Циклы солнечной активности: список, описание, сбои

История

Если смотреть с Земли , влияние Солнца меняется в основном в течение дня и года. В абсолютном выражении активность регулируется солнечным циклом (в) со средним периодом 11,2 года — от одного максимума до следующего — но продолжительность может варьироваться от 8 до 15 лет. Амплитуда максимумов может варьироваться от простой до тройной. 11-летний цикл был впервые определен немецким астрономом- любителем Генрихом Швабе около 1843 года .

В 1849 году , швейцарский астроном Johann Рудольф Вольф ( — +1893 ) создал метод расчета солнечной активности на основе количества пятен. Циклы Швабе пронумерованы от максимального числа (см. Таблицу).

Цикл 24 начался в 2008 году и закончился в начале 2020 года, как было предположено из-за инверсии солнечного магнитного поля, о которой сообщила индийская группа. Центр прогнозирования космической погоды прогнозирует максимум 25-го цикла на 2025 год и, как ожидается, будет иметь 115 точек.

400 лет наблюдений за пятнами.

**Солнечные циклы с 1755** г. Максимальное и минимальное количество солнечных пятен — это количество солнечных пятен, перечисленное ежемесячно.
п о	Начинать	Конец	Продолжительность	Максимум	Максимальное количество мест	Минимальное количество точек (конец цикла)	Количество дней без пятен	Комментарии
	Август 1755 г.	Март 1766 г.	11,3	Июнь 1761 г.	86,5	11.2
	1766 г.	1775
	1775	1784
	1784	1798						Возможно, на самом деле два цикла, один из которых, следовательно, длился бы менее 8 лет.
	1798	1810 г.		1804 г.
	1810 г.	1823 г.		1816 г.
	1823 г.	1833 г.		1828 г.
	1833 г.	1843 г.		1838 г.
	1843 г.	1855 г.		1848 г.
	1855 г.	1867 г.		1860 г.
	1867 г.	1878 г.		1872 г.
	1878 г.	1890 г.		1884 г.
	1890 г.	1902 г.		1894 г.
	1902 г.	1913 г.		Февраль 1906 г.	64,2			Цикл низкой активности.
	1913 г.	1923 г.		1917 г.				Начало современного максимума .
	1923 г.	1933 г.		1928 г.
	1933 г.	1944 г.		1939 г.
	1944 г.	1954 г.		1947 г.
	1954 г.	1964 г.		1958 г.	~ 190			Максимум современного максимума .
	1964 г.	1976 г.		1968 г.
21 год	1976 г.	1986 г.		девятнадцать восемьдесят один
	1986 г.	Май 1996 г.		1991 г.
	Май 1996 г.	4 января 2008 г.	11,6	Март 2000 г.	120,8	805	Среднемесячный минимум: 1,7.	Возможно, последний цикл современного максимума .
	4 января 2008 г.	декабрь		( 1 — й пик) в начале ( 2 г пик)	99 101			Цикл низкой активности.
	декабрь	Ожидается около 2031 г.		Планируется к Июль 2025 г.	Ожидается 115 +/- 10

В связи с 11-летним циклом существует 22-летний цикл, который касается солнечного магнитного поля. Действительно, полярности последних меняются с каждым новым 11-летним циклом. Цикл в 179 лет также можно выделить в связи с циклом газовых планет-гигантов Юпитера и Сатурна. Теория, разработанная Нельсоном (1951), Такахаши (1967), Биггом (1967), Вудом (1968), Близардом (1969), Амброзом (1971), Гранпьером (1996) и Хунгом (2007), приводит в качестве причины этого цикла солнечные «приливы» , вызванные планет в Солнечной системе , главным образом , Венера , Земля , Меркурий , Марс , Юпитер и Сатурн . Чинг-Че Хунг из НАСА показал взаимосвязь между положением вызывающих приливы планет , Меркурия, Венеры, Земли и Юпитера, и 25 солнечных бурь среди 38 самых важных в истории (вероятность того, что такая связь возникла случайно). будет 0,039%). Хунг также выделил 11-летний цикл, описанный группой Венера-Земля-Юпитер, соответствующий циклу солнечных пятен.

Вольф также заметил цикл изменения максимумов за период в 90 лет.

В годы максимальной активности увеличивается:

количество солнечных пятен и солнечных лучей ;
излучение частиц;
электромагнитное излучение.

Регулярное наблюдение активности Солнца с помощью солнечных пятен, восходит к семнадцатому — го веку. Эта активность также регистрируется в кольцах деревьев по их исходной концентрации углерода-14 (напрямую связанной с интенсивностью космических лучей ), которая может быть определена по их текущей концентрации, когда кольца точно датированы. В 2020 году исследование такого типа реконструирует историю концентрации 14 C в воздухе за весь период с 969 по 1933 год. Исследование подтверждает наличие цикла Швабе с 969 года, а также особенно энергичного события 993 года . Также происходят два подобных события, о которых ранее не сообщалось: в 1052 и 1279 годах.

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.

В 2012 году, вместо предполагаемого максимума активности, она упала ниже отметки 2011 года. Весь последний уровень солнечной активности в 4 раза ниже высших значений, известных за 260 лет наблюдений.

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.

Литература

Витинский Ю. И., Копецкий М., Куклин Г. В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. — М.: Наука, 1986.
Гвишиани А. Д., Старостенко В. И., Сумарук Ю. П. и др. Уменьшение солнечной и геомагнитной активности с 19-го по 24-й цикл // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т 55. № 3. С. 314-322.
Дергачёв В. А. Радиоуглеродный хронометр // Природа. — 1994. — № 1. — С. 3-15.
Наговицын Ю. А. Глобальная активность Солнца на длительных временах // Астрофизический бюллетень. — 2008. — № 1. — С. 45-58.
Прист Э. Р. Солнечная магнитогидродинамика. — М.: Мир, 1985.
Солнечный цикл / Лившиц М. А. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986. — С. 639—641. — 783 с. — 70 000 экз.

Другие солнечные циклы

Помимо 11-тилетнего и 22-хлетнего солнечных циклов наблюдаются и другие периодичные изменения солнечной активности. Так, например, солнечные максимумы и минимумы также демонстрируют колебания в масштабах века, что называется «цикл Гляйсберга» и имеет период 70 — 100 лет. Существует также двухсотлетний солнечный цикл («цикл Зюсса» или «цикл де Врие»), минимум которого называется «глобальным» и определяется как заметное снижение солнечной активности в течении десятков лет раз в два века.

Примечательно, что во время «глобальных минимумов» наблюдается не только уменьшение количества солнечных пятен, но также и значительные похолодания на Земле. Наиболее известным таким периодом является минимум Маундера (1645—1715), во время которого длился так называемый «малый ледниковый период». Однозначная взаимосвязь этих явлений не обнаружена, однако наблюдается совпадение (корреляция) вековых солнечных циклов с изменениями температуры на Земле. Причины самих вековых циклов Солнца также явно не определены. Вполне вероятно, что эти циклы вызваны не природой звезды, а динамикой неких внешних объектов, например, вращением крупного звездного скопления в центре Млечного Пути. https://www.youtube.com/watch?v=cDrBDfXyDuM

Помешает ли радиация космическим полетам

(если лень читать, ответ в последнем абзаце)

Почти все знают, что в космосе люди страдают от жуткого излучения. Это правда, радиации там более чем достаточно. Грубо говоря, всю ее можно разделить на две части: частицы, имеющие электрический заряд, и нейтральные частицы. Магнитное поле Земли задерживает те частицы, которые имеют заряд. В основном это протоны, испускаемые Солнцем после коронарных вспышек и просто без повода. Считается, что на планетах, не имеющих магнитосферы, – таких, как Марс – а солнечным ветром. Нейтральные же частицы приходят из глубин нашей галактики и называются галактическими космическими лучами (ГКЛ). Они свободно проходят сковзь магнитное поле, но задерживаются атмосферой.

Поскольку МКС находится ниже радиационных поясов Земли, но выше атмосферы, космонавты на станции подвержены воздействию только нейтрального галактического излучения. Накопленная за один шестимесячный полет доза радиации для космонавта составляет в среднем 0,18 зиверт. Это на два порядка больше, чем за то же время на Земле. Если получить такую дозу за один день, можно схватить легкую форму лучевой болезни. Несмотря на это, заметных последствий излишнего облучения космонавтов врачи не выявили.

За пределами магнитосферы Земли дела будут обстоять примерно в два раза хуже. По данным, собранным американским космическим аппаратом MSL (Mars Science Laboratory) в открытом космосе и на поверхности Марса, за 180-дневное путешествие к Марсу, 540 дней пребывания на поверхности планеты и 180 дней обратного пути накопленная доза радиации составит 1,01 зиверта. Любопытно, что на самом Марсе уровень радиации примерно соответствует ее уровню на МКС. Влияние космической радиации на организм изучено недостаточно хорошо, но формально медицина утверждает, что участие в марсианской экспедиции увеличит риск заболевания раком на 3-5%.

На первый взгляд, это не критично. И это почти правда. Наверняка первые экспедиции в дальний космос будут происходить без особого внимания к радиации. Однако существует важная проблема. Как уже упоминалось выше, влияние излучения на организм сильно зависит от того, за какой срок получена доза. Мощные ливни солнечных протонов возникают после коронарных вспышек и могут длиться от нескольких часов до одних или, совсем редко, двух суток. При планировании миссии можно выбирать период, на который приходится минимум солнечной активности, и отправлять людей в космос небольшим риском. Но если специалисты ошибутся с прогнозом, космонавтам может грозить серьезная опасность.

К счастью, создать преграду протонам не так уж сложно. Хватит абляционного покрытия, которое обычно защищает спускаемые аппраты космических кораблей от перегрева во время посадки на Землю. Возникает другая проблема: галактические космические лучи (те самые, что не имеют электрического заряда и задерживаются атмосферой Земли) при попадании в защиту, предназначенную для остановки солнечных протонов, вызывают ливни опасных для здоровья вторичных частиц. Т. е. сам корабль за время перелета станет радиоактивным. В связи с этим имеет смысл идея включить в космический экспедиционный комплекс маленький защищенный «штормовой отсек», в котором космонавты смогут находиться только в наиболее опасные часы после коронарных выбросов. После этого они будут возвращаться в обычные модули, где им и предстоит провести основное время экспедиции.

Таким образом, радиация – проблема серьезная, но вполне решаемая на современном уровне развития технологий. Существуют и другие, менее известные проблемы. Например, некоторые ученые Института медико-биологических проблем РАН считают, что человек не сможет жить вне магнитного поля Земли больше нескольких недель.

Солнечные пятна

Магнитное поле на уровне группы холодных пятен солнечной фотосферы (интенсивность выражена в гс). Цветовые уровни описывают составляющую магнитного поля вдоль луча зрения. Белые линии показывают компонент поля, перпендикулярный лучу зрения. Изображение получено из наблюдений солнечного телескопа THEMIS и обработано BASS 2000.

Две тысячи лет назад греческие и китайские астрономы говорили в своих трудах о темных пятнах на Солнце, форма и местоположение которых изменились. В апреле 1612 года Галилей первым подробно наблюдал за ними с помощью астрономического телескопа . Затем обсерватории в Цюрихе в продолжении наблюдения.

Они появляются в фотосфере как темная зона (тень), окруженная более светлой областью (полутенью), холоднее окружающей фотосферы ( 4500 K против примерно 5800 K для фотосферы ) и из-за охлаждения в результате ингибирования поверхностная конвекция за счет локального увеличения магнитного поля. Их наибольший размер может достигать десятков тысяч километров .

Пятна часто появляются группами и часто сопровождаются другими пятнами противоположной магнитной полярности (биполярная группа пятен). В начале солнечного цикла пятна предпочтительно появляются на высокой широте в обоих полушариях (около 40 ° ; кроме того, первые пятна группы обычно имеют одинаковую полярность. Двигайтесь ближе к экватору до начала следующего цикла. ; в этот момент полярность пятен должна измениться. Изучая движение этих солнечных пятен, астрономы смогли сделать вывод, что экваториальные области Солнца вращались быстрее, чем его полярные зоны, прежде чем это произошло с помощью других, более современных средств, такие как эффект Доплера-Физо .

Солнечные пятна темнее и холоднее, чем поверхность Солнца, и поэтому уменьшают интенсивность солнечного излучения. Но они сопровождаются светящимися точками, которые увеличивают интенсивность солнечного излучения. Преобладает влияние световых точек, поэтому солнечная радиация выше в периоды сильной солнечной активности (радиация выше нормы примерно в 0,1%).

Наблюдать за пятнами очень просто, и вы сможете увидеть вращение Солнца вокруг себя за 27 дней. Астрономы рекомендуют никогда не смотреть прямо на Солнце без подходящих очков из-за высокого риска ожога сетчатки. Простая система косвенного наблюдения состоит, например, в проецировании изображения Солнца на лист бумаги с помощью бинокля.

Видимые изменения Солнца

В связи с циклами Солнца были замечены периодические изменения и других солнечных явлений. К таким относятся другие объекты, возникающие на Солнце – флоккулы, факелы и протуберанцы. Флоккулы – яркие и плотные волокнистые образования в одном из слоев Солнца – хромосфере. Факелы – яркие поля, которые обычно окружают солнечные пятна. Количество обоих этих наблюдаемых объектов меняется так же, как и количество пятен, и в те же годы достигает максимума и минимума.

Другим явлением, которое также имеет 11-летний период, являются протуберанцы – пучки солнечного вещества, которые поднимаются над поверхностью звезды и некоторое время находятся в таком положении посредством воздействия магнитного поля Солнца. Однако, в отличие от флоккул и факелов, наибольшее количество протуберанцев наблюдается не в годы максимума Солнца, а за 1-2 года до этого.

Еще одно явление, которое, как оказалось, изменяется с 11-летним периодом это форма солнечной короны – внешний слой Солнца, который можно частично наблюдать без специального инструментария, закрыв перед собой нашу звезду круглым предметом, например, монеткой. В годы максимума она имеет наибольшее развитие и ее многочисленные пучки лучей и струй расходятся во всех направлениях, образуя сияние примерно округлых очертаний. В годы минимума она оказывается состоящей только из двух ограниченных пучков, распространяющихся в плоскости экватора.

В связи с периодизацией наблюдаемых вышеупомянутых явлений, которые хоть и имеют одинаковый период, отличаются своими годами максимума/минимума, принято говорить не об одиннадцатилетнем периоде пятен, а об одиннадцатилетнем периоде солнечной активности. Под этим подразумевается как вся совокупность наблюдаемых на Солнце образований и явлений, так и неизвестная нам причина, заставляющая их периодически меняться.

События

2020 г.

Солнечные вспышки в 2020 году
10 20 30 40 50 60 Янв Фев Мар Апр Может Июн Июл Авг Сен Октябрь Ноя Декабрь C M Икс

29 мая произошли первые солнечные вспышки C-класса 25-го солнечного цикла, а также первая вспышка M-класса. Солнечная активность продолжала возрастать в последующие месяцы, особенно резко в октябре, и к ноябрю почти ежедневно происходили вспышки. 29 ноября произошла вспышка M4.4, самая сильная из цикла на сегодняшний день, что, возможно, указывает на то, что солнечный цикл будет более активным, чем первоначально предполагалось.

8 декабря был обнаружен небольшой выброс корональной массы, направлявшийся прямо к Земле вскоре после сильной солнечной вспышки класса C, поразившей планету 9/10 декабря и вызвавшей яркие полярные сияния в высоких широтах.

2021 г.

Солнечные вспышки в 2021 году
10 20 30 40 50 Янв Фев Мар Апр Может Июн Июл Авг Сен Октябрь Ноя Декабрь C M Икс

Первая солнечная вспышка цикла X-класса произошла 3 июля, достигнув максимума в X1,59. Хотя это событие могло привести к возникновению CME, оно не было направлено на Землю.

22 июля впервые с 6 сентября 2017 года были замечены шесть пятен.

Солнечные бури

Теперь стоит коснуться того, как это обычно влияет на построение климата на нашей планете. Особенность Земли кроется в наличии магнитного поля, которое обеспечивает защиту от космической и солнечной радиации. Но как солнечные бури влияют на обстановку, на нашей планете?

Периодически на Солнце возникают различные процессы в виде вспышек, пятен, выбросов коронарной массы, ударных волн. Это порождает выброс энергетических частиц, которые стремительно разлетаются от Солнца в разные стороны. Некоторые из них проникают в магнитосферу Земли, что порождает возмущение магнитного поля, что именуется как магнитная буря. А ведь они оказывают влияние полностью на всю планету.

Всё это может закончиться разными последствиями. Суть в том, что солнечные бури вызывают определённые изменения не только в магнитном поле Земли, это затрагивает и другие слои атмосферы. Волнения в ионосфере, плазмасфере, магнитосфере приводят к возникновению токов и энергетических частиц. В конечном счёте, рождается индукционный эффект, который оказывает отрицательное влияние на работоспособность трубопроводных магистралей и линий электропередач (ЛЭП).

Как отмечают специалисты, в 1859 году солнечная активность породила самую мощную магнитную бурю в американском городе Каррингтон. Однако есть сведения, что другое событие, произошедшее в мае 1921 года, стало причиной трёх крупных пожаров в США, Канаде, Швеции. Эта буря по интенсивности даже затмила Каррингтонское происшествие.

Неизученная работа Солнца

Те исследователи, которые стараются предсказать активность Солнца и изучают его воздействие планету Земля, столкнулись с определённой пока не решаемой проблемой. Дело в том, что они ещё не до конца понимают, как именно устроены внутренние процессы Солнца. К тому же всё, что находится в его глубинах, не поддаётся измерению. Их оценка проводится на основе тех явлений, которые наблюдаются на поверхности звезды. В большей степени это относится к солнечным пятнам.

Знание и понимание того, когда солнечная активность начнёт проявлять себя по максимуму, имеет большие перспективы на будущее.

Это позволит обеспечить космонавтов необходимой защитой для проведения различных исследовательских миссий. Находясь вне зоны действия защитного магнитного поля, они подвергаются опасному воздействию энергетических частиц от Солнца, что может оказаться губительно для них.

Вокруг Земли кружат многочисленные искусственные спутники, проводятся планируемые запуски исследовательских зондов для изучения глубин космоса. Здесь на Земле тоже есть оборудование, которому солнечные бури могут нанести серьёзный урон. Всё это также нуждается в надёжной защите.

Замечено, что в тот период, когда на Солнце больше всего пятен, и солнечная активность на пике, то часто ломаются разные виды оборудования. Во избежание вредного воздействия околоземные спутники и станции нуждаются в корректировании своей орбиты. Также это приводит к увеличению засухи, что отрицательно сказывается на сельском хозяйстве.

Различные вспышки эпидемий, включая развитие опасных заболеваний, крупные потрясения социального характера – всё это также приходится на пик солнечной магнитной активности.

Кое-что о солнечном цикле

Сам термин означает колебания магнитного поля светила с определённой периодичностью, когда оба полюса (Южный и Северный) обмениваются своей локацией. Это приводит к изменению размеров и количества пятен, уровня солнечной радиации, включая выбросы звезды (корональные петли, вспышки). Всё это, так или иначе, оказывает влияние на климат.

Солнечный цикл делится на несколько временных промежутков:

11-летний – Швабе.
22-летний – Хейл.
Вековой – Гляйсберг.
Тысячелетний – Холлстатт.

На протяжении конкретного отрезка времени уровень активности горячей звезды меняется.

11-летний

Данный цикл открыл немецкий астроном и ботаник Генрих Швабе. Он демонстрирует усиление активности магнитных полей с последующим ослаблением, что длится на протяжении 11 лет.

В течение первых 4 лет количество солнечных пятен существенно увеличивается. При этом области, где они образуются, сдвигаются в сторону солнечного экватора. Одновременно с этим возникают протуберанцы крупного размера, а также появляются яркие вспышки. Остальные 7 семь лет активность звезды постепенно падает.

Солнечный цикл Генриха Швабе длится без малого 11 лет. До наступления XX века его длительность варьировалась между 7 и 18 лет, а в середине прошлого столетия он длился уже 10,5 лет. Начало текущему циклу было положено в 2009 году.

Швейцарец Рудольф Вольф создал специальную схему, которая позволяет подсчитывать количество пятен на солнце. Она известна как индекс Вольфа. Самый первый 11-летний период начался с 1755 и длился до 1766 года. При помощи индекса Вольфа ведётся подсчёт изменений (минимум и максимум). Наибольшая активность солнца приходится на 19 цикл. Минимальный показатель Вольфа составил 40, а максимальный – 201.

22-летний

Упомянутая смена положений магнитных полюсов (Северного и Южного) происходит как раз в течение всего 11-летнего цикла Швабе. А чтобы они заняли своё первоначальное положение, нужно ещё 11 лет. В итоге такая периодичность превращается в 22-летний солнечный цикл.

Вековой

Его длительность составляет 85 лет и имеет связь с 11-летним периодом Генриха Швабе. Он отражает максимальные показатели изменений на солнце. Последний раз максимальный показатель вековой цикличности был в 19 цикле Швабе. Следующая активность солнца должна случиться в середине XXI века.

Тысячелетний

Все упомянутые изменения вписываются в более обширный солнечный цикл, продолжительность которого составляет более 2 300 лет. Он был открыт в результате проведённых измерений радиоактивного изотопа углерода атмосферы Земли.

Ранние признаки

Диаграмма зависимости времени от солнечной широты радиального компонента солнечного магнитного поля (суперсиноптическая карта или диаграмма «бабочка») для цикла 24, основанная на синоптических картах целочисленного вращения (с поправкой на нулевую точку) от GONG. Синий / красный показывают поля отрицательной / положительной полярности с шкалой ± 5 Гаусс. Две черные стрелки отмечают приблизительное расположение двух широтных полос 25-го цикла. Данные получены с помощью инструментов GONG, эксплуатируемых NISP / NSO / AURA / NSF .

По состоянию на апрель 2018 года на Солнце появились признаки появления пятна с обратной магнитной полярностью и начала этого солнечного цикла. При переходе от одного цикла к другому обычно наблюдается период, когда существуют солнечные пятна обеих полярностей (во время солнечного минимума). Пятна с обратной полярностью указывают на то, что происходит переход к 25-му циклу. Первое пятно цикла 25 могло появиться в начале апреля 2018 года или даже в декабре 2016 года.

В ноябре 2019 года появились два солнечных пятна с обратной полярностью, что, возможно, сигнализирует о начале 25-го цикла.

Нанди и др. Проанализировали полярную ориентацию биполярных магнитных областей, наблюдаемых в декабре 2019 года, и пришли к выводу, что магнитные области с основной ориентацией тороидальной компоненты поля 25-го цикла солнечного цикла назревают в зоне солнечной конвекции, что представляет собой ранние признаки нового цикла.

Суперсиноптическая (время в зависимости от солнечной широты) карта радиального компонента солнечного магнитного поля для циклов 24-25, основанная на наблюдениях Global Oscillations Network Group (GONG), показывает магнитную активность 25-го цикла, начиная с ноября 2019 г., примерно на 30 градусах широты в оба солнечных полушария. Доступна более свежая суперсиноптическая карта.

Безупречные дни за годом (25 солнечный цикл против 24)

2021: 43 (18%) … (до 28 августа)
2020 год: 192 (52%)
2019: 274 (75%)
2018: 208 (57%)
2017: 96 (26%)
2016: 27 (7%)
2015: 0 (0%)
2014: 1 (0%)
2013: 0 (0%)
2012: 0 (0%)
2011: 2 (1%)
2010: 44 (12%)
2009: 262 (72%)
2008 год: 265 (72%)
2007: 163 (45%)
2006 год: 65 (18%)

Причина циклов Солнца

Несмотря на то, что солнечные явления несомненно изменяются периодично, 11 лет – это лишь среднее значение такого периода, который может расположиться в диапазоне от 7-ми до 17-ти лет.

Известно, что Солнце влияет не только на освещенность и температуру Земли, но также и на ее магнитное поле. Так иногда можно наблюдать неправильные, как бы случайные, колебания стрелки в ту или другую сторону. В разные дни они достигают разной величины. Бывают дни, когда амплитуда колебаний настолько значительна, что колебания можно наблюдать даже при помощи обычного компаса. Такие быстрые изменения земного магнетизма называются магнитными бурями. Энергия магнитных бурь изредка даже способна вызывать аварии в электрических сетях.

Если подсчитать число магнитных бурь за каждый год, а потом построить график, представляющий ход годвого числа бурь со временем, то получится кривая с максимумами, чередующимися через 11 лет. На данном графике I – амплитуды суточных колебаний склонения магнитной стрелки, II – амплитуды суточных колебаний горизонтальной составляющей магнитного поля, III – относительные числа солнечных пятен.

График солнечного цикла

Таким образом, причина, вызывающая периодизацию солнечных пятен, также периодично влияет на изменение магнетизма Земли. Кроме того, было замечено, что магнитная буря случается чаще всего после того, как через середину видимого полушария Солнца проходи группа крупных и бурно развивающихся пятен.

Позже была заметна и 11-летняя периодичность количества полярных сияний, и некоторых других явлений, протекающих в атмосфере Земли. Примечательно, что указанные изменения на Земле запаздывают против соответствующих им явлений на Солнце примерно на 1-2 суток. Так как солнечный свет доходит до Земли за 8 минут, причина периодизации указанных явлений на Земле не связана с ним.

В связи с развитием технологий, в 1908-м году американский астроном Джордж Хейл обнаружил магнитное поле Солнца. Дальнейшее его изучение привело к тому, что именно магнитное поле нашей звезды, а также его изменения вызывают описанные выше явления.

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.

Можно ли защититься от космической радиации?

Вспомним, у нас есть два типа радиации: солнечная и галактическая. Хотя состав этих космических лучей примерно одинаковый — протоны, алфа, и тяжелые ядра — но они отличаются количеством и энергией. Солнечных заряженных частиц больше, но их энергия ниже, и эта разница определяет разницу в средствах защиты.

Существует распространенный стереотип, что главная опасность в космосе от солнечных вспышек. Но если изучить данные измерений Curiosity, LRO и Rosetta за пределами околоземного магнитного поля, то окажется, что в суммарной накопленной дозе космических аппаратов вклад солнечных вспышек не превышает 25%. Вместе эти три аппарата пробыли в космосе более 15 лет, то есть статистика собрана немалая, однако ни один из них не попадал под мощную солнечную вспышку, которые бывают примерно раз в 10 лет, вроде случившейся 4 августа 1972 года. По результатам моделирования, такая вспышка способна дать экипажу до 4 зиверт за несколько дней, а это лучевая болезнь с риском смертельного исхода (хотя такая доза считалась допустимой для экипажей Apollo). Правда в моделировании 4 зиверта насчитали для содержимого алюминиевой сферы толщиной 2 см, а в среднем полностью снаряженный космический корабль, типа командного модуля Apollo или российского модуля МКС «Звезда», экранирует примерно как 10 см алюминия, что снизило бы дозу в несколько раз.

Солнечные вспышки опасны, но от них можно защититься. Мы это знаем благодаря автоматической межпланетной станции Rosetta. У неё на борту было два дозиметра, один на солнечной стороне, второй на теневой. Когда в зонд прилетела мощная солнечная вспышка, то облучение освещенного прибора значительно возросло, теневой же показал лишь незначительный флуктуации.

Внимательное наблюдение за Солнцем позволяет предсказывать наиболее опасные вспышки — солнечные протонные события — примерно за несколько минут. Их должно хватить, чтобы сориентировать летящий марсианский корабль «хвостом» к Солнцу, и защитить экипаж. Гораздо опаснее мощные вспышки во время выхода в открытый космос, и тут служба наблюдения за космической погодой оказывается жизненно важна.

Несмотря на серьезную опасность мощных солнечных вспышек, в межпланетных перелётах они — не главная проблема. Основной радиационный вред в во время полёта на Марс исходит от галактических космических лучей, и рукотворной защиты от них нет. Они способны прошивать хоть 10 см, хоть 50 см алюминия, и летят со всех сторон, поэтому прикрыться кораблём не получится. И здесь единственная наша подмога — это солнечные вспышки! Точнее солнечный ветер — низкоскоростные потоки солнечных заряженных частиц, которые несут с собой магнитные поля, от центра Солнечной системы к гелиопаузе, туда где заканчивается межпланетное пространство и начинается межзвездное.

Ещё в докосмическую эру, регистрируя потоки вторичных заряженных частиц в атмосфере Земли, ученые заметили, что их интенсивность падает в периоды высокой солнечной активности. Оказалось солнечные выбросы заряженных частиц и магнитных полей тормозят и рассеивают галактические лучи. Это явление назвали солнечная модуляция галактических космических лучей, а кратковременное падение интенсивности галактического излучения во время солнечных вспышек — «Форбуш-эффект». Разница межпланетного радиационного фона, в зависимости от солнечной активности меняется в два-три раза: в солнечный максимум самая низкая доза. Измерения Curiosity и ExoMars велись примерно на середине этого цикла, а на Луну люди летали в период более высокой активности Солнца.

Суммируя все данные теперь понятно, чтобы обеспечить максимально радиационно безопасный перелёт до Марса нужно соблюсти несколько условий:

— сократить насколько возможно длительность перелёта;
— лететь в период максимума солнечного цикла;
— развернуться двигательным отсеком и топливными баками в сторону Солнца;
— обложиться оборудованием, запасами продуктов и воды вокруг жилых отсеков.

Но даже без этих всех ухищрений, можно один раз слетать на Марс и вернуться, оставаясь в допустимых пределах облучения для современных космонавтов.

Сказание о том, как солнечный цикл влияет на погоду

С 1645 по 1715 годы наблюдалось минимальная численность пятен на солнце. Вместе с этим на территории Европы и странах Северной Америки было замечено снижение температуры. Этот период получил название по фамилии астрономов Эдварда и Энни Маундер (муж и жена).

В исследованиях, проводимых в 2010 году, сравнивались температурные рекорды с 1659 года, что включает максимально низкий показатель с 1683 по 1684 года. Это была самая холодная зима центральной Англии в истории.

Учёные пришли к выводу, что солнечная активность с 1985 года начала снижаться. В период с самой холодной зимой (1683-1684 гг.) было замечено замедление вращения солнца. Предположительно существует риск с вероятностью 8%, что минимальные условия Маундера могут вернуться в течение последующих 5 десятков лет.

Да здравствует сюрприз?

Это только кажется, что белая и черная полосы настигают внезапно! Удачи, неудачи, личные кризисы, победы и поражения да даже определенные люди приходят в нашу жизнь не случайно, и более того… по расписанию! Не стоит понимать эту фразу буквально: конечно, не существует табло, на котором высвечиваются час и минута отправления «поезда любви» и «поезда разлуки». Зато есть китайский календарь, который предсказывает, каким окажется тот или иной год.

Так вот, календарь этот утверждает, что каждые 12 лет с нами происходят похожие события. Скажем, если 12 лет назад вы устроились на новую работу, обзавелись хобби, переехали, пошли учиться, то с большой долей вероятности ваша жизнь в текущем году развивается примерно поэтому же сценарию.

Хотите узнать, что вас ждет в этом году? Отмотайте пленку времени на 12 лет назад (вот где пригодился бы личный дневник!), проанализируйте, каким был для вас предыдущий период, и – это самое важное — сделайте выводы! Так, если 12 лет назад вам пришлось столкнуться с трудностями, подумайте, сможете ли вы не допустить их сейчас, или, по крайней минимизировать последствия?