Через сколько лет повторяется активность солнца


Солнечная система > Солнце > Солнечный цикл

Солнечный цикл – это комплекс разного рода явлений, которые происходят в солнечной атмосфере и охватывают относительно большие области, в поперечнике более нескольких тысячи километров, и отличаются довольно большими изменениями со временем физических свойств соответствующих слоев атмосферы Солнца. Солнечная активность является совокупностью физических явлений, которые сопровождаются изменением разных параметров солнечной деятельности и фиксируются при помощи самых разных средств наблюдения.

Особенность активности Солнца заключается в наличие в ней циклов, прежде всего одиннадцатилетних, хотя в общем отмечают их очень широкий спектр – начиная от нескольких минут и заканчивая многими столетиями. За многие годы изменений активности Солнца обнаруживают 11-летнюю цикличность, хотя существуют и отклонения от средней длительности цикла. К примеру, продолжительность последних 15 циклов колебалась от 7 до 17 лет. Сейчас в качестве достоверно установленных называют 11-летний, 22-летний (или двойной), 30 – 40-летний (или брикнеровский), 80 – 90-летний (вековой), 500-летний и 1800 – 1900-летний циклы активности Солнца.


В 1610 году Галилео Галилей стал первым человек в Европе, кто начать наблюдать за Солнцем при помощи своего телескопа и положил тем самым начало регулярным наблюдениям за солнечными циклами и солнечными пятнами, продолжающимся, таким образом, уже более четырехсот лет. Через 130 лет, в 1749 г., одной из самых старых европейских обсерваторий, расположенной в городе Цюрих (Швейцария), были начаты каждодневные наблюдения за пятнами. Изначально их просто подсчитывали и зарисовывали, а позже уже начали получать фото поверхности Солнца. К настоящему времени огромное количество солнечных станций постоянно проводят наблюдение и регистрацию всех изменений на солнечной поверхности.

Зачастую, цикл Солнца определяют по количеству солнечных пятен на фотосфере, основной характеристикой которого является специальный индекс, называемый числом Вольфа. Чтобы подсчитать данный индекс необходимо выполнить несколько операций. Сначала нужно подсчитать количество группы солнечных пятен, потом умножить это число на 10 и прибавить к нему количество отдельных пятен. Число 10 – это коэффициент, который примерно соответствует среднему количеству пятен в рамках одной группы; подобный алгоритм дает возможность достаточно точно установить количество пятен на Солнце даже в случаях, когда неблагоприятные условия наблюдений препятствуют прямому подсчету всех малых пятен. Если проанализировать результаты подобных подсчетов за большой отрезок времени (с 1749 года), то станет понятно, что количество солнечных пятен периодически изменяется, формируя тем самым цикл солнечной активности, период которого составляет примерно 11 лет.


Стоит отметить, что сейчас существует минимум 2 организации, осуществляющие наблюдения за солнечным циклом и подсчет количества пятен на Солнце независимо друг от друга. Первая организация – это бельгийская Sunspot Index Data Center, в которой определяют т.н. международное количество пятен на Солнце (International Sunspot Number). Помимо того, подсчетом количества солнечных пятен занимается также и US National Oceanic and Atmospheric Administration. Количество определенных данной организацией пятен носит название NOAA sunspot number.

Одни из самых первых наблюдений за солнечными пятнами в конце 17-го века показали, что в то время Солнце проходило сквозь период необычайно малой активности. Согласно мнению экспертов, данный период длился с 1645 по 1715 год. Наблюдения того времени осуществлялись не настолько подробно, как современные, но, несмотря на это, факт прохождения цикла солнечной активности сквозь предельно глубокий минимум принято считать достоверно установленным. Данный период соответствует уникальному климатическому этапу в истории планеты, который называют «малым ледниковым периодом».
на из главных особенностей данного периода заключается в замерзании рек в низких широтах и необычайно долгий, зачастую круглогодичный, снежный покров территорий с умеренным климатом. Ученые не исключают, что аналогичные, или даже более длительные, периоды предельно низкой солнечной активности могли происходить и в далеком прошлом, сильно повлияв тем самым на климат Земли в различные геологические и исторические эпохи.

В 1874 году наблюдения за солнечными пятнами на звезде начались в Англии в Королевской Обсерватории Гринвича. В данных наблюдениях учитывалось не только число пятен, но и определялись их размеры, а также положение на солнечном диске. Эта информация позволила установить, что пятна на солнечной поверхности распределяются неравномерно, а возникают, в основном, в пределах двух поясов, один из которых находится к северу, а другой к югу от экватора Солнца. Расстояние между этими поясами возникновения пятен изменяется в зависимости от солнечного цикла. В самом начале цикла пятна возникают на высоких широтах, т. е. на большом расстоянии от солнечного экватора, а затем пояса образования солнечных пятен начинают постепенно сближаться и к концу цикла они уже практически соприкасаются с экватором. Построив зависимость расположения солнечных пятен на диске от времени, можно получить известную диаграмму, которая похожа на крылья бабочки и которую называют «диаграмма — бабочка». Пятна на Солнце являются областями крайне сильного магнитного поля, что позволяет построить похожую диаграмму опираясь на данные наблюдений за солнечными магнитными полями.

Источник: v-kosmose.com

Известные циклы солнечной активности


Циклы представляют собой отслеживание активности Солнца за определенный период времени. Существует целых четыре более ли менее изученных циклов, самый популярный из которых 11-летний. Давайте рассмотрим их подробнее.

11-летний

Наиболее известный и практически досконально изученный цикл, открытый немецким астрономом Генрихом Швабе и названный в его честь. Как не сложно догадаться, он описывает динамичность явлений на Солнце каждые 11 лет. За четыре года увеличивается количество пятен на поверхности звезды, а следующие семь лет они постепенно убывают.

Цикл Швабе хоть и называется 11-летний, но это лишь примерное число, и в среднем он всегда длился десять с половиной лет. Первый настоящий 11-летний период начался лишь в 2009 году. А бывали и такие случаи, когда цикл длился от 7 до 18 лет.

Чтобы вычислить период Швабе, необходимо узнать число Вольфа – количество тех самых пятен на Солнце. Благодаря ему уже более двухсот лет определяется наибольшее и наименьшее значение активности.

Уровень солнечной активности (ежемесячные числа Вольфа) в 1750—2006 годах.
Уровень солнечной активности (ежемесячные числа Вольфа) в 1750—2006 годах.

22-летний


Данный цикл определяет изменение магнитных полюсов звезды. Учеными было установлено, что они меняются раз в два периода Швабе, поэтому данный цикл и получил такое название.

Вековой

Несмотря на свое название, средняя продолжительность векового периода составляет около 85 лет. По сути это просто отражение максимального значения активности 11-летнего цикла. В прошлый раз наибольшее количество пятен и протуберанцев наблюдалось в шестидесятых годах прошлого века, а в следующий будет примерно в середине этого.

Вековые циклы активности Солнца
Вековые циклы активности Солнца

Тысячелетний

Как это обычно бывает, продолжительность данного периода совсем не тысяча лет, а около 2300. Он показывает самые крупные изменения солнечной активности. Хоть лично их никто и не наблюдал, но измерение радиоактивного изотопа углерода на нашей планете позволили подтвердить наличие этого периода.

Солнечный цикл Холлстатта с периодом 2 300 лет по данным радиоуглеродного анализа.
Солнечный цикл Холлстатта с периодом 2 300 лет по данным радиоуглеродного анализа.

Сбои цикличности


Как вы уже, наверное, поняли, нельзя однозначно сказать, когда начнется и закончится тот или иной цикл активности нашей звезды. Также нельзя предугадать ее поведение в это время. Прогнозы, конечно, существуют, но они не всегда точны. Даже прогнозирование самого короткого, 11-летнего периода ошибаются как минимум на год. Невозможно точно сказать, от чего это зависит, но исследования в этой области ведутся до сих пор.

Источник: kosmolog.ru

Видимые изменения Солнца

В связи с циклами Солнца были замечены периодические изменения и других солнечных явлений. К таким относятся другие объекты, возникающие на Солнце – флоккулы, факелы и протуберанцы. Флоккулы – яркие и плотные волокнистые образования в одном из слоев Солнца – хромосфере. Факелы – яркие поля, которые обычно окружают солнечные пятна. Количество обоих этих наблюдаемых объектов меняется так же, как и количество пятен, и в те же годы достигает максимума и минимума.

Другим явлением, которое также имеет 11-летний период, являются протуберанцы – пучки солнечного вещества, которые поднимаются над поверхностью звезды и некоторое время находятся в таком положении посредством воздействия магнитного поля Солнца. Однако, в отличие от флоккул и факелов, наибольшее количество протуберанцев наблюдается не в годы максимума Солнца, а за 1-2 года до этого.


Еще одно явление, которое, как оказалось, изменяется с 11-летним периодом это форма солнечной короны – внешний слой Солнца, который можно частично наблюдать без специального инструментария, закрыв перед собой нашу звезду круглым предметом, например, монеткой. В годы максимума она имеет наибольшее развитие и ее многочисленные пучки лучшей и струй расходятся во всех направлениях, образуя сияние примерно округлых очертаний. В годы минимума она оказывается состоящей только из двух ограниченных пучков, распространяющихся в плоскости экватора.

В связи с периодизацией наблюдаемых вышеупомянутых явлений, которые хоть и имеют одинаковый период, отличаются своими годами максимума/минимума, принято говорить не об одиннадцатилетнем периоде пятен, а об одиннадцатилетнем периоде солнечной активности. Под этим подразумевается как вся совокупность наблюдаемых на Солнце образований и явлений, так и неизвестная нам причина, заставляющая их периодически меняться.

Причина циклов Солнца

Несмотря на то, что солнечные явления несомненно изменяются периодично, 11 лет – это лишь среднее значение такого периода, который может расположиться в диапазоне от 7-ми до 17-ти лет.


Известно, что Солнце влияет не только на освещенность и температуру Земли, но также и на ее магнитное поле. Так иногда можно наблюдать неправильные, как бы случайные, колебания стрелки в ту или другую сторону. В разные дни они достигают разной величины. Бывают дни, когда амплитуда колебаний настолько значительна, что колебания можно наблюдать даже при помощи обычного компаса. Такие быстрые изменения земного магнетизма называются магнитными бурями. Энергия магнитных бурь изредка даже способна вызывать аварии в электрических сетях.

Если подсчитать число магнитных бурь за каждый год, а потом построить график, представляющий ход годвого числа бурь со временем, то получится кривая с максимумами, чередующимися через 11 лет. На данном графике I – амплитуды суточных колебаний склонения магнитной стрелки, II – амплитуды суточных колебаний горизонтальной составляющей магнитного поля, III – относительные числа солнечных пятен.

График солнечного цикла

Таким образом, причина, вызывающая периодизацию солнечных пятен, также периодично влияет на изменение магнетизма Земли. Кроме того, было замечено, что магнитная буря случается чаще всего после того, как через середину видимого полушария Солнца проходи группа крупных и бурно развивающихся пятен.


Позже была заметна и 11-летняя периодичность количества полярных сияний, и некоторых других явлений, протекающих в атмосфере Земли. Примечательно, что указанные изменения на Земле запаздывают против соответствующих им явлений на Солнце примерно на 1-2 суток. Так как солнечный свет доходит до Земли за 8 минут, причина периодизации указанных явлений на Земле не связана с ним.

В связи с развитием технологий, в 1908-м году американский астроном Джордж Хейл обнаружил магнитное поле Солнца. Дальнейшее его изучение привело к тому, что именно магнитное поле нашей звезды, а также его изменения вызывают описанные выше явления.

Периодизация магнитного поля Солнца

Изучение связи магнитного поля Солнца с явлением солнечных пятен привело к следующему выводу: пятна возникают в результате «пронизывания» магнитными линиями верхних слоев Солнца. Дальнейшее изучение природы других солнечных явлений и образований также позволило обнаружить связь этих явлений и изменениями магнитного поля Солнца. Вскоре подробное изучение самого магнитного поля и его силовых линий привело к следующей картине его динамики.


В начале магнитного цикла Солнца, что есть серединой цикла солнечных пятен, имеется магнитное поле некоторой формы, силовые линии которого постепенно «наматываются» на поверхность нашей звезды вследствие того, что экваториальные области вращаются быстрее, нежели полярные. Со временем они «запутываются» и в некоторый момент начинают пронизывать поверхность Солнце во множестве точек, которые обычно расположены ближе к экватору. Именно в этот момент наблюдается максимальное количество солнечных пятен, причем подавляющее большинство которых располагается ближе к экватору. Таким образом пятна образуются вследствие пронизывания магнитными линиями верхних слоев Солнца.

Далее часть магнитного поля как бы отрывается и отбрасывается от Солнца, увлекая за собой часть звездного вещества, которую составляют в основном заряженные частицы. Этот поток заряженных частиц и называется солнечным ветром, который в дальнейшем влечет изменения природных явлений на Земле. После «отрыва» от магнитного поля некоторой его части, происходит так называемая смена направления азимутального поля, то есть магнитное поле как «переворачивается». Это является концом 11-летнего цикла магнитного поля Солнца и серединой цикла солнечных пятен. Таким образом, полный солнечный цикл составляет около 22-х лет, по истечению которых магнитное поле Солнца возвращается к исходному положению.

Согласно модели, называющейся Солнечное динамо, наша звезда самостоятельно генерирует магнитное поле в результате осесимметричного вращения ее различных слоев, которые представлены в виде плазмы, по определению имеющей заряд.

Магнитное поле солнца

Другие солнечные циклы

Помимо 11-тилетнего и 22-хлетнего солнечных циклов наблюдаются и другие периодичные изменения солнечной активности. Так, например, солнечные максимумы и минимумы также демонстрируют колебания в масштабах века, что называется «цикл Гляйсберга» и имеет период 70 — 100 лет. Существует также двухсотлетний солнечный цикл («цикл Зюсса» или «цикл де Врие»), минимум которого называется «глобальным» и определяется как заметное снижение солнечной активности в течении десятков лет раз в два века.

Примечательно, что во время «глобальных минимумов» наблюдается не только уменьшение количества солнечных пятен, но также и значительные похолодания на Земле. Наиболее известным таким периодом является минимум Маундера (1645—1715), во время которого длился так называемый «малый ледниковый период». Однозначная взаимосвязь этих явлений не обнаружена, однако наблюдается совпадение (корреляция) вековых солнечных циклов с изменениями температуры на Земле. Причины самих вековых циклов Солнца также явно не определены. Вполне вероятно, что эти циклы вызваны не природой звезды, а динамикой неких внешних объектов, например, вращением крупного звездного скопления в центре Млечного Пути.

Полная версия: http://spacegid.com/solnechnyie-tsiklyi.html

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.