солнечная активность

СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ - в широком смысле изменчивость (переменность) Солнца. Проявляетея во всей совокупности нестационарных процессов на Солнце и в его атмосфере: возникновении и исчезновении пятен, протуберанцев, факелов, флоккул (рис. 1); возрастании УФ-, рентг. и радиоизлучения; вспышках на Солнце.

Все указанные проявления С. а., как правило, тесно связаны между собой и имеют место в т. н. активных областях, в к-рых выходят на поверхность сильные магн. поля. Это свидетельствует об общей природе проявлений С. а.: все они связаны с магн. полем Солнца. Поэтому под С. а. в узком смысле часто понимают почти периодич. переменность магн. поля Солнца. Последняя характеризуется неск. параметрами, или индексами активности, важнейшим из к-рых является цюрихское относит. число солнечных пятен, или Вольфа число. Оно определяется по ф-ле , где f - общее число пятен на видимой полусфере Солнца, g - число групп пятен, k - коэф., позволяющий привести наблюдательные данные разл. обсерваторий н стандартной шкале цюрихских чисел. Среднее за год цюрихское число, как ц средние годовые числа др. активных явлений на Солнце, изменяется с периодом ок. 11 лет, что и наз. циклом С. а. или солнечным циклом. Ср. широта пятен также изменяется в ходе цикла: первые пятна цикла появляются около широт 30°, последние - гораздо ближе к солнечному экватору, около широт8°. Это изменение (часто называемое законом Шперера) лучше всего иллюстрируется т.н. диаграммой «бабочек М а у н д е р а» (рис. 2). Поскольку с пятнами связаны др. проявления С. а., напр. флоккулы и вспышки, их статистич. поведение также характеризуется 11-летним циклом и широтным распределением, подобным «бабочкам Маундера».

Рис. 1. Фотографии Солнца в хромосферной линии CaII. Яркие области - хромосферные флоккулы. Вверху - активное Солнце, внизу - Солнце вблизи минимума активности.

При смене цикла С. а. меняется полярность общего магн. поля Солнца, а в группах пятен меняется полярность ведущего (западного) пятна. Поэтому правильнее говорить о 22-летнем цикле. Каждый чётный (по принятой нумерации) цикл образует пару с соседним нечётным циклом. Эта закономерность хорошо прослеживается, напр., на широтном распределении активных областей (рис. 3). На весьма ограниченном наблюдат. материале находят свидетельства модуляции амплитуды цикла С.а. с длинными периодами: ок. 80, 200, 400 и 600 лет. Регистрация др. явлений, таких, как полярные сияния, а также абс. хронология по содержанию изотопов углерода в годичных кольцах древесины и т. д. косвенным образом свидетельствуют о долгопериодич. вариациях С. а. и, в частности, о существовании очень низкого уровня С. а. в течение 70 лет начиная с 1G45 (т.н. минимум Маундера).

Рис. 2. Широтное распределение солнечных пятен с 1874 по 1913 ( - широта).

Рис. 3. Вверху - среднегодовые значения цюрихского числа R_z в 19-21-м циклах солнечной активности. Вертикальными полосами показаны периоды смены знака общего магнитного поля Солнца. Внизу - схематическое изображение широтного хода активных областей с учётом разной полярности магнитного поля (сплошная линия и пунктир). Штриховкой обозначены зоны образования пятен ( - широта).

Происхождение и изменчивость магн. полей, обусловливающих наблюдаемые проявления С. а.,- один из фундам. вопросов физики Солнца. Солнечные магн. поля почти всегда (исключение составляют вспышки) «вморожены» в проводящую среду - солнечную плазму и движутся вместе с ней. Поэтому практически все изменения магн. полей в атмосфере и внутри Солнца связаны с движениями среды. Неоднородное вращение и конвекция, особенно при наличии турбулентных движений, внутри Солнца могут усиливать первоначально слабые поля и поддерживать их. Такой процесс получил назв. гидромагнитного динамо и в целом неплохо описывает особенности поведения крупномасштабного магн. поля Солнца. В большинстве моделей динамо неоднородное (дифференциальное) вращение Солнца используется для вытягивания крупномасштабного тороидального (перпендикулярного к плоскости, содержащей ось вращения Солнца) магн. поля из крупномасштабного полоидального (лежащего в плоскости, проходящей через ось вращения) магн. поля. Тороидальное поле в свою

очередь генерирует новое полоидальное поле посредством закручивания силовых линий под действием силы Кориолиса в конвективных потоках. Благодаря такой связи становится возможным поддержание незатухающего магн. поля. Взаимодействие полоидального и тороидального компонентов крупномасштабного магн. поля может иметь характер почти периодических нелинейных колебаний, что и является основой для интерпретации цикла С. а. как динамо-процесса.

С. а. оказывает значит. воздействие на процессы, происходящие в межпланетном и околоземном пространствах, в атмосфере и биосфере Земли (см. Солнечно-земные связи).

Лит.: В и т и н с к и и Ю. И., Солнечная активность, 2 изд., М., 1983; Вайнштейн С. И., Зельдович Я. Б., Рузмамкин А. А., Турбулентное динамо в астрофизике, М., 1980; М о ф ф а т Г. К., Возбуждение магнитного поля в проводящей среде, пер. с англ., М., 1980; Паркер Е. Н., Космические магнитные поля, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1982; П р и с т Э. Р., Солнечная магнитогидродинамика, пер. с англ., М., 1985. Б. В. Сомов.

   <<      Предметный указатель      >>