Сергей Язев - Лекции о Солнце

Широтный дрейф в течение 11-летнего цикла детально исследовал немецкий астроном Густав Шперер (1822–1896). Небольшая обсерватория содержалась за счет немецкого правительства, а телескоп с 13-сантиметровым объективом, на котором наблюдал Шперер, был подарен ему лично кронпринцем Фридрихом. Шперер подробно изучил обнаруженный Кэррингтоном эффект. Теперь факт смещения зоны среднего пятнообразования по широте в течение солнечного цикла обычно называют законом Шперера .

В последние десятилетия гелиофизики получили возможность непрерывно определять солнечную постоянную в ходе наблюдений с космических аппаратов. Выяснилась любопытная вещь: помимо колебаний ее значений, связанных с появлением и исчезновением активных областей (от +0,2 до –0,4 %), слегка (всего на 0,1 %) меняется и средний уровень светимости Солнца. Эти колебания происходят синхронно с 11-летним циклом солнечной активности! Другими словами, слегка, в такт с солнечной цикличностью, меняется режим энерговыделения светила. К счастью для нас, эти изменения чрезвычайно малы, но тем не менее, точные измерения демонстрируют их реальность. Несомненно, это отражение глубинных физических процессов в недрах Солнца, суть которых мы пока понимаем не очень хорошо.

Есть еще чрезвычайно важная особенность солнечной цикличности. Если мы будем рассматривать, как расположены в группах пятен магнитные полярности, выяснится следующая закономерность. Все «головные» пятна в активных областях северного полушария в течение всего 11-летнего цикла имеют одну и ту же полярность, соответственно, «хвостовые» пятна – противоположную. В это же время в южном полушарии наблюдается обратная картина: здесь «головная» полярность соответствует «хвостовой» в северном полушарии. Но когда в минимуме цикла начинают появляться первые небольшие группы пятен нового цикла, их можно отличить не только по высокой широте. Магнитные полярности у групп нового цикла оказываются обращенными по отношению к группам старого цикла! Теперь бывшая «хвостовая» полярность в данном полушарии становится «головной». Эта глубокая закономерность, отражающая фундаментальные свойства солнечной активности, была обнаружена в начале XX века в американской обсерватории Маунт Вилсон и получила название закона Хэйла в память о пионере исследований солнечного магнетизма. Учитывая это, гелиофизики иногда говорят не об 11-летнем, а о 22-летнем цикле солнечной активности. За этот период полностью меняется не только число пятен и других проявлений активности, но и их магнитные полярности, и все начинается сначала.

Есть дополнительные аргументы в пользу того, что 22-летний цикл – действительно реальность, а не измышление теоретиков. Обнаружилось, что 11-летние циклы солнечной активности неодинаковы «по высоте»: в максимумах некоторых циклов значения чисел Вольфа оказываются больше, чем в других. При этом выяснилась любопытная закономерность: «высокие» и «низкие» циклы чередуются между собой: как правило, число пятен в максимуме нечетного цикла выше, чем в максимуме четного. На эту закономерность указывали в прошлом выдающиеся гелиофизики Тернер, Людендорф и Вальдмайер. В отечественной научной литературе это свойство солнечной цикличности называют правилом М. Н. Гневышева – А. И. Оля в память об описавших этот феномен известных советских астрономах. При этом следующие друг за другом циклы в каждой паре, похоже, тесно связаны друг с другом: оказывается, по продолжительности предыдущего цикла в паре можно с высокой степенью вероятности предсказать высоту следующего цикла. Таким образом, указанные закономерности являются отражением неких непрерывных магнитных процессов с периодом в 22 года.

Есть ли на Солнце другие периоды? Есть основания считать, что есть, но определить их свойства достаточно сложно: они проявляются вовсе не так явно, как впечатляющие 11-летние изменения всех параметров солнечной активности. Математическая обработка формы кривой, описывающей набор 11-летних циклов, позволяет указать на то, что высоты циклов, похоже, промодулированы более долгопериодическим изменением. Сегодня наиболее надежно выделяется 80-летний цикл. При этом В. Н. Обридко отмечает, что в 11-летнем цикле заметно меняется количество групп пятен, а в 80-летнем цикле – их мощность (например, отражаемая таким параметром, как площадь пятен).

Сбой в правиле Гневышева – Оля (23-й цикл оказался ниже предыдущего, вопреки ожиданиям) московский гелиофизик Виталий Никитич Ишков считает связанным с тем, что на этот период пришелся минимум в вековом (80-летнем) цикле активности. Следующий, 24-й, цикл оказался еще более низким – похоже, солнечная активность вступила в эпоху «низких» циклов. Косвенные данные, кроме того, указывают на то, что, возможно, существует и 2400-летний цикл солнечной активности. Высота (амплитуда) долгопериодических циклов, видимо, невелика по сравнению с 11-летним циклом.