Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres]

В эпоху минимума Маундера существенно снижается количество солнечных пятен, наблюдаемых в единицу времени, однако отдельные солнечные пятна иногда наблюдались на протяжении всего минимума. Наименьшая временная плотность солнечных пятен отмечалась в первое десятилетие минимума, на протяжении которого известно наблюдение одного солнечного пятна. Поскольку астрономы того времени не могли наблюдать малые солнечные пятна, нельзя с уверенностью утверждать, что их число также было мало.

Во время большей части минимума Маундера 11-летний цикл солнечной активности вовсе не виден (по данным о солнечных пятнах) или плохо заметен. Правда, в конце минимума 11-летнее колебание уверенно фиксируется, однако при этом почти все солнечные пятна находятся лишь в южном солнечном полушарии. По-видимому, это свидетельствует о возникновении в это время магнитной конфигурации, асимметричной относительно солнечного экватора.

Сложная структура минимума Маундера затрудняет его точную локализацию во времени: не всегда ясно, что именно нужно включить в его состав. Дополнительная сложность связана с тем, что самое начало этого минимума наблюдалось гораздо хуже, чем остальные его части.

В эпохи, близкие к минимуму Маундера, в метеорологических наблюдениях конца XVII – начала XVIII в. отмечается некоторое понижение температуры, по величине сопоставимое с потеплением последних десятилетий. Не исключена связь этого похолодания с минимумом Маундера, хотя убедительные доказательства этой связи обнаружить не удается.

В целом имеющиеся наблюдательные данные об этом минимуме оставляют ощущение неудовлетворенности, однако скорее стоит удивляться тому, что ученые этой далекой эпохи вообще оставили хоть какие-то данные, которые могут быть включены в арсенал современной науки. Изотопные данные о минимуме Маундера в целом поддерживают и развивают то, что известно из наблюдений солнечных пятен, однако не снимают отмеченные ограничения полностью. Феномен минимума Маундера не является единственным событием такого рода в истории солнечной активности. Подобные явления, видимо, неоднократно происходили и ранее.

Эпоха существенно пониженной солнечной активности во второй половине XV – первой половине XVI в., известная как минимум Шпёрера, определяется по аномально высокому содержанию радиоактивного изотопа углерода в древесных кольцах и льдах этого времени.

Минимум назван по имени немецкого астронома Густава Шпёрера, предшественника Маундера, который пытался сформировать представления о глобальных минимумах солнечной активности. Реальность минимума Шпёрера подтверждается тем, что в полярных льдах этого времени увеличивается содержание не только радиоактивного изотопа углерода, но и радиоактивного изотопа бериллия, а также до некоторой степени и собранными непрофессионалами архивными данными и не вызывает сомнений. Видимо, это явление аналогично минимуму Маундера, хотя имеющиеся данные не позволяют делать очень далеко идущие выводы о его природе.

Эпохи в истории солнечной активности протяженностью в несколько десятилетий, во время которых, по данным различных трассеров, фиксируется существенно пониженный уровень солнечной активности и существенно меньшая амплитуда цикла Швабе, случались и раньше. Они называются большими (или глобальными) минимумами солнечной активности. Они известны нам по изотопным данным.

В настоящее время происходит формирование претендующей на общепринятость реконструкции циклической солнечной активности за 10 000 лет. В этой шкале выделяются 20−30 эпох, сопоставимых с эпохой минимума Маундера и интерпретируемых как эпохи глобальных минимумов. Для ряда из них предложены собственные наименования. Часто упоминаются средневековый минимум, минимум Вольфа, минимум Оорта, минимум Гомера и т. д. Эти отметки на оси времени позволяют ориентироваться в значительном массиве данных, но к их физической интерпретации нужно относиться с осторожностью.

Насколько можно судить по ограниченной последовательности временных отметок, характеризующих глобальные минимумы, эта последовательность имеет непериодический и, можно сказать, случайный характер.

Кроме, собственно, глобальных минимумов известны и менее выраженные эпохи понижения активности Солнца. Минимум Дальтона случился в начале XIX в. (около 1805 г.). Это было время Наполеоновских войн, и астрономы не нашли возможности пронаблюдать его детально, что очень затрудняет его точную временную локализацию и прояснение того, что именно происходило тогда на Солнце. Это особенно обидно потому, что прямо сейчас в последовательности солнечных циклов снова случился перебой, чем-то похожий на минимум Дальтона. Видимо, такие минимумы время от времени встречались и в прошлом.

Распространено также мнение о том, что XX век характеризуется особенно большой амплитудой солнечного цикла, в связи с чем говорят о глобальном максимуме солнечной активности. Из-за трудности сопоставления телескопных данных недавнего прошлого с данными, полученными в более отдаленные эпохи, эта концепция имеет менее надежный статус, чем концепция глобальных минимумов.

Важно не только то, сколько солнечных пятен видно на Солнце и какова их площадь, но и то, как пятна расположены на Солнце. Этот вопрос тоже, конечно, изучен астрономами-солнечниками.

Расположение пятен описывается знаменитым правилом полярности Хейла. Оно сформулировано американским астрономом Джорджем Хейлом на основании первых наблюдений магнитных полей в солнечных пятнах. Понятие полярности вводится следующим образом. Из двух пятен, образующих группу, пятно, долгота которого в направлении вращения больше, называется ведущим. Для групп одной полярности магнитное поле в этом пятне выходит из-под поверхности Солнца, а для другой – входит под поверхность. Какую из этих полярностей считать положительной, а какую – отрицательной – вопрос соглашения.

Широтно-временная диаграмма (или баттерфляй-диаграмма, то есть диаграмма бабочек) – удобный метод представления солнечных пятен и других трассеров солнечной активности в виде точек на плоскости, на горизонтальной оси которой откладывается время наблюдения, а на вертикальной – солнечная широта. Введена в физику Солнца Эдвардом Уолтером Маундером и его женой Энни Маундер. На баттерфляй-диаграмме солнечный цикл Швабе выглядит как две волны активности, которые бегут навстречу друг другу от средних широт к солнечному экватору. Каждый цикл по каждому полушарию распространяется одна волна.