Solnechnaya aktivnost'
28.02.1993 15:09 | V.N. Ishkov, E. V. Kononovich/Vselennaya i My

Zvezda po imeni Solnce
V.Coi

Ya v etot mir prishel
Chtob videt' Solnce
Anaksagor, V v. do R.H. (perevod K.Bal'monta, 1902)

Priroda Solnca i ego znachenie dlya nashei zhizni -- neischerpaemaya tema. O ego vozdeistvii na Zemlyu lyudi dogadyvalis' eshe v glubokoi drevnosti, v rezul'tate chego rozhdalis' legendy i mify, v kotoryh Solnce igralo glavnuyu rol'. Ono obozhestvlyalos' vo mnogih religiyah. Issledovanie Solnca -- osobyi razdel astrofiziki so svoei instrumental'noi bazoi, so svoimi metodami. Rol' poluchaemyh rezul'tatov isklyuchitel'na, kak dlya astrofiziki (ponimanie prirody edinstvennoi zvezdy, nahodyasheisya tak blizko), tak i dlya geofiziki (osnova ogromnogo chisla kosmicheskih vozdeistvii). Postoyannyi interes k Solncu proyavlyayut astronomy, vrachi, meteorologi, svyazisty, navigatory i drugie specialisty, professional'naya deyatel'nost' kotoryh sil'no zavisit ot stepeni aktivnosti nashego dnevnogo svetila, na kotorom "takzhe byvayut pyatna".

Poetomu, chtoby udovletvorit' zhguchii interes k ne menee zhguchemu ob'ektu, my v etoi rubrike nachinaem publikaciyu vazhneishih svedenii o solnechnoi aktivnosti, poyasnyaya eti svedeniya kratkim kommentariem. Nadeemsya, chto v dal'neishem nashi dannye pomogut mnogim lyubitelyam astronomii zametit' takie storony solnechno-zemnyh svyazei, kotorye poka eshe uskol'zayut ot vnimaniya professionalov. Ne zabyvaite, chto v konce izdaniya est' slovar', v kotorom raskryt smysl vazhneishih terminov, ispol'zovannyh nizhe.

Vazhneishie proyavleniya i indeksy solnechnoi aktivnosti

Odnoi iz samyh zamechatel'nyh osobennostei Solnca yavlyayutsya pochti periodicheskie, regulyarnye izmeneniya razlichnyh proyavlenii solnechnoi aktivnosti, t.e. vsei sovokupnosti nablyudaemyh izmenyayushihsya (bystro ili medlenno) yavlenii na Solnce. Eto i solnechnye pyatna -- oblasti s sil'nym magnitnym polem i vsledstvie etogo s ponizhennoi temperaturoi, i solnechnye vspyshki -- naibolee moshnye i bystrorazvivayushiesya vzryvnye processy, zatragivayushie vsyu solnechnuyu atmosferu nad aktivnoi oblast'yu, i solnechnye volokna -- plazmennye obrazovaniya v magnitnom pole solnechnoi atmosfery, imeyushie vid vytyanutyh (do soten tysyach kilometrov) volokonoobraznyh struktur. Kogda volokna vyhodyat na vidimyi krai (limb) Solnca, mozhno videt' naibolee grandioznye po masshtabam aktivnye i spokoinye obrazovaniya -- protuberancy, otlichayushiesya bogatym raznoobraziem form i slozhnoi strukturoi. Nuzhno eshe otmetit' koronal'nye dyry -- oblasti v atmosfere Solnca s otkrytym v mezhplanetnoe prostranstvo magnitnym polem. Eto svoeobraznye okna, iz kotoryh vybrasyvaetsya vysokoskorostnoi potok solnechnyh zaryazhennyh chastic.

Solnechnye pyatna -- naibolee izvestnye yavleniya na Solnce. Vpervye v teleskop ih nablyudal G. Galilei v 1610 g. My ne znaem, kogda i kak on nauchilsya oslablyat' yarkii solnechnyi svet, no prekrasnye gravyury, izobrazhayushie solnechnye pyatna i opublikovannye v 1613 godu v ego znamenityh pis'mah o solnechnyh pyatnah, yavilis' pervymi sistematicheskimi ryadami nablyudenii (ris. 1).

S etogo vremeni registraciya pyaten to provodilas', to prekrashalas', to vozobnovlyalas' vnov'. V konce HIX stoletiya dva nablyudatelya -- G. Shperer v Germanii i E. Maunder v Anglii ukazali na tot fakt, chto v techenie 70-letnego perioda vplot' do 1716 goda pyaten na solnechnom diske, po-vidimomu, bylo ochen' malo. Uzhe v nashe vremya D. Eddi, zanovo proanalizirovav vse dannye, prishel k vyvodu, chto deistvitel'no v etot period byl spad solnechnoi aktivnosti, nazvannyi Maunderovskim minimumom.

K 1843 godu posle 20-letnih nablyudenii lyubitel' astronomii G. Shvabe iz Germanii sobral dostatochno mnogo dannyh dlya togo, chtoby pokazat', chto chislo pyaten na diske Solnca ciklicheski menyaetsya, dostigaya minimuma primerno cherez kazhdye odinnadcat' let. R. Vol'f iz Cyuriha sobral vse kakie tol'ko mog dannye o pyatnah, sistematiziroval ih, organizoval regulyarnye nablyudeniya i predlozhil ocenivat' stepen' aktivnosti Solnca special'nym indeksom, opredelyayushim meru "zapyatnennosti" Solnca, uchityvayushim kak chislo pyaten, nablyudavshihsya v dannyi den', tak i chislo grupp solnechnyh pyaten na diske Solnca. Etot indeks otnositel'nogo chisla pyaten, vposledstvii nazvannyi "chislami Vol'fa", nachinaet svoi ryad s 1749 goda. Krivaya srednegodovyh chisel Vol'fa (ris. 2) sovershenno otchetlivo pokazyvaet periodicheskie izmeneniya chisla solnechnyh pyaten.

Indeks "chisla Vol'fa" horosho vyderzhal ispytanie vremenem, no na sovremennom etape neobhodimo izmeryat' solnechnuyu aktivnost' kolichestvennymi metodami. Sovremennye solnechnye observatorii vedut regulyarnye patrul'nye nablyudeniya za Solncem, ispol'zuya v kachestve mery aktivnosti ocenku ploshadei solnechnyh pyaten v millionnyh dolyah ploshadi vidimoi solnechnoi polusfery (m.d.p.). Etot indeks v kakoi-to mere otrazhaet velichinu magnitnogo potoka, sosredotochennogo v pyatnah, cherez poverhnost' Solnca.

Gruppy solnechnyh pyaten so vsemi soputstvuyushimi yavleniyami yavlyayutsya chastyami aktivnyh oblastei. Razvitaya aktivnaya oblast' vklyuchaet v sebya fakel'nuyu ploshadku s gruppoi solnechnyh pyaten po obe storony linii razdela polyarnosti magnitnogo polya, na kotoroi chasto raspolagaetsya volokno. Vsemu etomu soputstvuet razvitie koronal'noi kondensacii, plotnost' veshestva v kotoroi po krainei mere v neskol'ko raz vyshe plotnosti okruzhayushei sredy. Vse eti yavleniya ob'edineny intensivnym magnitnym polem, dostigayushim velichiny neskol'kih tysyach gauss na urovne fotosfery.

Naibolee chetko granicy aktivnoi oblasti opredelyayutsya po hromosfernoi linii ionizovannogo kal'ciya. Poetomu byl vveden ezhednevnyi kal'cievyi indeks, kotoryi uchityvaet ploshadi i moshnosti vseh aktivnyh oblastei.

Samoe sil'noe proyavlenie solnechnoi aktivnosti, vliyayushee na Zemlyu, -- solnechnye vspyshki. Oni razvivayutsya v aktivnyh oblastyah so slozhnym stroeniem magnitnogo polya i zatragivayut vsyu tolshu solnechnoi atmosfery. Energiya bol'shoi solnechnoi vspyshki dostigaet ogromnoi velichiny, sravnimoi s kolichestvom solnechnoi energii, poluchaemoi nashei planetoi v techenie celogo goda. Eto priblizitel'no v 100 raz bol'she vsei teplovoi energii, kotoruyu mozhno bylo by poluchit' pri szhiganii vseh razvedannyh zapasov nefti, gaza i uglya. V to zhe vremya eto energiya, ispuskaemaya vsem Solncem za odnu dvadcatuyu dolyu sekundy, s moshnost'yu, ne prevyshayushei sotyh dolei procenta ot moshnosti polnogo izlucheniya nashei zvezdy. Vo vspyshechno-aktivnyh oblastyah osnovnaya posledovatel'nost' vspyshek bol'shoi i srednei moshnosti proishodit za ogranichennyi interval vremeni (40-60 chasov), v to vremya kak malye vspyshki i uyarcheniya nablyudayutsya prakticheski postoyanno. Eto privodit k pod'emu obshego fona elektromagnitnogo izlucheniya Solnca. Poetomu dlya ocenki solnechnoi aktivnosti, svyazannoi so vspyshkami, stali primenyat' special'nye indeksy, napryamuyu svyazannye s real'nymi potokami elektromagnitnogo izlucheniya. Po velichine potoka radioizlucheniya na volne 10.7 sm (chastota 2800 MGc) v 1963 g. vveden indeks F10.7. On izmeryaetsya v solnechnyh edinicah potoka (s.e.p.), prichem 1 s.e.p. = 10^-22 Vt/(m²Gc). Indeks F10.7 horosho sootvetstvuet izmeneniyam summarnoi ploshadi solnechnyh pyaten i kolichestvu vspyshek vo vseh aktivnyh oblastyah. Dlya statisticheskih issledovanii v osnovnom ispol'zuyutsya srednemesyachnye znacheniya.

S razvitiem sputnikovyh issledovanii Solnca poyavilas' vozmozhnost' pryamyh izmerenii potoka rentgenovskogo izlucheniya v otdel'nyh diapazonah.

S 1976 goda regulyarno izmeryaetsya ezhednevnoe fonovoe znachenie potoka myagkogo rentgenovskogo izlucheniya v diapazone 1-8 Å (12.5-1 keV). Sootvetstvuyushii indeks oboznachaetsya propisnoi latinskoi bukvoi (A, B, C, M, X), harakterizuyushei poryadok velichiny potoka v diapazone 1-8 Å (10^-8 Vt/m², 10^-7 i t.d.) s posleduyushim chislom v predelah ot 1 do 9.9, dayushim samo znachenie potoka. Tak, naprimer, M2.5 oznachaet uroven' potoka 2.5·10^-5. V itoge poluchaetsya sleduyushaya shkala ocenok:

A(1-9)

=

(1-9)·10-8 Vt/m2

Etot fon izmenyaetsya ot velichin A1 v minimume solnechnoi aktivnosti do S5 v maksimume. Eta zhe sistema primenyaetsya dlya oboznacheniya rentgenovskogo balla solnechnoi vspyshki. Maksimal'nyi ball H20 = 20·10^-4 Vt/m² zaregistrirovan vo vspyshke 16 avgusta 1989 goda.

V poslednee vremya stalo ispol'zovat'sya v vide indeksa, harakterizuyushego stepen' vspyshechnoi aktivnosti Solnca, kolichestvo solnechnyh vspyshek za mesyac. Etot indeks mozhet byt' ispol'zovan s 1964 goda, kogda byla vvedena primenyayushayasya seichas sistema opredeleniya ball'nosti solnechnoi vspyshki v opticheskom diapazone.

Cikly solnechnoi aktivnosti.

Kak sleduet iz ris. 2, solnechnaya aktivnost' v chislah Vol'fa i, kak vyyasnilos' pozzhe, i v drugih indeksah, imeet ciklicheskii harakter so srednei prodolzhitel'nost'yu cikla v 11.2 goda. Numeraciya solnechnyh ciklov nachinaetsya s togo momenta, kogda nachalis' regulyarnye ezhednevnye nablyudeniya chisla pyaten. Epoha, kogda kolichestvo aktivnyh oblastei byvaet naibol'shim, nazyvaetsya maksimumom solnechnogo cikla, a kogda ih pochti net -- minimumom. Za poslednie 80 let techenie cikla neskol'ko uskorilos' i srednyaya prodolzhitel'nost' ciklov umen'shilas' primerno do 10.5 let. Za poslednie 250 let samyi korotkii period byl raven 9 godam, a samyi dlinnyi 13.5 let. Drugimi slovami, povedenie solnechnogo cikla regulyarno lish' v srednem. Esli prismotret'sya k risunku 2, mozhno zametit', chto v pod'eme i spade solnechnyh ciklov sushestvuet nekotoraya zakonomernost'. Vozmozhno, eto ukazyvaet na sushestvovanie bolee dlitel'nogo cikla, ravnogo primerno 80-90 godam. Nesmotrya na razlichnuyu dlitel'nost' otdel'nyh ciklov, kazhdomu iz nih svoistvenny obshie zakonomernosti. Tak, chem intensivnee cikl, tem koroche vetv' rosta i tem dlinnee vetv' spada, no dlya ciklov maloi intensivnosti kak raz naoborot -- dlina vetvi rosta prevyshaet dlinu vetvi spada. V epohu minimuma v techenie nekotorogo vremeni pyaten na Solnce, kak pravilo, net. Zatem oni nachinayut poyavlyat'sya daleko ot ekvatora na shirotah ±40°. Odnovremenno s vozrastaniem chisla solnechnyh pyaten sami pyatna migriruyut v napravlenii solnechnogo ekvatora, kotoryi naklonen k ploskosti orbity Zemli (t.e. k ekliptike) pod uglom v 7°. G. Shperer byl pervym, kto issledoval eti izmeneniya s shirotoi. On i R. Kerrington -- angliiskii astronom-lyubitel' -- proveli bol'shie serii nablyudenii periodov obrasheniya pyaten i ustanovili tot fakt, chto Solnce ne vrashaetsya kak tverdoe telo -- na shirote 30°, naprimer, period obrasheniya pyaten vokrug Solnca na 7% bol'she, chem na ekvatore.

K koncu cikla pyatna v osnovnom poyavlyayutsya vblizi shiroty ±5°. V eto vremya na vysokih shirotah uzhe mogut poyavlyat'sya pyatna novogo cikla.

V 1908 godu D. Heil otkryl, chto solnechnye pyatna obladayut sil'nym magnitnym polem. Bolee pozdnie izmereniya magnitnogo polya v gruppah, sostoyashih iz dvuh solnechnyh pyaten, pokazali, chto eti dva pyatna imeyut protivopolozhnye magnitnye polyarnosti, ukazyvaya, chto silovye linii magnitnogo polya vyhodyat iz odnogo pyatna i vhodyat v drugoe. V techenie odnogo solnechnogo cikla v odnoi polusfere (severnoi ili yuzhnoi) vedushee pyatno (po napravleniyu vrasheniya Solnca) vsegda odnoi i toi zhe polyarnosti. Po druguyu storonu ekvatora polyarnost' vedushego pyatna protivopolozhnaya. Takaya situaciya sohranyaetsya v techenie vsego tekushego cikla, a zatem, kogda nachinaetsya novyi cikl, polyarnosti vedushih pyaten menyayutsya. Pervonachal'naya kartina magnitnyh polyarnostei takim obrazom vosstanavlivaetsya cherez 22 goda, opredelyaya magnitnyi cikl Solnca. Eto oznachaet, chto polnyi magnitnyi cikl Solnca sostoit iz dvuh odinnadcatiletnih -- chetnogo i nechetnogo, prichem chetnyi cikl obychno men'she nechetnogo.

Odinnadcatiletnei ciklichnost'yu obladayut mnogie drugie harakteristiki aktivnyh obrazovanii na Solnce -- ploshad' pyaten, chastota i kolichestvo vspyshek, kolichestvo volokon (i sootvetstvenno protuberancev), a takzhe forma korony. V epohu minimuma solnechnaya korona imeet vytyanutuyu formu, kotoruyu pridayut ei dlinnye luchi, iskrivlennye v napravlenii vdol' ekvatora. U polyusov nablyudayutsya harakternye korotkie luchi -- "polyarnye shetki". Vo vremya maksimuma forma korony okruglaya, blagodarya bol'shomu kolichestvu pryamyh radial'nyh luchei.

Solnechnaya aktivnost' v yanvare-iyune 1993 goda

Nyneshnii god prihoditsya na sed'moi god razvitiya tekushego 22-go cikla solnechnoi aktivnosti (sm. ris. 3). Ego maksimum nastupil v iyule 1989 goda, tak chto uzhe 4 goda my zhivem na faze ego spada. Nizhe privodyatsya znacheniya osnovnyh indeksov solnechnoi aktivnosti za pervoe polugodie 1993 g. Kak izvestno, oni slozhnym obrazom korrelirut so mnogimi geofizicheskimi parametrami. Iz nih my privodim naibolee chasto ispol'zuemye dannye o magnitnyh buryah i znacheniya tak nazyvaemogo A_r-indeksa.

Voobshe govorya, sushestvuet bolee 20 razlichnyh indeksov, harakterizuyushih variacii magnitnogo polya Zemli. Vse oni ispol'zuyutsya dlya vyyavleniya statisticheskih svyazei v solnechno-zemnoi fizike. V dannoi tochke Zemli poluchayut lokal'nye indeksy K: usrednennye po trehchasovym intervalam nepreryvnye dannye ob amplitudah variacii vseh treh sostavlyayushih napryazhennosti magnitnogo polya Zemli. K_r-indeksy izmeryayutsya v ballah (ot 0 do 9), sootvetstvuyushih vozrastaniyu moshnosti yavlenii v geometricheskoi progressii. Ispol'zuya nablyudeniya raznyh observatorii, raspolozhennyh na razlichnyh dolgotah i shirotah Zemli, vychislyayut planetarnye (dlya vsei Zemli) fluktuacii magnitnogo polya. Naibolee shiroko ispol'zuemym indeksom magnitnoi vozmushennosti yavlyaetsya trehchasovoi planetarnyi indeks K_r, kotoryi s 1932 goda stal rasschityvat'sya po K indeksam 12 sredneshirotnyh observatorii (mezhdu 63° i 48° severnoi i yuzhnoi shiroty).

Indeks A_r vyvoditsya iz osredneniya 8 trehchasovyh znachenii K_p-indeksov i yavlyaetsya srednesutochnoi planetarnoi harakteristikoi vozmushenii geomagnitnogo polya na srednih shirotah.

V tablice 1 privodyatsya ezhemesyachnye znacheniya chisel Vol'fa (W), indeksa F10.7, fona rentgenovskogo izlucheniya H 1-8 Å, i geomagnitnogo indeksa A_r, izmeryaemogo v nanoteslah, a takzhe svedeniya o solnechnyh vspyshkah.

Tablica 1. Harakteristiki solnechnoi aktivnosti v pervom polugodii 1993 g.

---

Mesyac	W	F10,7	X(1-8Å)	Ap	Chislo	vspyshek
					≥M5	<M5	Σ
yanvar'	53,1	121,0	V2,81	17	0	2	165
fevral'	90,5	142,6		16	2	16	428
mart	70,5	137,0		21	4	9	364
aprel'	61,9	115,45	E2,77	18	1	2	331
Vspyshechnaya aktivnost' za ves' period ostavalas' na nizkom urovne i tol'ko v otdel'nye dni dostigala srednego urovnya. Naibolee znachitel'nymi, okazavshimi vozdeistvie na Zemlyu, byli solnechnye vspyshki, parametry kotoryh privedeny v tablice 2. Tablica 2. Naibolee znachitel'nye vspyshki i vyzvannye imi yavlyaeniya na Zemle. Data Nachalo Prodolzhit., Koordinaty Ball Magnitnye buri UT min. φ λ L       06.02 18:12 140 12 E26 117 2B/M9.6 MMB 8-9.02 04.03 12:17 100 14 56 219 2F/C8.1     06.03 20:17 60 04 E29 102 2B/M7.7 UMB 8-9.03 09.03 08:10 360       -/B8.7 MMB 11-12.03 12.03 16:07 240 00 51 103 2B/M7.0 UMB 14-16.03 21.03 03:19 60 16 47 357 1F/M2.1 UMB 24.03 18.04 19:02 69 10 55 229 2B/M8.7 MMB 8-9.04

Publikacii s klyuchevymi slovami: Solnce - Solnechnaya aktivnost' - Solnechnye pyatna Publikacii so slovami: Solnce - Solnechnaya aktivnost' - Solnechnye pyatna
Sm. takzhe: Smotrya v storonu s solnechnogo zonda "Parker" Okruzhaya Solnce Solnechnyi minimum protiv solnechnogo maksimuma Kosmicheskaya stanciya, protuberancy i Solnce Ischezlo za 60 sekund: zakat i zelenyi luch Krugloe solnechnoe galo Chudovishnyi solnechnyi protuberanec Vse publikacii na tu zhe temu >>