Солнце – не самая стабильная звезда. Внутри него постоянно протекают различные процессы, влияющие на силу солнечного излучения, отчего она регулярно меняется. Это и есть солнечная активность, и выражаться она может в разных формах. В каких именно, вы сегодня и узнаете.
Солнечные пятна
Солнечные пятна – это области фотосферы звезды, из которых выходят чрезвычайно мощные магнитные поля. В результате таких выбросов эти зоны начинают темнеть. Происходит это потому, что в это время значительно уменьшается перенос тепловой энергии через эти конкретные области. Пятна на Солнце – обычное явление, происходящее там постоянно. Истории известны лишь два временных периода, когда их не было совсем. Они названы минимумами Шперера и Маундера, и протекали несколько десятков лет в 13-14 и 17-18 веках. Самое большое количество пятен на Солнце было обнаружено в 1947 году. Их общая площадь составляла 18 миллиардов квадратных километров, что в сотню раз больше Земли.
Солнечные вспышки
Солнечные вспышки
Корональные выбросы
Так называют выбросы вещества из солнечной короны. Энергия долго копится в зонах солнечной активности, а затем выбрасывается наружу, образуя эдакую огромную петлю. По большей части она состоит из плазмы.
Протуберанцы
Над самой поверхностью Солнца имеются «залежи» более холодного вещества. Их нельзя назвать залежами в привычном нам понимании, потому что они даже не лежат, а постоянно двигаются. Это огромные сгустки плазмы, удерживаемые магнитным полем. Они и называются протуберанцы.
Протуберанцы
Влияние на Землю
Солнечная активность оказывает непосредственное влияние как на Землю, так и на людей. Без всех этих процессов жизнь на нашей планете не существовала бы, но они же являются и одной из главных угроз для нас.
Магнитное поле Земли надежно защищает ее от облучения солнечным ветром, который происходит в результате вспышек. В полярных широтах это особенно наглядно показано. Там ветер все-таки проскальзывает сквозь магнитное поле, вызывая северное сияние.
Влияние на человека
Северное сияние – безусловно очень красивое явление, однако это не единственный побочный эффект солнечной активности. Нас также преследуют магнитные бури, которые негативно влияют не только на технику, но и на людей.
Активность на Солнце может стать причиной возникновения болезней сердечно-сосудистой системы и даже целой чумы. Ученый Чижевский еще в прошлом веке сопоставил периоды эпидемий и солнечной активности. Исследования показали, что все эти болезни пришлись на самый ее пик.
Японские ученые также рапортуют о том, что солнечные вспышки снижают количество лейкоцитов в крови человека. Именно магнитные бури влияют на плохую свертываемость крови, учащение заболеваний нервной системы, приводят к утомлению и сонливости.
Северное сияние
Влияние на природу
Флора и фауна тоже подвержена воздействию активности нашей звезды. На самом ее пике начинается нашествие саранчи, быстрее плодится рыба и даже увеличивается количество соболей.
Температура вод мирового океана постоянно изменяется в зависимости от уровня активности Солнца. А это влияет на многих морских животных и растений.
Солнце нельзя считать полностью стабильной звездой, оно постоянно меняет силу излучения, тем самым проявляется солнечная активность. Причины этой активности находятся в глубинах нашей звезды и определяются совокупностью нестационарных процессов, которые возникают и развиваются в глубинных областях звезды.
Солнечные пятна
Те области фотосферы, где выходят сильные, в несколько тысяч гауссов, магнитные поля, и являются солнечными пятнами. Они выделяются потемнениями на общем фоне поверхности. Это вызвано тем, что магнитное поле подавляет конвективные движения вещества, поэтому снижается поток переноса тепловых энергий. В 1947 году зафиксирована самая большая группа солнечных пятен. Её максимальная площадь составила около 18 млрд. км², что больше размеров нашей планеты в 100 раз. Самая долговременная группа просуществовала в 1947 году 7 месяцев.
Солнечные вспышки
Так называется процесс выделения энергии в солнечной атмосфере. Он имеет взрывной характер. Вспышки затрагивают все слои атмосферы. Они бывают и в фотосфере, и в хроносфере, и в солнечной короне. За несколько минут вспышки высвобождается энергия в миллиарды мегатонн, если исчислять её в тротиловом эквиваленте. Выделенная энергия – это электромагнитное и корпускулярное излучения. Они превращаются в потоки, называемые солнечным ветром. Это очень ионизированные частицы, мчащиеся со скоростями 300-1200 км/с. До Земли они добираются за двое-трое суток.
Корональные выбросы
Из солнечной короны происходит выброс вещества посредством энергии, накопленной в активных областях звезды. Выброс состоит из плазмы, содержащей электроны и протоны с незначительным количеством кислорода и гелия. Внешне выброс выглядит, как гигантская петля. Её основания – одно или оба – сцеплены с солнечной атмосферой. Высокое магнитное поле при этом представляется скрученными в жгут силовыми линиями.
Протуберанцы
Магнитное поле Солнца поднимает и удерживает над поверхностью более плотные и холодные (по отношению к короне) слои вещества. Это и есть протуберанец. При наблюдении они выглядят, как волокнистые или клочковатые структуры, или же постоянно движущиеся сгустки плазмы.
Влияние на Землю
Активность Солнца несомненно влияет и на нашу планету, и на её биосферу. Фактически, наша звезда определяет характер и ритм жизни планеты. Без неё существование Земли и жизни на ней невозможно, но оно же и главная опасность для них.
Воздействие на человека
Но красоту полярных сияний дополняют магнитные бури, воздействующие на работу некоторых приборов, да и на организм человека. Ученый А.Л. Чижевский Чижевский, Александр Леонидович советский учёный, биофизик, философ, поэт, художник. ещё в 20-х годах понял, что солнечная активность влияет на возникновение заболеваний. Особенно явно это проявляется в сердечно-сосудистых заболеваниях. Эпидемии, поражавшие человечество в разные века, тоже укладываются в теорию учёного. Чижевским была составлена хронология эпидемий чумы с середины пятого века до конца девятнадцатого. Вспышки смертельной болезни пришлись на пики солнечной активности.
Учёные из Японии установили, что вспышки на Солнце могут изменить количество лейкоцитов в крови. Более того, с конца XIX по вторую половину ХХ веков среднее количество лейкоцитов уменьшилось в три раза. Это полностью совпало с интенсивностью солнечной активности. Магнитные бури, рождаемые взрывами солнечной активности, приводят к сбоям механизма свёртывания крови. Нервные заболевания учащаются и обостряются. Человек быстрее утомляется, а количество дорожных происшествий увеличивается. Это происходит из-за влияния магнитных бурь на биоритмы мозга человека.
Изучение солнечной активности привело к созданию новых наук: гелиобиологии и солнечно-земной физики. Они призваны исследовать взаимную связь земной жизни и климата с активными солнечными проявлениями, потому что солнечная активность – главный стимулятор жизненных процессов.
Воздействие на природу
Животный и растительный миры тоже зависимы от солнечной активности. Именно в их высшие значения саранча собирается в полчища, а рыбы увеличивают свою численность. Даже популяции соболей, когда активность Солнца на пике, растут.
Всплески солнечной активности вполне способны отрицательно повлиять на функционирование систем связи, линий электропередач. Нарушаются системы навигации авиационных и космических объектов, возникают вихревые токи в трансформаторах и проводниках.
Солнечная активность проявляется несколькими факторами, их мы кратко опишем в этой статье, а в дальнейшем разберём всё подробно по каждому пункту.
Солнечные пятна:
Более детальное описание в статье: » Протуберанец «.
Солнечные вспышки:
Более детальное описание в статье: » Солнечные вспышки «.
Циклы солнечной активности:
Более детальное описание в статье: » Циклы Солнечной активности «.
Количество пятен и Солнечная активность напрямую влияют на земной климат и биосферу, даже многие поворотные события в социуме удалось связать с влиянием активности Солнца, например А.Чижевский всю жизнь небезуспешно занимался этим вопросом.
Вы можете посмотреть беседу на тему Солнечная активность.
Буду Вам крайне признателен, если Вы оставите комментарий и добавите статью в социальные сети, нажав на кнопки ниже. Благодарю!
«Жизнь со звездой» — часть 1: солнечная активность
В первой части статьи — я опишу явления солнечной активности, которые лежат в основе «космической погоды», а для этого, в свою очередь — нам потребуется углубиться в строение Солнца, выглядящее следующим образом:
Солнечное ядро — занимает зону от центра до 0,25 радиуса Солнца. Здесь находится зона с максимальной температурой (порядка 15 млн K), давлением (порядка 250 млрд атмосфер), и плотностью (достигающей 150 г/см 3 ). Так как скорость термоядерных реакций сильно зависит от температуры — основная часть выделения энергии в Солнце, происходит именно в этой области. Однако даже при таких показателях — скорость термоядерных реакций весьма не велика (порядка 275 Ватт/м 3 ), поэтому термоядерные реакторы, типа ITER – требуют на порядок больших температур, чтобы иметь разумные показатели по соотношению объём/мощность.
Зона лучистого переноса — простирается от глубины в 0,25, до примерно 0,7 радиуса Солнца. Названа она так — потому-что основным способом переноса энергии в ней является последовательное излучение и поглощение фотонов. Это довольно спокойная зона, в которой основным видом движения является вращательное: Солнце делает примерно один оборот за 25,6 дней по линии экватора (для наблюдателя на Земле, с учётом нашего вращения вокруг Солнца — выходит примерно 28 дней), и за 33,5 дня на уровне полюсов. Лучистая зона, в данном случае — имеет примерно усреднённую (между этих двух) скорость.
Тахоклин — переходная область, находящаяся между лучистой и конвективной зонами, его толщина составляет примерно 0,04 радиуса Солнца. В данной области происходит переход от лучистого (спокойного) переноса тепла к конвективному (турбулентному), и от «твердотельного вращения» (когда слои вращаются с равномерной частотой) — к дифференциальному (различающемуся в полярных, и экваториальных областях).
Причины такого перехода следующие: на границе около 0,7 радиуса Солнца — постепенное падение температуры и давления солнечных слоёв приводит к тому, что физические условия уже не позволяют поддерживать атомы плазмы без электронов (однократно ионизованными — атомы водорода, и двукратно — гелия). Соответственно начинает действовать фотоэффект, и вещество перестаёт быть прозрачным. Лучистый перенос теряет свою эффективность, и конвективный перенос тепла выходит на первое место.
Объяснение источника второго эффекта является значительно более комплексной задачей, и её решение долго не давалось учёным. Но в 2013 году с помощью данных «Обсерватории солнечной динамики» была также показана связь между конвективным движением на Солнце (носящим на мелких масштабах — хаотический характер) и устойчивым, дифференциальным вращением Солнца:
Ключевыми факторами, в понимании процессов происходящих на Солнце являются следующие:
1) Источником энергии для возникновения всех процессов, регистрируемых нами на Солнце является турбулентная конвекция (а уже её источником — является градиент температуры между солнечным ядром, в котором протекают термоядерные реакции, и поверхностью Солнца через которое происходит излучение этой энергии).
2) Практически всё вещество на Солнце (за исключением определённой доли водорода в фотосфере) находится в состоянии плазмы. По этой причине перенос энергии происходит за счёт кинетической энергии конвективных потоков, и за счёт электромагнитного поля. При этом энергия может свободно переходить из одного вида, в другое (движение плазмы может генерировать магнитное поле, а в другом случае — магнитное поле может разгонять потоки плазмы).
Конвективная зона — зона, располагающаяся на расстоянии около 0,7 радиуса, и непосредственно до самой видимой поверхности. За неимением других возможностей перенос тепла с этого уровня начинает происходить за счёт перемешивания слоёв (то есть конвекции, отчего, собственно, данная зона и была так названа). Именно эта зона ответственна за все явления, которые принято называть «солнечная активность».
Основная структура конвективной зоны (и видимой «поверхности» Солнца) — состоит из гранул (типичным диаметром в 1000 км, и временем существования от 8 до 20 минут), и супергранул (размерами в 30 тыс. км, и временем жизни — около суток). Гранулярная структура — состоит из светлых областей (где вещество поднимается из глубин Солнца) и тёмных промежутков между ними (где вещество соответственно опускается). Вертикальная скорость движения вещества составляет 1-2 км/с, а глубина гранул — составляет сотни и тысячи километров.
Солнечные пятна — это области, в которых сильные магнитное поля препятствует конвективному движению вещества. Не смотря на название — «пятнами» их можно назвать с большой натяжкой: температура внутри них составляет 3000-4500 K. А видимая их чернота объясняется температурой окружающего вещества (составляющая в среднем 5780 K), и соответственно значительно меньшим излучением света «пятнами» на внешнем фоне. Практически с начала систематических наблюдений за пятнами на Солнце в 1749 году — они стали основным доказательством существования 11-летнего цикла солнечной активности (поэтому нулевым циклом, от которого сейчас ведётся отсчёт был выбран тот, который шёл в тот момент — он начался 1745 году):
Если быть более точными — цикл имеет усреднённую длительность около 11,2 лет, и меняется в интервале от 7 до 17 лет (при этом чем короче цикл — тем большую силу он имеет). Стадия роста в цикле занимает меньший период времени (4,6 года, против 6,7 лет — в среднем у стадии спада). В начале цикла пятна появляются на широтах порядка ±35-40°, затем смещаются к области ±15° в период максимума, а к концу цикла — большинство из них встречается на широтах ±5-8° (так называемый закон Шпёрера):
Такая цикличность в поведении и числе пятен — связана с 11-летним циклом по смене магнитных полюсов Солнца (при этом полный цикл по смене полярности север/юг — занимает соответственно 22 года). Однако этот 22-х летний период (цикл Хейла) — не получил широкой известности, так как кроме смены полярности, он себя никак практически не проявляет.
Наличие статистики за 400+ лет позволило предположить о наличие векового цикла солнечной активности (так называемого цикла Гляйсберга — длящегося в интервале 70-100 лет, со среднем значением в 87 лет). Но по настоящему доказать его наличие — удалось только с появлением радиоуглеродного анализа: дело в том, что в периоды солнечного максимума солнечный ветер становится плотнее, а гелиосфера Солнца немного расширяется (на этом основывалась череда сообщений о выходе Вояджера-1 за пределы Солнечной системы: 1, 2, 3, 4), при этом поток галактических космических лучей — сокращается, а вместе с ним сокращается выработка радиоактивного углерода-14 в верхних слоях атмосферы. Следы этих изменений за прошедшие 11 тысяч лет — находят в ледяных кернах и годичных кольцах деревьев:
Солнечные пятна часто образуются группами, при этом ведущее пятно — имеет ту же полярность, что и текущая полярность данного полушария, а заднее — противоположную. Группа пятен может существовать от нескольких часов, до нескольких месяцев (на этом основывается долгосрочный, 27-дневный прогноз — когда пятна, сделавшие один оборот, вернутся в то же положение, что и сейчас).
Солнечные факелы — являются своеобразными «пятнами на оборот»: в данном случае магнитное поле выступает усилителем конвекции, которая в свою очередь — поднимает температуру и светимость «поверхности» Солнца.
Протуберанцы — образования причудливой формы, в стабильном состоянии напоминающие половинку тора, опирающуюся на «поверхность» Солнца:
Такой формой они обязаны магнитному полю, которое является их источником: поток вещества, двигающийся по магнитным линиям — в начале поднимается из глубин Солнца, затем описывает дугу, и падает обратно на Солнце. Такие фонтаны вещества — могут существовать вплоть до месяцев. В них может заключаться огромная энергия, которая может выделяться в двух физических явлениях, о которых речь пойдёт ниже.
Солнце, крупный протуберанец и Юпитер с Землёй — в масштабе
Солнечные вспышки — гигантские выбросы энергии (самый крупный из которых — описан в начале данной статьи). В ходе типичной вспышки может выделяться энергия порядка 10 20 Дж (около 10 гигатонн в тротиловом эквиваленте), в крупных — порядка 10 25 Дж (около 1 млрд мегатонн). Их источником являются пересоединение магнитных полей на Солнце (когда два магнитных «кольца» соприкасаются между собой, и резко меняют свою структуру):
Точные доказательства такого процесса — были получены совсем недавно. В ходе солнечной вспышки энергия выделяется во всём спектре электромагнитного излучения, большая часть — излучается в жёстком ультрафиолете, а также рентгеновских и гамма-лучах (это связано с тем, что магнитные поля в процессе пересоединения разогревают плазму до десятков миллионов градусов). Только небольшая часть энергии выделяется в видимом диапазоне света, поэтому в обычной ситуации — они не видны. Но в случае с Кэррингтонским событием — вспышку можно было наблюдать даже невооружённым глазом.
Вспышки по интенсивности делят на пять классов: A, B, C, M, X. Каждый последующий класс — мощнее предыдущего в десять раз. Каждый класс разбивается на линейную шкалу от 1.0 до 9.9, у класса X — нет верхней границы: на данный момент самая мощная вспышка, зафиксированная с 1957 года (когда начались внеатмосферные наблюдения, и полную мощность по всему спектру излучения — стало возможно установить) — произошла 4 ноября 2003, и по уточнённым данным — имела класс X45.
Фактически являясь продолжением конвективной зоны — фотосфера является видимым (для нас) отражением тех явлений и той структуры, которая существует в конвективной зоне (которая описана выше).
Хромосфера — это слой около 10 тыс. км толщиной, располагаемый между фотосферой и короной. Здесь резко начинает падать давление, а температура — снова начинает расти:
В связи с тем, что давление в этом слое очень низкое — его светимость (несмотря на рост температуры) в сотни раз меньше, чем у фотосферы. По этой причине, впервые оно было открыто благодаря лунным затмениям (когда свет от фотосферы не мешал наблюдению данного слоя). Именно в этой области Солнца — впервые был обнаружен гелий.
Хромосфера в основном, состоит из спикул — объектов продолговатой формы, имеющих несколько тысяч километров в диаметре, и около тысячи в глубину:
Поднимаясь из фотосферы — они переносят вещество в верхние слои Солнца. Другой составляющей хромосферы — являются фибриллы. Они представляют собой вертикальные петли вещества, увлекаемые магнитным полем (по типу протуберанцев).
Корона — начинается от видимого радиуса Солнца, и простирается на 10-20 его диаметров. Состоит из весьма разреженного, и неравномерно распределённого вещества, с температурой превышающей миллион кельвин.
Источником столь большой температуры короны, по последним данным — служат хромосферные спикулы, которые подпитывают её высокоэнергетическими частицами. Структура короны сильно зависит от периода солнечной активности: во время максимумов — она имеет сферическую форму, во время минимумов — вытянутую по направлению экватора:
Солнечный ветер — это поток сильно разреженного солнечного вещества, с температурой близкой к корональной, движущийся с высокой скоростью (на орбите Земли — его скорость составляет 300-400 км\с):
П.С. Во второй части статьи — об космической погоде, аппаратах исследующих Солнце и службах, следящих за его состоянием.
Солнечная активность характеризуется многоритмичностью и многоплановым воздействием на биосферу, магнитосферу, и климат Земного шара. Сами циклы гелиоактивности влияютскорее всего также на динамику общества, ргулярные взрывы этногенеза, теоретически обоснованную Львом Николаевичем Гумилёвым.
Однако, не только Солнце воздействует на свои планеты, но и, по всей видимости, само взаимное расположение планет приводит к определенной ритмичности в активности нашего светила. Эта планетарно-солнечная взаимосвязь и исследуется на этой странице.
Разделы страницы о ритмах появления солнечных пятен, их зависимости от расположения планет и влияние на планеты, циклическом воздействии Солнца на климатические и исторические процессы на Земле и о причинах этой ритмичности:
Также читайте литературу и смотрите веб-ресурсы о солнечно-земных связях и взаимном влиянии Солнца и планет.
Солнечная активность
История открытия солнечной активности
Наиболее известное проявление солнечной активности – это изменение числа солнечных пятен. Первые письменные свидетельства пятен на Солнце относятся к 800 году до н.э. [в Китае?], а с изобретением в XVII веке телескопа наблюдения за ними начинают проводиться и в Европе.
Проявление солнечной активности
Комплекс явлений, вызванных генерацией сильных магнитных полей на Солнце, называют солнечной активностью. Эти поля проявляются в фотосфере как солнечные пятна и вызывают такие явления, как
Солнечные пятна на фотосфере
В периоды минимума активности пятна могут вообще не наблюдаться на поверхности Солнца, в то время как в годы максимума их число достигает десятков сотен.
Температура солнечного пятна примерно 4000К, что на 2000К меньше температуры других областей фотосферы. Поэтому при наблюдениях в телескоп со светофильтром пятна кажутся более темными областями, по сравнению с окружающей поверхностью. Исследования Солнца в XX веке показали, что пятна – это области выхода в фотосферу мощных магнитных полей. Потемнение фотосферы в этих областях объясняется тем, что мощные сгустки магнитных силовых линий препятствуют конвективным движениям [стабилизируют?] вещества из более глубоких слоев. Это и приводит к снижению потока тепловой энергии.
Конфигурация магнитных полей солнечного динамо
Ученые уже давно пытаются разобраться в причинах цикличного поведения Солнца. Известно, что в начале 11-летнего цикла солнечное магнитное поле имеет дипольную конфигурацию и направлено преимущественно вдоль меридианов (такое поле называют «полоидальным»). В максимуме цикла оно сменяется полем, направленным вдоль параллелей («тороидальное»). В конце цикла поле вновь сменяется на полоидальное, но теперь оно направлено в сторону, противоположную направлению начала цикла.
За генерацию магнитных полей, а также за образование солнечных пятен отвечает процесс, называемый «солнечное динамо». Эта модель как раз объясняет наблюдательные особенности. Из-за того, что экваториальные области Солнца вращаются быстрее, чем полярные («дифференциальное вращение»), изначально полоидальное поле, увлекаясь вращающейся плазмой, должно растягиваться вдоль параллелей, приобретая тем самым тороидальную компоненту. Этот процесс получил название «омега-эффект».
Чтобы цикл мог продолжаться снова и снова, тороидальное поле должно каким-то образом снова преобразовываться в полоидальное. В 1955 году американский астрофизик Юджин Паркер показал, что объемы солнечной плазмы должны вращаться за счет сил Кориолиса. Эта сила и растягивает компоненты магнитного поля, превращая тороидальные магнитные поля в полоидальные (т.н. «альфа-эффект»). Считается, что этот эффект возникает в непосредственной близости от поверхности Солнца в районе пятен. Но эта теория не может объяснить наблюдаемую продолжительность солнечного цикла.
Число Вольфа и 11-летний цикл активности Солнца
За последние 80 лет течение цикла несколько ускорилось и средняя продолжительность циклов уменьшилась примерно до 10.5 лет. За последние 250 лет самый короткий период был равен 9 годам, а самый длинный 13.5 лет [в среднем, 11,25 лет]. Таким образом, поведение солнечного цикла регулярно только в среднем.
Полный 22-летний магнитный цикл Солнца
В 1908 г. Д. Хейл открыл, что солнечные пятна обладают сильным магнитным полем. Более поздние измерения магнитного поля в группах, состоящих из двух солнечных пятен, показали, что эти два пятна имеют противоположные магнитные полярности, указывая, что силовые линии магнитного поля выходят из одного пятна и входят в другое. В течение одного солнечного цикла в одной полусфере (северной или южной) ведущее пятно (по направлению вращения Солнца) всегда одной и той же полярности. По другую сторону экватора полярность ведущего пятна противоположная. Такая ситуация сохраняется в течение всего текущего цикла, а затем, когда начинается новый цикл, полярности ведущих пятен меняются.
Каждые 11 лет меняется и характерное расположение магнитных полярностей в группах солнечных пятен. Таким образом, для того, чтобы общее магнитное поле Солнца вернулось к своему исходному состоянию, должно пройти два цикла Швабе, то есть около 22 лет.
Закономерности формы различных циклов СА
В эпоху минимума в течение некоторого времени пятен на Солнце, как правило, нет. Затем они начинают появляться далеко от экватора на широтах ±40°. Одновременно с возрастанием числа солнечных пятен сами пятна мигрируют в направлении солнечного экватора, который наклонен к плоскости орбиты Земли (к эклиптике) под углом в 7°. К концу цикла пятна в основном появляются вблизи широты ±5°. В это время на высоких широтах уже могут появляться пятна нового цикла.
В подъеме и спаде солнечных циклов существует некоторая закономерность. Возможно, это указывает на существование более длительного цикла, равного примерно 80-90 годам.
Спектр солнечного ритма
Поскольку основной квазицикл лежит в диапазоне 9-14 земных лет, его кратные значения тоже будут размыты и иногда перекрываться, что затруднит верное вычисление множителя:
100-150 (перекрытие с 3-мя предыдущими)
Прошлое и будущее солнечной активности
Свидетельства солнечных всплесков и прогнозирование динамики гелиоактивности.
Хроника всплесков на нашем светиле
События Мияке
Мощные вспышки на Солнце, оставляющие следы в годичных кольцах деревьев и называемые «события Мияке», позволяют с точностью до года определить возраст археологической находки или проверить историческую гипотезу.
Науке известны следующие события Мияке:
Современное состояние солнечной активности
По данным ученых, в марте 2020 года Солнце достигло наименьшей активности, и новый «цикл Хейла» может начаться уже в апреле. При этом пик солнечной активности придется на лето 2025 года. В это время на Солнце появится примерно 115 или немного больше солнечных пятен.
И вот, 29 мая орбитальная обсерватория SDO зафиксировала мощнейшую за последние 3 года вспышку на поверхности Солнца, которая указывает на завершение аномально долгого и спокойного периода солнечной «спячки». Это вспышка относится к классу M, которая лишь на одну ступень слабее событий класса X. Это стало неожиданностью, так как подобные вспышки обычно предваряют более слабые проявления солнечной активности, вспышки класса C.
По этому поводу у ученых есть две теории. С одной стороны, опыт наблюдений за прошлыми циклами активности Солнца говорит о том, что из-за подобного резкого пробуждения светила следующие вспышки будут мощнее и происходить станут чаще. С другой стороны, долгий «штиль» на Солнце и небольшое число слабых вспышек во время этого периода может действительно указывать на то, что светило движется к столетнему или даже тысячелетнему минимуму активности. В таком случае начало цикла с мощной вспышки будет простой случайностью. Последующие наблюдения за Солнцем дадут ответ на этот вопрос.
По расчетам астрономов, к 2050 году температура Солнца может опуститься до маундеровского минимума, зафиксированного в период примерно с 1645 по 1715 годы.
Циклы солнечной активности
Весь спектр солнечного ритма (список циклов)
3 года Меркурия
2
1
10,5-месячный фьючерсный цикл (9-12 мес.
0,875 л.)
Резонанс: 4 г. Мер. (0,96 л.)
1,2
Резонанс: 5 л. Мер. (1,2 г.)
2,8
Клаф, 1905, 1925
Напряженность магнитного поля, метеорологические
Геофизические
IV-XIX вв. (1500 л.)
5 лет Венеры (3,1 г.)
3,7
У Владимирского
6
4,4
У Владимирского
Циклы около 6 лет (полуцикл СА: 5-7 лет)
7
5-6
11,2/2 = 5,6 (1/2 СЦ)
Лунгерсгаузен, 1946
Отложения ленточных глин Южного Урала
Геологические
В теч. 4-5 млн. лет за 500 млн.л до совр. (эокембрий)
8 лет Венеры (4,96 л.)
рез. с Землёй (8/5), 9 лет Венеры (5,58 л.), 3 года Марса (5,64 г.)
8
5,7
Шостакович, 1931
Солнечные пятна, элементы климата, отложения илов и ленточных глин. (Как для 3-л. цикла: 2,7*2=5,4)
Гелиогеофизические
XVIII-XX вв.
0,5 л. Юп. (5,95 л.), 25 л. Мер. (6 л.), 10 л. Вен. (6,2 л.)
9
Шостакович, 1941
Геологические
10
5,8±0,2
У Владимирского
11
7
11,2*3/5
5 лет Марса (9,4 г.)
2
10-11
10,5
Перфильев, 1926
Отложения илов Сакского озера
Геологические
IV-XIX вв. (1500 л.)
17)
Шостакович, 1931
Солнечные пятна, напряженность магнитного поля, метеорологические и гидрологичесчкие
Гелиогеофизические
XVIII-XX вв.
3
17-18 (
17,5)
Ле Дануа, 1934 + Владимирский
Температура воды океанов 18* лет проявл. в климате
Гидрофизические
XIX-XX вв.
4
20
22,5)
Шульман, 1942
Интенсивность роста деревьев
Биологические
XV-XX вв.
32,5)
Лунгерсгаузен, 1946
Отложения ленточных озёр [?] Южного Урала
Геологические
Эокембрий
Фактически, 3 СЦ (33,3 г.)
рез. СЦ с Вен. (31 г.) и Юп.(33,7 л.); 3 сбл. Мерк+Марс (34 г.)
Циклы около 40 лет (4 цикла СА: 40±5)
13
35 11,4*3=34,2 4 * 9 = 36
Фритц, Локиер, 1893, 1901
Солнечные пятна, количество суровых зим и пр.
СА
IV-XVI вв.
5 сбл. Мер+Зем (36 л)
14
Ганн, 1902
Атмосферные осадки
Метеорологические
XVIII-XIX вв.
15
30-40 (
35)
Брикнер, 1890
Атмосферные осадки, температура воздуха, колебания уровня озёр
Продолжительность циклов Вольфа и векового. Два 300-летних цикла.
СА
н. э.
*»Библейский цикл» (600 л)
7 лет Урана (588 л.)
Циклы более 600 лет (800±200)
20*
600-800
6 лет Нептуна (988 л.), 4 года Плутона (994 г.), 12 лет Урана (1008 л.); 8 сб.Вен+Мар (1049 л.), 3 сб. Мер+Вен+Мар (1049 л.)
III-B. Сверхтысячелетние циклы (более 1000 лет)
1
1400
4 ц. Хлебникова).
6 лет Плутона (1491 г.), 18 лет Урана (1512 л.)
4
1700
1778, 160 = 1824)
Антевс, 1938
Движение ледников Новой Англии
Климатические
Поздне-ледниковая эпоха
5 ц. Хлебникова).
163 СЦ (1809,3 г.)
7
Джиллет, 1949
Отложения осадочных пород
Геологические
?
8
1800-1900
Видим, что наибольший вклад (по количеству открытых циклов СА) внесли Ангенгейстер (2), Брикнер (2), Джиллет (2), Дуглас (3), Лунгерсгаузен (2), Перфильев (2), Петтерссон (2), Шостакович (7).
Внутривековые ритмы СА
Глобальный магнитный цикл Солнца проявляется в виде следующих особенностей:
11-летний цикл солнечной активности
Одиннадцатилетний цикл («цикл Швабе» или «цикл Швабе-Вольфа») является наиболее заметно выраженным циклом солнечной активности. Этот период активности Солнца самый известный и более изученный. Также его называют законом Швабе-Вольфа, отдавая дань первооткрывателю этой периодичности светила. Название «одиннадцатилетний» несколько условно для данного цикла. Продолжительность его, например, в XVIII – XX веках колебалась от 7 до 17 лет, а в веке ХХ среднее значение составило 10,5 лет.
В первые четыре года цикла происходит активное увеличение количества солнечных пятен. Также учащаются вспышки, число волокон и протуберанцев. В следующий период (около семи лет) количество пятен и активность уменьшаются. 11-летние циклы имеют различные высоты в максимумах. Их принято измерять в относительных числах Вольфа. Самым высоким индексом за всё время наблюдений отметился 19-й цикл. Его значение составило 201 единица, при минимуме около 40.
22-летний цикл Хейла
Был также открыт 22-летний цикл солнечной активности, который определяет эволюцию магнитных полей на Солнце, однако, во многих глобальных индексах СА он прослеживается весьма слабо. Это говорит о том, что данный цикл является циклом качественных, а не количественных характеристик.
Двадцатидвухлетний цикл («цикл Хейла») является, в сущности, удвоенным циклом Швабе. Он был открыт после того, как в начале XX века была понята связь между солнечными пятнами и магнитными полями Солнца. При этом оказалось, что за один цикл пятенной активности общее магнитное поле Солнца меняет знак: если в минимуме одного цикла Швабе фоновые магнитные поля преимущественно положительны вблизи одного из полюсов Солнца и отрицательны — вблизи другого, то примерно через 11 лет картина меняется на противоположную. Каждые 11 лет меняется и характерное расположение магнитных полярностей в группах солнечных пятен. Таким образом, для того, чтобы общее магнитное поле Солнца вернулось к своему исходному состоянию, должно пройти два цикла Швабе, то есть около 22 лет.
Другие циклы СА, кратные одиннадцатилетнему
Предполагается существование 33, 44 и 55 летних циклов изменения активности Солнца.
Также установлено что величина максимума циклов меняется с периодом около 80 лет. [Таким образом появляется вековой цикл солнечной активности]
Околовековые ритмы СА
В настоящее время прямые наблюдения Солнца насчитывают чуть больше 400 лет. Это позволило достаточно хорошо изучить характеристики 11-летних циклов и установить, что в изменениях высоты 11-летних циклов присутствуют долговременные циклы, получившие название вековых. Впервые на наличие много[десяти]летнего цикла продолжительностью 66–83 года обратил внимание Вольф, располагавший данными о солнечной активности примерно за два вековых цикла, поэтому он и считается его первооткрывателем. Результаты ранних исследований вековых циклов изложены в монографии Б.М. Рубашева (1964). [Отметим также, что фиксируются необъяснимые сбои циклов]
Используя данные о солнечно обусловленных явлениях (полярные сияния), Глейсберг получил данные о продолжительности 17 вековых циклов СА, которая изменялась в пределах от 7 до 11 одиннадцатилетних циклов. Этот цикл («цикл Гляйсберга») продолжается от 70 до 100 лет. Это модуляция одиннадцатилетних циклов. В середине прошлого века был максимум такого цикла, и следующий придётся на середину века нынешнего.
С использованием более информативного индекса Шове (сконструирован также по полярным сияниям) было установлено, что продолжительность слабовыраженных вековых циклов доходит до 70 лет, а хорошо выраженных – составляет более 100 лет, то есть наблюдается зависимость продолжительности от мощности векового цикла. Средняя продолжительность вековых циклов по оценкам разных авторов колеблется от 79 до 93 лет (Клаф приводит графический пример с совмещением брикнеровского 37-летнего и векового 83-летнего циклов). Более поздние исследования, посвященные этому вопросу, приведены в работах Ю.А. Наговицина, где представлены данные об изменениях продолжительности долговременных циклов солнечной активности, выявленных по различным солнечно обусловленным явлениям, которые показывают, что интересующие нас долговременные циклы по продолжительности концентрируются в районах 60, 90, 130, а, возможно, и более лет.
На графике слева показаны наблюдения цикличности солнечной активности за 400 последних лет. Всего видим 27 пиков за период 1700-2000 года, т.е. периодом 300 / 27 = 11,1 лет (классический цикл СА). За этот же период наблюдается и 3 околовековых ритма периодом 300/3 = 100 лет.
В монографии В.Ф. Чистякова утверждается, что наблюдается цепочка двух видов вековых циклов типа 95–115–95–115 лет и так далее (т.е., в среднем, 105 лет), которая была прослежена автором на протяжении последних 1600 лет. Причем 95-летние циклы имеют крутую ветвь подъема и отлогую ветвь спада, а 115-летние наоборот. Из анализа этих результатов следует, что текущий вековой цикл имеет продолжительность 115 лет и его минимум наступит в 2020 г. Текущий 115-летний и последующий за ним 95-летний циклы сомкнутся крутыми ветвями, поэтому в минимуме этих вековых циклов будет наблюдаться два относительно слабых 11-летних цикла. Первый из которых мы сейчас, по-видимому, и наблюдаем.
Многовековые ритмы СА
570 цикл III-A.10-II-A.12.
Двухвековая цикличность СА
Период Маундера (400-500 лет)
Следовательно периодичность этих минимумов составляет 8000/18 = 444,4
Кроме того, во время Маундеровского минимума наблюдалось падение интенсивности полярных сияний и скорости вращения Солнца [!]. Согласно Л. В. Константиновской (Солнечная активность, 2000?), с 1660 по 1680 год (в минимум Маундера) кроме минимума СА наблюдались следующие события:
Сверхтысячелетние циклы СА
Также существуют циклы в 1000 и 2300 лет.
Цикл Холлстатта (халльштаттские колебания)
Цикл примерно в 2300 (2100-2500) лет, называемый «циклом Холлстатта», установлен по данным радиоуглеродного анализа. Это колебания изотопов Be10 и C12.
В последний десяток тысяч лет наша планета испытывает систематические изменения в климате и количестве радиоактивных изотопов углерода и бериллия (углерод-14 и бериллий-10). Данные изменения называют халльштаттскими колебаниями, с периодом около 2100 — 2500 лет. С некоторым запозданием относительно циклического изменения уровня изотопов слегка изменяется и земной климат.
Последние 2500 лет мы находимся в так называемом субатлантическом периоде – довольно прохладным по климату сравнительно с предшествующими временами. До самого последнего времени причины колебаний изотопов и климата оставались неясными.
Астрономы из Италии проанализировали колебания климата за последние 12 000 лет (конец верхнего палеолита) и пришли к выводу, что его периодические изменения связаны с влиянием нескольких крупнейших планет Солнечной системы. Их гравитация раз в 2318 лет слегка изменяет орбиту Земли, то увеличивая, то уменьшая количество получаемой ею от Солнца энергии. Статья опубликована в Earth Science Reviews, а с её препринтом можно ознакомиться на сайте Корнелльского университета.
Исследователи показали, что самым вероятным претендентом на роль виновника халльштаттских циклов являются 4 планеты-гиганта Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Дело в том, что все эти планеты имеют периоды вращения, позволяющие им примерно раз в 2318 лет «выстраиваться» на одной оси относительно Солнца (орбитальный резонанс). По расчётам авторов, это изменяет взаимное расположение общего центра масс [барицентра] всех крупных [всех планет, а не только крупных] планет и Солнца.
На первый взгляд ничтожное изменение имеет серьезные последствия: каждые 2318 лет вытянутость эллиптических орбит всех планет в целом несколько сокращается, и они становятся ближе к ровной окружности. «Выравнивание» орбит слегка меняет как гравитационное, так и электромагнитное поле Солнечной системы в целом, а также воздействует на циклы солнечной активности. Все эти три фактора вместе влияют на размеры гелиосферы – «пузыря», образуемого солнечным ветром.
За счёт того, что орбиты планет становятся ближе к кругу, весь этот «пузырь» уменьшается в размерах. Космическим лучам извне становится легче проникать внутрь гелиосферы. Когда резонанс, случающийся каждые 2318 лет, проходит, усреднённые орбиты планет системы снова «вытягиваются». За счет этого «пузырь» гелиосферы опять расширяется, а количество галактических лучей внутри него снова падает до нормы.
Такие колебания гелиосферы с периодичностью в 2318 лет имеют глубокие последствия для всех планет в целом и для Земли в частности. Частицы солнечного ветра гелиосферы образуют барьер на пути космических лучей — заряженных частиц, летящих от далёких космических объектов. Эти лучи имеют значительную энергию. Если они достигают атмосферы нашей планеты, то часто выбивают протон из встреченных там атомов азота. После этого бывший атом азота становится атомом углерода-14, который окисляется кислородом. Образуется молекула углекислого газа, опускающегося из-за тяжести вниз. У поверхности он связывается растительностью (тогда углерод-14 обнаруживают в древесных кольцах), либо во льду (тогда углерод-14 находят в ледяных кернах). Сходным путём идёт и образование бериллия. Поскольку оба изотопа не очень стабильны, по изменению их концентрации можно датировать всплески и провалы в интенсивности бомбардировки планет космическими лучами. Именно ориентируясь на эти всплески, учёные и предположили существование 2318-летнего цикла, описанного выше.
Однако роль космических лучей не сводится к наработке нестабильных изотопов в стратосфере. Как показал ряд опытов последних лет, подобные лучи провоцируют образование в воздухе центров конденсации облаков. Облака изменяют отражательную способность планеты, влияя на долю солнечных лучей, отражаемых Землёй в космос. Это ведёт к колебаниям средней планетарной температуры — изменениям климата. Именно этим авторы новой работы объясняют странные сдвиги температуры в последние 12 тысяч лет, после окончания ледникового периода. Они полагают, что колебания такого рода были и раньше, но отследить их для более древних периодов сложнее, потому что весь углерод-14 из тех эпох уже распался.
Авторы показывают, что орбитальные резонансы, влияющие на поток падающих на нас космических лучей, существуют и на отрезках короче 2318 лет. В частности речь идет о периодах в 20, 45, 60, 85, 159-171-185 лет. Все они гораздо слабее 2318-летнего, но также могут оказывать влияние на интенсивность образования облаков и, таким образом, климат планеты. Исследователи предполагают, что это может объяснить множество более быстрых скачков температур в древности и средневековье. Например, малый ледниковый период, он же маундеровский минимум, когда температуры упали настолько резко, что климат Западной Европы соответствовал современной средней полосе России.
Последний тезис может вызвать серьёзное противодействие ряда климатологов. Большинство из них полагает, что лишь антропогенные выбросы углекислого газа сильно влияют на климат планеты после окончания ледникового периода. Отсюда и категорические призывы научного сообщества принять меры по борьбе с выбросами парниковых газов и остановить потепление. Если окажется, что климат испытывает серьёзные колебания вне всякого человеческого вмешательства, политику корректировки глобального климата планеты, возможно, придётся пересмотреть.
Многотысячелетние циклы СА
Также существуют циклы в 35 и 100 тысяч лет.
Влияние планет на гелиоактивность
Логично предположить, что на солнечную активность влияет обращение и расположение планет. Их обращение вокруг нашего светила вызывает:
Периодические же сближения планет между собой усиливают это действие.
Важно: ученые из центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) предлагают новую теорию циклов солнечной активности. В работе, опубликованной в журнале Solar Physics, они показали, что 11-летний цикл может быть вызван приливным влиянием некоторых планет Солнечной системы, а именно Венеры, Земли и Юпитера. Исследователи обратили внимание, что эти три планеты выстраиваются в одном направлении примерно раз в 11 лет.
Вероятно, конфигурацией планет нужно объяснять все «разношёрстные» циклы СА, а не только кратные 11-12 годам.
К слову, взгляните на следующие астрономические сопоставления с основным 11-летним циклом СА [точнее, 11,1-летним]:
11,1; 11 сидерических периодов обращения Земли = 11,000 земных лет.
Также посмотрите, как, например, 180-летний ритм СА проявляется в обращениях и соединениях планет:
Вероятно, эти противостояния и парады вызывают на Солнце приливы. Рассмотрим подробнее их силу и периодичность.
Влияние обращения планет на активность Солнца
Прежде всего взглянем на периоды орбит планет Солнечной системы:
Также интересно сравнить ритмы СА с целочисленными рядами планетарных лет:
Об./Пл.
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Плутон
1
0,24
0,62
1,00
1,88
11,90
29,50
84
164,8
248,5
2
0,48
1,24
2,00
3,76
23,80
59,00
168
329,6
497,0
3
0,72
1,86
3,00
5,64
35,70
88,50
252
494,4
745,5
4
0,96
2,48
4,00
7,52
47,60
118,0
336
659,2
994,0
5
1,20
3,10
5,00
9,40
59,50
147,5
420
824,0
1242,5
6
1,44
3,72
6,00
11,28
71,40
177,0
504
988,8
1491,0
7
1,68
4,34
7,00
13,16
83,30
206,5
588
1153,6
1739,5
8
1,92
4,96
8,00
15,04
95,20
236,0
672
1318,4
1988,5
9
2,16
5,58
9,00
16,92
107,1
265,5
756
1483,2
2236,5
10
2,40
6,20
10,0
18,80
119,0
295,0
840
1648,0
2485,0
Часть из этих резонансов включает другие: 4 =2*2, 6 =2*3; 250
500*3, или включают их гармоники: 3 =2+2/2; 170
990+990/2, или резонируют через несколько оборотов: 3*4 = 6*2; 250*4 = 333*3, а некоторые даже являются суммами других: 1490
Влияние резонансов планет на гелиоактивность
Влияние соединений планет на активность Солнца
Планеты-гиганты (ПГ) слабо [?] участвуют в W-активности Солнца, доминирующее влияние оказывают планеты земной группы (ПЗГ). ПГ определяют В-активность Солнца. W-активность, обусловленная ПГ, определяется различными комбинациями сидерических периодов ПГ. За W-активность Солнца ответственны ПЗГ с периодами: Т = 11,083 лет; Т = 8 лет; Т = 6,778 лет [3/5 11-летнего цикла СА], Т = 1,611 лет, которые можно считать универсальными гелиофизическими константами.
Силы, действующие на Солнце, со стороны различных космических объектов (в порядке приливного воздействия):
Ситуация, в которой планеты выстраиваются приблизительно в одну линию, называется парад планет. Пользуясь результатами расчетов из таблицы, оценим суммарное воздействие планет внутри орбиты Сатурна. Находясь на одной линии, эти планеты создают на Солнце гравитационное поле с напряженностью
Таким образом, напряженность гравитационного поля в момент выстраивания шести планет в одну линию увеличивает воздействие Юпитера более, чем на треть. [Впрочем, для упрощения дальнейших расчетов соединений планет влиянием Марса можно пренебречь, как и влиянием центра Галактики.]
Вычисление приливного воздействия гравитационно значимых планет на Солнце
Теперь проверим периоды сближений для этих 4 планет (создающие напряженность поля 2,5-4,7) между собой (без Юпитера):
2 планеты / + третья
Венера
Сатурн
Земля
Меркурий
Юпитер + Венера
x
Юпитер + Сатурн
x
Юпитер + Земля
x
Юпитер + Меркурий
x
На самом деле, таких гравитационных воздействий на Солнце происходит больше ввиду того, что необязательно трём планетам выстраиваться строго по прямой, т.е., нужно учитывать влияние и «парадов планет». Поскольку они происходят не на одной прямой, а близко к ней, общее их приливное воздействие будет несколько меньше показанной суммы в формулк выше.
Для вычислений таких «средних парадов» (поскольку учитываться булдут не 4 или 6, а 5 гравитационно значимых планет) нужно задавать наложения синусоид, что несколько сложнее применяемой выше формулы.
Влияние парадов планет на активность Солнца
Как было сказаны, бывают так же гравитационно значимые планетарные конфигурации, называемые [в астрологии?] «парадами» планет:
Исторически засвидетельствованные парады планет и их вероятные геосоциальные последствия:
Солнечные вспышки
Протуберанцы
Северное сияние
