Цикл солнечной активности

[Афанасьев]

Закон чередования магнитной полярности
Важнейшей особенностью цикла солнечной активности является закон изменения магнитной полярности пятен. В течение каждого 11-летнего цикла все ведущие пятна биполярных групп имеют некоторую одинаковую полярность в северном полушарии и противоположную в южном.
То же самое справедливо для хвостовых пятен, у которых полярность всегда противоположна полярности ведущего пятна. В следующем цикле полярность ведущих и хвостовых пятен меняется на противоположную. Одновременно с этим меняется полярность и общего магнитного поля Солнца, полюсы которого находятся вблизи полюсов вращения. Поэтому правильнее говорить не об 11-летнем, а о 22-летнем цикле солнечной активности (цикл Хейла, 1919).
Цикл солнечной активности по Бэбкоку
В современных моделях гелиомагнитного динамо общепринято считать, что тороидальное поле создается из полоидального дифференциальным вращением конвективной зоны Солнца. Одну из первых таких моделей предложил Гораций Бэбкок (1961).
В эпоху минимума магнитное поле Солнца близко к полю диполя: противоположные полярности сконцентрированы у полюсов. Магнитные силовые линии, увлекаемые вращением внешних слоев, вытягиваются вдоль экватора и несколько раз обвиваются вокруг Солнца. Это усиливает поле (так называемый омега эффект).
Согласно гипотезе Бэбкока, биполярные группы солнечных пятен возникают при всплывании петель силовых линий магнитного поля в областях наибольшего его усиления.
В местах выхода силовых линий возникает пятно северной полярности, а в местах входа – южной.
Недостаток модели Бэбкока
Дальнейший распад биполярных областей поля происходит так, что остаточные поля мигрируя к полюсам перемагничивают их на полярности, противоположные исходным, и процесс повторяется в следующем цикле, но со сменой последовательности знака магнитного поля на противоположный, что объясняет закон Хейла.
На самом деле, модель Бэбкока не решает проблемы: основания приполярных магнитных петель остаются на месте.
Меридиональная циркуляция
Магнитное поле пятен подавляет конвекцию в верхних слоях конвективной зоны, перенос энергии здесь резко уменьшается, поэтому температура газа в области пятна уменьшается на 1 500—2 000 К. В близких же окрестностях пятна, где напряженность поля относительно невелика, магнитное поле, наоборот, усиливает конвективный перенос энергии. Именно так и возникают яркие образования — факелы.
Оценки показывают, что плавучесть эффективна до глубин порядка 15 000 км, тогда как толщина конвективной зоны примерно в семь раз больше. Отсюда следует, что магнитные поля пятен формируются в верхней части конвективной зоны Солнца.
В связи с этим возникает следующий вопрос: каким же образом поддерживается неоднородное вращение Солнца? Ведь усиление магнитных полей и образование магнитных трубок происходит за счет торможения вращательного движения экваториальных областей, и если бы эта энергия не поступала непрерывно, то уже после нескольких оборотов Солнце начало бы вращаться как абсолютно твердое тело, т. е. угловая скорость вращения у полюсов и на экваторе была бы одинаковой.
Согласно существующим предположениям, неоднородность вращения Солнца поддерживается меридиональной циркуляцией — медленным движением вещества в меридиональной плоскости (по направлению от полюсов к экватору и наоборот). В свою очередь это движение поддерживается движениями в конвективной зоне, а последние — источниками ядерной энергии, находящимися глубоко в недрах Солнца.
Основная проблема теории магнитного цикла
Как замыкается солнечный цикл, как из «старого», распадающегося тороидального магнитного поля создается на прежнем месте новое полоидальное поле?
Астрофизики строят новые современные модели солнечной активности, которые должны решить проблему циклической возобновляемости полоидального магнитного поля и дать возможность понять физическую причину «выключения» солнечного цикла — минимума типа маундеровского.
В 2009 году начался новый 24-ый цикл солнечной активности с момента начала наблюдений.

[LEONID_OM]

Интересно. Вот данные по годам общепринятого солнечного летоисчисления привести бы пики солнечной активности за лет 200. Просто лично я это конспектировал в лекциях по экономической теории в свое время. В макроэкономике про циклические экономические признаки. Как их объясняют. Одна из гипотез была такая названа - связаны с циклами солнечной активности. Я вовсе не являюсь сторонником данной гипотезы, просто интересно по годам посмотреть было бы.

[Афанасьев]

За последние 50 лет течение цикла несколько ускорилось (хотя и незначительно) и цикл уменьшился примерно до 10,5 лет. Усреднение за 200 лет дает период в 11,2 года. За последние 300 лет самый короткий период был равен 7 годам, самый длинный— 17. Другими словами, поведение цикла регулярно лишь в среднем. Если посмотреть на изменение чисел солнечных пятен за три столетия, то можно заметить, что в подъеме и спаде максимумов, по-видимому, существует некоторая система. Возможно, это указывает на то, что существует другой цикл, равный примерно 80 годам, который модулирует одиннадцатилетний и о котором мы в действительности ничего не узнаем в течение ближайших нескольких сотен лет. Заметим также, что подъем до вершины максимума занимает меньше времени (примерно четыре года), чем спад, который обычно продолжается около шести лет.
Хотя система счета Вольфа хорошо выдержала испытание временем, сегодня более разумно измерять солнечную активность количественными методами. Это именно то, чем занимаются в настоящее время обсерватории, которые ведут регулярные патрульные наблюдения за Солнцем, используя в качестве меры активности оценку площадей солнечных пятен в миллионных долях площади видимой солнечной полусферы.
Цикл активности солнечных пятен имеет прямое отношение к климату на Земле. У некоторых деревьев, например, толщина годовых колец тоже имеет 11-летний цикл. Между 1650–1715 гг. пятен на Солнце практически не было (минимум Маундера), солнечный цикл как будто совсем исчез. Это соответствует периоду исключительно холодной погоды в Европе. Объяснения минимума Маундера — одна из проблем современной астрофизики.
Чтобы проверить воздействие 11-летнего солнечного цикла на наш климат, на спутнике был установлен специальный прибор, который измерял количество энергии, произведенной Солнцем за период 1980–1989 гг. Каждый раз, когда на Солнце появлялось большое пятно, количество энергии, излучаемое Солнцем, падало.
В 1990-2003 гг. и в последующие годы, естественно, проводились новые серии наблюдений с космических орбитальных телескопов. Ученые надеются, что эти измерения позволят ответить на вопрос, оказывают ли изменения солнечной активности долгосрочное воздействие на Землю — скажем, содействуют ли они глобальному потеплению на нашей планете.
На рисунке приведено ежегодное среднее число солнечных пятен за период 1610-2000 гг. (источник http://www.tesis.lebedev.ru)

[Афанасьев]

Солнечная активность и пчеловодство
Солнечная активность, как главный источник космической погоды, может отрицательно влиять не только на технологические, но и на экологические и биологические системы, включая организм, здоровье и все виды деятельности человека. Биосфера, особенно люди и животный мир, очень чувствительны к солнечной и геомагнитной активности и изменениям в них. Согласно «Шкале космической погоды для геомагнитных бурь», разработанной Национальной океанографической и атмосферной администрацией США (NOAA), негативные эффекты магнитных бурь на животных начинают ощущаться уже на уровне геомагнитной бури класса G1 (максимум G5) и эти эффекты становятся ярко выраженными при более сильных возмущениях магнитного поля Земли.
Медоносные пчелы чувствительны к магнитным полям: их известный виляющий танец изменяется, когда экспериментаторы экранируют их от магнитного поля Земли. Исследования показали, что при возмущении магнитного поля Земли (геомагнитное возмущение) ориентация танца может иметь ошибки в 20% случаев.
Величина медосбора значительно увеличивается в годы, когда минимумы солнечной и геомагнитной активности приблизительно совпадают (1975–1978, 1986–1989, 1995–1998 гг.). Как правило, годы максимального медосбора расположены между максимумами геомагнитной активности в фазах усиления или ослабления (принадлежащих к различным соседним солнечным циклам) 11-летнего цикла солнечной активности.
Создается впечатление, что каждый новый «импульс» (повышение) в геомагнитной активности приводит к своего рода толчку в увеличении сбора меда пчелами, правда, с инерцией в один или два года. Геомагнитная активность с относительно малой амплитудой становится, причиной существенного роста медосбора (более вероятно, из-за стимулирующего эффекта геомагнитных возмущений в отношении самих пчел), в то время как более сильные возмущения ведут к слабому увеличению этого показателя (отрицательное воздействие сильных геомагнитных бурь на биологические системы).
Можно предположить, что геомагнитные возмущения влияют на пчел посредством механизма магнеторецепторов. Некоторые животные обладают специальным набором неврологических рецепторов, содержащих крошечные кристаллы магнетита, которые позволяют им чувствовать и ориентироваться в геомагнитном поле. Эти кристаллы найдены в некоторых бактериях , у термитов, в мозгу некоторых птиц и даже людей. Считается, что они ответственны за магнеторецепторный механизм и позволяют ощутить полярность или наклон магнитного поля Земли. Так, голуби и другие мигрирующие животные (дельфины и киты) имеют внутренние биологические компасы, состоящие из минерального магнетита, обернутого узлами нервных ячеек.
Десойл (M.Desoil) и другие ученые показали, что пчелы также имеют магнетиты наноразмера и поперек ориентированный ферромагнитный материал (минерал) с химической формулой Fe3O4 (магнитные рецепторы, связанные с их нервными системами) в передней части брюшка и , вероятно, частицы магнетита меньшего размера в голове и грудной клетке. Даже слабые изменения внешнего (геомагнитного) поля, взаимодействуя с этими кристаллами, ощущаются пчелой и помогают ей ориентироваться. Однако сильные возмущения внешнего магнитного поля могут сбить настройку этого природного компаса, а возможно, и отрицательно сказаться на общем самочувствии насекомого.
Методика прогноза медосбора с учетом влияния космической погоды развита и обоснованна. Прогнозы об ожидаемом низком уровне этого показателя в 2004 и 2005 гг., подтвердились. Результаты позволили предсказать постепенное повышение сбора меда, начиная с 2006 г. — это год минимума солнечной активности солнечного цикла №23 и минимума геомагнитной активности. Результаты этих исследований могут быть использованы при планировании развития отрасли.
(Э.С.Бабаев Ф.Р.Мустафа, П.Н.Шустарев Шамахинская астрофизическая обсерватория)

[Афанасьев]

SOHO
Солнечная и гелиосферная обсерватория "SOHO" (SOIar and Heliospheric Observatory, запуск 2 декабря 1995 г.) выведена 14 февраля 1996 г. на галоорбиту (вращение около определенного места в пространстве) вокруг точки Лагранжа L1. Эта точка находится примерно в 1.5 млн. км от Земли в сторону Солнца и замечательна тем, что сила земного притяжения здесь равна силе солнечного. Такое расположение, удобное для длительных и непрерывных наблюдений за процессами на Солнце, впервые реализовано в данном международном проекте ESA-NASA. На борту КА работают 12 научных приборов для исследований недр Солнца, дистанционного зондирования солнечной атмосферы и гелиосферы, измерения свойств солнечного ветра и энергичных частиц.
Так выглядело Солнце в максимуме 23 цикла. Снимок SOHO.

[Афанасьев]

ПОЧЕМУ СОЛНЦЕ НЕ ВЗРЫВАЕТСЯ КАК ВОДОРОДНАЯ БОМБА?
Потому что первая реакция водородного цикла: p + p = d + e(+) + нейтрино , идет очень медленно.
Чтобы эта реакция состоялась, нужно, чтобы: 1) два протона столкнулись, 2) один протон преодолел потенциальный барьер кулоновского отталкивания второго протона, 3) произошел бета-распад одного из протонов по схеме: p = n + e(+) + нейтрино.
Температура в центре Солнца около 15 миллионов градусов. При такой температуре тепловая энергия протонов составляет 1 КэВ, а потенциальный барьер между двумя протонами 1000 КэВ. Казалось бы, реакция вообще невозможна, но в квантовой механике существует вероятность того, что частица пройдет через потенциальный барьер, даже если ее энергия значительно меньше этого барьера – это туннельный эффект.
За бета-распад протона отвечает слабое взаимодействие. Этот распад – событие редкое.
Поэтому скорость первой реакции водородного цикла (время, за которое число частиц уменьшается вдвое) очень низкая – 10(10) лет. Последующие реакции протекают значительно быстрее: d + p = Не(3) + гамма-квант – 5 секунд, Не(3) + Не(3) = Не(4) + p + p – 10(6) лет.
В водородной бомбе происходят реакции только с участием тяжелого изотопа водорода – дейтерия, и сверхтяжелого – трития. Реакции с этими изотопами происходят без участия слабого взаимодействия, и поэтому очень быстро: d + d = Не(4) + гамма-квант, d + t = Не(3) + n.
Чтобы реакция произошла, нужно сблизить частицы, преодолев их кулоновское отталкивание. Для этого тяжелый водород нагревают, взрывая в нем маленькую атомную бомбу. После чего реакции происходят так быстро, что горячее вещество не успевает расшириться и охладиться.
В природе дейтерий встречается в очень малых количествах, и в недрах звезд он сгорел еще на стадии их формирования. Тритий вообще нестабилен: он распадается с периодом полураспада 12,4 года. Поэтому в природе его нет совсем.

[Афанасьев]

ПРОБЛЕМА ДЕФИЦИТА СОЛНЕЧНЫХ НЕЙТРИНО
Термином “дефицит солнечных нейтрино” характеризуют ситуацию с отклонением теоретически рассчитанной величины потока солнечных нейтрино, достигающего нашей планеты, от его величины, реально измеренной на Земле (точнее под Землей) с помощью специально разработанных для этой цели детекторов. В зависимости от типа детекторов экспериментальное значение оказывалось в диапазоне 1/3—1/2 от предсказанного. Для теоретической оценки потока этих нейтрино принято использовать так называемую Стандартную модель Солнца (СМС), которая достаточно полно учитывает все основные параметры процессов, происходящих в недрах светила, в первую очередь тех, что связаны с реакциями термоядерного синтеза легких ядер. Расхождение между оцененной величиной потока нейтрино и экспериментом, иными словами, дефицит солнечных нейтрино, не мог не обеспокоить физиков. Он как бы ставил под сомнение правильность представлений о механизмах энерговыделения на Солнце.
В качестве возможного, наиболее естественного пути разрешения возникшей проблемы широко обсуждались различные модификации модели Солнца, более или менее отличающиеся от СМС. Но не очень значительные поправки к модели не меняли существенно величину потока нейтрино, а более радикальные варианты модификации не выдержали проверки временем.
Нестандартной альтернативой для объяснения дефицита солнечных нейтрино, которая постепенно все больше набирала популярность в литературе, стала гипотеза об осцилляциях нейтрино. Центр тяжести обсуждения в этом случае переносился с модели Солнца на свойства частиц. Возникновение подобной идеи оказалось возможным вскоре после обнаружения двух разных типов нейтрино в 1962 г. — электронного и мюонного. Наличие двух типов нейтрино в принципе не исключало их взаимодействия и, как следствие, появления взаимных переходов (осцилляций). И в 1968 г. Б.М.Понтекорво первым обратил внимание на то, что процесс осцилляций мог бы объяснить уменьшение потока солнечных нейтрино на Земле.
Нетривиальность идеи осцилляции — в отказе от постулата о сохранении заданных лептонных чисел для нейтрино. Иными словами, предполагается, что электронное нейтрино может с определенной вероятностью перейти в мюонное, а затем обратно — в электронное. В этот процесс может вовлекаться и другое нейтрино — тау. Исходящие из глубин Солнца нейтрино определенного типа по мере их движения к Земле превращаются в другой тип, затем снова в исходный и т.д. — они реально осциллируют в пространстве. В каком виде частицы обнаружатся в конце пути, зависит, конечно, от длины осцилляций (расстояния, которое нейтрино необходимо пройти для соответствующего превращения). Уменьшение интенсивности исходного типа нейтрино при наличии осцилляций и есть возможный ключ к объяснению их дефицита. Дело в том, что в недрах Солнца рождаются электронные нейтрино. Все упомянутые выше детекторы были специально приспособлены для регистрации частиц данного типа. И если интенсивность электронных нейтрино, доходящих до Земли, уменьшается, детекторы автоматически зафиксируют это, а других нейтрино, появившихся у поверхности Земли, просто “не заметят”.
Для решающей проверки гипотезы было необходимо построить детектор, который в равной степени был бы чувствителен к нейтрино всех типов. Простая и остроумная идея такого детектора была предложена в 1985 г. американским физиком Х.Ченом на основе использования тяжелой воды D(2)O. Дейтерий, входящий в состав тяжелой воды, при рассеянии на нем любых типов нейтрино, легко расщепляется (порог расщепления всего 2.2 МэВ) на протон и нейтрон:
нейтрино + d = p + n + нейтрино. (I)
Образовавшийся нейтрон после замедления поглощается другим ядром дейтерия с образованием трития:
n + d = t + гамма-квант.
При этом рождается гамма-квант с характерной энергией E = 6.25 МэВ, что и служит сигналом регистрации пришедшего извне нейтрино любого типа.
Кроме того, в мишени из тяжелой воды осуществляются две другие, более привычные реакции:
d + нейтрино = p + p + е, (II)
этот процесс характерен только для электронных нейтрино, и рассеяние
нейтрино + e = нейтрино + e. (III)
этот процесс характерен для нейтрино всех типов. (Электрон движется в воде со сверхсветовой скоростью, порождая излучение Вавилова-Черенкова).
Хотя в принципе идея создания мишени на основе тяжелой воды выглядит простой, ее техническое воплощение заняло много времени. Эксперимент начался только в 1999 г. Прежде всего для его реализации потребовалась 1000 тонн тяжелой воды, что было довольно сложной задачей. Далее надо было защитить объем мишени от попадания других частиц, которые могли бы порождать паразитные (фоновые) сигналы. Решение было найдено своеобразное. Тяжелую воду заключили в сферу диаметром 12 м из прозрачного пластического материала (акрила), которую в свою очередь разместили внутри бочкообразного сосуда с максимальным размером 22 м. Этот внешний сосуд был также заполнен водой, на сей раз обычной. Внутри водной среды “бочки” на специальной поддерживающей конструкции были размещены 9456 фотоэлектронных умножителей, которые через прозрачную оболочку внутренней сферы и просматривали объем с тяжелой водой. Обычная вода во внешней оболочке служила активной защитой, в первую очередь от фоновых сигналов. Кроме того, тяжелая вода и обычная вода были максимально очищены от радиоактивных примесей, которые также могли давать вклад в фон. Наконец, как это делается со всеми нейтринными детекторами, вся установка была размещена в подземной шахте, в данном случае вблизи местечка Садбери (Канада, Онтарио) на глубине 2 км для максимальной изоляции от внешних воздействий. Там и была создана Нейтринная обсерватория — SNO (Sudbury Neutrino Observatory). Отметим, кстати, что и выбор места, и большие усилия по минимизации фона дали отличный результат: фоновые отсчеты в установке составили ~3% от общего числа зарегистрированных событий.
В результате измерений, которые велись в течение примерно полутора лет (1999—2001), оказалось возможным выделить события, относящиеся ко всем трем реакциям: I, II и III. Поток, определенный по реакции III в SNO, оказался чуть больше, чем для чисто электронных нейтрино в реакции II на той же установке. И наконец, реакция I дала выход, заметно (почти в три раза) превышающий выход событий от реакции II для SNO.
Это и есть самый главный результат эксперимента. Электронные нейтрино в результате осцилляций перешли в другие виды нейтрино (какие конкретно, говорить пока преждевременно), которые и вызвали дополнительные отсчеты в мишени из тяжелой воды.
Разница потоков по реакциям I и II недвусмысленно свидетельствует о возникновении потока других нейтрино, избыточного по отношению к электронному, которое есть прямое следствие осцилляций.
Из проведенного эксперимента можно сделать ряд выводов:
— проблема дефицита солнечных нейтрино снимается;
— существование осцилляций для электронных нейтрино доказано;
— наличие осцилляций определенно указывает на то, что у нейтрино есть масса.
(А.А.Комар.ФИАН)
На фото нейтринная обсерватория в Садбери (SNO).

[Афанасьев]

Прогноз солнечной активности на 27 дней.
http://www.tesis.lebedev.ru/

[Афанасьев]

ВСПЫШКИ НА СОЛНЦЕ
Вспышки на Солнце представляют собой самое мощное из всех проявлений солнечной активности. Энергия большой солнечной вспышки достигает 10(32) эрг, что приблизительно в 100 раз превышает тепловую энергию, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных на Земле запасов нефти и угля. Эта гигантская энергия выделяется на Солнце за несколько минут и соответствует средней за этот период мощности - 10(29) эрг/с. В отдельные моменты времени, в частности во время взрывной, или импульсной, фазы развития, мощность может быть ещё в несколько раз больше. Однако, как легко заметить, мощность вспышки не превышает сотых долей процента от мощности полного излучения Солнца 4.10(33) эрг/с. Поэтому при вспышке не происходит заметного увеличения светимости Солнца. Лишь самые большие вспышки можно заметить в белом свете. Обычно вспышки наблюдаются как значительные увеличения яркости участков поверхности Солнца в свете хромосферных линий, в частности в линии водорода Н(альфа). Как следствие этого факта, на протяжении многих лет широко использовался термин "хромосферная вспышка", который, однако, не соответствует сущности этого интереснейшего явления в атмосфере Солнца.
Характерная особенность вспышки состоит в том, что основная часть её энергии выделяется в виде кинетической энергии выбросов вещества, движущихся в короне и межпланетном пространстве со скоростями до 1000 км/с, энергии жёсткого электро-магнитного излучения и потоков ускоренных до гигантских энергий (иногда десятки ГэВ) частиц. Радиоизлучение вспышки, в отличие от излучения спокойного Солнца, также свидетельствует о наличии ускоренных частиц и о нетепловом характере главного вспышечного процесса.
Энергию вспышки традиционно определяют в видимом диапазоне электромагнитных волн по произведению площади свечения в линии излучения водорода Н(альфа), характеризующей нагрев нижней хромосферы, на яркость этого свечения, связанную с мощностью источника.
В последние годы часто используют также классификацию, основанную на патрульных однородных измерениях на серии ИСЗ амплитуды рентгеновского всплеска в диапазоне энергий 0,5-10 кэВ (с длиной волны 0.5 — 8 ангстрем). По этой классификации солнечной вспышке присваивается балл — обозначение из латинской буквы и индекса за ней. Буквой может быть A, B, C, M или X в зависимости от величины достигнутого вспышкой пика интенсивности рентгеновского излучения в Вт/м(2):
А меньше 10(-7)
В от 1,0х10(-7) до 9,9х10(-7)
С от 1,0х10(-6) до 9,9х10(-6)
М от 1,0х10(-5) до 9,9х10(-5)
Х больше 10(-4)

15 февраля 2011 года зарегистрирована первая в новом цикле вспышка высшего рентгеновского класса X.
Ни одной вспышки высшего класса не наблюдалось на Солнце с декабря 2006 года, то есть уже более 4 лет. Всего в 2006 году произошло 4 вспышки класса X, причем все они - в одной единственной активной области, наблюдавшейся с 5 по 14 декабря, а за год до этого, в 2005 году, 18 вспышек класса X, в том числе событие уровня X17 от 7 сентября 2005 года, сопровождавшееся последней на сегодняшний день магнитной бурей высшего пятого уровня.

Свободная энергия активной области связана с токами, текущими в атмосфере Солнца над уровнем фотосферы (это есть энергия взаимодействия токов с магнитным полем), а процесс вспышки есть процесс быстрого изменения этих токов.
Источник энергии вспышки -токовый слой - расположен на предельной силовой линии магнитного поля в короне. Потоки тепла и ускоренных частиц распространяются вдоль магнитных силовых линий и вызывают нагрев хромосферы по разные стороны от нейтральной линии фотосферного магнитного поля. Так образуются вспышечные "ленты", наблюдаемые в Н(альфа) и др. хромосферных линиях. Сама нейтральная линия фотосферного поля остаётся тёмной, т. к. потоки энергии к ней не поступают. Это обусловлено тем, что она почти всегда не связана силовыми линиями с токовым слоем.
Наличие нескольких каналов освобождения энергии в токовом слое - теплота, излучение, гидродинамические течения плазмы, ускоренные частицы - определяет большое многообразие физ. процессов, вызываемых вспышкой в атмосфере Солнца: тепловые и ударные волны, радио- и жёсткое рентгеновское излучение ускоренных электронов, ядерные реакции и порождаемое ими гамма-излучение.
http://www.astronet.ru/db/msg/1190797
Изображение вспышки 15 февраля 2011 года, полученное на обсерватории SDO в линии железа вблизи максимума вспышки.

[LEONID_OM]

Относительно вспышек на Солнце мне прежде всего интересно - а можно ли их увидеть в простенький телескоп с солнечным светофильтром? Или нет? Я понимаю, что тут не подгадаешь наблюдать именно во время вспышки, просто интересно, возможно ли любителю заметить вспышку на Солнце?

[Афанасьев]

Наблюдать вспышки на Солнце в любительский телескоп можно, но нужен ИПФ (интерференционно-поляризационный фильтр) для наблюдения в красной линии водорода Н(альфа).
Сам я не наблюдатель, поэтому рекомендаций дать не могу. Есть хорошая книга – Степанян. «Наблюдаем Солнце» (существует электронный вариант), там очень подробно описано, что и как можно наблюдать на Солнце.

[Афанасьев]

Секрет высокой температуры солнечной короны разгадан
Согласно пресс-релизу НАСА, ученые смогли объяснить высокую температуру солнечной короны – верхних слоев атмосферы светила. Свои результаты исследователи представили на съезде Астрономического союза в Бразилии.
Как известно, температура солнечной короны может достигать нескольких миллионов градусов по Цельсию, однако температура хромосферы – слоя, который расположен непосредственно под короной, составляет «всего» 15 тысяч градусов по Цельсию. До недавнего времени ученые предполагали, что корона нагревается равномерно, однако наблюдения позволили установить, что плотность корональных петель значительно выше, чем предсказывает теория равномерного нагрева.
Проведя ряд исследований при помощи японского космического аппарата Hinode, ученые предположили, что им удалось разгадать загадку необычно высокой температуры короны.
По словам Джеймса Климчука, астрофизика из Центра космических полетов НАСА им. Годдарда, загадка температуры в несколько миллионов градусов по шкале Кельвина кроется в крошечных нановспышках, которые возникают под действием гравитации и электрического поля. Данные нановспышки происходят постоянно, а их производными являются сравнительно мощные выбросы энергии и тепла.
Напомним, что по последним данным температура солнечной короны находится в пределах от 500 тыс. до 5 млн градусов. Форма короны меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности: в периоды максимальной активности она имеет округлую форму, а в минимуме – вытянута вдоль солнечного экватора. Поскольку температура короны очень велика, она интенсивно излучает в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Эти излучения не проходят сквозь земную атмосферу, но в последнее время появилась возможность изучать их с помощью космических аппаратов. Излучение в разных областях короны происходит неравномерно.
«Вспышки объединяются в небольшие нити, сгруппированные вместе в магнитной трубке, называемой «коронарная петля». Именно коронарные петли фактически являются основными строительными блоками солнечной короны», – говорит ученый.
До сих пор считалось, что подогрев коронарной области происходит из-за тепловой конвекции и мощных ударно-тепловых волн, возникающих на поверхности Солнца. «Новые исследования показывают, что коронарные петли имеют гораздо большую плотность в сравнении с тем, что описывает тепловая модель; новые расчеты с применением нановспышек лучше описывают гигантскую температуру и высокую плотность короны», – говорит Климчук.
http://science.km.ru/1487C05C2661424781B51FA40E1A69BA

[Афанасьев]

Солнечный выброс свалился на Землю снизу
На Земле произошла одна из самых необычных в этом году магнитных бурь, вызванная выбросом плазмы из южного полушария Солнца, произошедшим в первой половине дня 3 апреля. На Солнце произошел один из крупнейших, а возможно и самый крупный, в этом году выброс вещества, который в дополнение ко всему был выброшен из области, находящейся прямо напротив Земли, и обладал максимально возможной геоэффективностью. Вектор скорости выброса, однако, лежал не в плоскости эклиптики, где обращаются планеты, что означало бы его неминуемую встречу с Землей, а был направлен вниз под углом около 50 градусов. Такие случаи, когда Солнце выбрасывает облака плазмы не в плоскости планет, а выше или ниже, довольно редки, но даже в этом случае выброшенное вещество, пролетев по прямой несколько десятков миллионов километров, почти всегда опускается в плоскость эклиптики. Это связано со строением глобального магнитного поля Солнца, в котором за исключением полярных областей, силовые линии нигде не являются прямыми, а везде загибаются к планетной плоскости.
Непосредственно по изображениям спутников СТЕРЕО выброс удалось проследить до расстояния в 10 млн. км. от поверхности Солнца. Все это время он уверенно удалялся от плоскости земной орбиты под постоянным углом в 50 градусов, двигаясь со скоростью около 600 км/сек. После того, как около середины дня 3 апреля выброс окончательно исчез из поля СТЕРЕО, на Земле осталось лишь гадать, развернется ли он в нашу сторону и, если да, то произойдет ли это раньше, чем выброс пройдет расстояние в 150 млн. км, на котором находится Земля, или он "свалится" вниз уже миновав орбиту нашей планеты. Исходя из скорости в 600 км/сек и известного времени начала выброса, начало его возможного "столкновения" с Землей прогнозировалось на 5 часов утра 6 апреля по московскому времени.
В настоящее время понятно, что касание Земли с солнечной плазмой все же произошло, хотя и с запозданием около 7 часов относительно прогноза. Последнее, видимо, подтверждает, что выброс шел по сложной огибающей траектории, имеющей большую длину, чем 150 млн. км. Геомагнитные возмущения в результате столкновения начались около полудня 6 апреля, а их максимум был достигнут около 6 часов вечера в тот же день, и составил Kp=6. Это соответствует второму уровню по пятибалльной шкале магнитных бурь. Продолжительность бури оказалась необычайно малой для выброса такой силы — около 9 часов, что, видимо, говорит о том, что Землю задело все же по касательной, и основная масса выброшенного вещества не успела опуститься в планетную плоскость и прошла мимо орбиты Земли.
Произошедшая магнитная буря стала шестой в этом году. До сегодняшнего дня колебания магнитного поля Земли достигали "красного" уровня один раз в январе — 6 января в ночь на Рождество, дважды в феврале — 4 и 18 числа (вторая буря сопровождала крупнейшую солнечную вспышку в этом цикле активности), и два раза в марте — сначала буря от первого марта, а затем самый продолжительный магнитный шторм этого года, наблюдавшийся с перерывами с 10 по 12 марта. Пока ни одно из событий этого года не превысило уровня 2 по пятибалльной шкале магнитных бурь. На этом же потолке остановилось и произошедшее событие.
http://www.tesis.lebedev.ru/info/tesis_20110407.php

[Афанасьев]

ПРОГНОЗ НОВОГО СОЛНЕЧНОГО ЦИКЛА
Международный экспертный комитет во главе с NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы (США)) и финансируемый НАСА(NASA: National Aeronautics and Space Administration - Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства), опубликовал новый прогноз следующего солнечного цикла. Максимум солнечного цикла 24, - говорят эксперты, - будет в мае 2013 , причем количество солнечных пятен будет ниже среднего...
"Если наш прогноз верен, то в солнечном цикле 24 показатель максимального количества солнечных пятен будет равен 90, это самый низкий показатель среди всех циклов, начиная с 1928 года, когда в солнечном цикле 16 наблюдалось максимальное количество солнечных пятен, равное 78,"- говорит председатель комитета Дуглас Биэсекер (Doug Biesecker) из Центра прогнозирования космической погоды Национального управления по исследованию океанов и атмосферы (США)).


Даже цикл с активностью ниже среднего уровня способен вызывать опасные космические погодные условия", подчеркивает Биэсекер (Biesecker). "Сильная магнитная буря, имевшая место в 1859 году, например, происходила во время солнечного цикла, примерно с таким же показателем солнечной активности, как и прогнозируемый показатель на 2013 год".

Буря 1859 года, - известная под названием "Явление Каррингтона" в честь астронома Ричарда Каррингтона (Richard Carrington), который наблюдал спровоцировавшую солнечную вспышку,- вызвала электризацию линий передачи, пожары на телеграфных станциях, явилась причиной северного сияния такой яркости, что люди могли читать газеты в лучах красного и зеленого свечения. В своем недавнем отчете Национальная Академия Наук сделала заключение, что если бы сегодня произошла магнитная буря такой величины, то она нанесла бы ущерб высокотехнологичной инфраструктуре общества в размере от 1 до 2 триллионов долларов США, и потребовалось бы от четырех до десяти лет восстановительных работ для полного восстановления. Для сравнения, ураган Катрина принес убытков на сумму "всего лишь" от 80 до 125 миллиардов долларов.
Последний прогноз вносит коррективы в ранее сделанный прогноз 2007 года. Тогда расходящийся во мнениях комитет полагал, что солнечный минимум будет в марте 2008 года с последующим либо сильным солнечным максимумом в 2011 году, либо слабым солнечным максимумом в 2012 году. Конкурирующие модели давали разные ответы, а исследователи были не против, чтобы солнце само показало, кто прав.

"Оказывается, ни одна из наших моделей не была в полной мере корректной", - говорит Дин Песнелл (Dean Pesnel) из Центра управления космическими полетами им. Годдарда, ведущий представитель экспертного комитета НАСА. "Солнце ведет себя непредсказуемо и очень интересно".

"На протяжении всей нашей профессиональной деятельности до сих пор не наблюдалось ничего подобного", утверждает Песнелл (Pesnell). "Солнечный минимум слишком затянулся, перешагнув дату, которую мы предсказывали в 2007 году".

http://www.astrogorizont.com/content/re ... ogo_tsikla


Этот график количества солнечных пятен демонстрирует измеренный максимум последнего солнечного цикла синим цветом, а прогнозируемый максимум следующего солнечного цикла - красным цветом. Авторы: NOAA- Национальное управление по исследованию океанов и атмосферы США /Центр прогнозирования космической погоды

[Афанасьев]

Фотография солнечной короны получена 09.06.2011 в 12:30 МСК в линии железа FeIX 171 A инструментом AIA на борту спутника SDO.
http://www.tesis.lebedev.ru/sun_pictures.html

[Афанасьев]

Вот здесь можно посмотреть интересное видео о процессах, происходящих на Солнце:
http://www.thesuntoday.org/current-obse ... socks-off/

[Афанасьев]

Могло ли спокойное Солнце вызвать малый ледниковый период?
На протяжении десятилетий астрономы и климатологи обсуждают длительное похолодание XVII века в Европе, наиболее хорошо документированное. Могло ли его вызвать странное поведение Солнца? Новое исследование подтверждает эту гипотезу.
Солнце не такое уж постоянное, каким кажется. Его поверхность регулярно испытывает бури закрученного магнитного поля. В результате его лицо омрачается довольно тёмными и недолгими пятнами, которые появляются, когда сильные магнитные поля подавляют подъём горячих газов. Количество пятен увеличивается и уменьшается в рамках 11-летнего цикла. Однако даже этот цикл нельзя назвать неизменным.
В 1893 году английский астроном Эдвард Маундер, изучая исторические документы, отметил, что цикл, по сути, остановился в 1645–1715 годах. В течение этого периода Солнце было почти лишено пятен. В 1976 году американский физик Джон Эдди предположил наличие причинно-следственной связи между маундеровским минимумом и малым ледниковым периодом в Европе.
Кажется логичным предположить, что без тёмных пятен Солнце становится немного ярче и жарче. В действительности отсутствие других признаков магнитной активности, таких как яркие пятна очень горячего газа (факелы), более чем компенсирует этот эффект. Таким образом, во время солнечного минимума общий объем производства энергии меньше. Если минимум длительный, он действительно может повлиять на климат Земли.
Осталось выяснить, насколько сильным может быть такое влияние. Недавно Карел Шрейвер из Центра перспективных технологий корпорации Lockheed Martin (США) и его коллеги заявили, что во время маундеровского минимума Солнце не стало настолько тусклым, чтобы объяснить этим малый ледниковый период. Даже во время длительного минимума, по их словам, разветвлённая сеть небольших факелов удерживает выход энергии выше определённого порогового уровня.
С этим не согласен Питер Фукал, сотрудник корпорации Heliophysics (США). По его мнению, нет никаких оснований полагать, что сеть небольших факелов будет сохраняться в течение длительного периода солнечного покоя. В самом деле, говорит он, наблюдения в период между 2007 и 2009 годами, когда Солнце было стабильно необычно долгое время, показывают, что все формы магнитной активности снижаются, в том числе малые факелы.
Более того, данные орбитальных солнечных телескопов свидетельствуют, что малые факелы выкачивают больше энергии на единицу площади поверхности, чем огромные, что исчезают вместе с солнечными пятнами. Так что, если малые факелы тоже начнут исчезать, это ещё сильнее повлияет на общий объём производства энергии. «То есть во время маундеровского минимума Солнце потускнело даже больше, чем мы думали до сих пор», — подчёркивает учёный.
Несмотря на это, г-н Фукал признаёт, что другие факторы — например, расширение вулканической активности по всему миру — тоже могли сыграть роль в возникновении малого ледникового периода в Европе. Между тем физиков в первую очередь продолжает волновать тот факт, что по сей день никто не знает причину длительного покоя Солнца. Вполне вероятно повторение маундеровского минимума в ближайшие годы со следующим исчезновением солнечных пятен.

http://science.compulenta.ru/613086

[Афанасьев]

Разработана модель Солнца, объясняющая его неожиданно низкую активность.
Ученые из Индии и США разработали модель недр Солнца, которая объясняет наблюдавшийся в последнее время недостаток солнечных пятен.
Давно известно, что активность нашей звезды циклично возрастает и спадает, и средняя продолжительность каждого цикла составляет 11 лет. В максимуме активности отмечаются частые солнечные вспышки, а число пятен увеличивается; в минимуме, естественно, возникает обратная — и также не самая благоприятная для Земли — ситуация. Солнечный ветер ослабевает, позволяя космическим лучам проникать во внутреннюю часть Солнечной системы.
C 2008-го по 2010 год, на стыке 23-го и 24-го циклов активности, солнечные пятна стали намного более редким явлением, чем ожидалось. Астрономы зафиксировали 780 «дней без пятен», тогда как обычный минимум активности продолжается лишь около 300 дней. «Последний солнечный минимум отличало ещё и ослабление полярного магнитного поля Солнца, — напоминает один из авторов работы Андрес Муньос-Ярамильо ( Andres Munoz-Jaramillo ), представляющий Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.
— Если мы действительно хотим разобраться в том, что случилось, эту особенность тоже нужно учитывать».
Модель, разработанная г-ном Муньосом-Ярамильо и его коллегами, позволяет отследить действие важнейшего механизма, компонента магнитного динамо, определяющего появление солнечных пятен, — меридиональных течений плазмы, напоминающих привычные нам океанические течения. Потоки организованы так, что у экватора Солнца они поднимаются к поверхности, направляются к полюсу, там уходят вглубь и вновь добираются до экватора, образуя нечто вроде конвейера. На преодоление одной петли со скоростью в 64 км/ч уходит как раз около 11 лет
Учёные смоделировали 210 циклов активности — более 2 000 лет эволюции Солнца. Результаты говорят о том, что солнечный минимум продлевается, если в первой половине цикла скорость течения плазмы была увеличена, а во второй — снижена. В таких же условиях наблюдается и ослабление магнитного поля.
Новая модель кажется довольно простой и этим привлекает специалистов. К сожалению, она противоречит результатам наблюдений поверхности Солнца, выполненных аппаратом Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). Анализ данных, собранных SOHO за 13 лет, показал, что в начале 23-го цикла скорость течения была, напротив, невелика, а после солнечного максимума — возросла.
По предположению авторов, расхождения вызваны тем, что SOHO регистрирует поверхностные движения плазмы, не отражающие глубинные процессы. Прояснить ситуацию должны гелиосейсмологические наблюдения, которые проведёт недавно запущенный аппарат Solar Dynamics Observatory.
http://yastro.narod.ru/a6/a_news489.htm
Течения плазмы на этом разрезе Солнца обозначены черными стрелками.

[Афанасьев]

В солнечной короне отмечены сверхбыстрые волны
Американские гелиофизики зарегистрировали магнитозвуковые волны в солнечной короне, распространявшиеся со скоростью около 2 000 км/с.
Существование квазипериодических волн такого рода, зарождающихся при возмущении плазмы во время вспышек на Солнце, предсказано довольно давно. «Медленную» их разновидность космические обсерватории уже наблюдали, а запечатлеть «быстрые» не удавалось: телескопы просто не могли делать снимки в нужном темпе.
Новые наблюдения выполнил спутник SDO, запущенный в феврале прошлого года. На его борту установлена сборка из четырёх телескопов, фотографирующих атмосферу Солнца в десяти разных диапазонах длин волн. Центры семи каналов попадают в дальнюю ультрафиолетовую область спектра, охватывая эффективные температуры, соответствующие верхней хромосфере и короне. «Аппаратура SDO имеет высокое временнóе и пространственное разрешение, что и позволило нам рассмотреть «быстрые» волны, — говорит руководитель исследования Вэй Лю (Wei Liu). — Его телескопы снимают корону каждые 12 секунд с выдержкой в 0,1–2 с».
Подходящие вспышка и выброс коронального вещества были отмечены SDO первого августа прошлого года. Вызванные этими событиями волны, напоминающие круги на воде, которые расходятся от брошенного камня, распространялись от «ядра» вспышки в воронке, образованной корональными петлями. Период волн составлял 30–200 секунд, а длина — 100–200 тысяч километров. «Такие параметры хорошо согласуются с теоретическими расчётами и воспроизводятся в точных компьютерных моделях», — утверждает другой участник работ Леон Офман (Leon Ofman).
Аналогичные волны распространялись в отмеченных на рисунке выше замкнутых петлях, соединяющих две вспышечные ленты.
Слева вверху показан снимок Солнца на длине волны в 171 Å с отмеченными на нём воронкой и замкнутой петлёй, в которых распространяются «быстрые» волны. Справа находится фотография, сделанная на длине волны в 1 600 Å. Цифрами обозначены вспышечные ленты и флоккул — яркая область в хромосфере. В середине даны две фотографии, обработанные так, чтобы выявить волновые фронты в воронке; выделенные белым пунктиром квадратные области показаны в нижнем ряду. Здесь изображения были отредактированы с помощью фильтра, настроенного на период в 69 с и длину волны в 110 000 км. (Иллюстрация авторов работы.)

http://science.compulenta.ru/616802/

[Афанасьев]

Следующий солнечный цикл может быть гораздо слабее нынешнего
На пресс-конференции, состоявшейся в ходе ежегодной конференции отделения физики Солнца Американского астрономического общества, трое учёных озвучили свои виды на 25-й цикл.
24-й может стать последним нормальным циклом, — заявил Фрэнк Хилл из Национальной солнечной обсерватории.
Г-н Хилл и его коллеги рассказали о потоках на Солнце, подобных струйным течениям земной атмосферы, за которыми они наблюдают с 1995 года с помощью «гелиосейсмологии», то есть анализа колебаний солнечной поверхности, затрагивающих всё светило. Они ожидали, что поток, соответствующий новому циклу, появится
в 2008-2009 году, но его пока почти не видно.
Ученые, изучавшие динамику изменений магнитного поля Солнца, обнаружили, что признаки, которые обычно указывают на начало зарождения пятен нового цикла, отсутствуют или слабо выражены.
Нет и другого предвестника следующего цикла — быстрого движения магнитной активности газообразной короны в сторону полюсов. Ричард Альтрок из Национальной солнечной обсерватории поднял данные за
40 лет и показал, что это явление давно отстало от расписания. Это может означать, что текущий цикл «не очистит палубу», то есть не освободит магнитное место для следующего. В этом случае остаётся неясным, что же произойдёт в следующем цикле.А Мэтью Пенн из той же Национальной солнечной обсерватории и его коллеги сообщили о тенденции в интенсивности магнитного поля солнечных пятен, обнаруженной наземным телескопом по итогам 13-летних измерений. Чем сильнее магнитное поле пятна, тем оно темнее. Если этот показатель падает ниже определённого порога, пятно исчезает. Г-н Пенн обнаружил, что напряжённость поля типичного пятна начала снижаться в прошлом цикле и продолжила в этом. Если ничего не изменится, в максимуме текущего цикла будет только половина пятен по сравнению с предыдущим, а в следующем их не окажется вовсе.
Все эти данные говорят о том, что в 2020 году никакого видимого цикла не начнётся. Солнечная активность в следующие 20-30 лет может довольно сильно снизиться. В последний раз такая лакуна имела место 400 лет назад в период "маундеровского минимума" с 1645 по 1715 год, который также называют малым ледниковым периодом.
Научная общественность не придаёт прогнозу большого значения. Маусуми Дикпати из Национального центра атмосферных исследований отмечает, что предсказания солнечной активности на несколько лет вперёд сбываются редко, а прогнозы на десятилетие — ещё реже. «Объем данных пока ещё слишком мал, только один или два цикла», — подчёркивает специалист.
Г-жа Дикпати и И Мин Ван из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США интерпретируют физику, лежащую в основе зарегистрированных тенденций, по-другому.
И в их интерпретации эти тенденции плохо помогают прогнозированию. Однако, ученые полагают, что достаточно продолжительные изменения и сдвиги в солнечных циклах - это признаки возможных будущих изменений климата на Земле.
Российский гелиофизик Сергей Богачев из Физического института имени Лебедева считает, что американские коллеги несколько поторопились с выводами. По его словам, нынешний цикл действительно развивается не так, как ожидалось, однако говорить о том, что он будет аномальным пока рано.
"Говорить о том, что происходит что то аномальное - пока нельзя. Можно ожидать, что цикл будет необычным, но пока ничего не говорит о том, что он будет аномальным", - сказал ученый в беседе с РИА Новости.
По его словам, невооруженным глазом видно, как активность с 2009 по 2011 год возросла, и отклонения от ожидаемых значений укладываются в средние.
"Рост есть - и это очевидно. Он достаточно ярко выражен, и спорить можно только о скорости этого роста. Мое впечатление, что она замедленна примерно раза в два по сравнению с нормальной скоростью роста цикла, но в целом это укладывается в многообразие циклов, которые наблюдались за прошедшие 260 лет", - сказал Богачев.
http://yastro.narod.ru/a7/a_news503.htm
Наблюдение количества пятен на Солнце за последние 400 лет.