Циклы солнечной активности
Солнечная активность происходит с особой периодичностью, которую называют циклом. Во время этого процесса возникают пятна на Солнце, вспышки, протуберанцы и прочие явления.
Наблюдение за солнечной активностью ведется уже очень долгое время. Первые пятна на Солнце были замечены примерно за тысячу лет до нашей эры. А когда появились первые телескопы, ученые смогли изучить нашу звезду более тщательно. Так они пришли к выводу, что пятна появляются на Солнце не случайно, а периодически, и что они как-то могут влиять на погодные и климатические изменения на нашей планете. Вычислить точные цифры и систематизировать их удалось лишь в 19-ом столетии.
Досконально связь между солнечной активностью и земной погодой не изучена до сих пор. Однако сегодня в этом ученым помогают спутники, обсерватории и более мощные телескопы.
.jpg)
Солнечная активность
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.
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
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.
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
Цикл солнечной активности
Изменения активности Солнца, возникающие с особой периодичностью, называются солнечный цикл. Они отражают появление сильных магнитных полей, проявляющихся в фотосфере в виде темных солнечных пятен.
Наблюдать за этим явлением нашей звезды начали еще в древности. Впервые пятна на Солнце разглядели еще в Китае около 3 тысяч лет назад. Появление первых телескопов способствовало более детальному изучению небесного светила. Была установлена периодичность появления пятен в фотосфере, их поведение, а также связь с изменениями погоды и климата на Земле. В 19 веке удалось систематизировать все сведения и вычислить циклы Солнца.
В наше время связь между процессами внутри нашей звезды и погодой на Земле продолжает изучаться благодаря орбитальным обсерваториям и метеорологическим спутникам.
Известные циклы активности
Самым изученным и наиболее выраженным циклом солнечной активности является одиннадцатилетний цикл, открытый немецкий астрономом и ботаником Генрихом Швабе. Для начала стоит понять что это такое. Если очень просто выразится то это изменение уровня динамичности нашей звезды на протяжение отрезка времени.
Другими наблюдаемыми изменениями нашего светила есть:
- 22-летний (Хейла);
- Вековой (Гляйсберга);
- Тысячелетний (Холлстатта).
11-летний
Самый известный и исследованный солнечный цикл отражает усиление и последующее ослабление магнитных полей звезды, продолжающиеся в течение 11 лет. Первые 4 года заметно возрастает число солнечный пятен и наблюдается сдвижение их зоны образования к экватору. В это время регистрируются мощные протуберанцы и учащаются вспышки на Солнце. Следующие 7 лет активность звезды постепенно убывает.
Цикл Швабе не всегда длится ровно 11 лет. До 20 века его значения изменялись от 7 до 18 лет, а в середине прошлого столетия его средняя продолжительность стала равняться 10,5 годам. Новая одиннадцатилетняя периодичность изменений магнитного поля звезды началась в 2009 году.
Для определения уровня 11-летнего периода солнечной магнитной активности устанавливают число Вольфа – относительное число пятен в фотосфере. С помощью данного показателя вычисляется минимум и максимум изменений, начиная с 1755 года. Наиболее интенсивной смена магнитных полей Солнца была в 19 цикле Швабе: максимальное и минимальное значения числа Вольфа составляли соответственно 201 и 40.
22-летний
Отражает изменения магнитного поля Солнца. На протяжении одного цикла Швабе происходит смена знаков магнитных полюсов Солнца. Для того, чтобы они вернулись к исходному состоянию, требуется еще 11 лет. Это периодичность и составляет 22-летний цикл солнечной активности.
Вековой
Его продолжительность в среднем составляет 85 лет. Он связан с 11-лений периодичностью активности Солнца и отражает наиболее максимальные ее изменения. Последний максимум вековой цикличности магнитного поля звезды наблюдался в 19 цикле Швабе, а следующий придется на середину 21 века.
Тысячелетний
Все описанные выше изменения укладываются в наиболее крупную периодичность изменений активности Солнца продолжительностью более 2300 лет. Ее наличие подтвердило измерение радиоактивного изотопа углерода в атмосфере Земли.
Влияние на нашу жизнь
Зависимость жизни на нашей планете и интенсивности процессов в нашей звезде изучается не только астрономами, но и метеорологами, физиками, медиками и историками. Установлено, что в периоды максимального числа пятен на Солнце наблюдается больше сбоев и поломок разнообразного оборудования, требуют корректировки своей орбиты околоземные спутники и станции. В это время увеличивается продолжительность засухи, ведущей к снижению урожайности сельскохозяйственных угодий. Вспышки эпидемий смертельно опасных заболеваний, а также наиболее крупные социальные потрясения также наблюдаются в периоды максимума солнечной магнитной активности.
Сбои цикличности
Невозможно точно спрогнозировать начало и конец следующей солнечной активности, а также поведение звезды в течение этого времени. Например, 23-й цикл Швабе должен был закончиться в 2007 году, но продолжался до 2009. В 2012 году ожидался максимум числа пятен и вспышек на Солнце, но их число было меньше, чем в 2011 году. В период с 2006 по 2009 годы солнечная активность упала на рекордно низкую отметку за всю историю наблюдений. Считается, что за такой пассивностью Солнца должен последовать всплеск его активности и следующая периодичность может стать рекордно высоким.
Источник
Какие годы были годами активного солнца
Графики на этой странице отображают динамику активности Солнца в период текущего солнечного цикла. Таблицы обновляются каждый месяц SWPC с последними прогнозами ISES. Наблюдаемые значения представляют собой временные значения, которые заменяются конечными данными, когда они доступны. Все графики на этой странице могут быть экспортированы в виде файлов JPG, PNG, PDF или SVG. Каждый набор данных может быть включен или выключен, щелкнув соответствующее описание под каждым графом.
Количество солнечных вспышек C, M и X-класса в год
На этом графике показано количество солнечных вспышек C, M и X-класса, которые произошли в течение заданного вами года. Это дает представление о количестве солнечных вспышек по отношению к числу солнечных пятен. Таким образом, это еще один способ увидеть как эволюционирует солнечный цикл с течением времени. Эти данные поступают из SWPC NOAA и обновляются ежедневно.
На приведенном ниже графике показано количество солнечных вспышек C, M и X-класса, которые произошли в течение последнего месяца вместе с количеством солнечных пятен каждого дня. Это дает представление о солнечной активности в течение последнего месяца. Эти данные поступают из SWPC NOAA и обновляются ежедневно.
Количество безупречных дней в году
В периоды низкой солнечной активности на поверхности Солнца могут полностью отсутствовать солнечные пятна, такое состояние Солнца считается безупречным. Это часто бывает во время солнечного минимума. На графике показано количество дней в течение определенного года, когда на поверхности Солнца отсутствовали пятна.
Кол-во дней в году когда наблюдались геомагнитные бури
На этом графике показано количество дней в году когда наблюдалась геомагнитные бури и насколько сильными были эти бури. Это дает представление о том, в какие годы было много геомагнитных бурь и динамика их интенсивности.
Источник
Какое было Солнце в момент вашего рождения?
Сейчас ученые уже ясно представляют всю цепочку солнечно-земных связей, приводящих к магнитным бурям, но наука находится в зачаточном состоянии, чтобы проследить связь между Человеком и Солнцем, «рождением Человека и Солнцем». Только сороковые года прошлого века положили началу статистическим данным за вспышками на Солнце в Англии, Германии и России, а 60-70 лет статистики оказался малый срок для такого гиганта, как центр солнечной системы. Ученым и общественности уже известно одиннадцатилетний цикл солнечной активности, но не исключено, что этот цикл – часть макроцикла – 22, 33, некоторые склоняются к 400-летнему циклу.
Киевский ученый Александр Букалов сопоставил даты рождения и смерти множества людей с 11-летним циклом солнечной активности. И вот что выяснилось. Если родился человек на пике солнечных вспышек, то умирает он, когда на звезде затишье, и наоборот! Эта закономерность сработала в 67% случаев. Какая тут может быть связь? Букалов объясняет: зародыш как бы «подстраивается» под те условия, в которых ему довелось развиваться, — в том числе и под состояние магнитного поля. И потом, в жизни ему комфортнее жить в той обстановке, которую он «запомнил» до рождения. А когда «погода» непривычная, организм напрягается. С возрастом это все труднее. Риск заболеть и даже умереть выше в эти периоды. По мнению ученого, для продления жизни каждому было бы полезно знать, как вело себя солнце накануне вашего рождения. Так можно высчитать свои «критические» годы и провести профилактику в нужное время.
Возможно люди, рожденные в разные периоды солнечной активности по-разному переносят магнитные бури, и не только…Но это только гипотеза.
Источник
Год спокойного Солнца
Целых одиннадцать дней на Солнце, вопреки известной поговорке, нет ни одного пятна. Это значит, что наша звезда вступает в период минимальной активности и в течение ближайшего года магнитные бури и рентгеновские вспышки станут редкостью. О том, что происходит с Солнцем, когда его активность вновь возрастет и чем объясняются эти спады и подъемы, мы попросили рассказать сотрудника Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, доктора физико-математических наук Сергея Богачева.
Сегодня на Солнце пятен нет
Среднемесячное число Вольфа на Солнце — индекс, которым ученые измеряют число солнечных пятен — за первые три месяца 2018 года опустилось ниже значения 10. До этого в 2017 году оно держалось на уровне 10–40, в еще годом ранее в отдельные месяцы достигало 60. Одновременно на Солнце почти перестали происходить солнечные вспышки, а вместе с ними к нулю стремится и число магнитных бурь на Земле. Все это свидетельствует о том, что наша звезда уверенно движется в сторону очередного минимума солнечной активности — состояния, в котором она оказывается приблизительно каждые 11 лет.
Само понятие солнечного цикла (а под ним понимается как раз периодическая смена максимумов и минимумов солнечной активности) является фундаментальным для физики Солнца. Вот уже более 260 лет, с 1749 года, ученые в ежедневном режиме следят за Солнцем и аккуратно записывают положение солнечных пятен и, конечно же, их число. И, соответственно, вот уже более 260 лет на этих кривых наблюдаются периодические изменения, чем-то похожие на биение пульса.
Каждому такому «удару солнечного сердца» присваивают номер, и всего с момента начала наблюдений таких ударов наблюдалось 24. Соответственно, именно столько солнечных циклов пока знакомо человечеству. Сколько же их было всего, существуют ли они все время, пока существует Солнце, или появляются эпизодически, меняется ли их амплитуда и продолжительность и какую длительность, например, имел солнечный цикл во времена динозавров — на все эти вопросы ответа нет, равно как на вопрос, характерен ли цикл активности для всех звезд солнечного типа или существует лишь на некоторых из них, и если существует, то будут ли две звезды с одинаковым радиусом и массой иметь одинаковый период цикла. Мы не знаем и этого.
Таким образоом, солнечный цикл относится к наиболее интересным солнечным тайнам, и хотя мы достаточно много знаем о его природе, все же многие фундаментальные его основы для нас все еще являются загадкой.
График солнечной активности, измеренной по числу пятен на Солнце, за всю историю наблюдений
SILSO data/image, Royal Observatory of Belgium, Brussels
Солнечный цикл тесно связан с наличием у Солнца так называемого тороидального магнитного поля. В отличие от земного магнитного поля, имеющего вид магнита c двумя полюсами — север и юг, линии которого направлены сверху вниз, на Солнце есть особый вид поля, который отсутствует (или неразличим) на Земле — это два магнитных кольца с горизонтальными линиями, которые опоясывают Солнце. Одно располагается в северном полушарии Солнца, а второе в южном, примерно симметрично, то есть на таком же расстоянии от экватора.
Основные линии тороидального поля лежат под поверхностью Солнца, но часть линий может всплывать на поверхность. Именно в этих местах, где магнитные трубки тороидального поля пробивают солнечную поверхность, и возникают солнечные пятна. Таким образом, число пятен в некотором смысле отражает мощность (или более точно — поток) тороидального магнитного поля на Солнце. Чем сильнее это поле, тем крупнее пятна, тем больше их число.
Соответственно, из того, что раз в 11 лет пятна на Солнце исчезают, можно сделать предположение, что раз в 11 лет на Солнце исчезает тороидальное поле. Да, так оно и есть. И собственно это — периодическое появление и исчезновение солнечного тороидального поля с периодом 11 лет — и является причиной солнечного цикла. Пятна же и их число лишь являются косвенными признаками этого процесса.
Почему же солнечный цикл измеряется по числу пятен, а не по силе магнитного поля? Ну, хотя бы потому, что в 1749 году магнитное поле на Солнце наблюдать, конечно, не могли. Магнитное поле Солнца было обнаружено лишь в начале XX века американским астрономом Джорджем Хейлом, изобретателем спектрогелиографа — прибора, способного с высокой точностью измерять профили линий солнечного спектра, и в том числе наблюдать их расщепление под действием эффекта Зеемана. Собственно, это было не только первое измерение поля Солнца, а вообще первое обнаружение магнитного поля у внеземного объекта. Так что астрономам XVIII-XIX веков только и оставалось, что наблюдать солнечные пятна, и у них не было никакой возможности даже догадаться об их связи с магнитным полем.
Но почему тогда пятна продолжают считать в наши дни, когда развита многоволновая астрономия, в том числе наблюдения из космоса, которые, конечно, дают много более точную информацию о солнечном цикле, чем простой подсчет числа Вольфа? Причина очень проста. Какой бы современный параметр цикла вы ни измерили и как бы точен он ни был, эту цифру нельзя будет сравнить с данными XVIII, XIX, да и большей частью XX века. Вы просто не поймете, насколько сильным или слабым является ваш цикл.
Последний цикл солнечной активности
SILSO data/image, Royal Observatory of Belgium, Brussels
Единственный способ такого сравнения — это посчитать число пятен, причем точно тем же методом и по точно той же формуле, что и 200 лет назад. Хотя возможно, что лет через 500, когда будут накоплены значительные ряды новых данных о числе вспышек, о потоках радиоизлучения, ряд чисел пятен окончательно утратит актуальность и сохранится лишь как часть истории астрономии. Пока же это не так.
Знание природы солнечного цикла позволяет делать некоторые предсказания о числе и расположении пятен на Солнце и даже точно определить момент, когда начинается новый солнечный цикл. Последнее утверждение может показаться сомнительным, так как в ситуации, когда число пятен снизилось почти до нуля, кажется невозможным уверенно утверждать, что пятно, которое было вчера, относилось к предыдущему циклу, а пятно сегодня — уже часть нового цикла. Тем не менее такой способ есть, и он связан именно со знанием природы цикла.
Так как солнечные пятна возникают в тех местах, где поверхность Солнца пробивают линии тороидального магнитного поля, то каждому пятну можно присвоить некую магнитную полярность — просто по направлению магнитного поля. Пятно может быть «северным» или «южным». Более того, так как трубка магнитного поля должна пробивать поверхность Солнца в двух местах, то и пятна должны преимущественно образовываться парами. При этом пятно, образовавшееся в месте, где линии тороидального поля выходят из поверхности, будет иметь северную полярность, а парное ему пятно, образовавшееся там, где линии уходят обратно — южную.
Поскольку тороидальное поле опоясывает Солнце как кольцо и направлено горизонтально, то и пары пятен ориентированы на диске Солнца преимущественно горизонтально, то есть располагаются на одной широте, но одно впереди другого. А так как направление линий поля во всех пятнах будет одинаковое (они ведь образованы одним магнитным кольцом), то и полярности всех пятен будут ориентированы одинаково. Например, первое, ведущее, пятно во всех парах будет северным, а второе, отстающее, южным.
Структура магнитных полей в районе солнечных пятен
Такой шаблон будет поддерживаться все время, пока существует данное кольцо поля, то есть все 11 лет. В другом же полушарии Солнца, где располагается симметричное второе кольцо поля, полярности также будут сохраняться все 11 лет, но иметь обратную направленность — первые пятна будут наоборот южными, а вторые — северными.
Что же происходит, когда меняется солнечный цикл? А происходит достаточно удивительная вещь, называемая переполюсовкой. Северный и южный магнитные полюса Солнца меняются местами, а вместе с ними меняется и направление тороидального магнитного поля. Сначала это поле проходит через ноль, это-то и называется солнечным минимумом, а затем начинает восстанавливаться, но уже с другим направлением. Если в предыдущем цикле передние пятна в каком-то полушарии Солнца имели северную полярность, то в новом цикле они уже будут иметь южную. Это и позволяет отличить друг от друга пятна соседних циклов и уверенно зафиксировать момент, когда начинается новый цикл.
Если же возвратиться к событиям на Солнце прямо сейчас, то мы наблюдаем процесс умирания тороидального поля 24-го солнечного цикла. Остатки этого поля все еще существуют под поверхностью и даже иногда всплывают наверх (в эти дни мы видим отдельные слабые пятна), но в целом это последние следы умирающего «солнечного лета», как отдельные последние теплые дни в ноябре. Несомненно, что уже в ближайшие месяцы это поле окончательно умрет и солнечный цикл достигнет очередного минимума.
Прогноз солнечной активности (зеленая часть кривой) на период до середины 2019 года
SILSO data/image, Royal Observatory of Belgium, Brussels
Сколько времени потребуется Солнцу, чтобы сформировать магнитные кольца нового цикла? Обычно на это уходит год или два, хотя даже та короткая 260-летняя история наблюдений, которая есть сейчас, показывает, что процесс этот очень непредсказуем и в истории наблюдений были как более быстрые, так и существенно более медленные процессы смены циклов, вплоть до полной заморозки этого процесса на десятилетия (маундеровский минимум). Пока же специалисты ждут появления пятен нового солнечного цикла в 2019 году. Если это произойдет, то дальше солнечный маховик начнет раскручиваться и очередного пика активности наша звезда достигнет в 2022–2024 годах.
Источник