Что возрастает в годы максимальной солнечной активности
Солнечные циклы
Активность нашей звезды временами меняется, и происходит это с определённой периодичностью. Эти периоды и называют солнечными циклами. За солнечные циклы отвечает магнитное поле звезды. Вращение Солнца отличается от вращения твёрдых тел. Разные области звезды обладают различными скоростями, что и определяет величину поля. И оно проявляется в фотосфере солнечными пятнами. Каждый цикл характеризуется сменой полярности магнитного поля.
Известные циклы активности
Одиннадцатилетний
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.
Двадцатидвухлетний
По сути, это двойной цикл Швабе. Он связывает пятна и магнитные поля звезды. Каждые 11 лет изменяется знак магнитного поля и положение магнитных полярностей групп пятен. Для возврата общего магнитного поля в начальное положение требуется два цикла Швабе, или 22 года.
Вековой
Этот цикл 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. 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.
Влияние на нашу жизнь
Как считает М. Гухатхакурта, астрофизик НАСА, не только солнечные максимумы воздействуют на нашу жизнь, но и минимумы тоже. Чередование фаз изменения солнечной активности имеет свою специфику и вредные последствия. В солнечные циклы, на максимумах, обостряются риски сбоя в работе различного оборудования. Более интенсивное ультрафиолетовое облучение нагревает атмосферу, увеличивая её объём. Усиливается лобовое сопротивление, воздействующее на спутники и на МКС. Они мощнее притягиваются к Земле, и приходится корректировать их орбиты. Но от этого есть и некоторая польза: Из-за усиления притяжения космический мусор также устремляется к планете, сгорая в плотных атмосферных слоях.
В минимумы циклов интенсивность ультрафиолетового излучения падает, и от этого атмосфера Земли охлаждается и уменьшается в объёме. Солнечный ветер ослабевает, но усиливается поток космических лучей.
Опубликованы данные норвежских учёных, из которых вытекает, что люди, рождённые в год спокойного Солнца, живут дольше примерно на 5 лет. Были отслежены время рождения и смерти 8600 человек в двух населённых пунктах за период от 1676 до 1878 годов. Этот период выбрали потому, что на него существуют данные за 11-летний цикл активности Солнца. Но механизм влияния активности Солнца на продолжительность жизни пока не ясен.
С цикличностью солнечной активности тесно связаны глобальные события, происходящие на нашей планете. Самые известные эпидемии чумы, холеры, а также учащение наводнений и засух приходятся именно на максимумы активности Солнца. С этим явлением связываются и социальные потрясения. Революции и большие войны тоже укладываются в систему цикличности.
Сбои циклов
Но не всё вписывается в рамки цикличности. Солнце имеет свой характер, и иногда проявляется его своеобразие. Например, 23-й солнечный цикл должен был завершиться в 2007 – 2008 годах. Но не завершился, и чем вызван такой феномен, пока не понятно. Получается, что солнечные циклы – незакономерная закономерность нашего светила.
С середины 2006 до середины 2009 годов Солнце было в глубоком минимуме. Этот период характерен несколькими рекордами спада активности. Отмечались наименьшие показатели скорости солнечного ветра. Наблюдалось максимальное число дней без пятен. Активность вспышек упала к нулю. Из этого вытекают возможные варианты дальнейшего поведения Солнца. Если считать, что в каждом цикле звезда высвобождает определенное количество энергии, то после нескольких лет пассивности, она должна эту энергию выбросить. То есть, новый цикл должен быть очень быстрым и достичь высочайших значений.
Предельно высокие максимумы за все годы наблюдений не фиксировались. А вот исключительные минимумы отмечались. Из этого следует, что провал активности – намёк на сбой солнечных циклов.
«Жизнь со звездой» — часть 1: солнечная активность
В первой части статьи — я опишу явления солнечной активности, которые лежат в основе «космической погоды», а для этого, в свою очередь — нам потребуется углубиться в строение Солнца, выглядящее следующим образом:
Солнечное ядро — занимает зону от центра до 0,25 радиуса Солнца. Здесь находится зона с максимальной температурой (порядка 15 млн K), давлением (порядка 250 млрд атмосфер), и плотностью (достигающей 150 г/см 3 ). Так как скорость термоядерных реакций сильно зависит от температуры — основная часть выделения энергии в Солнце, происходит именно в этой области. Однако даже при таких показателях — скорость термоядерных реакций весьма не велика (порядка 275 Ватт/м 3 ), поэтому термоядерные реакторы, типа ITER – требуют на порядок больших температур, чтобы иметь разумные показатели по соотношению объём/мощность.
Зона лучистого переноса — простирается от глубины в 0,25, до примерно 0,7 радиуса Солнца. Названа она так — потому-что основным способом переноса энергии в ней является последовательное излучение и поглощение фотонов. Это довольно спокойная зона, в которой основным видом движения является вращательное: Солнце делает примерно один оборот за 25,6 дней по линии экватора (для наблюдателя на Земле, с учётом нашего вращения вокруг Солнца — выходит примерно 28 дней), и за 33,5 дня на уровне полюсов. Лучистая зона, в данном случае — имеет примерно усреднённую (между этих двух) скорость.
Тахоклин — переходная область, находящаяся между лучистой и конвективной зонами, его толщина составляет примерно 0,04 радиуса Солнца. В данной области происходит переход от лучистого (спокойного) переноса тепла к конвективному (турбулентному), и от «твердотельного вращения» (когда слои вращаются с равномерной частотой) — к дифференциальному (различающемуся в полярных, и экваториальных областях).
Причины такого перехода следующие: на границе около 0,7 радиуса Солнца — постепенное падение температуры и давления солнечных слоёв приводит к тому, что физические условия уже не позволяют поддерживать атомы плазмы без электронов (однократно ионизованными — атомы водорода, и двукратно — гелия). Соответственно начинает действовать фотоэффект, и вещество перестаёт быть прозрачным. Лучистый перенос теряет свою эффективность, и конвективный перенос тепла выходит на первое место.
Объяснение источника второго эффекта является значительно более комплексной задачей, и её решение долго не давалось учёным. Но в 2013 году с помощью данных «Обсерватории солнечной динамики» была также показана связь между конвективным движением на Солнце (носящим на мелких масштабах — хаотический характер) и устойчивым, дифференциальным вращением Солнца:
Ключевыми факторами, в понимании процессов происходящих на Солнце являются следующие:
1) Источником энергии для возникновения всех процессов, регистрируемых нами на Солнце является турбулентная конвекция (а уже её источником — является градиент температуры между солнечным ядром, в котором протекают термоядерные реакции, и поверхностью Солнца через которое происходит излучение этой энергии).
2) Практически всё вещество на Солнце (за исключением определённой доли водорода в фотосфере) находится в состоянии плазмы. По этой причине перенос энергии происходит за счёт кинетической энергии конвективных потоков, и за счёт электромагнитного поля. При этом энергия может свободно переходить из одного вида, в другое (движение плазмы может генерировать магнитное поле, а в другом случае — магнитное поле может разгонять потоки плазмы).
Конвективная зона — зона, располагающаяся на расстоянии около 0,7 радиуса, и непосредственно до самой видимой поверхности. За неимением других возможностей перенос тепла с этого уровня начинает происходить за счёт перемешивания слоёв (то есть конвекции, отчего, собственно, данная зона и была так названа). Именно эта зона ответственна за все явления, которые принято называть «солнечная активность».
Основная структура конвективной зоны (и видимой «поверхности» Солнца) — состоит из гранул (типичным диаметром в 1000 км, и временем существования от 8 до 20 минут), и супергранул (размерами в 30 тыс. км, и временем жизни — около суток). Гранулярная структура — состоит из светлых областей (где вещество поднимается из глубин Солнца) и тёмных промежутков между ними (где вещество соответственно опускается). Вертикальная скорость движения вещества составляет 1-2 км/с, а глубина гранул — составляет сотни и тысячи километров.
Солнечные пятна — это области, в которых сильные магнитное поля препятствует конвективному движению вещества. Не смотря на название — «пятнами» их можно назвать с большой натяжкой: температура внутри них составляет 3000-4500 K. А видимая их чернота объясняется температурой окружающего вещества (составляющая в среднем 5780 K), и соответственно значительно меньшим излучением света «пятнами» на внешнем фоне. Практически с начала систематических наблюдений за пятнами на Солнце в 1749 году — они стали основным доказательством существования 11-летнего цикла солнечной активности (поэтому нулевым циклом, от которого сейчас ведётся отсчёт был выбран тот, который шёл в тот момент — он начался 1745 году):
Если быть более точными — цикл имеет усреднённую длительность около 11,2 лет, и меняется в интервале от 7 до 17 лет (при этом чем короче цикл — тем большую силу он имеет). Стадия роста в цикле занимает меньший период времени (4,6 года, против 6,7 лет — в среднем у стадии спада). В начале цикла пятна появляются на широтах порядка ±35-40°, затем смещаются к области ±15° в период максимума, а к концу цикла — большинство из них встречается на широтах ±5-8° (так называемый закон Шпёрера): 
Такая цикличность в поведении и числе пятен — связана с 11-летним циклом по смене магнитных полюсов Солнца (при этом полный цикл по смене полярности север/юг — занимает соответственно 22 года). Однако этот 22-х летний период (цикл Хейла) — не получил широкой известности, так как кроме смены полярности, он себя никак практически не проявляет.
Наличие статистики за 400+ лет позволило предположить о наличие векового цикла солнечной активности (так называемого цикла Гляйсберга — длящегося в интервале 70-100 лет, со среднем значением в 87 лет). Но по настоящему доказать его наличие — удалось только с появлением радиоуглеродного анализа: дело в том, что в периоды солнечного максимума солнечный ветер становится плотнее, а гелиосфера Солнца немного расширяется (на этом основывалась череда сообщений о выходе Вояджера-1 за пределы Солнечной системы: 1, 2, 3, 4), при этом поток галактических космических лучей — сокращается, а вместе с ним сокращается выработка радиоактивного углерода-14 в верхних слоях атмосферы. Следы этих изменений за прошедшие 11 тысяч лет — находят в ледяных кернах и годичных кольцах деревьев:
Солнечные пятна часто образуются группами, при этом ведущее пятно — имеет ту же полярность, что и текущая полярность данного полушария, а заднее — противоположную. Группа пятен может существовать от нескольких часов, до нескольких месяцев (на этом основывается долгосрочный, 27-дневный прогноз — когда пятна, сделавшие один оборот, вернутся в то же положение, что и сейчас).
Солнечные факелы — являются своеобразными «пятнами на оборот»: в данном случае магнитное поле выступает усилителем конвекции, которая в свою очередь — поднимает температуру и светимость «поверхности» Солнца.
Протуберанцы — образования причудливой формы, в стабильном состоянии напоминающие половинку тора, опирающуюся на «поверхность» Солнца:
Такой формой они обязаны магнитному полю, которое является их источником: поток вещества, двигающийся по магнитным линиям — в начале поднимается из глубин Солнца, затем описывает дугу, и падает обратно на Солнце. Такие фонтаны вещества — могут существовать вплоть до месяцев. В них может заключаться огромная энергия, которая может выделяться в двух физических явлениях, о которых речь пойдёт ниже.
Солнце, крупный протуберанец и Юпитер с Землёй — в масштабе
Солнечные вспышки — гигантские выбросы энергии (самый крупный из которых — описан в начале данной статьи). В ходе типичной вспышки может выделяться энергия порядка 10 20 Дж (около 10 гигатонн в тротиловом эквиваленте), в крупных — порядка 10 25 Дж (около 1 млрд мегатонн). Их источником являются пересоединение магнитных полей на Солнце (когда два магнитных «кольца» соприкасаются между собой, и резко меняют свою структуру):
Точные доказательства такого процесса — были получены совсем недавно. В ходе солнечной вспышки энергия выделяется во всём спектре электромагнитного излучения, большая часть — излучается в жёстком ультрафиолете, а также рентгеновских и гамма-лучах (это связано с тем, что магнитные поля в процессе пересоединения разогревают плазму до десятков миллионов градусов). Только небольшая часть энергии выделяется в видимом диапазоне света, поэтому в обычной ситуации — они не видны. Но в случае с Кэррингтонским событием — вспышку можно было наблюдать даже невооружённым глазом.
Вспышки по интенсивности делят на пять классов: A, B, C, M, X. Каждый последующий класс — мощнее предыдущего в десять раз. Каждый класс разбивается на линейную шкалу от 1.0 до 9.9, у класса X — нет верхней границы: на данный момент самая мощная вспышка, зафиксированная с 1957 года (когда начались внеатмосферные наблюдения, и полную мощность по всему спектру излучения — стало возможно установить) — произошла 4 ноября 2003, и по уточнённым данным — имела класс X45.
Фактически являясь продолжением конвективной зоны — фотосфера является видимым (для нас) отражением тех явлений и той структуры, которая существует в конвективной зоне (которая описана выше).
Хромосфера — это слой около 10 тыс. км толщиной, располагаемый между фотосферой и короной. Здесь резко начинает падать давление, а температура — снова начинает расти:
В связи с тем, что давление в этом слое очень низкое — его светимость (несмотря на рост температуры) в сотни раз меньше, чем у фотосферы. По этой причине, впервые оно было открыто благодаря лунным затмениям (когда свет от фотосферы не мешал наблюдению данного слоя). Именно в этой области Солнца — впервые был обнаружен гелий.
Хромосфера в основном, состоит из спикул — объектов продолговатой формы, имеющих несколько тысяч километров в диаметре, и около тысячи в глубину:
Поднимаясь из фотосферы — они переносят вещество в верхние слои Солнца. Другой составляющей хромосферы — являются фибриллы. Они представляют собой вертикальные петли вещества, увлекаемые магнитным полем (по типу протуберанцев).
Корона — начинается от видимого радиуса Солнца, и простирается на 10-20 его диаметров. Состоит из весьма разреженного, и неравномерно распределённого вещества, с температурой превышающей миллион кельвин.
Источником столь большой температуры короны, по последним данным — служат хромосферные спикулы, которые подпитывают её высокоэнергетическими частицами. Структура короны сильно зависит от периода солнечной активности: во время максимумов — она имеет сферическую форму, во время минимумов — вытянутую по направлению экватора:
Солнечный ветер — это поток сильно разреженного солнечного вещества, с температурой близкой к корональной, движущийся с высокой скоростью (на орбите Земли — его скорость составляет 300-400 км\с):
П.С. Во второй части статьи — об космической погоде, аппаратах исследующих Солнце и службах, следящих за его состоянием.
Следите за Солнцем: новая эпоха в России начнется не позднее 2025 года
Интересную теорию, очень популярную в прошлом столетии, вспомнил блогер Александр Русин, чтобы сделать прогноз на ближайшее будущее России:
«Существует такое интересное астрономическое явление как циклические изменения солнечной активности или солнечные циклы.
Цикличность в изменении активности Солнца заметили очень давно, но первоначально исследования сводились только к наблюдениям солнечных пятен, число которых периодически возрастало и уменьшалось, вплоть до полного исчезновения.
В 20-м веке было определено, что циклически меняется не только число солнечных пятен, но и магнитное поле Солнца, при этом меняется не только напряженность магнитного поля, но и его полюса.
Существуют также более длинные, вековые и тысячелетние циклы, но они плохо изучены.
Влияние солнечной активности на земные процессы обычно изучают в плане погоды, уровня осадков, среднегодовой температуры и урожайности.
В 19-м веке была обнаружены закономерности между изменением солнечной активности и ценами на пшеницу, что является следствием влияния солнечной активности на погоду и урожайность.
Однако если внимательно посмотреть на хронологию минимумов и максимумов солнечной активности в 20-м веке и сопоставить это с хронологией важных исторических событий, то можно обнаружить, что солнечная активность влияет не только на погоду и урожай, но и на общественно-политические процессы.
Обратимся к событиям:
Почти вся Первая мировая война прошла в период роста солнечной активности от минимума 1913 года до максимума 1917-го.
Интересно, что предыдущий максимум солнечной активности приходился на 1905-й год, который для России тоже стал революционным.
Хрущев возглавил страну в 1953 году и был снят с должности в 1964 году, который тоже был годом минимума солнечной активности.
Поэтому, хотя Горбачев окончательно покинул высший руководящий пост только в 1991 году, через два года после пика солнечной активности, отмеченного в 1989 году, процесс разрушения СССР и смены власти начался в 1989-1990 году, то есть на пике солнечной активности.
Таким образом, советская власть установилась на пике солнечной активности в 1917 году и утратила контроль над страной тоже на пике солнечной активности 1989 года, после которого в 1990-1991 годах уже шел процесс ликвидации советской власти (как и в 1918-1919 период ее становления, который тоже занял продолжительное время).
Обратите внимание, что в период существования советской власти генеральные секретари менялись только в год минимума солнечной активности, плюс-минус год:
Можно ли все это считать простыми совпадениями?
marafonec
marafonecМарафонец
Бег на месте к горизонту
Циклы солнечной активности и экономические кризисы. Часть 1
Специально для https://vk.com/stepan_demura Спасибо уважаемому blacklightsu за таблицу солнечной активности, на которую он наложил датировки экономических кризисов. Корреляцию вы можете без труда посмотреть сами. Следующий экономический кризис нас ожидает 2020-2021 году. Вообще тема солнечной активности и экономических кризисов настолько обширна, что ее невозможно охватить в одной статье. Поэтому к этой теме мы вернемся еще не раз.
Собственно таблица интерактивная и находится здесь.
На сегодняшний день, кроме цикла Швабе-Вольфа, известны 72-летний (2 по 36 лет) цикл Ганского, больше чем 600-летний цикл Рубашева, 22-летний парный цикл Гневышева-Оля, в котором второй в паре 11-летний цикл по сравнению с предыдущим в 1,4 раза выше по СА, а также несколько менее значительных флуктуаций Солнца, например, около 84 лет (влияние Урана), около 29 лет (Сатурна) и около 12 лет (Юпитера).
Главное, была доказана синхронность максимумов СА с периодами возникновения кризисов, революций и войн. Найдено, что слом в развитии социума происходит в реперных точках динамического экстремума, наиболее высокого прироста по модулю СА.
Солнце не твердое тело, оно вращается дифференциально: одни части все время перемещаются относительно других. В таких системах происходит постоянная генерация мощнейших магнитных полей. Магнитные поля на Солнце, взаимодействуя друг с другом, и вызывают то, что мы называем солнечной активностью. Но мало того: солнечные магнитные поля входят во взаимодействие с земными. На выходе же мы получаем то, что принято называть магнитными бурями. Именно они, а не непосредственно Солнце, воздействуют на биологические и технические системы Земли. Причем, чем система сложнее, тем слабее может быть импульс, способный её разрушить.
За период 11-летнего солнечного цикла случается около 500 магнитных бурь.
Особенно опасны всплески СА для тех, кто страдает сердечно-сосудистыми заболеваниями. У диспетчеров, водителей и операторов снижается реакция. Спортсмены, работающие на пике физических нагрузок, в такие дни особенно подвержены травмам. Амплитуда магнитных колебаний возрастает от южных широт к северным.
В 1989 году магнитная буря на 8 часов оставила без электричества Оттаву и провинцию Квебек. В 1997 году солнечный шторм отключил телевизионный спутник Telstar 401 компании AT&T. На следующий год шторм нарушил работу спутника Galaxy IV, который управлял банкоматами и системами авиационного слежения. В 2000 году вышел из строя и утонул в Тихом океане поврежденный солнечным штормом японский спутник Аsko. Магнитные бури отражаются на работе мобильных телефонов, вызывают сбои в Интернете, в автоматических системах, нарушается высокочастотная авиационная радиосвязь. На российских железных дорогах неоднократно происходили происшествия, связанные с отказом автоматики.
Американец Д. Киршвинк написал солидный труд ‘Биогенный магнетизм и магниторецепция’. В нем он показал, что у людей в головном мозге и надпочечниках есть участки, восприимчивые к колебаниям в магнитосфере Земли. Известно, что надпочечники выбрасывают адреналин и подобные ему вещества. По данным мировой статистики, их уровень резко повышается в крови чувствительных людей под действием магнитных бурь. Больше всего таких возмущений бывает весной и осенью. Именно это вызывает сезонные обострения у шизофреников и параноиков.
Полковник российского МВД доктор юридических наук С. Л. Киселев установил: в годы экстремумов СА преступность в разных странах возрастает более чем в два раза.
. Еще в конце XIX века английским ученым Джевонсом была развита теория, связывающая происхождение экономических циклов с солнечной активностью.
Согласно ей, «годы обильных урожаев» повторяются через каждые десять или одиннадцать лет, и «представляется вероятным, что торговые кризисы связаны с периодическим изменением погоды, затрагивающим все части света и возникающим, вероятно, вследствие усиленных волн тепла, получаемых от Солнца в среднем через каждые десять с лишним лет». Кроме того, Джевонс предположил, что: «Периодические крахи суть действительно по природе своей явления психологического порядка, зависящие от смены настроений: уныния, оптимизма, ажиотажа, разочарования и паники».
Понравился пост? Расскажите о нём друзьям, нажав на кнопочку ниже: