Одиннадцатилетний цикл активности солнца

Солнечные циклы

Активность нашей звезды временами меняется, и происходит это с определённой периодичностью. Эти периоды и называют солнечными циклами. За солнечные циклы отвечает магнитное поле звезды. Вращение Солнца отличается от вращения твёрдых тел. Разные области звезды обладают различными скоростями, что и определяет величину поля. И оно проявляется в фотосфере солнечными пятнами. Каждый цикл характеризуется сменой полярности магнитного поля.

Известные циклы активности

Одиннадцатилетний

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.

Двадцатидвухлетний

По сути, это двойной цикл Швабе. Он связывает пятна и магнитные поля звезды. Каждые 11 лет изменяется знак магнитного поля и положение магнитных полярностей групп пятен. Для возврата общего магнитного поля в начальное положение требуется два цикла Швабе, или 22 года.

Вековой

Этот цикл 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. Отмечена и двухвековая цикличность. В её минимумы (периоды около 200 лет) наблюдаются устойчивые ослабления солнечной активности. Они длятся десятки лет и носят название глобальных минимумов.

Влияние на нашу жизнь

Как считает М. Гухатхакурта, астрофизик НАСА, не только солнечные максимумы воздействуют на нашу жизнь, но и минимумы тоже. Чередование фаз изменения солнечной активности имеет свою специфику и вредные последствия. В солнечные циклы, на максимумах, обостряются риски сбоя в работе различного оборудования. Более интенсивное ультрафиолетовое облучение нагревает атмосферу, увеличивая её объём. Усиливается лобовое сопротивление, воздействующее на спутники и на МКС. Они мощнее притягиваются к Земле, и приходится корректировать их орбиты. Но от этого есть и некоторая польза: Из-за усиления притяжения космический мусор также устремляется к планете, сгорая в плотных атмосферных слоях.

В минимумы циклов интенсивность ультрафиолетового излучения падает, и от этого атмосфера Земли охлаждается и уменьшается в объёме. Солнечный ветер ослабевает, но усиливается поток космических лучей.

Опубликованы данные норвежских учёных, из которых вытекает, что люди, рождённые в год спокойного Солнца, живут дольше примерно на 5 лет. Были отслежены время рождения и смерти 8600 человек в двух населённых пунктах за период от 1676 до 1878 годов. Этот период выбрали потому, что на него существуют данные за 11-летний цикл активности Солнца. Но механизм влияния активности Солнца на продолжительность жизни пока не ясен.

С цикличностью солнечной активности тесно связаны глобальные события, происходящие на нашей планете. Самые известные эпидемии чумы, холеры, а также учащение наводнений и засух приходятся именно на максимумы активности Солнца. С этим явлением связываются и социальные потрясения. Революции и большие войны тоже укладываются в систему цикличности.

Сбои циклов

Но не всё вписывается в рамки цикличности. Солнце имеет свой характер, и иногда проявляется его своеобразие. Например, 23-й солнечный цикл должен был завершиться в 2007 – 2008 годах. Но не завершился, и чем вызван такой феномен, пока не понятно. Получается, что солнечные циклы – незакономерная закономерность нашего светила.

С середины 2006 до середины 2009 годов Солнце было в глубоком минимуме. Этот период характерен несколькими рекордами спада активности. Отмечались наименьшие показатели скорости солнечного ветра. Наблюдалось максимальное число дней без пятен. Активность вспышек упала к нулю. Из этого вытекают возможные варианты дальнейшего поведения Солнца. Если считать, что в каждом цикле звезда высвобождает определенное количество энергии, то после нескольких лет пассивности, она должна эту энергию выбросить. То есть, новый цикл должен быть очень быстрым и достичь высочайших значений.

Предельно высокие максимумы за все годы наблюдений не фиксировались. А вот исключительные минимумы отмечались. Из этого следует, что провал активности – намёк на сбой солнечных циклов.

Источник

Одиннадцатилетний цикл солнечной активности

Одиннадцатилетний цикл (цикл Швабе, цикл Швабе-Вольфа) — наиболее заметно выраженный цикл солнечной активности с длительностью около 11 лет.

Утверждение о наличии 11-летней цикличности в солнечной активности иногда называют «законом Швабе-Вольфа».

Содержание

Характеристики

Цикл характеризуется довольно быстрым (в среднем примерно за 4 года) увеличением числа солнечных пятен, а также других проявлениями солнечной магнитной активности, и последующим, более медленным (около 7 лет), его уменьшением. В ходе цикла наблюдаются и другие периодические изменения, например — постепенное сдвижение зоны образования солнечных пятен к экватору («закон Шпёрера»).

«Одиннадцатилетним» цикл называют условно: его длина в XVIII—XX веках менялась от 7 до 17 лет, а в XX веке в среднем была ближе к 10,5 годам.

Хотя для определения уровня солнечной активности можно использовать различные индексы, чаще всего для этого применяют усреднённое за год число Вольфа. Определённые с помощью этого индекса 11-летние циклы условно нумеруются начиная с 1755 года. В 2008 году начался 24-й цикл солнечной активности.

История открытия

Невооружённым глазом пятна на Солнце люди наблюдали по меньшей мере несколько тысячелетий. Первое известное письменное свидетельство об их наблюдении — комментарии китайского астронома Гань Дэ в звёздном каталоге — относится к 364 году до н. э. [1] С 28 года до н. э. астрономы Китая вели регулярные записи наблюдений пятен в официальных хрониках. [2]

В начале XVII века, с изобретением телескопа, астрономы начали систематические наблюдения и исследования солнечных пятен, однако 11-летняя цикличность ускользнула от их внимания. Частично это может объясняться тем, что солнечная активность была сравнительно низка даже в начале XVII века, а к его середине начался минимум Маундера (1645—1715) и количество солнечных пятен на Солнце на многие десятилетия снизилось.

На периодичность в поведении солнечных пятен астрономы впервые обратили внимание только в первой половине XIX века. Первыми эту закономерность отметил в 1844 году немецкий астроном-любитель Г. Швабе. Опираясь на свои наблюдения Солнца в 1826—1843 годах, он опубликовал таблицу, содержащую ежегодные количества пятен за всё время наблюдений, и указал на 10-летний период в их появлении. [3] . Статья Швабе осталась почти незамеченной. Тем не менее, она привлекла внимание другого немецкого астронома, Р. Вольфа, который с 1847 года начал собственные наблюдения пятен и ввёл индекс их количества — «цюрихское число», которое ныне часто называют числом Вольфа. Наконец, на результаты Швабе обратил внимание немецкий энциклопедист А. фон Гумбольдт, который в 1851 году опубликовал таблицу Швабе, продолженную последним до 1850 года, в своей энциклопедии «Космос». [4]

Теория

Для объяснения подобной периодичности в возникновении пятен обычно используется теория солнечного динамо.

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

Астрономы объявили о начале нового солнечного цикла

Солнце в максимуме активности в апреле 2014 года (слева) и в минимуме — в декабре 2019 года.

Эксперты по космической погоде из NASA и американского метеорологического агентства NOAA объявили о начале нового 11-летнего цикла солнечной активности, 25-го по счету с 1749 года, когда был начат отсчет числа солнечных пятен, говорится в сообщении аэрокосмического агентства.

Колебания числа пятен на диске Солнца — самое заметное проявление цикла активности светила. Сами пятна люди замечали с древности, астрономы начали их регулярно наблюдать в XVI веке, но только в 1843 году Рудольф Вольф открыл 11-летний цикл. Он смог восстановить эту циклическую последовательность до середины XVIII века, до 1749 года, когда начался цикл, которому был присвоен номер 1.

Формирование полоидального поля при вращении Солнца (причина появления солнечных пятен).

Pearson Prentice Hall

Большое количество солнечных пятен сопровождается другими проявлениями солнечной активности: рентгеновскими вспышками, корональными выбросами массы, корональными дырами. Эти явления приводят к возмущениям в солнечном ветре, что в свою очередь влияет на магнитное поле Земли, порождая геомагнитные бури и полярные сияния.

В периоды, когда пятен мало или вовсе нет — во время минимума солнечного активности, — все эти события сходят на нет. Затем пятна появляются снова, активность начинает расти, но это уже пятна нового солнечного цикла — они имеют противоположную магнитную полярность и возникают ближе к полюсам, а затем, по мере «старения» цикла, опускаются все ниже к экватору.

Прошедший, 24-й солнечный цикл и прогноз на 25-й. По вертикали — число солнечных пятен.

Источник