|
Переосмысление солнечных циклов
|
|
|
|
Исследователи из Дрезденского центра Гельмгольца-Россендорфа (HZDR) и Латвийского университета представили первое всестороннее физическое объяснение различных циклов солнечной активности. Он идентифицирует вихреобразные течения на Солнце, известные как волны Россби, как посредники между приливными воздействиями Венеры, Земли и Юпитера и магнитной активностью Солнца. Таким образом, исследователи представили непротиворечивую модель для солнечных циклов разной продолжительности — и еще один веский аргумент в поддержку ранее спорной планетарной гипотезы. Результаты были опубликованы в журнале Solar Physics. Хотя Солнце, находящееся рядом с нами, является наиболее изученной звездой, на многие вопросы о его физике еще нет полного ответа. К ним относятся ритмичные колебания солнечной активности. Наиболее известным из них является то, что в среднем солнце достигает максимума радиации каждые одиннадцать лет, который эксперты называют циклом Швабе. Этот цикл активности происходит потому, что магнитное поле Солнца меняется в течение этого периода и в конечном итоге меняет полярность.
|
|
|
|
Само по себе это не является чем—то необычным для звезды, если бы не тот факт, что цикл Швабе удивительно стабилен. На цикл Швабе накладываются другие, менее очевидные колебания активности, продолжительностью от нескольких сотен дней до нескольких сотен лет, каждое из которых названо в честь своих первооткрывателей. Хотя уже предпринимались различные попытки объяснить эти циклы с помощью математических расчетов, всеобъемлющей физической модели до сих пор не существует. В течение нескольких лет доктор Фрэнк Стефани из Института гидродинамики HZDR был сторонником "планетарной гипотезы", поскольку ясно, что гравитация планет оказывает приливное воздействие на Солнце, подобное тому, которое оказывает Луна на Землю. Этот эффект проявляется сильнее всего каждые 11,07 лет: всякий раз, когда три планеты - Венера, Земля и Юпитер - выстраиваются по отношению к Солнцу в особенно яркую линию, сравнимую с весенним приливом на Земле во время новолуния или полнолуния. Это явно совпадает с циклом Швабе.
|
|
|
Магнитное поле Солнца формируется сложными движениями электропроводящей плазмы внутри Солнца. "Вы можете представить себе это как гигантскую динамо-машину. Хотя это солнечное динамо само по себе генерирует примерно 11-летний цикл активности, мы думаем, что влияние планет затем вмешивается в работу этого динамо, периодически слегка подталкивая его и, таким образом, устанавливая необычайно стабильный 11,07-летний ритм движения Солнца", - объясняет Стефани. Несколько лет назад он и его коллеги обнаружили убедительные доказательства такого синхронизированного процесса в доступных данных наблюдений. Они также смогли соотнести различные солнечные циклы с движением планет, используя только математические методы. Однако сначала корреляция не могла быть в достаточной степени объяснена физически.
|
|
|
|
"Теперь мы нашли лежащий в основе этого физический механизм. Мы знаем, сколько энергии требуется для синхронизации динамо-машины, и мы знаем, что эта энергия может передаваться Солнцу с помощью так называемых волн Россби. Самое замечательное, что теперь мы можем объяснить не только цикл Швабе и более продолжительные солнечные циклы, но и более короткие циклы Ригера, которые мы даже не рассматривали ранее", - говорит Стефани. Волны Россби - это вихреобразные течения на Солнце, подобные крупномасштабным волновым движениям в атмосфере Земли, которые управляют системами высокого и низкого давления. Исследователи подсчитали, что приливные силы во время весенних приливов на двух из трех планет — Венере, Земле и Юпитере - обладают именно теми свойствами, которые необходимы для активации волн Россби, что имеет множество последствий.
|
|
|
|
Во-первых, эти волны Россби затем достигают достаточно высоких скоростей, чтобы придать солнечному динамо необходимый импульс. Во-вторых, это происходит каждые 118, 193 и 299 дней в соответствии с циклами Ригера, которые наблюдались на Солнце. И, в-третьих, на этой основе можно рассчитать все дополнительные солнечные циклы. Вот тут-то и вступает в игру математика: наложение трех коротких циклов Ригера автоматически приводит к получению выдающегося цикла Швабе продолжительностью 11,07 года. И модель даже предсказывает долгосрочные колебания солнца, потому что движение солнца вокруг центра тяжести Солнечной системы вызывает так называемый период биения в 193 года на основе цикла Швабе. Это соответствует порядку величины другого наблюдаемого цикла - цикла Зюсса-де Фриза. В этом контексте исследователи обнаружили впечатляющую корреляцию между рассчитанным периодом в 193 года и периодическими колебаниями климатических данных. Это еще один веский аргумент в пользу планетарной гипотезы, потому что "резкий пик Зюсса-де Фриза в 193 года вряд ли можно объяснить без фазовой стабильности в цикле Швабе, которая присутствует только в синхронизированном процессе", - считает Стефани. Означает ли это, что на вопрос о том, следует ли солнце за движением планет, наконец получен ответ? Стефани говорит: "Мы, вероятно, будем уверены на 100% только тогда, когда у нас будет больше данных. Но аргументы в пользу того, что процесс контролируется планетами, сейчас очень веские".
|
|
|
|
Источник
|
