Cтатья «Солнечная цикличность»

Кизилов К.Р. преподаватель кафедры «Теоретическая и экспериментальная физика» Туркменский государственный университет им. Махтумкули (Туркменистан, г. Ашгабад)

СОЛНЕЧНАЯ ЦИКЛИЧНОСТЬ

Солнечная цикличность или цикл солнечных пятен — периодические изменения в солнечной активности. Наиболее известен и лучше всего изучен солнечный цикл с длительностью около 11 лет («цикл Чижевского»). Иногда, в узком смысле, под солнечным циклом понимают именно 11-летний цикл солнечной активности. Выделяют также удвоенный цикл Швабе длиной около 22 лет (так называемый «цикл Хейла»), имея в виду, что состояние глобального магнитного поля Солнца возвращается к исходному через два полных 11-летних цикла. В поведении солнечной активности имеются также гораздо менее выраженные циклы большей длительности: например, «цикл Гляйсберга» с периодом около одного века, а также сверхдлинные циклы длиной в несколько тысяч лет.

Ключевые слова: солнечная активность, цикл Швабе, магнитное поле, солнечная цикличность, цикл Хейла.

Первые пятна начинают появляться в высоких широтах, когда начинается цикл солнечных пятен. Это связано с тем, что широты, в которых дифференциальный градиент вращения является наибольшим, находятся на широтах около ±45⁰, и магнитные силовые линии становятся более извилистыми и усиливаются на этих широтах. В начале цикла количество групп пятен очень мало (несколько) и недолговечно. Большинство групп умирают, не завершив свой эволюционный процесс. В течение следующих 1-2 лет широты обеих групп пятен в обоих полушариях меняются (в сторону более низких широт), и их количество и продолжительность жизни увеличиваются. Обычно цикл за 3 или 4 года достигает максимальной эффективности. В это время группы находятся на широте ±20⁰ -25⁰ , и за один день видно, как 10-15 групп пятен покрывают поверхность Солнца. В каждой группе много мелких пятен. Они указывают на высокую солнечную активность. Первые 3-4 года цикла называются максимальными выходами. Остальные 7-8 лет цикла также называются спусками. Обычно они используются в виде подъемного рычага и спускового рычага. После максимума интенсивность активности уменьшается. Образуется небольшое количество групп пятен, но эти группы неожиданно велики. Ближе к концу цикла широта групп пятен уменьшается до ±5⁰ , и теперь группы пятен начинают формироваться очень редко. Когда вводится минимальный период, иногда в течение нескольких месяцев на Солнце не видно ни единого пятнышка. Например, мы рассмотрели 24-й цикл. Ни одна группа пятен не появлялась на Солнце в течение 581 дня на максимуме цикла и 490 дней на спускаемом аппарате.

Особенностью циклов дека является то, что активность неравномерна в обоих полушариях, а также наблюдается фазовый сдвиг активности между полушариями. Например, в 24-м цикле существуют как фазовый сдвиг между полушариями, так и различия в интенсивности.

Индекс, представляющий солнечную активность, был разработан Вольфом (1849). Вольф разработал корреляцию для представления относительной активности Солнца. Относительное число, разработанное Вольфом, основано на пятнах и группах пятен на видимом диске Солнца. Относительное число

R=k(10g+f)

в виде выражается коррелятом. ЗдесьR–это число, представляющее относительную активность Солнца за день наблюдения,“g” и “f” обозначают, соответственно, количество групп пятен на солнечном диске и общее количество пятен в этих группах.Число“10”, приведенное в корреляции, указывает на то, что группа пятен в 10 раз сильнее, чем группа пятен. “k” – поправочный коэффициент, обеспечивающий стандарт для обсерваторий. Этот коэффициент зависит от наблюдателя, размера телескопа и атмосферных условий. График относительногочисла по времени, полученный в результате длительных периодов наблюдений, дает нам информацию о том, как солнечная активность развивалась в течение многих лет. Среднемесячные и годовые значенияRсоздаются для большей согласованности графиков. Даже корректировка данных за 12 месяцев дает представление об общем ходе деятельности. На рисунке 1 показано изменение относительного числа, включающего 1700-2019 годы.

Рисунок 1: Скорректированное ежемесячное относительное число. (1700-2019г.)

При внимательном рассмотрении на рисунке 1 видно, что активность снижается до минимума примерно каждые 11 лет. Это называется циклом солнечных пятен, и когда Фурье-анализ применяется к данным, охватывающим очень долгие годы, средняя продолжительность цикла составляет 11,2 года. При более тщательном анализе можно увидеть множество характеристик, например, что эти периоды неравномерны, амплитуда изменяется, а время подъема и спуска до максимума различно.

Генрих Швабе (1844 г.) был первым, кто обнаружил в своей работе, что количество пятен сильно меняется в течение солнечного цикла. Магнитное поле Солнца также демонстрирует циклическую характеристику во времени, цикл магнитного поля, то есть время, необходимое полюсам для достижения той же отметки, составляет 22 года. Этот цикл называется циклом магнитного ореола. Соответственно, знаки магнитных полюсов Солнца меняются каждые 11 лет, а по прошествии еще 11 лет оно возвращается к своей прежней полярности.

В основе 11-летнего цикла лежат три закона:

Закон Вальдмайера: В течение 11 летнего цикла вся деятельность развивается очень быстро и постепенно уменьшается. Это, в свою очередь, тот случай, когда рычаг подъема круче, чем рычаг спуска.

Закон Шперера: каждый цикл начинается в высоких широтах, около 40 градусов. Затем пятна, рождающиеся в конце цикла,приближаются к экватору и в конечном итоге начинают появляться на низких широтах около экватора примерно на 5 градусах. Только выступы и корональные явления начинают формироваться к полюсам по мере приближения цикла к максимуму.

Закон Хейла: в течение 11 летнего цикла полярность передних пятен групп пятен в одном полушарии отмечена так же, как магнитная полярность этого полушария, полярность задних пятен отмечена противоположно. В следующем цикле магнитные полярности полушарий меняются на противоположные.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Seliz Koç. 24. Güneş leke çevriminin genel özellikleri ve diğer bazi leke çevrimleriyle karşilaştirilmasi (Yüksek lisans tezi). - Istanbul, 2019;

2. w.wikipedia.ru;

3. В.Н.Глазков. Астрономия. Москва -2015

Kizilov K.R. Turkmen State University named after Magtymguly (Ashgabat, Turkmenistan)

SOLAR CYCLICITY

Solar cyclicity or sunspot cycle is a periodic change in solar activity. The most famous and best studied is the solar cycle with a duration of about 11 years (“Chizhevsky cycle”). Sometimes, in a narrow sense, the solar cycle is understood as the 11-year cycle of solar activity.There is also a double Schwabe cycle of about 22 years in length (the so-called “Hale cycle”), meaning that the state of the Sun’s global magnetic field returns to its original state after two full 11-year cycles. There are also much less pronounced cycles of longer duration in the behavior of solar activity: for example, the “Gleisberg cycle” with a period of about one century, as well as ultra-long cycles lasting several thousand years.

Key words:solar activity,Schwabe cycle,magnetic field, solar cyclicity,Hale cycle.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/607458-ctatja-solnechnaja-ciklichnost