3 года назад
Нету коментариев

Регулярные наблюдения магнитных полей солнеч­ных пятен, открытых в начале нынешнего столетия аме­риканским астрономом Дж. Хейлом, привели к оконча­тельному признанию реальности 22-летнего цикла сол­нечной активности, существование которого заподозрил еще Р. Вольф. В 1913 г. в конце 14-го цикла по цю­рихской нумерации, Хейл впервые показал, что поляр­ность магнитных полей ведущих (хвостовых) пятен се­верного (южного) полушария Солнца изменяется на противоположную при переходе от одного 11-летнего цикла к другому. А поскольку знак их противоположен у ведущего и хвостового пятен группы и у соответству­ющих пятен северной и южной полусферы, то получа­ется, что они как бы меняются местами в отношении магнитных свойств. Таким образом, магнитные поля групп солнечных пятен получают первоначальную по­лярность не через 11 лет, а через 22 года. В дальней­шем такие изменения наблюдались в течение всех по­следующих 11-летних циклов, что позволило навсегда покончить со спорами относительно реальности 22-лет­него цикла. Это был первый случай, когда выявление солнечного цикла покоилось на прочной физической основе и не нуждалось в дополнительных математиче­ских подтверждениях.

Если исходить из цюрихской нумерации 11-летних циклов, то оказывается, что в нечетных циклах поляр­ность магнитного поля ведущих пятен групп северного полушария положительная (северная), а в четных цик­лах — отрицательная (южная). В южном полушарии наблюдается противоположная картина. Заметим, что вектор магнитного поля отрицательной полярности направлен внутрь Солнца. В последние годы подобное же изменение знака было обнаружено и у слабых магнит­ных полей вблизи полюсов Солнца, только не в мини­муме, а максимуме 11-летних циклов. О нем уже го­ворилось раньше. Поэтому здесь мы ограничимся толь­ко замечанием, что если в первой половине 11-летнего цикла (до смены знака полярного магнитного поля) полярность этих полей соответствует полярности хвос­тового пятна группы данного полушария, то во второй его половине — полярности ведущего пятна. Наконец, еще две физические характеристики Солнца, по-види­мому, подчиняются 22-летнему циклу: изменение диа­метра Солнца и величины собственного движения сол­нечных пятен вдоль меридиана. Но они не настолько достоверны, чтобы на их основе делать какие-либо ре­шающие выводы. Если никто теперь не сомневается в изменении полярности магнитного поля пятен, то мно­гие отнюдь не убеждены не только в реальности 22-летнего цикла колебаний диаметра Солнца, но даже самих его изменений. Примерно то же самое, но с го­раздо меньшими оговорками, относится и к собствен­ным движениям пятен.

Итак, в настоящее время все уверены в том, что 22-летний цикл солнечной активности действительно существует, по крайней мере для солнечных пятен. По­чему же в таком случае, если воспользоваться всем рядом чисел Вольфа, которым мы теперь располагаем, и применить к нему наиболее совершенные методы ма­тематической статистики, этот цикл теряет свою осяза­емость или выступает, самое большее, как бледная тень 11-летнего цикла? Не стоит этому слишком удивляться. Ведь наиболее четко 22-летний цикл обнаруживается в изменении полярности, а не величины напряженности магнитного поля пятен. Но ранее мы уже говорили о том, что индекс напряженности магнитного поля пя­тен практически не показывает даже 11-летнего изме­нения.

Имеются некоторые обстоятельства, которые затруд­няют возможности математического выделения 22-лет­него цикла относительных чисел солнечных пятен. Глав­ным из них является злополучный 5-й цикл, на кото­рый мы уже обращали внимание. Действительно, если бы не этот цикл, то, начиная с 1749 г., имелось бы ре­гулярное чередование сравнительно высоких и низких 11-летних циклов. Но пока для нас так и осталось за­гадкой, можно ли доверять результатам наблюдений времен наполеоновских войн или же действительно правы те, кто считает, что исчезновением хотя и слабо­го, но полного 11-летнего цикла мы обязаны Наполео­ну 1. Так или иначе у исследователей 22-летнего цикла не было иного выхода, как отбросить 4-й и 5-й солнеч­ные циклы, пока не вникая в обоснование такой воль­ности. Этот обходный маневр сразу же привел к очень интересному результату. Оказалось, что если связь суммы среднегодичных чисел Вольфа четных 11-летних циклов с суммой нечетных циклов очень тесная, то она становится весьма слабой, если связывать, наоборот, нечетные циклы с четными. Несколько позднее такой же результат был получен и для максимальных отно­сительных чисел пятен, причем максимальное число не­четного цикла, как правило, выше, чем четного. Этот вывод обычно называют правилом Гневышева — Оля, по имени советских исследователей Солнца, впервые получивших его. Таким образом, выяснилось, что 22-лет­ний цикл начинается с четного, более низкого 11-лет­него цикла.

На первый взгляд, результат этот может показаться ненадежным, а сам вопрос лишенным смысла. Дей­ствительно, мы преднамеренно отбросили имеющееся исключение, а с точки зрения математической статисти­ки тем самым уменьшили и без того малый ряд и, сле­довательно, нарушили строгость математического дока­зательства. Кроме того, можно поставить вопрос и так: а зачем, собственно говоря, искать, с чего начинаются сутки, с дня или с ночи? Именно так и действовали не так давно исследователи солнечной активности, кото­рые исходили только из строгости применения матема­тических методов. Но при этом они, с одной стороны, забывали о физическом доказательстве реальности 22-летнего цикла, а с другой,— невольно допускали, что этот цикл является не более чем суммой двух 11-летних циклов и, таким образом, не представляет никакого самостоятельного интереса. К счастью, задолго до по­явления подобной точки зрения были обнаружены, правда, полукачественно, некоторые любопытные осо­бенности 22-летних циклов солнечных пятен.

Оказалось, что чем больше сумма среднегодичных чисел Вольфа в данном 22-летнем цикле, тем меньше его продолжительность. Эта сумма определяет также длину следующего 22-летнего цикла, которая ей прямо пропорциональна. В каждом таком цикле максималь­ное число Вольфа данного 11-летнего цикла изменяется обратно пропорционально его величине в предшествую­щем цикле. Чем больше мощность предыдущего 22-лет­него цикла, тем меньше мощность последующего и, сле­довательно, тем больше его длительность. Подобные же связи обнаружены для суммарной площади солнечных пятен. И вот что самое удивительное. Совсем неожидан­но правило Гневышева — Оля (притом без исключения каких-либо циклов) получило подтверждение в резуль­тате изучения связи длительностей 22-летнего и состав­ляющих его 11-летних циклов. Выяснилось, что связь продолжительности 22-летних циклов, построенных по этому правилу, с длиной 11-летнего цикла, с которого он начинается, очень тесная, тогда как в случае искус­ственных 22-летних циклов, составленных из нечетных и четных 11-летних, она гораздо слабее.

22-летний цикл обнаруживается не только по сум­марным и максимальным относительным числам пятен, но и по их среднегодичным значениям в годы вблизи эпохи максимума 11-летнего цикла. Для этих лет тоже характерна обусловленность каждого из среднегодич­ных чисел нечетного цикла величиной этих чисел в чет­ном цикле. Эта особенность 22-летнего цикла солнечных пятен нередко используется для практических целей при предвычислении чисел Вольфа.

В 18-м цикле солнечных пятен максимальное число Вольфа оказалось выше, чем в 17-м. Это вызвало на­стоящий переполох среди исследователей солнечной цикличности. Неужели снова нарушение 22-летнего цик­ла? Но с магнитными полями пятен не произошло ни­чего необычного. Да и следующий, 19-й цикл был выше своего предшественника, как ему и полагалось. Как вы­яснилось, дело здесь было не в 22-летнем цикле, а в цикле солнечной активности большей длительности, о котором мы будем говорить в следующем разделе. А пока лишь заметим, что здесь и всплыла на поверх­ность двойственность чисел Вольфа, о которой мы упо­минали в разделе 1 этой главы. Стоило только заме­нить относительные числа пятен числом вновь появив­шихся групп, как все стало на свои места и 18-й цикл, как ему и полагалось, оказался ниже 17-го.

Мы уже знаем, что индекс средней площади групп солнечных пятен практически не показывает 11-летнего цикла. Но зато ему присущ 22-летний цикл изменения. Правда, этот цикл гораздо слабее, чем для числа групп и даже их суммарной площади. Тем не менее, с ним нельзя не считаться. Более того, даже из очень ограни­ченного материала по солнечным вспышкам видно, что 22-летний цикл присущ и их частоте. Некоторые наме­ки этого цикла можно заметить и в строении групп пя­тен. Действительно, если в нечетных циклах группы отличаются обилием мелких пятен и пор, то в четных чаще всего они состоят из сравнительно небольшого числа пятен довольно внушительных размеров. К со­жалению, данные о факельных площадках, протуберан­цах и солнечной короне, имеющиеся в нашем распоря­жении, не позволяют сделать какие-либо определенные выводы о существовании или отсутствии в их измене­ниях 22-летнего цикла.