb az időtartama. Sajnos ez a tulajdonság inkább pusztán minőségi jellegű. Nem teszi lehetővé e jellemzők egyikének megbízható meghatározását, ha a másik ismert. Sokkal magabiztosabbak a maximális Wolf-szám (pontosabban annak decimális logaritmusa) és a 11 éves ciklus növekedési ágának hossza, azaz a görbe azon része közötti összefüggés vizsgálatának eredményei, amely a Wolf növekedését jellemzi. számokat a ciklus elejétől a maximumig. Minél több a napfoltok maximális száma ebben a ciklusban, annál rövidebb a növekedési ága. Így a 11 éves ciklus ciklikus görbéjének alakját nagyban meghatározza annak magassága. Magas ciklusokban nagy aszimmetria jellemzi, a növekedési ág hossza mindig rövidebb, mint a hanyatló ág hossza, és 2-3 év. Viszonylag gyenge ciklusok esetén ez a görbe szinte szimmetrikus. És csak a leggyengébb 11 éves ciklusok mutatnak ismét aszimmetriát, csak az ellenkező típusút: növekedési águk hosszabb, mint a hanyatlási ág.

A növekedési ág hosszával ellentétben a 11 éves ciklus hanyatlási ágának hossza annál nagyobb, minél magasabb a maximális farkasszám. De ha az előző kapcsolat nagyon szoros, akkor ez sokkal gyengébb. Valószínűleg ezért van az, hogy a napfoltok maximális relatív száma csak minőségileg határozza meg a 11 éves ciklus időtartamát. Általánosságban elmondható, hogy a naptevékenység fő ciklusának növekedési és hanyatlási ága sok tekintetben eltérően viselkedik. Először is, ha a növekedési ágon az átlagos éves farkasszámok összege szinte nem függ a ciklus magasságától, akkor a hanyatlási ágon pontosan ez a jellemző határozza meg. Nem meglepő, hogy a 11 éves ciklusgörbét nem két, hanem egy paraméterrel rendelkező matematikai kifejezésként ábrázoló kísérletek ennyire sikertelenek voltak. A növekedési ágon sok összefüggés sokkal egyértelműbb, mint a hanyatlás ágán. Úgy tűnik, hogy a 11 éves ciklus legelején bekövetkező naptevékenység-növekedés sajátosságai határozzák meg karakterét, míg a maximum utáni viselkedése általában megközelítőleg azonos minden 11 éves ciklusban, és csak az különböző hosszúságú bomlási ág. Hamarosan látni fogjuk azonban, hogy ehhez az első benyomáshoz még egy fontos kiegészítésre van szükség.

A 11 éves ciklus növekedési ágának meghatározó értékét a napfoltok teljes területének ciklikus változásaira vonatkozó tanulmányok támasztották alá. Kiderült, hogy a foltok teljes területének maximális értéke megbízhatóan megállapítható a növekedési ág hossza mentén. Korábban már említettük, hogy a napfoltcsoportok száma implicit módon benne van ebben az indexben. Ezért teljesen természetes, hogy erre lényegében ugyanazokat a következtetéseket vonjuk le, mint a farkasszámokra. A 11 éves ciklus szabályszerűségei a többi naptevékenységi jelenség, különösen a napkitörések gyakoriságára vonatkozóan sokkal kevésbé ismertek. Tisztán minőségileg feltételezhetjük, hogy számukra megegyeznek a napfoltok relatív számával és teljes területével.

Eddig bármilyen erő naptevékenységének jelenségeivel foglalkoztunk. De amint azt már tudjuk, a Napon zajló jelenségek intenzitásukban nagyon eltérőek. Még a mindennapi életben sem valószínű, hogy valaki egy világos pehelyfelhőt és egy nagy fekete felhőt egy szintre helyez. És eddig ezt tettük. És itt van, ami érdekes. Csak az aktív napképződményeket kell felosztani erejük szerint, mert meglehetősen ellentmondásos eredményekre jutunk. Az alacsony vagy közepes intenzitású jelenségek általában ugyanazt a 11 éves ciklusgörbét adják, mint a Wolf-számok. Ez nem csak a napfoltok számára vonatkozik, hanem a fáklyahelyek számára és a napkitörések számára is. Ami a Nap legerősebb aktív képződményeit illeti, ezek leggyakrabban nem a 11 éves ciklus maximumának korszakában találhatók, hanem 1-2 évvel utána, és néha még ez előtt a korszak előtt is. Így ezeknél a jelenségeknél a ciklikus görbe vagy kétcsúcsossá válik, vagy maximumát a későbbi évekre tolja el a farkasszámokhoz képest. Ily módon viselkednek a legnagyobb napfoltcsoportok, a legnagyobb és legfényesebb kalcium-flokkulák, a protonfáklyák és a IV. típusú rádiókibocsátás. A 11 éves ciklus görbéi a zöld koronavonal intenzitására, a méteres hullámhosszú rádiósugárzás fluxusára, a mágneses mezők átlagos erősségére és a napfoltcsoportok átlagos élettartamára, azaz a jelenségek erejének mutatóira, hasonló alakúak.

A 11 éves ciklus legkülönösebben a Sperer-törvényben nyilvánul meg a naptevékenység különféle folyamataira. Amint azt már tudjuk, a napfoltcsoportok esetében a megjelenésük átlagos szélességének változásaként fejeződik ki a ciklus elejétől a végéig. Ugyanakkor a ciklus fejlődésével a napfoltzóna ilyen "elcsúszásának" üteme az Egyenlítő felé fokozatosan csökken, és 1-2 évvel a maximális farkasszámok korszaka után teljesen leáll, amikor a zóna eléri a "sorompó" a 7,5 - 12° szélességi intervallumban, 5. Továbbá csak az átlagos szélesség körüli zóna ingadozásai fordulnak elő. Úgy tűnik, a 11 éves ciklus csak eddig "működik", majd fokozatosan, mintegy "feloldódik". Ismeretes, hogy a napfoltok meglehetősen széles zónákat fednek le a Nap egyenlítőjének mindkét oldalán. Ezen zónák szélessége is változik a 11 éves ciklus során. A ciklus elején a legkeskenyebbek, a maximum időszakában a legszélesebbek. Ez magyarázza azt a tényt, hogy a legerősebb ciklusokban, mint például a 18., 19. és 21. zürichi számozás, a legmagasabb szélességi körök napfoltcsoportjait nem a ciklus elején, hanem a maximum éveiben figyelték meg. A "királyi zónák" szinte teljes szélességében kis és közepes méretű napfoltok csoportjai helyezkednek el, de inkább a középpontjuk felé koncentrálódnak, amelynek helyzete a körforgás fejlődésével egyre közelebb kerül a Nap egyenlítőjéhez. A foltok legnagyobb csoportjai ezeknek a zónáknak a széleit „választják”, és csak alkalmanként „ereszkednek le” a belső részükre. Ha csak e csoportok elhelyezkedése alapján ítéljük meg, azt gondolhatjuk, hogy a Sperer-törvény csak statisztikai fikció. A különböző teljesítményű napkitörések hasonló módon viselkednek.

A 11 éves ciklus bomlási ágán a napfoltcsoportok átlagos szélessége ±12°-tól kezdve nem függ a ciklus magasságától. Ugyanakkor a maximum évében a maximális Farkasszám határozza meg ebben a ciklusban. Sőt, minél erősebb a 11 éves ciklus, annál magasabb szélességeken jelennek meg az első napfoltcsoportok. Ugyanakkor a csoportok szélességi körei a ciklus végén, mint már láttuk, átlagosan lényegében megegyeznek, függetlenül attól, hogy mekkora a teljesítménye.

A Nap északi és déli féltekéje a 11 éves ciklusok kialakulását tekintve nagyon eltérően nyilvánul meg. Sajnos a farkasszámokat csak a teljes napkorongra határozták meg. Ezért a Greenwichi Obszervatóriumtól meglehetősen szerény adatokkal rendelkezünk az e kérdésben a napfoltcsoportok számáról és területeiről mintegy száz évre vonatkozóan. Ennek ellenére a greenwichi adatok lehetővé tették annak megállapítását, hogy az északi és a déli félteke szerepe érezhetően változik egyik 11 éves ciklusról a másikra. Ez nemcsak abban fejeződik ki, hogy sok ciklusban az egyik félteke határozottan "vezetőként" működik, hanem abban is, hogy e féltekék ciklikus görbéjének alakja ugyanazon 11 éves ciklusban különbözik. Ugyanazokat az ingatlanokat találtuk mind a napfoltcsoportok száma, mind az összterületük alapján. Ráadásul a ciklusmaximum korszakai a Nap északi és déli féltekén gyakran 1-2 évvel eltérnek egymástól. Ezekről a különbségekről részletesebben fogunk beszélni, ha hosszú ciklusokat veszünk figyelembe. Addig is példaként emlékezzünk csak arra, hogy a legmagasabb, 19-es ciklusban határozottan érvényesült a naptevékenység a Nap északi féltekén. Ugyanakkor a déli féltekén a maximum korszaka több mint két évvel korábban következett be, mint az északon.

Eddig csak a Nap „királyi zónáiban” előforduló jelenségeknél vettük figyelembe a naptevékenység 11 éves ciklusának alakulásának jellemzőit. Magasabb szélességeken ez a ciklus korábban kezdődik. Különösen régóta ismert, hogy a ±30-60°-os szélességi intervallumban a kiemelkedések számának és területének növekedése körülbelül egy évvel a napfoltok és alacsony szélességi kiemelkedések 11 éves ciklusának kezdete előtt következik be. . Érdekes, hogy ha a „királyi zónákban” a kiemelkedések megjelenésének átlagos szélessége a ciklus lefolyásával fokozatosan csökken, hasonlóan, mint a napfoltcsoportoknál, akkor a magasabb szélességi körökben a kiemelkedések átlagosan alacsonyabb szélességi körrel rendelkeznek. a ciklus elején, mint a végén. Valami hasonló figyelhető meg a koronális kondenzációban. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a zöld koronavonal esetében a 11 éves ciklus körülbelül 4 évvel korábban kezdődik, mint a napfoltcsoportok esetében. De még mindig nehéz megmondani, mennyire megbízható ez a következtetés. Nem kizárt, hogy a Nap valójában folyamatosan megtartja a koronális aktivitás magas szélességi zónáját, ami az alacsonyabb szélességekre kapott adatokat figyelembe véve ilyen látszólagos eredményhez vezet.

A pólusai közelében lévő gyenge mágneses mezők még szokatlanabban viselkednek. Körülbelül a maximum 11 éves ciklus éveiben érik el a minimális intenzitást és ezzel párhuzamosan a mező polaritása az ellenkezőjére változik. Ami a minimum korszakát illeti, ebben az időszakban a mezők intenzitása meglehetősen jelentős, polaritásuk változatlan. Érdekes, hogy a mező polaritásának változása az északi és a déli pólus közelében nem egyszerre, hanem 1-2 éves különbséggel történik, azaz a Nap sarki régiói mindvégig azonos polaritásúak. mágneses mező.

A sarki csóvák száma párhuzamosan változik a térerősség nagyságával a Nap pólusai közelében az egyes féltekéken (egyébként a farkasok számának közel azonos változására számítva körülbelül 4 év után). Ezért bár a gyenge poláris mágneses terekről kevesebb, mint három 11 éves ciklusra rendelkezünk adatokkal, a poláris csóvák megfigyelésének eredményei lehetővé teszik, hogy egészen határozott következtetést vonjunk le ciklikus változásaik tekintetében. Így a mágneses mezők és a felvillanási területek a Nap sarkvidékein abban különböznek egymástól, hogy 11 éves ciklusuk a 11 éves napfoltciklus maximumánál kezdődik, és a maximumot a napfoltminimum korszakához közel éri el. A jövő megmutatja, mennyire megbízható ez az eredmény. De úgy tűnik számunkra, hogy ha nem megy bele a részletekbe, nem valószínű, hogy a későbbi megfigyelések jelentős változáshoz vezetnek. Érdekes módon a sarki koronális lyukakat a 11 éves változás pontosan ugyanaz a karaktere jellemzi.

Bár a napállandó, mint már említettük, nem tapasztal érzékelhető ingadozást a 11 éves ciklus lefolyásával, ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy a napsugárzási spektrum egyes tartományai hasonló módon viselkednének. Erről az olvasó már akkor meggyőződhetett, amikor a Nap rádiósugárzásának fluxusait vettük figyelembe. Az ionizált kalcium H és K lila vonalainak intenzitása valamivel gyengébb, de még ezek a vonalak is körülbelül 40%-kal fényesebbek a maximum korszakában, mint a 11 éves ciklus minimumának korszakában. Vannak bizonyítékok, bár nem teljesen vitathatatlanok, hogy a körfolyamat lefolyásával megváltozik a vonalak mélysége a napspektrum látható tartományában. A napsugárzás leglenyűgözőbb változásai azonban a röntgen- és a távoli ultraibolya hullámhossz-tartományban mutatkoznak, amelyeket mesterséges földi műholdak és űrhajók vizsgáltak. Kiderült, hogy a röntgensugárzás intenzitása a 0 - 8 A, 8 - 20 A és 44 - 60 A hullámhossz intervallumokban a 11 éves ciklus minimumától a maximumig 500, 200 és 25-szörösére nő. Nem kevésbé észrevehető változások következnek be a 203-335 A spektrumtartományban és az 1216 A közelében (5,1 és 2-szer).

Amint azt a modern matematikai módszerekkel felfedezték, a naptevékenység 11 éves ciklusának van egy úgynevezett finom szerkezete. Ez egy stabil "mag" a maximum korszaka körül, amely körülbelül 6 évet ölel fel, két vagy három másodlagos maximumot, és a ciklus két komponensre oszlik, körülbelül 10 és 12 éves átlagos periódusokkal. Egy ilyen finom struktúra egy ciklikus Wolf-számgörbe formájában és a „pillangódiagramban” egyaránt megmutatkozik. Különösen a legmagasabb 11 éves ciklusokban a fő napfoltzóna mellett van egy magas szélességi zóna is, amely csak a maximum korszakáig tart fenn, és nem az egyenlítőre, hanem a pólusra tolódik el a nap folyamán. a ciklus. Ráadásul a foltcsoportok „pillangódiagramja” nem egyetlen egész, hanem úgymond úgynevezett impulzusláncokból áll. Ennek a folyamatnak az a lényege, hogy egy viszonylag magas szélességi körön megjelenő foltcsoport (vagy több csoport) 14-16 hónap alatt a Nap egyenlítője felé mozdul el. Az ilyen láncok-impulzusok különösen a 11 éves ciklus növekedési és hanyatlási ágain érezhetőek. Talán a naptevékenység ingadozásaihoz kapcsolódnak.

A Nap szovjet kutatója, A. I. Ol' megállapította a naptevékenység 11 éves ciklusának egy másik alapvető tulajdonságát. A ciklus utolsó négy évének ismétlődő geomágneses aktivitásának mutatója és a maximális farkasszám közötti összefüggést vizsgálva azt találta, hogy nagyon közeli, ha a Wolf szám a következő 11 éves ciklusra vonatkozik, és nagyon gyenge, ha ugyanabba a ciklusba, mint a geomágneses aktivitás indexe. Ebből következik, hogy a naptevékenység 11 éves ciklusa a régi idők "mélyéből" ered. Az ismétlődő geomágneses aktivitást a koronalyukak okozzák, amelyek, mint tudjuk, általában a fotoszférikus mágneses tér egypólusú területei felett jelennek meg. Következésképpen az igazi 11 éves ciklus a hanyatlási ág közepén kezdődik, nem bipoláris, hanem unipoláris mágneses régiók megjelenésével és erősödésével. A fejlődés ezen első szakasza annak a 11 éves ciklusnak az elején ér véget, amellyel megszoktuk. Ekkor kezdődik a második szakasza, amikor a bipoláris mágneses régiók és a naptevékenység mindazok a jelenségei alakulnak ki, amelyekről már beszéltünk. A nálunk megszokott 11 éves ciklus hanyatlási ágának közepéig tart, amikor egy új ciklus születik. Érdekes, hogy a 11 éves ciklus ilyen fontos jellemzőjét nem vették észre közvetlenül a Napon, de a naptevékenységnek a Föld légkörére gyakorolt ​​​​hatásának tanulmányozása során sikerült megállapítani.

A Nap az utóbbi időben szokatlanul "csendes" volt. Az inaktivitás okát az alábbi grafikon mutatja.

Ily módon A 24. napciklus a leggyengébb az elmúlt 100 évben.

Mi a 11 éves tevékenységi ciklus?

A tizenegy éves ciklus, amelyet Schwabe-ciklusnak vagy Schwabe-Wolf-ciklusnak is neveznek, a naptevékenység markánsan kifejezett ciklusa, körülbelül 11 évig tart. A napfoltok számának meglehetősen gyors (kb. 4 év) növekedése, majd lassabb (kb. 7 év) csökkenése jellemzi. A ciklus hossza nem szigorúan 11 év: a XVIII-XX. században 7-17 év volt, a XX. században pedig körülbelül 10,5 év.

Mi az a Wolf szám?

A farkasszám a naptevékenység mértéke, amelyet Rudolf Wolf svájci csillagász javasolt. Nem egyenlő a Napon jelenleg megfigyelt foltok számával, hanem a következő képlettel számítják ki:

W=k (f+10g)
f a megfigyelt foltok száma;
g a megfigyelt foltcsoportok száma;
k egy olyan együttható, amelyet minden olyan távcsőre származtatunk, amellyel megfigyeléseket végeznek.

Tényleg mennyire nyugodt?

Elterjedt tévhit, hogy az űridőjárás "lefagy", és alacsony naptevékenység esetén érdektelenné válik megfigyelni. Azonban még ilyen időszakokban is sok furcsa jelenség fordul elő. Például a Föld felső légköre összeomlik, így bolygónk körül űrszemét gyűlhet össze. A helioszféra zsugorodik, aminek következtében a Föld nyitottabbá válik a csillagközi tér felé. A galaktikus kozmikus sugarak viszonylag könnyen behatolnak a belső Naprendszerbe.

A tudósok figyelemmel kísérik a helyzetet, mivel a napfoltok száma folyamatosan csökken. Március 29-én a Farkas száma 23.

Az ezen az oldalon található grafikonok a naptevékenység dinamikáját mutatják az aktuális napciklus során. A táblázatokat az SWPC havonta frissíti a legújabb ISES előrejelzésekkel. A megfigyelhető értékek átmeneti értékek, amelyeket céladatokra cserélnek, ha rendelkezésre állnak. Az oldalon található összes grafikon exportálható JPG, PNG, PDF vagy SVG formátumban. Az egyes adatkészletek az egyes grafikonok alatti megfelelő leírásra kattintva kapcsolhatók be vagy ki.

C, M és X osztályú napkitörések száma évente

Ez a grafikon az adott év során bekövetkezett C, M és X osztályú napkitörések számát mutatja. Ez képet ad a napkitörések számáról a napfoltok számához viszonyítva. Tehát ez egy másik módja annak, hogy megnézze, hogyan alakul a napciklus az idő múlásával. Ezek az adatok az SWPC NOAA-tól származnak, és naponta frissülnek.

Az alábbi grafikon a C, M és X osztályú napkitörések számát mutatja, amelyek az elmúlt hónapban történtek, valamint az egyes napfoltok számát. Ez képet ad a naptevékenységről az elmúlt hónapban. Ezek az adatok az SWPC NOAA-tól származnak, és naponta frissülnek.

A tökéletes napok száma egy évben

Alacsony naptevékenység időszakában a napfoltok teljesen hiányozhatnak a Nap felszínéről, a Nap ilyen állapota kifogástalannak tekinthető. Ez gyakran a szoláris minimum idején történik. A grafikon azt mutatja, hogy egy adott évben hány nap volt, amikor nem voltak napfoltok a Nap felszínén.

Azon napok száma egy évben, amikor geomágneses viharokat észleltek

Ez a grafikon azt mutatja, hogy egy év hány napján figyeltek meg geomágneses viharokat, és milyen erősek voltak ezek. Ez képet ad azokról az évekről, amelyekben sok geomágneses vihar volt, és ezek intenzitásának dinamikájáról.