Солнечная активность - её причины и следствия

Главная > Естественные науки > Астрономия > Солнечная система > Гелиогеофизика

Разделы страницы о ритмах появления солнечных пятен, их зависимости от расположения планет и влияние на планеты, циклическом воздействии Солнца на климатические и исторические процессы на Земле и о причинах этой ритмичности:

Также смотрите страницs о влиянии нашего светила на разумную оболочку планеты, и об инициировании полосовых этногенетических процессов через воздействие на линейные структуры Земли (линеаменты). Ведь космическая погода влияет не только на биосферу, но и на человеческое общество, причём это носит не только стихийный, но и ритмический характер.


Солнечная активность

Солнечная активность – это целый класс процессов, связанных с переменностью многих параметров нашей звезды, таких как 1) излучение на разных частотах, 2) количество солнечных пятен 3) и поток заряженных частиц, выбрасываемых в космическое пространство. Наиболее известное проявление солнечной активности – это изменение числа солнечных пятен. Первые письменные свидетельства пятен на Солнце относятся к 800 году до н.э. [в Китае?], а с изобретением в XVII веке телескопа наблюдения за ними начинают проводиться и в Европе. В первой половине XIX века астроном-любитель Генрих Швабе обнаружил периодичность в количестве видимых пятен на диске Солнца. Так был открыт 11-летний цикл солнечной активности. Это открытие вызвало большой интерес в научном мире, и швейцарский астроном Рудольф Вольф организовал первую службу Солнца в Цюрихе.

С тех пор наблюдения за Солнцем проводятся регулярно. Позже были обнаружены и другие циклы активности Солнца: 22-летний, вековой и т.д. В периоды минимума активности пятна могут вообще не наблюдаться на поверхности Солнца, в то время как в годы максимума их число достигает десятков сотен.

Температура солнечного пятна примерно 4000К, что на 2000К меньше температуры других областей фотосферы. Поэтому при наблюдениях в телескоп со светофильтром пятна кажутся более темными областями, по сравнению с окружающей поверхностью. Исследования Солнца в XX веке показали, что пятна – это области выхода в фотосферу мощных магнитных полей. Потемнение фотосферы в этих областях объясняется тем, что мощные сгустки магнитных силовых линий препятствуют конвективным движениям вещества из более глубоких слоев. Это и приводит к снижению потока тепловой энергии.

Ученые уже давно пытаются разобраться в причинах цикличного поведения Солнца. Известно, что в начале 11-летнего цикла солнечное магнитное поле имеет дипольную конфигурацию и направлено преимущественно вдоль меридианов (такое поле называют «полоидальным»). В максимуме цикла оно сменяется полем, направленным вдоль параллелей («тороидальное»). В конце цикла поле вновь сменяется на полоидальное, но теперь оно направлено в сторону, противоположную направлению начала цикла.

За генерацию магнитных полей, а также за образование солнечных пятен отвечает процесс, называемый «солнечное динамо». Эта модель как раз объясняет наблюдательные особенности. Из-за того что экваториальные области Солнца вращаются быстрее, чем полярные («дифференциальное вращение»), изначально полоидальное поле, увлекаясь вращающейся плазмой, должно растягиваться вдоль параллелей, приобретая тем самым тороидальную компоненту. Этот процесс получил название «омега-эффект».

Чтобы цикл мог продолжаться снова и снова, тороидальное поле должно каким-то образом снова преобразовываться в полоидальное. В 1955 году американский астрофизик Юджин Паркер показал, что объемы солнечной плазмы должны вращаться за счет сил Кориолиса. Эта сила и растягивает компоненты магнитного поля, превращая тороидальные магнитные поля в полоидальные (т.н. «альфа-эффект»). Считается, что этот эффект возникает в непосредственной близости от поверхности Солнца в районе пятен. Но эта теория не может объяснить наблюдаемую продолжительность солнечного цикла.

Обзор циклов солнечной активности

Основные циклы главнейших явлений атмосферы, гидросферы и литосферы, в связи с солнечной активностью (в основном - по А. В. Шнитникову 1963 и Б. М. Владимирскому 2003):


п/п
Приблиз.
длит-сть, г
Кратность
(от автора)
Автор и год
публикации
Явления с данным
циклом изменчивости
Типы
явлений
Период
анализа
Наблюдения автора
(возможная природа цикла)
Макс.возд.
на С.(д/ю)
I. Внутривековые ритмы СА (3-40 лет)
I-A. Фазы 11-летнего цикла (2,85; 5,7; 7)
1 2,7 11,4/4 = 2,85 Ангенгейстер, 1941 11 лет Меркурия (2,64 г.)
3/2 года Марса (2,82 г.)
2 3 3 ~ 2,85 Клаф, 1905, 1925 Напряженность магнитного поля, метеорологические Геофизические IV-XIX вв. 5 лет Венеры (3,1 г.)
3 Ангенгейстер, 1925
4 2,6-3,3 Шостакович, 1931, 1934 Упр. цикл Китчина (3-4 г.)
5 5-6 11,4/2 = 5,7 Лунгерсгаузен, 1946 3 года Марса (5,64 г.)
9 лет Венеры (5,58 л.)
(а 4,96 л. - 8 лет Венеры)
6 5,7 Шостакович, 1931 6: 25л Мер, 0,5л Юп, 10л Вен (6,2)
7 Шостакович, 1941
8 7 11,4*3/5 ~ 6,8
11,4*2/3 ~ 7,6
Клаф, 1920 Планет. прилив на С-це (6,8 л.)
цикл тв. акт. Порцига (6,5 г.)
I-B. Близкие 11-летнему циклу (9-13 лет)
9 9 11,4*3/4 ~ 8,6
11,4*4/5 ~ 9,1
Шведов, 1892 ~5 лет Марса (9,4 г.)
Фин. ц. Жигляра (7-11 л.)
10 10-11 10,5 Перфильев, 1926 Мировой эк. кризис (~10 л.)
11 10,4-10,7 Шостакович, 1941
12 10,4-11,5 11 Шостакович, 1931 Цикл Швабе-Вольфа (11,1 г.)
цикл тв. акт. Уэбстера (11 л.)
13 11 Швабе, Вольф, 1861
14 Дуглас, 1909
15 Баур, 1925
16 9-13 (~11) Петтерссон, 1914
17 11,4 2,85*4 = 11,4 Гольман, 1906 6 лет Марса (11,3 г.)
* 12 Китайский цикл Год Юпитера (11,9 л.)
рез. Ме-Ве-Зе-Юп (50:20:12:1)
2 сбл. Мерк+Зем (12 л.)
I-C. Больше 11-летнего цикла (17; 21; 31; 35: 1,5-4 цикла)
18 16 11,4*4/3=15,2
11,4*3/2=17,1
Вагнер, 1924 3 сбл. Мерк+Зем (18 л.)
19 16-18 (~17) Шостакович, 1931
20 17-18 (~17,5) Ле Дануа, 1934
21 20 ~21,2
2,85*7 ~ 20
2,85*8=22,8
Джонсон, 1946 10 лет Марса (18,8)
Сбл. Юпитера с Сатурном (20 л.)
Ц.Кузнеца (15-25л): дем.,тех.,нед.
22 21 Джиллет, 1938
23 21,2 Дуглас, 1909
24 22 Хэл, 1919 2 СЦ (22,2 г.)
3 сбл. Мерк+Вен (22 г.)
25 21-24
(~22,5)
Шульман, 1942 ~2 года Юпитера (23,8 л.)
2 сбл. Мерк+Марс (23 г.)
100 лет Меркурия (24 г.)
4 сбл. Мерк+Зем (24 г.)
26 28-31
(~29,5)
~30,5
2,85*10=28,5
2,85*11~31,4
Шостакович, 1931 Год Сатурна (29,5 л.)
4 сбл. Мерк+Вен (30 л.)
30 - наим. общ. крат. у 2, 3, 5
27 29-33
(~31)
Дуглас, 1909, 1919 31 - 50 лет Венеры
цикл Брюкнера (34 г.) - ист.
28 30-35
(~32,5)
Лунгерсгаузен, 1946 33 - рез. СЦ с Венерой
~3 года Юпитера (33,7 л.)
3 сбл. Мерк+Марс (34 г.)
29 ~35 ~35
11,4*3=34,2
4 * 9 = 36
11,4*4=45,6
Фритц, Локиер, 1893, 1901
30 Ганн, 1902
31 30-40
(~35)
Брикнер, 1890 5 сбл. Мерк+Зем (36 л.)
32 Брикнер, 1904
33 27-47
(~37)
Шнитников, 1949 4 СЦ (44,4 г.)
4 сбл. Мер+Мар (45 л.)
5 сбл. Мер+Вен (45 л.)
II. Вековой ритм СА (70-101: 6-9 циклов)
* 60 11,4*5 = 57 Шумерский цикл,
Китайский цикл
~6 сб. Мерк+Зем (54 г.): Ц.Конд.?
5 СЦ (55,5 л.)
2 года Сатурна (59 л.)
5 лет Юпитера (59,5 л.)
100 лет Венеры (62 г.)
2 сбл. Вен+Зем (62 г.)
60 - наим. общ. крат. у 2,3,4,5,6
Эк. ц. Кондратьева (45-60 л.)
1 70 ~72
11,4*6 ~ 68
Перфильев, 1926 66=6*11 - резонанс с Зем и Мерк
~6 сбл. Мерк+Вен (67 л.)
5 сбл. Мерк+Мар (68 л.)
2 73 Ганский, 1904 6 лет Юпитера (71,4 г.)
7 сбл. Мерк+Зем (72 г.)
3 Джиллет, 1938
4 80-90
(~85)
~90
11,4*7 ~ 80
11,4*8 ~ 91
Глайссберг, Эйгенсон, 1942-1946 ~7 СЦ (77,7 л.)
Год Урана (84 г.) = 3 * 4 * 7
цикл Гийора (85 л.) - ист.
5 89 Кеппен, 1918 3 года Сатурна (88,5 л.)
8 СЦ (88,8 л.) = 4 ц. Хейла
7 лет Юпитера (89,3 г.)
7 сбл. Мерк+Вен (89 л.)
6 90-92
(~91)
Петтерссон, 1904 48л Мар (90,24), 146л Вен (90,52)
49л Мар (92,12), 148л Вен (91,76)
3 сбл. Вен+Зем (93 г.)
~2 сбл. Зем+Мар (94 г.)
7 100 100,5
11,4*9 ~ 103
Мемери, 1935 9 СЦ (99,9 л.)
6 сбл. Мерк+Марс (102 г.)
8 101 Дуглас, 1931
9 110 9 лет Юпитера (107,1 г.)
10 СЦ (110 л.)
8 сбл. Мерк+Зем (108 л.)
III. Многовековые ритмы СА (160-1900)
III-A. Циклы в несколько столетий (менее 1000 лет: в 10 раз больше I-C)
1* 130 11,4*11 ~ 125,4;
11,4*12 ~ 136,8
~4 сбл. Вен+Зем (124 г.)
132=11*12 - рез. СЦ с Юпитером
12 СЦ (133,2 г.)
8 сбл. Мерк+Вен (134 г.)
~7 сбл. Мерк+Мар (135 л.)
~7 сбл. Мер+Мар (135 л.)
~130-летний цикл Каспия
2* 160(-170?) 11,4*14 ~ 159
11,4*15 = 171
169=88+81
Брикнер, 1904 Год Нептуна (165 л.) = 15 * 11
2 года Урана (168 л.)
15 СЦ (166,5 л.)
9 сбл. Мерк+Зем (162 г.)
3 189 189
11,4*16 ~ 182
Джиллет, 1938 16 СЦ: 16*11=176 л.
1 из пер. обр. С. вокр. б/ц (179 л.)
5 сбл. Вен+Зем (186 л.)
4 сбл. Зем+Мар (188 л.)
11,4 * 16 = 182
100 лет Марса (188 л.)
17 СЦ (188,7 л.)
4 189,4 Предтеченский, 1944
5* 210 210 - наим. общ. крат. у 2,3,5,7
19 СЦ (210,9 л.)
10 сбл. Мерк+Зем (216 л.)
цикл Зюсса (200 л.) - ист.
6 280 ~300 (60*5)
11,4*26 ~ 296
Дуглас, 1909, 1919 25 СЦ (277,5 л.)
6 сбл. Вен+Зем (279 л.)
5 сбл. Зем+Мар (282 л.)
7 300 Фритц, 1878 ~10 лет Сатурна (295)
27 СЦ (299,7 л.)
~9 сбл. Мер+Мар (305 л.)
8 Клаф, 1905
9 Кингсмилл, Клаф, 1906
10 200-400
(~300)
Шнитников, 1949 9 сбл. Мерк+Вен (201 г.)
8 сбл. Мерк+Мар (203 г.)
1 г. Пл (248,5 л.) ~3 г. Ур (252 г.)
24 СЦ (266,4 г.)
10 сбл. Мерк+Вен (268 л.)
11 лет Сат (324,5 л.)
2 г. Неп (329,6 л.), 30 СЦ (333 г.)
4 года Урана (336 л.)
341=11*31 - рез.СЦ с Зе+Ве
5 сбл. Вен+Мар (350 л.)
цикл Хлебникова (350 л.): дух.
2 сбл. Мерк+Вен+Зем (372 г.)
7 сбл. Вен+Зем (372 г.)
396=11*36 - рез. СЦ с Юп
~10 сбл. Мер+Мар (406 л.)
10 циклов Шнит. по 27-47?
11* 420 5 лет Урана (420 л.)
6 сбл. Зем+Мар (423 г.)
430-летний цикл Каспия
420 - наим. общ. кр. у 2,3,4,5,6,7
12 521 ~560 (280*2)
11,4*50 = 570
(190*3=580)
(60*10 = 600)
Морозов, 1944 47 СЦ (521,7 л.)
~6 сбл. Вен+Мар (525 л.)
13 500-600
(~550)
Шнитников, 1949 3 года Нептуна (494 г.)
2 года Плутона (497 л.)
6 лет Урана (504 г.)
14 570 Джиллет, 1938 ~2 сбл. Мер+Зем+Мар (564 г.)
~7 сбл. Зем+Мар (564 г.)
15 500-640
(~570)
Пирсон, 1899, 1901 50 СЦ (555 л.)
Пер. меж. Б.мин/макс (~556 л.)
8 сбл. Вен+Зем (558 л.)
3 сбл. Мер+Вен+Зем (558 л.)
16 600 Рубашев, 1949 ~7 лет Урана (588 л.)
["библейский цикл" (600 л.)]
17* 600-800
~700
4 года Нептуна (659 л.)
8 лет Урана (672 г.)
7 сбл. Вен+Мар (699 л.)
2 сбл. Мерк+Вен+Мар (699 л.)
4 сбл. Вен+Мар (744 г.)
3 года Плутона (745,5 л.)
9 лет Урана (756 л.)
18* 1000 924=11*84 - рез. СЦ с Ураном
~6 лет Нептуна (988 л.)
4 года Плутона (994 г.)
12 лет Урана (1008 л.)
8 сбл. Вен+Мар (1049 л.)
3 сбл. Мерк+Вен+Мар (1049 л.)
III-B. Многостолетние циклы (более 1000 лет)
19 1400 ~1450
(128 ~ 1459,
130 = 1482)
Клаф, Брукс, 1933 4 сбл. Мер+Вен+Мар (1400 л.)
Егип. "Год бытия" (1461 г.)
или оборот зв. Миллиуса?
20 1500 9 лет Нептуна (1482 г.)
6 лет Плутона (1491 г.)
18 лет Урана (1512 л.)
21 1700 ~1800
(156 ~ 1778,
160 = 1824)
Антевс, 1938 ~10 лет Нептуна (1648 л.)
6 сбл. Мер+Вен+Зем (1674 г.)
5 сбл. Мер+Зем+Мар (1692 г.)
10 сбл. Зем+Мар (1692 г.)
7 лет Плутона (1739,5 л.)
22 Джиллет, 1938
23 1800 Петтерссон, 1914 163 СЦ (1809,3 г.)
24 Джиллет, 1949
25 1800-1900
~1850
Шнитников, 1949 12 лет Нептуна (1976)
8 лет Плутона (1988 л.)
24 года Урана (2016)
2000-летний цикл Каспия
26 Шнитников, 1951
27* 2300-2400
~2350
2296,7 - 193 года Юпитера
2300 - цикл Холлстатта
2301 - 78 лет Сатурна
2307,2 - 14 лет Нептуна
2310 - наим. общ. кр. у 2,3,5,7,11
2350 - 1 из пер.обр. С. вок.б/ц
2352 - 28 лет Урана
2389,5 - 81 год Сатурна
2403,8 - 202 года Юпитера
2460 - пер. сл.повт. Б.мин. СА
2485 - 10 лет Плутона
28* 35000 4 сб. Ме+Ве+Зе+Ма (34968 л.)
3153 СЦ (34998,3 г.)
141 год Плутона (35038,5 л.)
29* 100000 100000-летний цикл Каспия
7 сб. Ме+Ве+Зе+Ма (104904 л.)
9009 СЦ (99999,9 л.)

Примечания. 1) звёздочкой (*) справа у пунктов отмечены циклы, не описанные в оригинальной таблице Эйгенсона, но взятые из других источников. 2) Б.мин. - Большой минимум, 3) б/ц, БЦ - барицентр СС, 4) д/ю - доля Юпитера, 5) рез. - резонанс, 6) С., С-це - Солнце, 7) СЦ - стандартный 11-летний цикл солнечной активности (СА).

Видим, что наибольший вклад (по количеству открытых циклов СА) внесли Ангенгейстер (2), Брикнер (2), Джиллет (2), Дуглас (3), Лунгерсгаузен (2), Перфильев (2), Петтерссон (2), Шостакович (7).

Внутривековые ритмы СА

Глобальный магнитный цикл Солнца проявляется в виде следующих особенностей:

  1. 11-летняя периодичность числа солнечных пятен (закон Швабе-Вольфа);
  2. смещение к экватору зоны пятнообразования в течение 11-летнего цикла (закон Шперера);
  3. закон Хейла о полярности пятен, согласно которому ведущие и следующие пятна в биполярных группах имеют противоположную полярность. Через каждые 11 лет происходит смена порядка полярности в биполярных группах;
  4. 22-летняя смена полярности магнитного поля на полюсах Солнца в эпоху максимумов 11-летних циклов;
  5. две ветви активности в глобальном магнитном цикле: полярная, связанная с полярными факелами, начинающаяся сразу после смены знака магнитных полей, и экваториальная, связанная с солнечными пятнами.

11-летний цикл солнечной активности

Солнечная активность (11 летний цикл) в 1940-2020 годах

Наиболее известным и изученным является 11 летний цикл, открытый Генрихом Швабе и подтвержденным Робертом Вольфом, который исследовал изменение активности солнца за два с половиной столетия при помощи предложенного им индекса Вольфа:
W = k (10g + f),
где f и g – соответственно число пятен и число групп пятен, а k – корректирующий множитель, определяемый для каждого наблюдателя и инструмента. Изменение Активности солнца с периодом равным 11,1 года носит название закона Швабе - Вольфа.

11-летний цикл. («цикл Швабе» или «цикл Швабе-Вольфа») является наиболее заметно выраженным циклом солнечной активности. 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.

22-летний цикл Хейла

Был также открыт 22-летний цикл солнечной активности, который определяет эволюцию магнитных полей на Солнце, однако, во многих глобальных индексах СА он прослеживается весьма слабо. Это говорит о том, что данный цикл является циклом качественных, а не количественных характеристик.

22-летний цикл («цикл Хейла») является, в сущности, удвоенным циклом Швабе. Он был открыт после того, как в начале XX века была понята связь между солнечными пятнами и магнитными полями Солнца. При этом оказалось, что за один цикл пятенной активности общее магнитное поле Солнца меняет знак: если в минимуме одного цикла Швабе фоновые магнитные поля преимущественно положительны вблизи одного из полюсов Солнца и отрицательны — вблизи другого, то примерно через 11 лет картина меняется на противоположную. Каждые 11 лет меняется и характерное расположение магнитных полярностей в группах солнечных пятен. Таким образом, для того, чтобы общее магнитное поле Солнца вернулось к своему исходному состоянию, должно пройти два цикла Швабе, то есть около 22 лет.

Другие циклы СА, кратные одиннадцатилетнему

Предполагается существование 33, 44 и 55 летних циклов изменения активности Солнца.

Также установлено что величина максимума циклов меняется с периодом около 80 лет. [Таким образом появляется вековой цикл солнечной активности]

Околовековые ритмы СА

В настоящее время прямые наблюдения Солнца насчитывают чуть больше 400 лет. Это позволило достаточно хорошо изучить характеристики 11-летних циклов и установить, что в изменениях высоты 11-летних циклов присутствуют долговременные циклы, получившие название вековых. Впервые на наличие много[десяти]летнего цикла продолжительностью 66–83 года обратил внимание Вольф, располагавший данными о солнечной активности примерно за два вековых цикла, поэтому он и считается его первооткрывателем. Результаты ранних исследований вековых циклов изложены в монографии Б.М. Рубашева (1964). [Отметим также, что фиксируются необъяснимые сбои циклов]

Используя данные о солнечно обусловленных явлениях (полярные сияния), Глейсберг получил данные о продолжительности 17 вековых циклов СА, которая изменялась в пределах от 7 до 11 одиннадцатилетних циклов. Этот цикл («цикл Гляйсберга») 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.

С использованием более информативного индекса Шове (сконструирован также по полярным сияниям) было установлено, что продолжительность слабовыраженных вековых циклов доходит до 70 лет, а хорошо выраженных – составляет более 100 лет, то есть наблюдается зависимость продолжительности от мощности векового цикла. Средняя продолжительность вековых циклов по оценкам разных авторов колеблется от 79 до 93 лет (Клаф приводит графический пример с совмещением брикнеровского 37-летнего и векового 83-летнего циклов). Более поздние исследования, посвященные этому вопросу, приведены в работах Ю.А. Наговицина, где представлены данные об изменениях продолжительности долговременных циклов солнечной активности, выявленных по различным солнечно обусловленным явлениям, которые показывают, что интересующие нас долговременные циклы по продолжительности концентрируются в районах 60, 90, 130, а, возможно, и более лет.

Солнечные пятна за последние 4 века

На графике слева показаны наблюдения цикличности солнечной активности за 400 последних лет. Всего видим 27 пиков за период 1700-2000 года, т.е. периодом 300 / 27 = 11,1 лет (классический цикл СА). За этот же период наблюдается и 3 околовековых ритма периодом 300/3 = 100 лет.

В монографии В.Ф. Чистякова утверждается, что наблюдается цепочка двух видов вековых циклов типа 95–115–95–115 лет и так далее, которая была прослежена автором на протяжении последних 1600 лет. Причем 95-летние циклы имеют крутую ветвь подъема и отлогую ветвь спада, а 115-летние наоборот. Из анализа этих результатов следует, что текущий вековой цикл имеет продолжительность 115 лет и его минимум наступит в 2020 г. Текущий 115-летний и последующий за ним 95-летний циклы сомкнутся крутыми ветвями, поэтому в минимуме этих вековых циклов будет наблюдаться два относительно слабых 11-летних цикла. Первый из которых мы сейчас, по-видимому, и наблюдаем.

Ученые, изучив кольца на спилах деревьев, ленточную глины, сталактитам, залежам ископаемых, раковинам моллюсков и другие признаки, предположили существование и более продолжительных циклов, длительностью около 110, 210, 420 лет (вековые). А так же и так называемые сверхвековые циклы 2400, 35000, 100000 [колебания Каспия] и, даже, 200 - 300 миллионов лет [Галактический год].

Многовековые ритмы СА

Гелиофизики, изучив кольца на спилах деревьев, ленточную глины, сталактитам, залежам ископаемых, раковинам моллюсков и другие признаки, предположили существование и более продолжительных циклов, длительностью около 110, 180, 210, 420, 600-800 лет и более длительные сверхвековые циклы 1000, 2400 (2300 - «цикл Холлстатта»), 35000, 100000 и, даже, 200 - 300 миллионов лет!

Многовековые циклы СА Эдди с климатическими кривыми за последние 5000 лет

На рисунке слева Эдди даёт совмещение многовековых циклов солнечной активности с различными климатическими кривыми за последние 5000 лет, откуда мы видим следующие максимумы СА (9): -2700, -2250, -1800, -1100, -500, 0, 1200, 1600, 2000? г. и минимумы СА (9): -3000?, -2500, -2000, -1300, -700, -400, 700, 1500, 1700.

Периодичность между ними, начиная от 3000 года, составляет для максимумов: 450, 450, 700, 600, 500, 1200, 400, 400, для минимумов: 500, 500, 700, 900, 1100, 800, 200, т.е., в среднем, 5000 / 9 = 556 лет - это около 49 солнечных циклов, почти 50. В таблице выше он фигурирует как 500-600-летний (~570 цикл III-A.10-II-A.12.

Двухвековая цикличность СА

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 - минимум Маундера (1645-1715), минимум Шпёрера (1450-1540), минимум Вольфа (1280-1340) и другие.

Период Маундера (400-500 лет)

Большие солнечные экстремумы за последние 5000 лет

Маундеровский минимум (Минимум Маундера) — период долговременного уменьшения количества солнечных пятен в 1645—1715 годы (60 лет). По подсчётам английского астронома Эдварда Уолтера Маундера (1851—1928), за этот период наблюдалось всего около 50 солнечных пятен вместо обычных 40-50 тысяч. Изотопный анализ позволил выявить 18 минимумов активности Солнца за последние 8000 лет, включая минимум Шпёрера (1450—1540 или 1400-1510 - 110 лет) и минимум Дальтона (1790—1820).

Следовательно периодичность этих минимумов составляет 8000/18 = 444,4 ~ 450 лет [40 11-летних циклов], а длительность - несколько десятков лет [причем, видимо, в промежутках - через 150—200 лет - могут быть промежуточные минимумы типа последних двук названных]. Если так, то в XXI веке может наступить новый минимум.

Кроме того, во время Маундеровского минимума наблюдалось падение интенсивности полярных сияний и скорости вращения Солнца [!]. Согласно Л. В. Константиновской (Солнечная активность, 2000?), с 1660 по 1680 год (в минимум Маундера) кроме минимума СА наблюдались следующие события:

  1. в Солнечной системе — большое количество комет, плоскость орбит которых имела большой наклон к эклиптике (равный наклону Галактики);
  2. у Солнца — увеличилась скорость своего вращение на экваторе на 3-4%; увеличилась в 2 раза разность скоростей вращения Солнца на широтах 0-20 градусов;
  3. у Земли — увеличилось вращение вокруг своей оси [сомнительно: должно быть наоборот, ибо воды стало больше]; был малый ледниковый период (замерз Дунай, и размер колец на деревьях уменьшился).

Согласно Т. В. Гайворонской (2011), СА и земная сейсмичность - противоположные явления. Следовательно, в минимумы СА, повторяющихся с этим периодом, должно наблюдаться и повышение количества землетрясений.

Тысячелетние циклы СА

Также существуют циклы в 1000 и 2300 лет. Последний, называемый «циклом Холлстатта», установлен по данным радиоуглеродного анализа.

Влияние планет на солнечную активность

Логично предположить, что на солнечную активность влияет обращение и расположение планет. Их обращение вокруг нашего светила вызывает на нём 1) приливы и 2) смещение общего центра тяжести Солнечной системы. Периодические же сближения планет между собой усиливают это действие.

Вот ученые из центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) предлагают новую теорию циклов солнечной активности. В работе, опубликованной в журнале Solar Physics, они показали, что 11-летний цикл может быть вызван приливным влиянием некоторых планет Солнечной системы, а именно Венеры, Земли и Юпитера. Исследователи обратили внимание, что эти три планеты выстраиваются в одном направлении примерно раз в 11 лет.

Вероятно, конфигурацией планет нужно объяснять все "разношёрстные" циклы СА, а не только кратные 11-12 годам.

К слову, взгляните на следующие астрономические сопоставления с основным 11-летним циклом СА:

Также посмотрите, как, например, 180-летний ритм СА проявляется в обращениях и соединениях планет:

Вероятно, эти противостояния и парады вызывают на Солнце приливы. Рассмотрим подробнее их силу и периодичность.

Влияние резонансов планет на гелиоактивность

  1. 5 оборотов Меркурия (5*0,24=1,2) примерно равны 2 оборотам Венеры (0,62*2=1,24) и 1/10 цикла Юпитера (1,19) => общий резонанс Меркурия-Венеры составляет 1,2 года. За 6 земных лет к этому резонансу прибавится Земля (Ме-Ве-Зе) - такой цикл есть в СА. А за период 12 лет, к нему добавится оборот Юпитера (Ме-Ве-Зе-Юп) - это, видимо, и есть основа традиционного 11-летнего ритма Солнца (на самом деле 11-12), который является основой и восточного 12-летнего зодиака. При этом Меркурий совершит ровно 50 оборотов.
  2. 1 оборот Марса (1,88) почти равен 3 оборотам Венеры (0,62*3=1,86) и приблизительно равен 2 оборотам Земли; следовательно, несмотря на малое приливное воздействие самого Марса, он в нескольких витках своих оборотов усиливается Землёй и Венерой (пока они внутри малого сектора - при "параде"). Резонанс 3-х планет (Ме+Ве+Ма) будет наблидаться примерно через 3,6 лет (это 6 лет Венеры, 16-18 лет Меркурия и примерно 2 года Марса). Резонанс же всех 4-х внутренних планет (с Землёй) будет при 5 таких циклах - 3,6 * 5 = 18 земных лет. А за период 36 лет к этому резонансу прибавится и 3 года Юпитера. Такие солнечные циклы тоже обнаружены (16-18 и 30-40 лет).
  3. Сатурн (30 лет = 2*3*5) с Юпитером (12 = 3*4) резонируют 1 раз в 60 лет (5 * общий делитель 6) - это 2 года Сатуурна и 5 лет Юпитера. Этот цикл СА известен и шумерам и китайцам.
  4. Кругосолнечный оборот Урана (84 года) разлагается на множители 3*4*7, следовательно, имеет общий делитель 6 с Сатурном и 12 с Юпитером. Поэтому год Урана является резонансом с 7 годами Юпитера (7*12=84), а 5 лет Урана (420 лет) - с 14 годами Сатруна (14*30=420). Этот цикл является резонансом всех планет от Меркурия до Урана: 420 Зе = 1750 Ме ~ 677 Ве ~ 223 Ма = 35 Юп = 14 Са + 5 Ур. Он также известен ка кодин из многовековых солнечных циклов.
  5. Год Нептуна (164,8) примерно равен 14 годам Юпитера (14*11,9=166,6) и 2 годам Урана (2*84=168). Это соответствует солярному ритму 160-170 лет. 5 таких циклов (5*164,8=824), или примерно, 2 по 420 (840 лет) будет периодом, при котором резонируют все планеты Солнечной системы, кроме Плутона и транскойперных. Что касается солнечной активности, то известен близкий цикл 600-800 лет.

Влияние обращения планет на активность Солнца

Прежде всего взглянем на периоды орбит планет Солнечной системы:

  1. Меркурий - около 1/4 земного года (0,24)
  2. Венера - примерно 2/3 земного года (0,62)
  3. Земля - 1 год (5/3 оборота Венеры и почти 4 оборота Меркурия)
  4. Марс - около 2 (1,88) земных лет и почти 3 венерианских года
  5. Юпитер - около 12 лет (11,9 ~ 6 оборотов Марса) - раньше был основным кандидатом на "главный", 11-летний цикл СА (I-B.10 - I-B.17)
  6. Сатурн - примерно 30 лет (29,5 ~ 5/2 оборота Юпитера) - может быть фактором 30-летнего цикла СА I-C.26 - I-C.28
  7. Уран - почти 84 года (почти 7 лет Юпитера) - может быть фактором 85-летнего цикла СА II.4
  8. Нептун - около 165 (164,8 - чуть меньше 2 лет Урана) лет - может быть фактором 160-летнего цикла СА III-A.1
  9. Плутон - 249 (248,5 - почти 3/2 оборотов Нептуна) лет - но его влияние, очевидно, низначительно
  10. мифическая Звезда Миллиуса - 1460? лет - почти как 1400-летний цикл III-B.14
  11. мифическая Нибиру - 3600 лет
  12. мифическая звезда календаря майя (Немезида?) - 5100 лет
  13. Седна - 10500 лет - но её влияние, скорее всего, ничтожно
  14. предсказываемая Планета X - 15000 лет

Можно сюда добавить также мифические планеты закойперовской зоны и из кометного облака Оорта: Тихе, Прозерпина, причём, некоторые из них могут быть суперземлями, планетами-гигантами или даже достаточно массивными коричневыми карликами - двойниками Солнца.

Также интересно сравнить ритмы СА с целочисленными рядами планетарных лет:

Об./Пл. Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон
1 0,24 0,62 1,00 1,88 11,90 29,50 84 164,8 248,5
2 0,48 1,24 2,00 3,76 23,80 59,00 168 329,6 497,0
3 0,72 1,86 3,00 5,64 35,70 88,50 252 494,4 745,5
4 0,96 2,48 4,00 7,52 47,60 118,0 336 659,2 994,0
5 1,20 3,10 5,00 9,40 59,50 147,5 420 824,0 1242,5
6 1,44 3,72 6,00 11,28 71,40 177,0 504 988,8 1491,0
7 1,68 4,34 7,00 13,16 83,30 206,5 588 1153,6 1739,5
8 1,92 4,96 8,00 15,04 95,20 236,0 672 1318,4 1988,5
9 2,16 5,58 9,00 16,92 107,1 265,5 756 1483,2 2236,5
10 2,40 6,20 10,0 18,80 119,0 295,0 840 1648,0 2485,0

Видим интересные совпадения (планетарные резонансы - выделены жирным, а менее точные - подчёркиванием): около 1; 1,2; 1,9; 2,4-2,5; 3,0-3,1; 3,7-3,8; 5,0; 5,6; 6,1; 118-119; 165-168; 248-252; 330-336; 494-504; 659-672; 746-756; 824-840; 989-994; 1483-1491 земных лет - или, округлённо: 1, 2, 3, 4, 5, 6; 120, 170, 250, 333, 500, 666, 750, 830, 990, 1490. Наибольшее число резонансов - у Венеры - она управляет всем!

Часть из этих резонансов включает другие: 4 =2*2, 6 =2*3; 250 ~120*2, 333 ~170*2, 500 =250*2 ~170*3, 666 =333*2 ~170*4, 750 =250*3, 830 ~170*5, 990 ~333*3, 1490 ~500*3, или включают их гармоники: 3 =2+2/2; 170 ~120+120/2, 250 ~170+170/2, 500 ~333+333/2, 1490 ~990+990/2, или резонируют через несколько оборотов: 3*4 = 6*2; 250*4 = 333*3, а некоторые даже являются суммами других: 1490 ~830+666.

Также необходимо рассмотреть целочисленный ряд солнечных 11-летних циклов: 11,1; 22,2; 33,3 (1 Сатурн - 29,5); 44,4; 55,5; 66,6; 77,7; 88,8 (3 Сатурна - 88,5); 99,9; 111; 122,1 (10 Юпитера- 119); 133,2; 144,3 (5 Сатурнов - 147,5); 155,4; 166,5 (2 Сатурна - 168, 1 Нептун - 165); 177,6 (6 Сатурнов - 177); 188,7; 199,8 (7 Сатурнов - 206,5); 210,9; 222; 233,1 (8 Сатурнов - 236); 244,2 (1 Плутон - 248,5); 255,3 (3 Урана - 252); 266,4 (9 Сатурнов - 265,5); 277,5; 288,6; 299,7 (10 Сатурнов - 295); 310,8; 321,9; 333 (2 Нептуна - 329,6, 4 Урана - 336)... Видим, что здесь есть резонансы с планетами (выделены). Самыми значимыми будут 87, 167, 178 (почти 2 по 87), 266, 300, 333... Видим также из этого, что если в межпланетных резонансах рулила Венера, то в резонанс с 11-летним циклом наиболее част у Сатурна.

Что интересно, резонансу 120 лет нет соответствия в солнечных ритмах по этой таблице (есть только 110 и 130 лет), хотя это и резонанс с солнечным 11-летним циклом (11,1*11=122,1) - может потому, что таблица старая или ритм не 110, а 120? Так же нет соответствия другому значимому резонансу - 333 года (наиболее близкие из указанных - 300 и 200-400). И никак не проявляется в солнечных циклах резонанс 830 лет.

Влияние соединений планет на активность Солнца

Период, когда внешняя планета находится ближе всего к Земле, называется противостоянием. Интервал времени между двумя противостояниями одной и той же планеты составляет больше года (период, в течение которого Земля должна совершить один оборот, после чего «догнать» планету, которая также не стояла на месте).

Известны и вычислены следующие противостояния:

Противостояние - это соединение планеты с Землёй и Солнцеп [по одну сторону от Солнца]. Но на Солнце влияют и соединения планет между собой. Известны, например, следующие:

Движение Солнца относительно барицентра СС можно назвать В-активностью Солнца, а статические приливы на Солнце - W-активностью Солнца. В сводной таблице ниже показано влияния планет на W-активность и B-активность Солнца

Планета Влиян. планеты
на стат. прил.
на Солнце (в
долях вл. Юп.)
Вл. планеты
на ст. прил.
на Солнце
(место)
Барицентрич.
поправка
планеты,
км
Вл. планеты
на полож.
б-центра СС,
(место)
М планеты
в массах
Солнца,
Mp/Ms
Меркурий 6,2·10-2 5 11,5906 9 1,7·10-7
Венера 1,1·10-1 2 266,6709 6 2,4·10-6
Земля 7,5·10-2 4 456,8236 5 3,0·10-6
Марс 4,8·10-3 6 80,4300 7 3,2·10-7
Юпитер 1 1 778988,8605 1 9,5·10-4
Сатурн 9,1·10-2 3 431219,9003 2 2,9·10-4
Уран 3,3·10-3 7 131328,9726 4 4,4·10-5
Нептун 1,4·10-3 8 234078,4835 3 5,2·10-5
Плутон 2,7·10-7 9 45,8520 8 6,2·10-9
Все планеты 1,35 1576477,5839 1,3·10-3

Планеты-гиганты (ПГ) слабо [?] участвуют в W-активности Солнца, доминирующее влияние оказывают планеты земной группы (ПЗГ). ПГ определяют В-активность Солнца. W-активность, обусловленная ПГ, определяется различными комбинациями сидерических периодов ПГ. За W-активность Солнца ответственны ПЗГ с периодами: Т = 11,083 лет; Т = 8 лет; Т = 6,778 лет [3/5 11-летнего цикла СА], Т = 1,611 лет, которые можно считать универсальными гелиофизическими константами.

Силы, действующие на Солнце, со стороны различных космических объектов (в порядке приливного воздействия):

Космич.
объект
Масса
объекта,
1024 кг
Расст. до
объекта,
1011 м
Напр-сть грав.
поля, созд-мая
на Солнце,
10-8 м/c2
Сила, действ.
со ст. объекта
на Солнце,
1022 Н
Юпитер 1900 5,2 21 42
Венера 4,9 [4,87] 1,1 2,8 5,6
Сатурн 570 [568] 14,3 1,9 3,7
Земля 6 [5,976] 1,5 1,8 3,6
Меркурий 0,33 0,58 0,65 1,3
Марс 0,64 2,28 0,08 0,16
МП 6∙1018 2,45∙109 2,8∙10-2 3,6∙10-2
МО 3,8∙1016 1,8∙1010 1,0∙10-4 6,0∙10-4
ТА 8∙1018 2,38∙1011 8∙10-5 1,1∙10-4

В последних строках таблицы аббревиатурами обозначены: МП - наша галактика Млечный Путь, МО - соседние Магеллановы Облака, ТА - ближайшая галактика Туманность Андромеды. [Что здесь интересно - ядро Галактики ощутимо влияет на наше светило - всего в 3-4 раза меньше Марса.]

Ситуация, в которой планеты выстраиваются приблизительно в одну линию, называется парад планет. Пользуясь результатами расчетов из таблицы, оценим суммарное воздействие планет внутри орбиты Сатурна. Находясь на одной линии, эти планеты создают на Солнце гравитационное поле с напряженностью

g = gС + gЮ + gМарс + gЗ + gВ + gМ = (1,9 + 21 + 0,08 + 1,8 + 2,8 + 0,65) ∗ 10−8м/с2 = 28,2 ∗ 10−8 (м/с2).

Таким образом, напряженность гравитационного поля в момент выстраивания шести планет в одну линию увеличивает воздействие Юпитера более, чем на треть. [Впрочем, для упрощения дальнейших расчетов соединений планет влиянием Марса можно пренебречь, как и влиянием центра Галактики.]

Вычисление приливного воздействия на Солнца гравитационно значимых планет

Парады планет вычислять сложно, а вот противостояния - легко. Для определения формулы расчёта проделаем сначала мысленный эксперимент из обычной жизненной ситуации (эта замечательная логическая задача подсмотрена в сети - http://nebotan.com/matematika/zid327442.html ).
Пусть 2 бегуна бегают по кругу стадиона длиной C=400 м со скоростью V1=10 и V2=12 км/ч.
Через какое время T второй бегун догонит первого?
До момента повторной встречи первый бегун пробежит расстояние S1 = V1*T = 10T.
Второй за это время пробежит, соответственно, S2 = V2*T = 12T.
В то же время второй бегун пробежит полный круг и еще путь первого бегуна, т.е. S2 = C + V1*T = 0,4 + 10T.
Значит, 12T = 0,4 + 10T, откуда 12T - 10T = 0,4 => 2T = 0,4 => T = 0,2 ч = 12 мин.
Отсюда выводим формулу: T = C / (V21

Теперь вернёмся к нашей орбитальной задаче и представим, что 2 планеты вращаются по одной орбите с разной скоростью. Например, нужно вычислить время сближения Земли с Марсом T, имея скорость Земли VЗем=360° за 1 г и скорость Марса VМар=360° за 1,88 лет. Решаем по полученной формуле (здесь у нас Марс - первый более медленный бегун): T = C / (VЗемМар

Вычислим это по найдённой нами формуле для внутренней планеты 1 и внешней планеты 2: T = 1 / (1 / T1 - 1 / T2),.

  1. Юпитер + Венера (21 + 2,8 = 23,8): T = 1 / (1/0,62 - 1/11,9) = 1 / (1,613 - 0,084) = 1/1,529 = 0,654 ~ 0,7 года
  2. Юпитер + Сатурн (21 + 1,9 = 22,9): T = 1 / (1/11,9 - 1/29,5) = 1 / (0,084 - 0,034) = 1/0,5 = 2 года
  3. Юпитер + Земля (21 + 1,8 = 22,8): T = 1 / (1/1 - 1/11,9) = 1 / (1 - 0,084) = 1/0,016 = 62,5 ~ 63 года
  4. Юпитер + Меркурий (21 + 0,7 = 21,7): T = 1 / (1/0,24 - 1/11,9) = 1 / (4,167 - 0,084) = 1/4,083 = 0,245 г. (т.е., с каждым витком Меркурия он встречается с Юпитером почти на том же месте орбиты - чуть-чуть дальше)

Видим, что эти соединения почти не наши своё отражение в ритмах Солнца - возможно, потому, что эти периоды близки к периодам обращения планет.

Теперь проверим периоды сближений для этих 4 планет (создающие напряженность поля 2,5-4,7) между собой (без Юпитера):

  1. Венера + Сатурн (2,8 + 1,9 = 4,7): T = 1 / (1/0,62 - 1/29,5) = 1 / (1,613 - 0,034) = 1/1,579 = 0,633 - почти венерианский год
  2. Венера + Земля (2,8 + 1,8 = 4,6): T = 1 / (1/0,62 - 1/1) = 1 / (1,613 - 1) = 1/0,613 = 1,631 - почти марсианский год (1,9 л.)
  3. Сатурн + Земля (1,9 + 1,8 = 3,7): T = 1 / (1/1 - 1/29,5) = 1 / (1 - 0,034) = 1/0,966 = 1,035 - почти тот же земной год
  4. Венера + Меркурий (2,8 + 0,7 = 3,5): T = 1 / (1/0,24 - 1/0,62) = 1 / (4,167 - 1,613) = 1/2,554 = 0,392 ~ 0,4 г.
  5. Сатурн + Меркурий (1,9 + 0,7 = 2,6): T = 1 / (1/0,24 - 1/29,5) = 1 / (4,167 - 0,034) = 1/4,133 = 0,242 - почти тот же меркурианский год
  6. Земля + Меркурий (1,8 + 0,7 = 2,5): T = 1 / (1/0,24 - 1/1) = 1 / (4,167 - 1) = 1/3,167 = 0,316 ~ 0,3 г.

Следующий этап - для этих сближений вычислим периоды сближений с третьей планетой:

2 планеты / + третья Венера Сатурн Земля Меркурий
Юпитер + Венера x
Юпитер + Сатурн x
Юпитер + Земля x
Юпитер + Меркурий x

На самом деле, таких гравитационных воздействий на солнце происходит больше ввиду того, что необязательно трём планетам выстраиваться строго по прямой, т.е., нужно учитывать влияние и "парадов планет". Поскольку они происходят не на одной прямой, а близко к ней, общее их приливное воздействие будет несколько меньше показанной суммы в формулк выше.

Для вычислений таких "средних парадов" (поскольку учитываться булдут не 4 или 6, а 5 гравитационно значимых планет) нужно задавать наложения синусоид, что несколько сложнее применяемой выше формулы.

Влияние парадов планет на активность Солнца

Как было сказаны, бывают так же бывают гравитационно значимые планетарные конфигурации, называемые [в астрологии?] парадами" планет:

Гелиогеофизика и гелиоклиматология

Рассмотрев выше множество геоклиматических циклов, зависящих от солнечной активности, видно, что не только планетные конфигурации влияют на количество солнечных пятен, но и пятнообразующая деятельность Солнца прямо воздействует на Землю и другие планеты.

Сетевые ресурсы о физике Солнца и его активности

Тот факт, что атмосфера Солнца горячее его поверхности [!] является фундаментальным астрофизическим феноменом...

Сетевые статьи по исследованию Солнца

Новости о СА, Солнце и его новым загадкам

Актинометрия

Актинометрия — подраздел геофизики, изучающий процессы передачи и превращения излучения Солнца на Земле, а также излучение Землёй своей энергии. Предмет изучения тесно связан с атмосферной оптикой, спектроскопией, имеет много общего с гелиофизикой. Результаты изучения применяются в климатологии, сельском хозяйстве и промышленности, в медицине, архитектуре, транспорте, в аэрологии и метеорологии.

Литература о геогелиофизике, гелиоклиматологии и гелиосоциологии

Библиография работ по изучению солнечной активности (СА), её циклам, и воздействию Солнца на земные процессы: климат, увлажнённость, сейсмичность, вулканизм, общественные явления... Взято, в основном из М. С. Эйгенсона (1963) и Б. М. Владимирского.

Общие труды о гелиогеофизике

Книги о гелиофизике и загадках Солнца

Библиография по солнечно-планетарному взаимодействию

Литература о влиянии Солнца на Землю и человечество

Книги о гелиоклиматологии, гелиогеоэкологии, гелиосоциологии и историометрии


Главная > Науки о природе > Астрономия > Солнечная система :

О Солнечной системе | Солнце | Геогелиофизика | Вулканоиды | Меркурий | Венера | Земля | Марс | Астероиды | Юпитер | Сатурн | Уран | Кентавры | Нептун | Пояс Койпера | Седна | Облако Оорта | Метеориты

Связанные темы: Астрология | Календари

На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 15.08.2018
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня