Сонячна активність і сонячні цикли
На Сонці час від часу трапляються різноманітні обурення, включаючи ті, які відбуваються поблизу груп сонячних спалахів (про них ми поговоримо ще в цьому розділі). Деякі види сонячної активності впливають на Землю.
Сонячні спалахи в більшості випадків не можна побачити в аматорський телескоп, але зате вони добре відомі в телескопи, встановлені на супутниках. Ці спалахи викидають згустки сонячної плазми вагою в мільярди тонн в Сонячну систему, де деякі з них стикаються з захисним "магнітним парасолькою" Землі - її магнітосферою. В результаті цієї взаємодії на Землі виникають північні і південні полярні сяйва, а також геомагнітні бурі. Ці бурі можуть привести до неприємних наслідків: збоїв в роботі електромереж (і відсутності електричного освітлення), збоїв в електронних системах на газо- і нафтопроводах, перешкод радіозв'язку, а також порушення нормального функціонування штучних супутників.
Сонячні обурення і їх вплив на магнітосферу називають космічною погодою. Останні офіційні звіти про космічної погоди, а також прогнози можна подивитися на Web-сайті Space Environment Center, підрозділи National Oceanographic and Atmospheric Administration (Національне управління з дослідження океанів і атмосфери) за адресою www.sec.noaa.gov/today.html .
Всі види сонячної активності, включаючи 11-річний цикл і деякі більш тривалі цикли, схоже, мають магнітну природу. Глибоко всередині Сонця природна динамо-машина постійно генерує нові магнітні поля. Ці магнітні поля піднімаються до поверхні Сонця і в більш високі шари сонячної атмосфери, де в них відбуваються завихрення, що викликають різного роду обурення.
Астрономи за допомогою магнітографів вимірюють магнітні поля на Сонці за їхнім впливом на сонячну радіацію. На багатьох Web-сайтах професійних обсерваторій можна побачити зображення, зроблені за допомогою цих пристроїв (див. Розділ "Зображення Сонця в Web"). Спостереження цих магнітних полів показали, що сонячні плями - це області посиленого спотвореного магнітного поля, що групи сонячних спалахів мають магнітні полюси - північний і південний. Але, з іншого боку, загальне магнітне поле Сонця досить слабке.
Схоже, що багато швидко мінливі деталі на Сонце і, ймовірно, все вибухи і виверження пов'язані з сонячним магнетизмом. Коли є мінливі магнітні поля і електричні струми і коли два магнітних поля наштовхуються одне на інше, відбувається коротке замикання, - яке називається перезамикання магнітних полів, коли раптово вивільняється величезна кількість енергії.
Викиди корональних мас: причина сонячних спалахів
Зараз я скажу те, що суперечить написаному в більшості підручників, за винятком деяких, опублікованих порівняно недавно. Протягом десятиліть астрономи вважали, що спостерігаються вибухи на Сонці - це, в основному, сонячні спалахи. Ми думали, що сонячні спалахи відбуваються в хромосфері і що саме вони - причина вибухів на Сонці.
Сонячні спалахи можна побачити на багатьох зображеннях професійних астрономічних Web-сайтів. І в міру того, як протягом 11-річного циклу сонячної активності (або циклу пятнообразования) кількість сонячних плям збільшується, збільшується також кількість спалахів.
Але тепер астрономи знають, що вони були подібні до сліпому, який обмацував хвіст слона і думав, що це і є весь слон. Спостереження Сонця з космосу показали, що основна причина сонячних спалахів - це викиди корональної мас (coronal mass ejections), т. Е. Гігантські виверження, що відбуваються високо в короні, найтоншої і найвіддаленішої від центру зоні Сонця. Дуже часто викид корональної мас викликає сонячну спалах в нижньому шарі корони і в хромосфері.
Протягом багатьох років вчені не знали про викиди корональної мас, тому що ніхто не міг їх побачити. Астрономи отримували можливість спостерігати корону тільки іноді протягом короткого проміжку часу - під час повного сонячного затемнення. І бачили вони тільки сонячні спалахи, тому і приписали їм більше значення, ніж вони того заслуговували.
Деякі протуберанці, які можна побачити на краєчку сонячного диска за допомогою Н-альфа фільтра, час від часу викидаються. Ці викидають протуберанці можуть бути одним з етапів процесу викиду корональних мас.
Коли на зображеннях, зроблених з штучного супутника, на східній або західній стороні Сонця видно викид корональної мас, який не слабшає, а формує навколо Сонця гігантську розширюється кільце, або гало, справи кепські. Поява гало означає, що викид корональної мас направляється прямо до Землі.
Якщо на одному із зображень, зроблених з штучного супутника, ви бачите гало, обов'язково перевірте повідомлення на Web-сайті NOAA Space Environment Center ( www.sec.noaa.gov/today.html ); можливо, там будуть прогнози NOAA про дуже несприятливою космічної погоди.
Цикли всередині циклів: чи може Сонце міняти свої плями?
Сонячні плями - це області на Сонце, що виглядають як темні плями на його фотосфері (рис. 10.3), де магнітне поле дуже сильне. Сонячні плями холодніше навколишньої атмосфери і часто з'являються групами.
Мал. 10.3. сонячні плями
Фотографія люб'язно надана Джеррі Лодрігессом
Протягом 11-річного циклу, цього знаменитого циклу сонячної активності, кількість сонячних плям на Сонці суттєво змінюється. Коли в американців ще не було такої теми для обговорення, як Річард Ніксон або Ель-Ніньо, вони звинувачували сонячні плями абсолютно у всьому, починаючи від поганої погоди і закінчуючи падінням цін на акції на фондовій біржі. Зазвичай між послідовними піками (коли з'являється найбільшу кількість плям) проходить 11 років, але цей період часу може змінюватися. Більш того, кількість плям, що з'являються на кожному піку, може змінюватися в широких межах від одного циклу до іншого. І ніхто не знає - чому.
Коли група сонячних плям переміщається по сонячному диску через обертання Сонця, найбільше пляма з того боку, в яку відбувається рух (т. Е. Пляма, яке рухається по диску попереду, "ведучи" за собою інші), називається провідним плямою ( leading spot). А найбільше пляма з протилежного боку називається веденим плямою (following spot).
Спостереження за допомогою магнітографія показали, що в більшості груп сонячних плям існують певні схеми і закономірності. Протягом 11-річного циклу сонячної активності всі провідні плями в північній півкулі Сонця мають північну магнітну полярність, а ведені плями - південну магнітну полярність. У той же час в південній півкулі Сонця провідні плями мають південну полярність, а ведені плями - північну.
Ось як визначається ця полярність: компас, стрілка якого на Землі вказує на північ, називається орієнтованим на північ. Такий компас на Сонце буде вказувати на північну магнітну полярність. А південна магнітна полярність на Сонце - це напрямок, протилежне тому, на яке буде вказувати компас, орієнтований на північ.
Вам все це здається простим і природним? Тоді ось що я вам скажу. Коли починається новий 11-річний цикл, ці полярності міняються місцями. Тепер в північній півкулі провідні плями мають південну полярність, а ведені - північну. І в південній півкулі магнітні полярності теж міняються місцями. Якби ви були компасом, то не змогли б зрозуміти, що відбувається.
Щоб якось систематизувати цю інформацію, астрономи визначили магнітний цикл Сонця. Він триває приблизно 22 роки і складається з двох циклів сонячної активності. Кожні 22 року вся схема зміни магнітних полів на Сонці повторюється знову - приблизно.
Сонячна постійна або непостійна?
Загальна кількість енергії, що генерується Сонцем, називається сонячної світність (solar luminosity). Але нас, землян, більше цікавить кількість сонячної енергії, яку отримує Земля. Воно називається сонячної постійної (solar constant) і визначається як сумарна кількість енергії сонячних променів, що потрапляє за 1 секунду на 1 см 2площадкі, перпендикулярній напряму променів і розташованої поза земною атмосферою на відстані 1 а.о. від сонця. Сонячна постійна приблизно дорівнює 1386 Вт / м 2.
Вимірювання, зроблені за допомогою супутників, запущених NASA в 1980-х роках, виявили дуже невеликі зміни сонячної постійної в міру обертання Сонця. Ви, напевно, думаєте, що, коли на сонячному диску є темні плями, Земля отримує менше енергії, ніж коли цих плям немає. Але все йде якраз навпаки. Чим більше сонячних плям, тим більше енергії Земля отримує від Сонця. І це ще одна загадка, яку треба буде розв'язати астрономам.
Згідно астрофізичної теорії, коли Сонце було дуже молодим, воно було трохи яскравіше, ніж останні кілька мільярдів років, і через багато років, коли воно стане червоним гігантом, то буде віддавати Землі більше енергії.
Тому, кажучи "сонячна постійна", ми приймаємо бажане за дійсне. Хоча, звичайно, ведучи відлік в масштабі днів, а не тисячоліть, та ще використовуючи аматорське обладнання, ми отримаємо значення сонячної постійної з достатньою точністю.
Цикли всередині циклів: чи може Сонце міняти свої плями?Вам все це здається простим і природним?
Сонячна постійна або непостійна?
