7.2. Ритмы Солнца

Солнечная активность оценивается по периодичному появлению локальных вспышек (пятен) на поверхности Солнца. Максимальное их количество появляется в среднем через каждые 11, 22, 44, 88 лет. Солнце, вращаясь вокруг галактического ядра, периодически оказывается то в положительном, то в отрицательном знаке межзвездного магнитного поля. При пересечении секторов магнитного поля на Солнце происходит смена знаков магнитного поля на обратные значения. Это проявляется в появлением пятен одновременно в обеих частях полушария с обратным знаком по отношению к общему магнитному полю (рис. 7.2.1).

Пятна появляются на широтах 40-30⁰. Постепенно количество их растет, с ними увеличивается солнечная активность. Пятна медленно приближаются к экватору, но никогда до него не доходят и не сливаются. Как только произошла инверсия магнитного поля Солнца (смена знаков у полюсов на обратные значения), пятна слабеют, вспышки становятся реже и постепенно исчезают. Наступает минимум солнечной активности. Через некоторое время на широте 40-30⁰ снова появляются пятна следующего 11-летнего цикла, которые проходят тот же путь. Пятна, появляющиеся на Солнце, имеют парные образования, своего рода магнитные сплетения, скрытые в теле звезды.

Рис. 7.2.1. Магнитная инверсия Солнца.

а) пересечение Солнечной системой магнитных секторов Галактики; б) появление пятен; в) - исчезновение пятен на Солнце.

Самый короткий ритм солнечной активности на Земле – 27-дневный (период обращения Солнца вокруг собственной оси).

Плоскости земной орбиты и солнечного экватора не совпадают. Иначе говоря, Земля не находится все время над экватором Солнца, а переходит в небе нашей звезды то на 7 градусов в южное её полушарие, то на столько же в северное. Над солнечным экватором Земля повисает только в июне и декабре. Но экватор Солнца всегда чист от солнечных пятен, от хромосферных вспышек. И значит, Земля в это время находится в условиях более спокойной «солнечной погоды», чем, скажем, в марте и сентябре, когда она пролетает над более активными широтами Солнца.

В течение года Земля дважды, в дни равноденствий, попадает в более бурные области неба Солнца и дважды, во время солнцестояний, в более спокойные. Это не может не отразиться на климатических и геофизических процессах Земли. И действительно, многие исследователи обнаружили годовой и полугодовой циклы в ходе геомагнитных возмущений, атмосферной циркуляции и других геофизических процессах, причем таких, которые трудно было бы объяснить просто сменой времен года.

Зеркалом геомагнитных возмущений в полярных широтах являются «полярные сияния». Вертикальные лучи полярного сияния – это силовые линии магнитного поля Земли, ставшие видимыми благодаря заряженным частицам, спустившимся по этим линиям из космоса и заставившим светиться атомы ионосферы. Они то усиливаются, то ослабевают в зависимости от солнечной активности и интенсивности хромосферных вспышек. Форма полярных сияний изменяется под влиянием «берегового эффекта».

Солнце по-разному облучает Землю, поворачиваясь к ней то одним, то другим боком, выходит, что есть на нашем светиле меридианы более активные и менее активные. И это не удивительно. Солнечные пятна, а значит, и связанные с ними зоны частых вспышек расположены кучно, группами. И появляясь из-за края солнечного диска, такая группа начинает усиленный обстрел Земли сгустками выброшенных из недр Солнца корпускул.

Солнце обращается вокруг своей оси с близким периодом – 27 дней и воздействует на Землю своими активными меридианами. Очень давно люди заметили, что месяцы, выделенные ими по фазам Луны (лунный месяц равен 29,5 дня), имеют тесную связь с характером погоды.

Профессору Л.А. Вительсу удалось проследить за несколькими активными, долго прожившими образованиями на Солнце, появление которых из-за края вращающегося Солнца вызывало мощные потрясения в земной атмосфере. В течение нескольких оборотов Солнца на нем держалась монолитная группа пятен. И каждый раз появление этой группы вызывало на Земле взрыв климатических происшествий. В мае с ними были связаны невиданно резкие похолодания и потепления в Западной Европе. В те же дни над Америкой бушевал жестокий ураган. И из месяца в месяц, преодолевая инерцию земной атмосферы, солнечные пятна регулярно вызывали образование мощных циклонов, ливней, бурь.

Интересное исследование провел американский астроном П. Джозе. Путем сложных вычислений он определил центр тяжести Солнечной системы в целом. Оказалось, что он не совпадает с центром Солнца и что само Солнце обращается вокруг этого общего центра тяжести с периодом в 178,77 земного года! После этого он обратился к таблицам чисел Вольфа (характеризующих количество пятен на Солнце). Эти таблицы астрономы ведут с 1610 года. Вычисления, сделанные на основании этих таблиц, дали новый большой период солнечной активности продолжительностью 178,55 года! Интересно, что близкий период солнечной деятельности раньше нашел советский ученый П.П. Предтеченский, а еще раньше, в начале века географ – Э.А. Брикнер, изучая морены альпийских ледников.

К настоящему времени в солнечной активности выделены следующие циклы: 6,9–11,1–16,1–34,2–58,4 – 88… и многолетних климатических колебаний: 80 - 5 400 лет. Магнитные инверсии и интенсивность пятнообразования соответственно влияли на геомагнитное поле, положение земной оси, эксцентриситета и прецессии Земли.

На рис. 7.2.2 приводится кривая цюрихских среднегодичных чисел солнечных пятен за период 1755 – 1969 гг.

Рис. 7.2.2. Кривая изменения цюрихских среднегодичных чисел Вольфа за 1755-1969 гг.

На рисунке видна цикличность солнечной активности, которая имела место за рассматриваемый период.

Секторная структура межпланетного магнитного поля приведена на рис. 7.2.3.

Рис. 7.2.3. Спиральное солнечно-межпланетное поле в плоскости солнечного экватора (или в эклиптики) для спокойного Солнца

Межпланетная секторная структура существует даже во время самого спокойного периода 11-летнего цикла солнечной активности. Такие характерные параметры, как скорость, концентрация и напряженность межпланетного магнитного поля, систематически изменяются внутри каждой секторной структуры. Эти параметры достигают своих максимальных значений вблизи ведущей границы сектора. Сектора между собой различаются полярностью и направлением солнечного ветра.