Солнечный цикл

Солнечный цикл или цикл солнечной магнитной активности — это почти периодическое 11-летнее изменение активности Солнца , измеряемое с точки зрения изменений количества наблюдаемых солнечных пятен на поверхности Солнца. Солнечные пятна наблюдаются с начала 17 века, и временные ряды солнечных пятен являются самыми длинными непрерывно наблюдаемыми (зарегистрированными) временными рядами любых природных явлений.

Магнитное поле Солнца переворачивается во время каждого солнечного цикла, причем переворот происходит, когда цикл солнечных пятен близок к своему максимуму. Уровни солнечной радиации и выбросов солнечного материала, количество и размер солнечных пятен , солнечных вспышек и корональных петель демонстрируют синхронизированные колебания от активного к спокойному и снова к активному с периодом 11 лет.

Этот цикл веками наблюдался по изменениям внешнего вида Солнца и земным явлениям, таким как полярные сияния . Солнечная активность, обусловленная как циклом солнечных пятен, так и переходными апериодическими процессами, регулирует окружающую среду планет Солнечной системы, создавая космическую погоду и воздействуя на космические и наземные технологии, а также на атмосферу Земли, а также, возможно, колебания климата в масштабах столетий и веков. дольше.

Понимание и предсказание цикла солнечных пятен остается одной из главных задач в астрофизике с серьезными последствиями для космической науки и понимания магнитогидродинамических явлений в других частях Вселенной.

Солнечные циклы имеют среднюю продолжительность около 11 лет. Солнечный максимум и солнечный минимум относятся к периодам максимального и минимального количества солнечных пятен. Циклы простираются от одного минимума к другому.

Солнечные пятна впервые систематически наблюдали Галилео Галилей, Кристоф Шайнер и современники примерно с 1609 года. Солнечный цикл был открыт в 1843 году Самуэлем Генрихом Швабе , который после 17 лет наблюдений заметил периодическое изменение среднего числа солнечных пятен . [2] Швабе, однако, предшествовал Кристиан Хорребоу  , который в 1775 году писал: «Похоже, что по прошествии определенного количества лет появление Солнца повторяется в отношении количества и размера пятен» на основе его наблюдения за Солнцем с 1761 года и позже из обсерватории Рундетаарн в Копенгагене. [3] Рудольф Вольфсобрал и изучил эти и другие наблюдения, восстановив цикл до 1745 года, в конечном итоге подтолкнув эти реконструкции к самым ранним наблюдениям солнечных пятен Галилеем и его современниками в начале семнадцатого века.

Линейный график, показывающий историческое количество солнечных пятен, минимумы Маундера и Дальтона и современный максимум
400-летняя история солнечных пятен, включая минимум Маундера
«Прогноз для 24-го цикла солнечных пятен дал максимальное число сглаженных солнечных пятен около 69 в конце лета 2013 года. Сглаженное число солнечных пятен достигло 68,9 в августе 2013 года, поэтому официальный максимум был как минимум таким же высоким. Сглаженное число солнечных пятен снова выросло до этого второй пик за последние пять месяцев 2016 г. и превзошел уровень первого пика (66,9 в феврале 2012 г.) Многие циклы имеют двойной пик, но это первый случай, когда второй пик числа солнечных пятен был больше первого. в течение пяти лет в цикле 24. Прогнозируемый и наблюдаемый размер сделал этот цикл наименьшим пятном после цикла 14, который имел максимум 64,2 в феврале 1906 года». [1]
Эволюция магнетизма на Солнце.
Рудольф Вольф (1816–1893), швейцарский астроном, провел историческую реконструкцию солнечной активности до семнадцатого века.
Реконструкция солнечной активности за 11 400 лет.
События солнечной активности, зарегистрированные в радиоуглероде. Текущий период справа. Значения с 1900 г. не показаны.
Рисунок солнечного пятна в Хрониках Иоанна Вустерского , ок. 1100.
Эта версия диаграммы бабочки солнечных пятен была построена солнечной группой в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА. Новейшую версию можно найти на сайте solarcyclescience.com.
График зависимости радиальной компоненты магнитного поля Солнца от времени и широты Солнца, усредненный по последовательному вращению Солнца. На низких широтах отчетливо видны «бабочки» солнечных пятен. Схема, построенная солнечной группой в Центре космических полетов НАСА имени Маршалла. Новейшую версию можно найти на сайте solarcyclescience.com.
Эволюция площади солнечного плато с течением времени
Обзор трех солнечных циклов показывает взаимосвязь между циклом солнечных пятен, галактическими космическими лучами и состоянием нашей ближней космической среды. [33]
Гальштатские солнечные вариационные циклы продолжительностью 2300 лет.
Циклы активности 21, 22 и 23 видны по индексу числа солнечных пятен, TSI, потоку радиоизлучения 10,7 см и индексу вспышек. Вертикальные масштабы для каждой величины были скорректированы таким образом, чтобы можно было наложить их на ту же вертикальную ось, что и TSI. Временные вариации всех величин строго синхронизированы по фазе, но степень корреляции амплитуд в той или иной степени изменчива.
Солнечный цикл: монтаж изображений Yohkoh SXT за десять лет, демонстрирующий изменение солнечной активности во время цикла солнечных пятен с 30 августа 1991 г. по 6 сентября 2001 г. Предоставлено: миссия Yohkoh ISAS (Япония) и НАСА (США).