Слънчев цикъл

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
История на слънчевите петна през последните 400 години, включително и Маундеровия минимум.
Монтаж от изображения на десетгодишен слънчев цикъл (30 август 1991 г. – 6 септември 2001 г.).

Слънчевият цикъл е почти периодична 11-годишна промяна в слънчевата активност. По принцип, с всеки цикъл северният и южният полюс на Слънцето разменят местата си. Нивата на слънчево излъчване и изхвърляне на слънчев материал, броят и размерът на слънчевите петна и слънчевите изригвания все проявяват колебания в синхрон, от активно до тихо и отново до активно, с период от 11 години. Този цикъл се наблюдава от векове чрез промените във външния вид на Слънцето и чрез влиянието му на Земята (например, върху северното сияние).

Промените при Слънцето водят до ефекти в космоса, в земната атмосфера и върху земната повърхност. И докато цикълът е преобладаващото влияние върху слънчевата активност, все пак възникват и апериодични колебания.

История на наблюденията[редактиране | редактиране на кода]

Слънчевият цикъл е открит през 1843 г. от Хайнрих Швабе, който след 17 години наблюдения забелязва периодично изменение в средния брой слънчеви петна.[1] Рудолф Волф събира и изучава тези и други наблюдения, реконструирайки цикъла до 1745 г., като в крайна сметка успява да ги съчетае и с най-ранните наблюдения на слънчевите петна, направени от Галилео Галилей и съвременниците му в началото на 17 век.

Следвайки системата на Волфовото число, цикълът от 1755 до 1766 г. обикновено се счита за цикъл 1. Рудолф Волф създава стандартен индекс на броя на слънчевите петна, който се използва и до днес. Периодът между 1645 и 1715 г., когато има малко на брой слънчеви петна,[2] се нарича Маундеров минимум, по името на Едуард Маундер, който провежда обширно проучване върху това явление, първоначално забелязано от Густав Шпьорер.

През втората половина на 19 век Ричард Керингтън и Шпьорер независимо един от друг забелязват феномена, при който слънчевите петна се появяват на различна слънчева географска ширина в различните части от цикъла.

Физичната обосновка на цикъла е установена от Джордж Елъри Хейл и сътрудниците му, които през 1908 г. показват, че слънчевите петна са силно магнетизирани (първото засичане на магнитни полета извън Земята). През 1919 г. те доказват, че магнитният поляритет на чифтовете слънчеви петна е постоянен в хода на цикъла, е противоположен от двете страни на екватора и че се обръща при настъпването на следващия цикъл.

Наблюденията на Хейл откриват, че пълният магнитен цикъл продължава два слънчеви цикла (22 години), преди да се възвърне в първоначалното си положение (в това число и поляритета). Понеже почти всички прояви са нечувствителни към полярността, 11-годишният слънчев цикъл продължава да е обект на изследвания. Все пак, двете половини на 22-годишния магнитен цикъл не са идентични – те обикновено редуват висок или нисък брой на слънчеви петна.[3]

Исторически цикли[редактиране | редактиране на кода]

Реконструкция на слънчевата активност през последните 11 400 години.

Броят на слънчевите петна през последните 11 400 години е узнат чрез дендроклиматология с въглерод-14. Нивото на слънчевата активност през 1940-те години е изключително – последният период с подобна интензивност възниква преди около 9000 години.[4][5][6][7] Слънцето има толкова висока магнитна дейност едва през ~10% от последните 11 400 години. Почти всички от по-ранните високо интензивни периоди са по-къси от настоящия епизод.[5] Вкаменелостите предполагат, че слънчевият цикъл е бил стабилен през последните поне 700 милиона години. Например, дължината на цикъла през ранен перм е около 10,62 години[8] и е сходен през неопротерозой.[9][10]

Значими събития и приблизителните им дати
Събитие Начало Край
Омиров минимум[11] 750 г. пр.н.е. 550 г. пр.н.е.
Оортов минимум 1040 г. 1080 г.
Средновековен максимум 1100 г. 1250 г.
Волфов минимум 1280 г. 1350 г.
Шпьореров минимум 1450 г. 1550 г.
Маундеров минимум 1645 г. 1715 г.
Далтонов минимум 1790 г. 1820 г.
Съвременен максимум 1914 г. 2008 г.
Неустановено 2008 г. -

До 2009 г. се счита, че 28 цикли обхващат 309-те години между 1699 и 2008 г., при което се получава средна продължителност на цикъла от 11,04 години, но последващите изследвания разкриват, че най-дългият цикъл (1784 – 1799) може всъщност да са били два цикъла.[12][13] Ако това е така, тогава средната продължителност на цикъл би била около 10,7 години. От началото на наблюденията са забелязани цикли с продължителност от 9 години до 14 години, а ако цикълът от 1784 – 1799 г. всъщност са два цикъла тогава те поотделно трябва да имат продължителност по-малка от 8 години.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Schwabe. Sonnenbeobachtungen im Jahre 1843. // Astronomische Nachrichten [Astronomical News] 21. 1843. S. 233 – 236. (на немски)
  2. Eddy, John A.. The Maunder Minimum. // Science 192 (4245). June 1976. DOI:10.1126/science.192.4245.1189. с. 1189 – 1202.
  3. David H. Hathaway, "The Solar Cycle", Living Reviews in Solar Physics, March 2010, Max Planck Institute for Solar System Research, Katlenburg-Lindau, Germany. ISSN 1614 – 4961
  4. Usoskin, Ilya G. и др. Grand minima and maxima of solar activity: New observational constraints. // Astron. Astrophys. 471 (1). 2007. DOI:– 6361:20077704 10.1051/0004 – 6361:20077704. с. 301 – 309.
  5. а б Solanki, Sami K. и др. Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years. // Nature 431 (7012). 2004. DOI:10.1038/nature02995. с. 1084 – 1087. Посетен на 17 април 2007.
  6. 11,000 Year Sunspot Number Reconstruction. // Global Change Master Directory. Посетен на 11 март 2005.
  7. Usoskin, Ilya G. и др. A Millennium Scale Sunspot Number Reconstruction: Evidence For an Unusually Active Sun Since the 1940's. // Physical Review Letters 91 (21). 2003. DOI:10.1103/PhysRevLett.91.211101. с. 211101.
  8. Luthardt, Ludwig и др. Fossil forest reveals sunspot activity in the early Permian. // Geology 45 (2). февруари 2017. DOI:10.1130/G38669.1. с. 279.
  9. Li, Pengbo. Sunspot cycles recorded in siliciclastic biolaminites at the dawn of the Neoproterozoic Sturtian glaciation in South China. // Precambrian Research 315. септември 2018. DOI:10.1016/j.precamres.2018.07.018. с. 75 – 91.
  10. Michael Marshall. Rock layers show our sun has been in same cycle for 700 million years. // New Scientist. 18 август 2018.
  11. Celia Martin-Puertas, Katja Matthes, Achim Brauer, Raimund Muscheler, Felicitas Hansen, Christof Petrick, Ala Aldahan, Göran Possnert & Bas van Geel. Regional atmospheric circulation shifts induced by a grand solar minimum. // Nature Geoscience 5 (6). 2 април 2012. DOI:10.1038/ngeo1460. с. 397 – 401.
  12. Usoskin, I. G. и др. A solar cycle lost in 1793 – 1800: Early sunspot observations resolve the old mystery. // The Astrophysical Journal 700 (2). 2009. DOI:10.1088/0004-637X/700/2/L154. с. L154.
  13. Centuries-old sketches solve sunspot mystery. // New Scientist, 1 август 2009. с. 10.