Просто солнце
Мы большое количество говорим о вторых мирах, о светилах, находящихся от нас в десятках световых лет. Но что же сейчас науке известно о отечественной основной звезде?
Какие конкретно загадки имеется у Солнца? Что такое космическая погода и как она воздействует на климат Почвы?
Какова природа солнечных пятен и в чем секрет известного 11-летнего цикла солнечной активности?
Звезда по имени Солнце
©NASA/SDO
Об этом поведал помощник директора Основной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН, заведующий Отделом Физики Солнца, заведующий Лабораторией Неприятностей Космической Погоды, врач физико-математических наук Юрий Наговицын.
Юрий Наговицын
©Ольга Фадеева
— Юрий Анатольевич, как же изучают Солнце?
— В первую очередь, желаю заявить, что наука о Солнце – гелиофизика, среди всей астрономии, изучающей Вселенную, возможно, самая консервативная отрасль в смысле построения теорий явлений. Все это по причине того, что Солнце находится в 250 тыс. раз ближе, чем ближайшая из звезд, и наблюдательного материала о Солнце за много лет накоплено громадное количество.
Значительно больше, чем о каждом из далеких объектов, и исходя из этого любую теорию нам несложнее проверить. И еще особенность: солнечники, пожалуй, одними из первых астрологов (еще на протяжении экспедиций в места солнечных затмений в XVIII-XIX вв.) додумались, что для самые правильных выводов о небесных объектах необходимы кооперативные упрочнения, интернациональные программы.
Так, предшественником международного астрономического альянса – объединения всех астрологов, показавшегося в 1919 году, – стала рабочая группа по изучению Солнца, созданная в 1904 году известным астрологом Джорджем Хейлом (что, кстати, сделал наиболее значимое открытие магнитных полей на Солнце). Увижу, что на этом съезде в Соединенных Штатах находился директор Пулковской обсерватории Оскар Баклунд.
Возвратившись оттуда, он создал российское отделение этого общества, а с него, фактически, отправилась координация солнечных наблюдений у нас в стране – так называемая Работа Солнца.
— Поведайте мало о Солнце, назовите неспециализированные сведения, узнаваемые на сегодня?
— Радиус Солнца – 695,990 км, что равняется 109 радиусам Почвы. Масса – приблизительно 333,000 весов Почвы. Возраст – 4,57 млрд лет.
Температура ядра – 15,600,000° К. Температура видимой Солнечной поверхности (фотосферы) – 5770° К. На графике мы можем замечать, как вблизи от поверхности температура сначала значительно уменьшается, после этого выходит на некое плато – 6 тыс. градусов впредь до высоты 2 тыс. км, и позже быстро за пара сотен километров возрастает вверх до миллионных значений в короне. Плотность наряду с этим от фотосферы до короны падает на восемь порядков (в сто миллионов раз!).
Механизм нагрева солнечной атмосферы до сих пор тайная, не смотря на то, что и имеется пара разных догадок.
плотности и Ход температуры с высотой в солнечной воздухе
©Юрий Наговицын
Дифференциальное вращение Солнца
©Юрий Наговицын
— Солнце совершает один оборот около собственной оси за 27 дней. Но необходимо сделать оговорку – вращается оно не как жёсткое тело наподобие Земли либо Луны, а дифференциально: экватор вращается стремительнее, а чем ближе к полюсам, тем вращение происходит медленнее.
Увижу, что на этом эффекте, например, строится теория солнечной цикличности.
Цикличность – это, в первую очередь, изменение числа солнечных пятен – объектов, температура которых меньше, чем у окружающей фотосферы, почему они выглядят чёрными на солнечном диске.
Солнечные пятна
©NASA/SOHO
Данный снимок был взят на борту космического аппарата SOHO, снабдившего гелиофизиков за полтора десятка лет собственной работы широким наблюдательным материалом.
Солнечное пятно и зеемановское расщепление спектральных линий.
©myshared.ru/ liveinternet.ru
Джорж Эллери Хэйл .
©myshared.ru/ liveinternet.ru
— Джорж Хейл в 1908 году, наведя щель спектрографа на солнечное пятно, заметил, что спектральная линия расщепляется на три компонента. И в соответствии с эффектом Зеемана растолковал, что обстоятельство этого расщепления – магнитное поле.
Так было совершено первое открытие внеземного магнитного поля. Магнитные поля солнечных пятен – пара тысяч гаусс, что, соответственно, в пара тысяч раза больше, чем отечественное земное магнитное поле.
Пятна окружают активные области – участки с магнитным полем в пара сотен гаусс. Так, активность Солнца – это трансформации солнечного магнитного поля.
— Поведайте об одном из самых таинственных явлениях Солнца – о пятнах, и об 11-летнем цикле солнечной активности.
— Как мы уже отмечали, число солнечных пятен иногда изменяется, это и именуется 11-летним циклом – циклом Швабе-Вольфа. Открытие цикла солнечной активности – это отдельная интрига.
Дело в том, что не смотря на то, что китайцы знали о существовании пятен на Солнце уже 2,5 тыс. лет назад, в Европе они были открыты Галилео Галилеем лишь в начале XVII века. В один момент с Галилеем эти пятна нашли еще трое астрологов – Шейнер, Фабрициус и Гарриот.
Казалось бы, они достаточно скоро должны были найти и 11-летний цикл. Но дело в том, что Шейнер оспаривал у Галилея приоритет открытия солнечных пятен.
И потому, что он был влиятельным иезуитом, с его подачи начались те самые преследования Галилея, о которых всем нам известно. В отличие от Галилея, что сходу осознал, что эти пятна принадлежат Солнцу, Шейнер полагал, что это планеты на орбитах в орбиты Меркурия, каковые проектируют собственную тень на диск Солнца, и, следовательно, должна быть повторяемость их появления на диске.
Но потому, что в официальной передовой науке победил Галилей, от неверной догадки Шейнера отказались, про сам факт пятен ученые как-то забыли, т.е. не считали его значительным. К тому же на Солнце тогда как раз произошёл так называемый Маундеровский минимум, в то время, когда на Солнце за полвека было реально мало пятен
Цикл солнечных пятен и его первооткрыватели
©Юрий Наговицын
— Со времен Галилея все выводы о Солнце основывались на нерегулярных наблюдениях, а систематично Солнце стали наблюдать лишь с 1826 года. Начало этому положил германский аптекарь Генрих Швабе.
Он был астрологом-любителем, и также «додумался», как ранее Шейнер, что солнечные пятна – планеты в орбиты Меркурия, исходя из этого и стал систематично их замечать и зарисовывать. Пронаблюдав за ними с 1826-го по 1848 год, он не только осознал ошибочность собственной начальной идеи, но и открыл 11-летний цикл числа пятен.
Это сходу привело к большому оживлению в научном мире. математик и Швейцарский астроном Рудольф Вольф организовал первую работу Солнца в Цюрихе, провозгласив правило – замечать Солнце ежедневно. С того времени гелиофизики во всем мире систематично этим занимаются.
Бабочки Маундера и цикл солнечных пятен
©NASA
— На нижнем графике изображен цикл солнечной активности, тут мы видим трансформации относительного числа пятен либо числа Вольфа. На верхнем графике нарисовано широтное размещение пятен, появляющихся в течение цикла на поверхности Солнца.
В начале цикла пятна находятся на высоких широтах, позже они неспешно мигрируют к экватору. Это явление именуется бабочками Маундера, не смотря на то, что в соответствии с историческому смешному рассказу, вернее было бы назвать его бабочками госпожа Маундер, потому, что открыла их супруга британского астролога Эдуарда Маундера, которая в будущем также стала известным астрологом.
Как же она их открыла? Маундер был интенсивно трудящимся астрологом, ему все время было некогда, и он посадил собственную жену за лаборантскую работу – наносить на график положения пятен в гелиографической сетке.
Что она и сделала, и, продемонстрировав график мужу, сообщила: «Наблюдай, это же бабочки!».
Меридиональная и азимутальная конфигурации магнитного поля Солнца
©Юрий Наговицын
— Отчего же появление числа солнечных пятен на поверхности Солнца происходит циклически?
— Не смотря на то, что еще не все до конца светло в этом вопросе, существует теория солнечного динамо, которая в общем может ответить на данный вопрос. Она апеллирует к тому, что не считая низкоширотного (±45° от экватора) азимутального поля, проявляющего себя в виде всплывающих на поверхность активных солнечных пятен и областей, у Солнца имеется более не сильный меридиональное поле, в первом приближении – дипольной конфигурации.
Потом вводится в рассмотрение два результата. Первый из них, омега-эффект, из-за дифференциальности вращения Солнца ведет к усилению первоначально меридионального поля, вытягивая его на протяжении экватора и превращая его конфигурацию в азимутальную.
Второй, альфа-эффект, из-за турбулентной диффузии и спиральности, напротив, разрушает первоначально азимутальное поле и вытягивает его в меридиональном направлении. Так образуется замкнутый цикл попеременной активности азимутального, «пятенного» поля и меридионального, «дипольного».
— Какие конкретно самые энергичные явления происходят на Солнце?
Корональный выброс на Солнце.
Архивное фото©NASA/SDO
— В первую очередь, это солнечные вспышки, явления в активных областях Солнца – выброс энергии до 10^32 эрг, весьма большие события. Они сопровождаются корональными выбросами массы – явлением, которое может происходить и вне активных областей и которое распространяет собственный влияние на гелиосферу, на всю Солнечную совокупность.
Корональный выброс массы на Солнце 14 января на снимке солнечного телескопа SOHO
©ESA/NASA/SOHO
— Двигаясь по спирали, выброс достигает, например, орбиты Почвы и может произвести геомагнитные возмущения. Моменты солнечных корональных выбросов и вспышек массы заблаговременно достаточно тяжело угадать, в отличие от геомагнитных возмущений.
По причине того, что возмущения следуют через 2-4 дня по окончании этих событий, и в случае если корональный выброс массы уже случился, мы можем составить прогноз возмущенности геомагнитного поля Почвы. Более надежный прогноз обязан учесть положение активного события на солнечном диске: до нас доходят лишь те выбросы, каковые исходят из видимой центральной территории на Солнце.
— Что такое космическая погода и каковы ее последствия для нас?
— Космическая погода – это целый комплекс внешних по отношению к Почва космических факторов, талантливых оказывать влияние на земные процессы. Какие конкретно бывают последствия от данной космической погоды?
Их какое количество угодно. Пропадают навигационные сигналы, употребляющиеся для самолётов местоположения и определения судов, спутников.
Нарушается связь, а на маленьких волнах происходит полное радиомолчание, теряется связь с судами, подводными лодками. Смогут произойти аварии в энергосистемах целых районов, областей, провинций.
Происходят сбои в работе устройств спутниковой ориентации, способные привести к полному отключению энергоснабжения космических аппаратов. И, наконец, космическая погода может повредить здоровье астронавтов а также пассажиров самолётов.
— А что такое космический климат?
— Это понятие довольно «молодое», в первый раз оно было предложено организаторами интернациональной конференции в Финляндии в 2004 году Ильей Усоскиным и Калеви Мурсулой. Имеется пара рабочих определений этого понятия.
Космический климат – это и долгопериодические тенденции космической погоды; и совокупность солнечно-земных связей, действующих на долгих временах; и совокупность внешних климатических факторов, воздействующих на земной климат.
— Частенько возможно услышать вывод о том, что Солнце способно поменять климат Почвы. Что вы думаете по этому поводу?
— В то время, когда кто-то из гелиофизиков ищет в солнечной активности яркий источник трансформаций климата Почвы – мне делается некомфортно за отечественного брата, по причине того, что существует множество земных климатообразующих факторов, любой из которых весьма значителен, если не сообщить – грандиозен. Вот эти факторы: влияние воздуха, влияние – гидросферы (океана), потом – литосферы (подстилающей поверхности), по окончании – криосферы (ледников), после этого – биосферы и лишь затем – солнечной (активности и Солнца светимости).
Кстати, вклад солнечной активности в климат Почвы возможно оценить, что и было сделано нами. Мы взяли вот таковой график:
Вклад солнечной активности в трансформации климата Почвы
©Юрий Наговицын
— На графике видно, что 11-летний цикл дает нам вклад в земной климат меньше 2%, другими словами данный цикл на климат не воздействует. И такую картину мы можем замечать впредь до периода – 70 лет, по окончании чего вклад уже начинает неспешно расти.
И солиднейший вклад – порядка 40-50% — мы можем замечать на долгих временных периодах. К примеру, 200-летний цикл солнечной активности, именуемый циклом Зюсса, может деятельно оказывать влияние на климат.
В случае если забрать среднее значение для всех климатообразующих факторов на всех временных периодах, то Солнце вносит в среднем ~20% вклада в трансформацию климата Почвы. Так, поменять земной климат Солнце не может, оно способно лишь внести в это изменение собственный вклад.
Иначе, Межгосударственная несколько специалистов по трансформации климата IPCC, как мы знаем, говорит, что глобальное потепление и изменение климата происходят из-за парникового результата от промышленных выбросов в воздух СО2. К сожалению, для эксперта это звучит достаточно необычно, по причине того, что главная часть – более 90% всего земного углекислого газа – растворена в океане.
И в случае если повысить температуру океана всего на 1 градус, то в воздух встанет столько углекислого газа, что все фабрики совместно забранные за все время их существования никоим образом не смогут «соперничать» с этим «загрязнителем» воздуха. В действительности, именно на базе океана возможно выстроить модель того, как солнечная активность воздействует на климат Почвы, но это очень трудоемко.
И данной проблемой уже, полагаю, должны заниматься не астрологи, а климатологи.
Средний уровень солнечной активности последних 2000 лет
©Юрий Наговицын
— В случае если регулярные наблюдения Солнца начались лишь с 1826 года, то как именно астрологи определят о том, что происходило с отечественной звездой до этого? — Все, о чем мы говорили, происходит на относительно маленьких промежутках времени – вспышка продолжается десятки мин., время между вспышками – это пара часов-дней, солнечное пятно живет месяц, активная область – до года, цикл активности продолжается 7-17 лет. Перейдем к тому, чем занимается конкретно отечественная лаборатория.
Так как не считая 11-летнего существуют более долгие циклы – 80-90 лет (цикл Гляйссберга), 200 лет (цикл Зюсса), 900 лет и т. д. Их суперпозиция и определяет сложную структуру развертывания солнечной активности на большой временной шкале и последующих земных проявлений. По причине того, что чем замечательнее цикл, тем выше возможность больших вспышек.
Как мы определим о том, что было с Солнцем тысячи и сотни лет назад? В действительности, имеется большое количество различных способов.
В этот самый момент необходимо помнить, что мы должны применять совокупность наблюдений из различных источников, а также мы можем пользоваться и косвенными данными. К примеру, полярными сияниями.
Оказывается, число полярных сияний, замечаемых на низких широтах Почвы, весьма совершенно верно направляться 11-летнему циклу. И архивам этих сияний больше 2000 лет, в особенности они полны в Китае.
По большому счету, добрая половина наблюдений полярных сияний – китайские. Пятна, видимые невооруженным глазом, также, кстати, чаще замечали как раз китайцы (часть пятен возможно заметить невооруженным глазом, в случае если наблюдать на Солнце через затемненное стекло, либо на гладь озера; наряду с этим Солнце должно быть невысоко над горизонтом).
Но для чего китайцы по большому счету наблюдали эти пятна в те незапамятные времена? Дело в изюминках старой и средневековой китайской философии. Следуя ей, все, что происходит на Земле, – происходит и на небе (это собственного рода астрология).
Китай – Срединная империя, она же Млечный путь, Солнце – это император. Исходя из этого в случае если замечать пятна на Солнце – возможно предотвратить императора о всевозможных кознях.
На публичных лекциях я обожаю говорить о «первой теории» происхождения пятен на Солнце, которая обрисована в китайских летописях. Если доверять им, то пятна на Солнце появляются тогда, в то время, когда китайские госслужащие не оберегают императора от неверного курса.
Кстати, отечественные знания о солнечной активности и полярных сияниях были бы значительно полнее, если бы в это дело не вмешалась политика. Так, в третьем веке до н.э. в Китае пришел к власти император Цинь Шихуань-ди, тот, что создал известное терракотовое войско и создал единую Китайскую стенке.
Он был конфуцианец, и следуя философии Конфуция, что сказал, что правитель обязан держать подданных в неведении, приказал стереть с лица земли все имеющиеся письменные источники. В Европе мы лишились источников в седьмом веке, в то время, когда благодаря халифу Омару была сожжена Александрийская библиотека.
Если бы не два этих политика – мы знали бы о Солнце значительно больше.
— Но как определить о том, какова была солнечная активность в доисторические времена?
— самый продолжительный период, эти для которого возможно еще в той либо другой степени надежно взять,– это Голоцен (заключительные 10-12 тыс. лет). Взять их возможно изучая содержание радиоуглерода в кольцах деревьев.
Дело в том, что это радиоуглерод образуется в верхней тропосфере под действием галактических космических лучей, каковые приходят к нам из центра Галактики. Солнечная активность при помощи гелиосферы модулирует поток ГКЛ и количество появившегося радиоуглерода изменяется от года к году.
Радиоуглерод по окончании дрейфа по разным земным природным резервуарам, подобным тем, о которых мы говорили при описании генезиса климата, в итоге попадает в определенный год в кольцо дерева, а кольцо дерева, как мы знаем, это совершенный годовой маркер. И мы можем в различных древесных кольцах измерить количество радиоуглерода и реконструировать движение солнечной активности в прошлом.
Подобные эти возможно взять через измерения содержания изотопа бериллий-10 во льду. Лед также имеет слоистую структуру за счет сезонности, исходя из этого это также один из главных источников данных.
И без того, объединяя все дешёвые эти, мы можем представить себе трансформации солнечной активности в течение десятка тысячелетий. Для этого создан последовательность особых подходов.
В конце отечественной беседы желал бы все-таки выделить, что в ответах на ваши вопросы я намеренно пара упрощал изложение чтобы читателям было ясно то, о чем я говорю. На самом же деле, Солнце – это поразительно многогранный астрофизический объект, и неприятности его весьма тяжелы и требуют громадных интеллектуальных вложений.
Исходя из этого, вспоминая британского астрофизика Артура Эддингтона, завершить отечественную беседу я желал бы словами: «Нет ничего несложнее, чем звезда… и нет ничего сложнее отечественного Солнца».
Источник: О. Фадеева naked-science.ru
Легко ОБАЛДЕННАЯ ПЕСНЯ О ЛЮБВИ — СОЛНЦЕ — NEW 2018 !
