Солнце

7.11.11 Население земли знает о солнечных пятнах издревле. При везении их можно увидеть даже без всякой оптики. Для этого лучше следить за Солнцем при сильной запыленности воздуха, рассеивающей солнечный свет.

Солнечная поверхность живет очень сложной жизнью. «В среднем» она светит как умеренно нагретое полностью темное тело. В то же время там повсевременно появляются и исчезают аномальные зоны, вызывающие колебания солнечного блеска. Самые известные из их – это, естественно, области относительно прохладной и поэтому наименее броской плазмы, солнечные пятна


Судя по всему, конкретно пришедшая из Центральной Азии песочная буря позволила китайским астрономам увидеть солнечные пятна еще в 165 году до н.э. и в первый раз в истории зафиксировать данный факт в письменных документах (по другим данным, китайские и корейские звездочеты знали о пятнах куда ранее, около 800 года до н.э.). В 28 году до н.э. китайские хронисты начали часто заносить в свои анналы результаты подсчета солнечных пятен, который длился без малого 17 веков.

В декабре 1610 года пятна рассмотрел в зрительную трубу британец Томас Хэрриот, разделяющий с Галилео Галилеем славу изобретателя телескопа. Позднее схожие наблюдения выполнили сам Галилей и трое германских астрологов, отец и отпрыск Фабрициусы и Кристоф Шейнер. Галилей суммировал свои результаты в сочинении «Письма о солнечных пятнах», где, кстати, в первый раз определил принцип инерции.

В предстоящем наблюдение пятен сделалось достаточно рутинным занятием и астрономов-профессионалов, и любителей. Таким был и германский аптекарь Самуэль Генрих Швабе, который в 1826 году начал вести неизменный счет пятнам. Он увидел, что четыре года спустя их количество достигнуло максимума, а позже стало убывать. Швабе продолжал собственный регистр еще 13 лет и сделал вывод, что число пятен изменяется с десятилетним периодом. От него эстафету перенял швейцарец Иоганн Рудольф Вольф, который к тому же собрал и проанализировал все известные сведения о пятнах, начиная с наблюдений Хэрриота. В итоге он сделал вывод, что обычная длительность цикла составляет приблизительно 11 лет, и с того времени эта оценка не поменялась. Вобщем, на данный момент понятно, что это только средний показатель. Анализ наблюдений, выполненных с начала XVIII века, указывает, что настоящая протяженность варьирует с 9 до 14 лет.

Циклы регистрируются по номерам, которые им приписывают уже третье столетие. Самым первым считается цикл 1755–1766 годов, так как конкретно с него Вольф начал свою реконструкцию периодов солнечной активности. В январе 2008 года на Солнце было увидено пятно, знаменующее начало еще одного, 24-го цикла. Прогнозисты предвещают, что он будет очень масштабным. Ожидается, что в его максимуме, который придется на 2011 либо 2012 год, будет наблюдаться до нескольких 10-ов пятен. Для оценки солнечной активности и количества пятен применяется число Вольфа, равное сумме числа пятен и умноженного на 10 числа групп пятен, умноженной на нормировочный коэффициент, зависящий от наблюдающего и телескопа.




Хотя усредненный период солнечных циклов стабилен, их амплитуда изменяется. Это обосновал младший современник Вольфа британец Уолтер Маундер. А именно, он увидел, что в 1645–1715 годах количество пятен резко снизилось против средних цифр. В максимуме цикла оно тотчас доходит до нескольких 10-ов, но в те годы измерялось единицами. Этот провал именуют минимумом Маундера. Его предпосылки пока неопознаны. Интересно, что минимум Маундера в точности пришелся на середину резкого похолодания в Европе и Северной Америке, известного как Малый ледниковый период. Была ли здесь связь, тоже не ясно.

Любителем астрономии был и обеспеченный британский пивовар Ричард Каррингтон, который посреди XIX века заинтересовался движением пятен. Он установил, что после прохождения еще одного минимума новые пятна поначалу возникают по обе стороны от экватора приблизительно на широте 30 градусов, а потом начинают появляться и в более низких широтах прямо до десятиградусной отметки. Маундер проиллюстрировал эту закономерность при помощи серии расположенных повдоль временной оси диаграмм, напоминающих распахнутые крылья бабочки.




На середину XIX столетия пришлась и 1-ая демонстрация связи меж солнечной активностью и магнетизмом. Германский астролог Иоганн фон Ламонт и британец сэр Эдвард Сэбин увидели, что конфигурации числа пятен отлично коррелируют с колебаниями величины земного магнитного поля. Более чем через полста лет, в 1908 году, южноамериканский астролог Джордж Эллери Хэйл открыл расщепление спектральных линий излучения атомов водорода, приходящего из области пятен. Он был знаком с исследовательскими работами голландца Питера Зеемана, который двенадцатью годами ранее обосновал, что такое расщепление имеет место в сильных магнитных полях и что свет дублетных линий поляризован в обратных направлениях. Хэйл начал находить и отыскал эту поляризацию, после этого вычислил, что поля снутри пятен добиваются 3000 гауссов (земное магнитное поле не дотягивает и до половины гаусса). Он установил, что свежеиспеченные пятна в каждом полушарии, обычно, появляются парами, при этом их локальные магнитные поля имеют обратную полярность. Он также показал, что эти полярности на каждом новеньком цикле меняют символ. Таким макаром, если учесть не только лишь число пятен, да и их магнитные свойства, длительность солнечного цикла умножается и он составляет 22 года, а не 11.

После исследовательских работ Хэйла уже не приходилось колебаться, что пятна и их циклы конкретно связаны с солнечным магнетизмом. В ХХ веке для их разъяснения были выдуманы модели, основанные на принципах магнитной гидродинамики. До полной теории пятен на данный момент еще далековато, но главные пункты уже установлены. Не приходится колебаться, что они служат видимыми метками проникания в фотосферу сильных магнитных полей, рождающихся в конвективной зоне. Эти поля уменьшают поток энергии, исходящий из глубин Солнца, и потому в месте их выхода на поверхность температура падает. Вобщем, это понижение температуры компенсируется тем, что поблизости границ пятна обычно появляются перегретые зоны, которые так же горячее средней температуры фотосферы, как пятна ее холоднее. Потому варианты общей светимости Солнца в максимумах и минимумах достаточно малы, всего только порядка десятой толики процента.

Солнечные циклы проявляют себя не только лишь в периодичности рождения пятен. С ними скоррелировано огромное количество других атмосферных процессов – к примеру, частота солнечных вспышек. В общем, все гласит за то, что циклы вызываются повторяющимися волновыми процессами глобальных (если этот термин применим к Солнцу) масштабов, которые протекают в солнечных глубинах, но самым суровым образом оказывают влияние на динамику солнечной атмосферы.



Естественно, сами пятна не достаточно заинтересовывают кого-то, не считая астрологов. Но провождающая их солнечная активность (вместе с геомагнитной) определяет так именуемую галлактическую погоду, которая оказывает существенное воздействие на нашу жизнь.

Во время солнечных вспышек увеличивается уровень рентгеновского и Ультрафиолетового излучения Солнца. До поверхности Земли, правда, оно практически не доходит, поглощаясь ионосферой. «В такие моменты ионосфера разогревается и ‘разбухает’, плотность газа на высотах в несколько сотен км возрастает, при всем этом низкоорбитальные спутники ‘тормозятся’, ‘проседают’ и могут быть потеряны, – разъясняет «ПМ» Анатолий Петрукович, заведующий лабораторией динамики энергичных частиц и галлактической погоды Института галлактических исследовательских работ (ИКИ) РАН. – После массивных солнечных вспышек нередко требуется корректировать орбиты спутников либо орбитальных станций. Не считая того, происходит аномальная ионизация ионосферы, которая приводит к нарушению радиосвязи, иногда на многие часы».

Более суровую опасность для современной технологической цивилизации представляют солнечные галлактические лучи, потоки заряженных частиц, выкидываемых Солнцем во время вспышек. Они относительно неспешные – в отличие от рентгена, летят до Земли несколько часов. «Потоки этих частиц в целом задерживаются магнитосферой Земли, – гласит Анатолий Петрукович. – Их воздействие проявляется в главном в отношении спутников на орбитах выше 1000 км, также в больших широтах, где они все-же добиваются ионосферы и вызывают дополнительную ионизацию и нарушение радиосвязи. На спутниках эти частички вызывают зашумление разных сенсоров, сбои в работе компов и деградацию электроники».

3-ий фактор – выбросы солнечной плазмы с »вмороженным» в нее магнитным полем (так именуемые магнитные облака). «Воздействие магнитного облака на магнитосферу Земли приводит к ее аномальному возмущению – магнитной буре, во время которой происходит скопление огромного количества очень жарких заряженных частиц (протонов, электронов, ионов кислорода) в магнитосфере, – объясняет Анатолий Петрукович. – При всем этом, к примеру, на геостационарной орбите (находящейся во наружном радиационном поясе) возникают облака очень жарких электронов. Они приводят к возникновению на поверхности спутников электронного заряда с потенциалом до нескольких киловольт. Примыкающие детали спутников могут при всем этом иметь значительно различный потенциал, что приводит к электронному пробою и нередко к выходу из строя чувствительной электроники. Не считая того, варианты геомагнитного поля у поверхности генерируют индуцированные токи в трубопроводах, линиях электропередач либо жд путях. Соответственно, это приводит к ускоренной коррозии труб, нарушению работы энергосистем и жд автоматики. В особенности принципиально это в больших широтах, потому, к примеру, очень интенсивно эти эффекты изучают в Канаде». Вобщем, особо массивные вспышки могут затронуть и огромную местность: скажем, считается, что 1 сентября 1851 года солнечная супервспышка вышибла телеграфные полосы и породила всполохи северного сияния даже недалеко от экватора, на Гавайях.