Сергей Язев - Лекции о Солнце

Сбой в правиле Гневышева – Оля (23-й цикл оказался ниже предыдущего, вопреки ожиданиям) московский гелиофизик Виталий Никитич Ишков считает связанным с тем, что на этот период пришелся минимум в вековом (80-летнем) цикле активности. Следующий, 24-й, цикл оказался еще более низким – похоже, солнечная активность вступила в эпоху «низких» циклов. Косвенные данные, кроме того, указывают на то, что, возможно, существует и 2400-летний цикл солнечной активности. Высота (амплитуда) долгопериодических циклов, видимо, невелика по сравнению с 11-летним циклом.

Рис. 21. Изменения чисел Вольфа во время 24-го цикла солнечной активности. Сглаженные данные

Есть доп. данные для отрисовки (в excel), там числа для графика. На горизонтальной оси поставить годы: в самом начале – 2009, под вторым максимумом – 2014.

Насколько стабильно 11-летнее «дыхание» Солнца? На протяжении последних двух столетий оснований сомневаться в этом не было. Но в прошлом, причем не таком уж далеком, наблюдались странные события. На протяжении 70 лет, в период с 1645 по 1715 год, должно было уместиться как минимум шесть 11-летних циклов. К сожалению, в этот период солнечные пятна систематически никто не наблюдал! Но данные отдельных, отрывочных наблюдений, а также многих косвенных данных (в частности, пониженного числа полярных сияний, которые тесно связаны с солнечной активностью) говорят о том, что в это время на Солнце почему-то было аномально мало пятен! Известные гелиофизики Юрий Иванович Витинский, Милослав Копецкий и Георгий Вячеславович Куклин писали, например, о том, что можно сделать вывод о «затоплении» 11-летних циклов в этот период: некоторое (пониженное) количество пятен наблюдалось только в период максимумов, а в остальное время пятен на Солнце практически не было. В честь Эдварда Уолтера Маундера (1851–1928), который в начале ХХ века подробно исследовал этот феномен, загадочный период пониженной солнечной активности в середине XVII – начале XVIII века теперь принято называть маундеровским минимумом .

Все, что на сегодняшний день известно о маундеровском минимуме, позволяет считать, что пятна на Солнце в это время не пропадали совсем, но их число было по крайней мере в 2–3 раза меньше, чем в обычных циклах. При этом, если не прекращали действовать другие выведенные для обычных циклов закономерности, зоны пятнообразования не удалялись от солнечного экватора дальше, чем на 10–12 градусов. В этот период, согласно выводам Г. В. Куклина, правило Гневышева – Оля чаще нарушалось, чем соблюдалось. В то же время пулковский гелиофизик Юрий Анатольевич Наговицын отмечает, что за последние 400 лет природа неукоснительно следовала этой закономерности…

Судя по некоторым данным, маундеровский минимум был не единственным событием подобного рода, теряющимся в глубине веков. Говорят, например, о минимуме Шперера (1420–1530), минимуме Вольфа (1280–1340), минимуме Оорта (1010–1050), а также недавних неглубоких минимуме Дальтона (1790–1830) и минимуме Гневышева на рубеже XIX и XX веков. Судя по всему, в настоящее время начинается очередной неглубокий (впрочем, как знать!) минимум солнечной активности.

Причина возникновения маундеровского минимума (как, впрочем, и остальных минимумов) на сегодняшний день остается неизвестной, но некоторые идеи на этот счет, несомненно, есть! Первоначально выдвигалась гипотеза о том, что режим солнечной активности резко изменился из-за внезапного увеличения угловой скорости вращения вблизи Солнца и усиления дифференциальности вращения (по неизвестной, опять-таки, причине!). Однако позднее было показано, что данные о росте скорости вращения в период маундеровского минимума оказались ошибочными. Кроме того, исследователь из Уссурийской астрофизической обсерватории Владимир Федорович Чистяков в 1982 году продемонстрировал свои результаты, из которых следовало, что Солнце вообще имеет склонность несколько увеличивать скорость вращения в период минимумов 11-летних циклов, но это ни к каким катастрофам не приводит.

Выдвигалась даже революционная идея, что 11-летний цикл – это вообще недавняя «выдумка» Солнца, и до 1715 года его просто не было! Однако множество косвенных данных опровергают эту гипотезу.

Г. В. Куклин в 1982 году предложил идею «смены режима» динамической системы, определяющей циклические свойства процесса образования пятен на Солнце. Видимо, так оно и было. Но причины «смены режима» на светиле остаются туманными. Впрочем, возможно, как предполагали ранее многие авторы, здесь применима модель системы типа так называемого «странного аттрактора». «Странный аттрактор» – это система, способная внезапно, под влиянием слабых случайных изменений ее параметров, вдруг переходить в качественно другое состояние, – а потом так же стремительно возвращаться в прежнее. Такие системы описываются математической концепцией, которая называется теорией катастроф .

Но все это означает, что маундеровский минимум не может быть редким исключительным явлением! Не исключено, что Солнце способно функционировать не только в привычном для нас сегодня режиме, но может в одночасье переключаться на иной режим. Заметим, что, может быть, и неплохо, что светило переключалось на режим пониженной солнцедеятельности. Кто знает, существуют ли иные режимы с уровнем солнцедеятельности повышенной? И не было ли в нашем далеком прошлом случаев подобных переходов между разными режимами? Окончательной теории этих процессов на сегодняшний день не существует. А гипотезы, конечно же, есть…

Обратимся теперь к непростому вопросу о причинах солнечной активности. Что порождает эти грандиозные циклические изменения на Солнце? Что приводит к формированию мощных локальных магнитных полей в недрах светила, которые, всплывая к фотосфере, формируют здесь активные области и прочие многочисленные явления солнечной активности?

Одна из первых идей по этому поводу заключалась в том, что на Солнце влияют вращающиеся вокруг него планеты. Еще задолго до обнаружения феномена цикличности солнечной активности, в 1612 году, Галилей выдвигал предположение, что условия образования пятен как-то связаны с влиянием планет. Близость 11-летнего периода солнечной активности периоду обращения вокруг Солнца крупнейшей планеты Солнечной системы – Юпитера – была подмечена еще Вольфом, который считал, что на 11-летнюю волну Юпитера накладывается более слабая 29-летняя волна Сатурна, а Венера и Земля добавляют короткопериодические возмущения. Впрочем, впоследствии Вольф отказался от этой идеи, справедливо сочтя, что она неубедительна.