СОЛНЕЧНЫЕ ПЯТНА

 

Скупые сведения летописей и 400 лет научных исследований… Что мы знаем о Солнце и периодически возникающих на нем явлениях, солнечных пятнах? Кажется не мало, но по-прежнему нет точных ответов на следующие вопросы:

Какова причина и способ периодического возникновения солнечных пятен?

Что является спусковым механизмом их образования?

Как и посредством чего пятна влияют на земную жизнь?

Что является источником всех периодических процессов проходящих на Солнце? Заключен ли он вне Солнца или в нем самом?

На данный момент нет даже единой гипотезы, которая смогла бы пролить свет на темный лик солнечных пятен. Здесь можно лишь описать загадку, как она представляется сегодня. Начнем с того, что уже точно известно за счет наблюдений.

Пятна практически не образуются на полюсах и на экваторе Солнца. Две узкие полосы в пределах от 25 - 30 и до 8 - 12 градусов северной и южной широты - вот места наиболее интенсивного образования пятен. Причем, пики их образования повторяются с периодичностью от 7 до 17 лет. Этот цикл, составляющий в среднем 12 лет, четко прослеживается в широтности образования пятен. Когда исчезают последние пятна на нижних широтах (8 - 12 градусов), начинают образовываться пятна на верхних широтах (25 - 30 градусов). Новые пятна станут образовываться уже ниже этого уровня, то есть они будут как бы сползать к нижним широтам. К концу цикла область образования пятен вновь окажется в пределах от 8 до 12 градусов северной и южной широты. Начало цикла пятнообразования и минимум солнечной активности совпадают.

Пятна, как правило, образуются группами или хотя бы парами. Пара пятен на одной широте находится в любопытной взаимосвязи. Прежде чем в фотосфере (видимом слое Солнца) образуется пятно, на месте его возникновения регистрируется очень мощное магнитное поле. Последнее может быть только замкнутым, оно то и связывает пару пятен. Обычно, силовые линии магнитного поля направлены из северного полюса объекта (будь то планета или Солнце) к южному, но здесь все не так просто. Направления силовых линий магнитных полей обратны для пар пятен северного и южного полушарий. Более того, магнитная полярность пятен, меняется на противоположную после каждого 12-летнего цикла, что позволяет говорить не о 12-летнем, а о 24-х летнем солнечном цикле пятнообразования. Магнитные поля пятен интенсивней магнитного поля Солнца в целом и к тому же они перпендикулярны ему. Все сказанное хорошо видно на рисунке.

 

    

Изменение среднегодовых чисел солнечных пятен R и приближенных средних широт солнечных пятен (закон Шперера) за 1933 - 1953 гг.

Буквами в кружках обозначены полярности пар солнечных пятен (закон полярности солнечных пятен.)

(График из книги "Тайны будущего" Ю. В. Мизун и Ю. Г. Мизун)

 

Солнце, как известно, вращается вокруг своей оси с периодичностью примерно 27 суток, из-за чего пара пятен наблюдается с некоторым периодом исчезая на западном краю Солнца и появляясь вновь на восточном менее чем через 2 недели. Первое в этом движении пятно является головным. Установлено, что в паре пятен оно возникает первым и исчезает последним.

Солнечное пятно может существовать от нескольких часов до нескольких месяцев. Размер пятен также широко варьируется от "пор" - зародышей пятен, до гигантских площадей в которые можно уложить по 100 земных глобусов. Появляясь из пор, группа пятен проходит стадию роста, в ходе которой они увеличиваются и расходятся, расползаются в разные стороны. Затем следует более продолжительная по времени стадия рассасывания пятен. Последним исчезает головное, по ходу вращения Солнца, пятно. После исчезновения пятна, мощное магнитное поле на его месте сохраняется еще в течении некоторого времени.

Само пятно по форме является воронкой на видимой поверхности Солнца (эффект возникает из-за прозрачности атмосферы в этом месте). Их глубину определяют в 1000 - 1500 км. Температура солнечного вещества в районе центра пятна наиболее низкая в сравнении с общей температурой поверхности - 5800 К., на 1000 - 1500 К. Поэтому центр пятна наблюдается как более темное образование, чем его края. В пятне различают тень - его центр, и полутень, которая больше в радиусе в 2 раза и более (она светлее, см. фото). Края пятна окружены светлыми волокнистыми образованиями - фотосферными факелами. Температура в них выше (на 2000 К.) чем в окружающем веществе, поэтому они выделяются по яркости свечения. Факелы продолжаются вверх через фотосферу в хромосферу, где образуют "факельные площадки", которые расширяются с ростом высоты. В фотосфере поперечник факельной площадки может составлять 700 км, а уже на границе хромосферы и короны - 15000 км. Факельные площадки появляются, растут и рассасываются согласно с ритмом солнечных пятен, но они могут существовать и без них. Сами по себе факелы живут дольше пятен - до 3-х, 4-х месяцев. Предполагается, что причиной их образования служат менее мощные, чем у пятна магнитные поля.

 

Солнечное пятно слева и графики воздействия солнечной активности на земные процессы (Эпидемии, Урожайность, Магнитные бури), справа. Из астрономической энциклопедии. А внизу эффектный снимок поверхности Солнца, иллюстрирующий все сказанное выше. Снимок взят из астрономического сайта "Звездочет"

 

В активной области Солнца наблюдаются "солнечные вспышки" - мощные ядерные взрывы - непременный атрибут повышенной солнечной активности. Они длятся всего несколько минут (а то и секунд), но производят весьма сильный эффект. В межпланетное пространство выбрасывается огромное число заряженных частиц или ионов, которые попадая в атмосферу Земли вызывают усиление северного сияния, магнитные бури и другие, более продолжительные эффекты. В момент вспышки происходит возрастание солнечного излучения почти во всех диапазонах, от рентгеновского до километровых радиоволн. А. Л. Чижевский был одним из первых, кто усмотрел в ионизированных солнечных частицах реальный механизм воздействия на биосферу Земли. За свои исследования воздействия ионов на все живое он получил титул отца космобиологии, как основатель науки изучающей реальные механизмы воздействия космических излучений на живые организмы, человека и общество. Хотя еще до него Р. Вольф установил, что, например, существует взаимосвязь между свечением атмосферы в высоких широтах и вспышками на Солнце. До и после Вольфа были найдены и другие взаимосвязи. 1844, Гаутьер - существует взаимосвязь между температурой воздуха у земной поверхности и числом пятен на Солнце. 1858, Малпе - связь пятен с землетрясениями. 1872, Мелдрун - частота бурь, ураганов и смерчей, а также количество осадков пропорциональны числу солнечных пятен. 1887, Зенгер - частота гроз и число пятен. Другие статистические исследования установили связь числа пятен и количества добываемого вина, толщины годовых колец у деревьев, величиной улова рыбы, размножаемостью и миграцией насекомых, количеством катастроф и преждевременных смертей. (Подробнее смотри "графики" часть 1 и часть 2, которые взяты из книги "Тайны будущего" Ю. В. Мизун и Ю. Г. Мизун)

Наиболее вероятной гипотезой периодического повторения солнечной активности считают возмущения от планет гигантов, которое смещает центр тяжести Солнечной системы. Но это далеко не единственная гипотеза. Наряду с 12-летним циклом солнечной активности выделяют еще вековой цикл его нарастания и убывания. По разным данным он может варьироваться. Есть данные в пользу 60-летнего и 86-летнего цикла.

Кроме солнечных пятен существуют и другие интересные явления, источник которых не ясен. Это пульсации солнечной поверхности с периодом от нескольких минут и более. Эти пульсации сказываются на ритмичном изменении интенсивности солнечного излучения, - в свечении его поверхности. Когда Солнце сжимается - светимость увеличивается. Таким образом, Солнце бьется и вздрагивает как человеческое сердце. Ученые предполагают, что ритмические пульсации Солнца лежат в основе формирования планет за счет уплотнения межзвездного газа во время образования Солнечной системы. Значит, эти пульсации могут отражаться в параметрах планетных орбит (как циклически, так и скачками), которые, как известно, тоже периодически изменяются (см. графики(1) (2) для Земли из той же книги "Тайны будущего"). Последнее может означать только одно - Солнечная система развивается по законам замкнутой системы с большим числом внутренних обратных связей, регулирующих все процессы в ней. Так солнечная активность проявляется в состоянии планет, а движение последних регулирует саму солнечную активность.

Надо думать, что это не все секреты, которые бережет от нас Солнце. Исследования продолжаются.

Дмитрий Солнцев: solncev@narod.ru