Плями на Сонці

Сонце - єдина зі всіх зірок, яку ми бачимо не як блискучу точку, а як сяючий диск. Завдяки цьому астрономи мають можливість вивчати різноманітні деталі на його поверхні.

Що ж таке сонячні плями?

Плями на Сонці далеко не стійкі освіти. Вони виникають, розвиваються і зникають, а замість зниклих з'являються нові. Зрідка утворюються плями-виконання. Так, у квітні 1947 року на Сонці спостерігалася складна пляма: його площа перевищувала площу поверхні земної кулі у 350 разів! Воно було добре видно неозброєним оком 1 .

Плями на Сонці

Такі великі плями на Сонці помічалися ще за давніх часів. У Никоновской літописі за 1365 можна знайти згадку у тому, як наші предки на Русі бачили на Сонці крізь дим лісових згарищ «темні плями, аки цвяхи».

З'являючись на східному (лівому) краю Сонця, переміщаючись його диском зліва направо і зникаючи за західним (правим) краєм денного світила, сонячні плями дають прекрасну можливість не тільки переконатися в обертанні Сонця навколо осі, але і визначити період цього обертання (точніше він визначається за доплерівським зміщенням спектральних ліній). Вимірювання показали: період обертання Сонця на екваторі становить 25,38 діб (по відношенню до спостерігача на Землі, що рухається - 27,3 діб), у середніх широтах - 27 діб і у полюсів близько 35 діб. Таким чином, на екваторі Сонце обертається швидше, ніж у полюсів. Зональне обертаннясвітила свідчить про його газоподібний стан. Центральна частина великої плями в телескопі виглядає зовсім чорною. Але плями лише здаються темними, оскільки ми спостерігаємо їх на тлі яскравої фотосфери. Якби пляму можна було розглядати окремо, ми побачили, що вона світиться сильніше, ніж електрична дуга, оскільки його температура близько 4 500 До, тобто на 1500 До менше температури фотосфери. Сонячна пляма середніх розмірів на тлі нічного неба здавалася б такою ж яскравою, як Місяць у фазі повного місяця. Тільки плями випромінюють не жовте, а червоне світло.

Зазвичай темне ядро ​​великої плями буває оточене сірою півтінню, що складається зі світлих радіальних волокон, що розташовані на темному тлі. Вся ця структура добре видно навіть у невеликому телескопі.

Плями на сонці

Ще в 1774 році шотландський астроном Олександр Вілсон (1714-1786), спостерігаючи плями на краю сонячного диска, зробив висновок, що великі плями є поглибленнями у фотосфері. Надалі розрахунки показали, що «дно» плями лежить нижче за рівень фотосфери в середньому на 700 км. Словом, плями – гігантські вирви у фотосфері.

Навколо плям у променях водню виразно видно вихрову будову хромосфери. Ця вихрова структура свідчить про існування бурхливих рухів газу навколо плями. Такий же малюнок створюють залізну тирсу, насипану на лист картону, якщо під ними розташувати магніт. Подібна схожість змусила американського астронома Джорджа Хейла (1868-1938) запідозрити, що сонячні плями – величезні магніти.

Хейлу було відомо, що спектральні лінії розщеплюються, якщо випромінюючий газ знаходиться у магнітному полі (так зване зееманівське розщеплення).І коли астроном порівняв величину розщеплення, що спостерігалося у спектрі сонячних плям, з результатами лабораторних дослідів згазом у магнітному полі, то виявив, що магнітні поля плям у тисячі разів перевищують індукцію земного магнітного поля. Напруженість магнітного поля біля Землі близько 0,5 ерстеда. А в сонячних плямах вона завжди більша за 1500 ерстед - іноді досягає 5000 ерстед!

Відкриття магнітної природи сонячних плям - одне з найважливіших відкриттів в астрофізиці на початку XX століття. Вперше було встановлено, що магнітні властивості має не тільки наша Земля, але й інші небесні тіла. Сонце щодо цього вийшло першому плані. Тільки наша планета має постійне магнітне поле з двома полюсами, а магнітне поле Сонця відрізняється складною структурою, і мало того, воно «перевертається», тобто змінює свій знак, або полярність. І хоча сонячні плями є дуже сильними магнітами, загальне магнітне поле Сонця рідко перевищує 1 ерстед, що у кілька разів більше за середнє поле Землі.

Сильне магнітне поле у ​​біполярній групі сонячних плям

Сильне магнітне поле плям якраз і є причиною їхньої низької температури. Адже поле створює ізолюючий шар під плямою і завдяки цьому різко уповільнює процес конвекції – зменшує надходження енергії з глибин світила.

Великі плями вважають за краще з'являтися парами. Кожна така пара розташовується майже паралельно до сонячного екватора. Провідна, або головна, пляма рухається зазвичай трохи швидше, ніж замикаюча (хвостова) пляма. Тому протягом перших кількох днів плями віддаляються одна від одної. Одночасно розмір плям збільшується.

Часто в проміжку між двома основними плямами з'являється «ланцюжок» маленьких плям. Після того як це станеться, хвостова пляма може зазнати швидкого розпаду і зникнути. Залишається тільки провідна пляма, яка зменшується повільніше і живе в середньому в 4 рази довше за свого компаньйона. Подібний процес розвитку характерний майже для кожної великої груписонячних плям. Більшість плям живе лише кілька днів (навіть кілька годин!), а інші спостерігаються кілька місяців.

Плями, діаметр яких досягає 40-50 тис. км, можна побачити через світлофільтр (густо закопчене скло) неозброєним оком.

Що таке сонячні спалахи?

1 вересня 1859 року два англійські астрономи - Річард Керрінгтон і Ш. Ходжсон, незалежно один від одного спостерігаючи Сонце в білому світлі, побачили, як щось подібне до блискавки блиснуло раптом серед однієї групи сонячних плям. Це був перший спостереження нового, ще невідомого явища на Сонце; надалі воно отримало назву сонячного спалаху.

Що ж таке сонячний спалах? Якщо сказати коротко, це найсильніший вибух на Сонці, внаслідок якого швидко вивільняється колосальна кількість енергії, що накопичилася в обмеженому обсязі сонячної атмосфери.

Найчастіше спалахи виникають у нейтральних областях, розташованих між великими плямами протилежної полярності. Зазвичай розвиток спалаху починається з раптового збільшення яскравості смолоскипного майданчика - області яскравішої, а значить і гарячішої фотосфери. Потім відбувається катастрофічний вибух, під час якого сонячна плазма розігрівається до 40-100 млн К. Це проявляється у багаторазовому посиленні короткохвильового випромінювання Сонця (ультрафіолетового та рентгенівського), а також у посиленні «радіоголосу» денного світила та у викиді прискорених сонячних корпускул (часток) . А в деяких найбільш потужних спалахах генеруються навіть сонячні космічні промені, протони яких досягають швидкості, що дорівнює половині швидкості світла. Такі частки мають смертоносну енергію. Вони здатні майже безперешкодно проникати у космічний корабель та руйнувати клітини живого організму. Тому сонячні космічні промені можуть становити серйозну небезпеку для екіпажу, захопленого під час польоту раптовим спалахом.

Таким чином, сонячні спалахи випромінюють радіацію у вигляді електромагнітних хвиль та у вигляді частинок речовини. Посилення електромагнітного випромінювання відбувається у широкому діапазоні довжин хвиль - від жорстких рентгенівських променів та гамма-квантів до кілометрових радіохвиль. При цьому загальний потік видимого випромінювання залишається постійним з точністю до часткою відсотка. Слабкі спалахи на Сонці бувають практично завжди, а великі – раз на кілька місяців. Натомість у роки максимуму сонячної активності великі сонячні спалахи відбуваються кілька разів на місяць. Зазвичай невеликий спалах триває 5-10 хвилин; найпотужніші – кілька годин. За цей час у навколосонячний простір викидається хмара плазми масою до 10 млрд т і виділяється енергія, еквівалентна вибуху десятків, а то й сотень мільйонів водневих бомб! Однак потужність навіть найбільших спалахів не перевищує сотих часток відсотка від потужності повного випромінювання Сонця. Тому при спалаху немає помітного збільшення світності нашого денного світила.

Під час польоту першого екіпажу на американській орбітальній станції «Скайлеб» (травень-червень 1973 року) вдалося сфотографувати спалах у світлі парів заліза при температурі 17 млн ​​К, що має бути гарячим, ніж у центрі сонячного термоядерного реактора. А в Останніми рокамивід кількох спалахів були зареєстровані імпульси гамма-випромінювання.

Своїм походженням такі імпульси зобов'язані, мабуть, анігіляціїелектронно-позитронних пар. Позитрон, як відомо, – це античастка електрона. Він має таку ж масу, як і електрон, але наділений протилежним електричним зарядом. Коли електрон і позитрон зіштовхуються, що може відбуватися при сонячних спалахах, вони відразу знищуються, перетворюючись на два фотони гамма-випромінювання.

Як і всяке нагріте тіло, Сонце безперервно випромінює радіохвилі. Теплове радіовипромінювання спокійного Сонця,коли на ньому немає плям і спалахів, постійно і на міліметрових та сантиметрових хвилях виходить із хромосфери, а на метрових – з корони. Але варто тільки з'явитися великим плямам, статися спалахом, як на тлі спокійного радіовипромінювання виникають сильні радіосплески...І тоді радіовипромінювання Сонця стрибкоподібно зростає у тисячі, а то й у мільйони разів!

Фізичні процеси, що призводять до виникнення сонячних спалахів, дуже складні та ще мало вивчені. Однак сам факт появи сонячних спалахів майже виключно у великих групах плям свідчить про родинні зв'язки спалахів із сильними магнітними полями на Сонці. І спалах - це, мабуть, не що інше, як грандіозний вибух, викликаний раптовим стиском сонячної плазми під тиском сильного магнітного поля. Саме енергія магнітних полів, якимось чином звільняючись, породжує сонячний спалах.

Випромінювання сонячних спалахів нерідко досягають нашої планети, сильно впливаючи на верхні шари земної атмосфери (іоносферу). Вони ж призводять до виникнення магнітних бур та полярних сяйв, але про це – розповідь попереду.

Ритми Сонця

В 1826 німецький любитель астрономії аптекар Генріх Швабе (1789-1875) з Дессау приступив до систематичних спостережень і замальовок сонячних плям. Ні, він зовсім не збирався вивчати Сонце – його цікавило зовсім інше. Тоді думали, що між Сонцем і Меркурієм рухається невідома планета. Оскільки побачити її поблизу яскравого світила було неможливо, то Швабе вирішив спостерігати все, що було видно на сонячному диску. Адже якщо така планета дійсно існує, то рано чи пізно вона обов'язково пройде диском Сонця у вигляді маленького чорного кружечка або крапки. І ось тут вона буде нарешті «спіймана»!

Однак Швабе, за його словами, «вирушивши на пошуки ослів свого батька, знайшов королівство». У 1851 року у книзі «Космос» Олександра Гумбольдта (1769-1859) було опубліковано результати спостережень Швабе, у тому числі випливало, що кількість сонячних плям досить правильно зростає і зменшується протягом 10-річного періоду. Ця періодичність у зміні числа сонячних плям, згодом названа 11-річним циклом сонячної активності,була відкрита Генріхом Швабе у 1843 році. Подальші спостереження підтвердили це відкриття, а швейцарський астроном Рудольф Вольф (1816-1893) уточнив, що максимуми плям на Сонці повторюються в середньому через 11,1 року.

Отже, кількість плям змінюється з кожним днем ​​і з року в рік. Щоб судити про ступінь сонячної активності, заснованої на підрахунках сонячних плям, в 1848 Вольф ввів поняття відносного числа сонячних плям, або так званих чисел Вольфа.Якщо позначити через g число груп плям, а через f загальне число плям, число Вольфа - W - виражається формулою:

Це число, що визначає міру освітньої діяльності Сонця, враховує як кількість груп сонячних плям, так і кількість самих плям, що спостерігалися в певний день. Причому кожна група дорівнює десяти одиниць, а кожна пляма приймається за одиницю. Загальний рахунок за день - відносне число Вольфа - є сумою цих чисел. Припустимо, що ми спостерігаємо на Сонці 23 плями, які утворюють три групи. Тоді число Вольфа в нашому прикладі буде: W = 10 3 + 23 = 53. У періоди мінімуму сонячної активності, коли на Сонці немає жодної плями, воно перетворюється на нуль. Якщо Сонце спостерігається єдина пляма, то число Вольфа дорівнюватиме 11, а дні максимуму сонячної активності воно іноді буває понад 200.

Крива середньомісячної кількості сонячних плям чітко показує характер зміни сонячної активності. Такі дані є починаючи з 1749 року до теперішнього часу. Усереднення, зроблене за 200 років, визначило період зміни плям на Сонці 11,2 року. Щоправда, протягом останніх 60 років протягом плямоосвітньої діяльності нашого денного світила дещо прискорилося і цей період зменшився до 10,5 років. Крім того, його тривалість помітно змінюється від циклу до циклу. Тому слід говорити не про періодичність сонячної активності, а про циклічність. Одинадцятирічний цикл - це найважливіша особливістьнашого Сонця.

Відкривши в 1908 році магнітне поле сонячних плям, Джордж Хейл відкрив і закон чергування їхньої полярності.Ми вже говорили про те, що в розвиненій групі є дві великі плями - дві великі магніти. Вони мають протилежну полярність. Послідовність полярностей у північній та південній півкулях Сонця теж завжди протилежна. Якщо в північній півкулі провідна (головна) пляма має, наприклад, північну полярність, а замикаюча (хвостова) пляма - південну, то в південній півкулі денного світила картина буде зворотна: провідна пляма - з південною полярністю, а замикаюча - з північною. Але найпрекрасніше полягає в тому, що в наступному 11-річному циклі полярності всіх плям у групах в обох півкулях Сонця змінюються на протилежні, а з настанням нового циклу повертаються до вихідного стану. Таким чином, магнітний цикл Сонцястановить приблизно 22 роки. Тому багато астрономів-«сонячників» вважають основним 22-річний цикл сонячної активності, пов'язаний зі зміною полярності магнітного поля в сонячних плямах.

Вже давно встановлено, що у такт із зміною числа плям на Сонці змінюються площі факельних майданчиків, потужність сонячних спалахів. Ось ці та інші явища, що відбуваються ватмосфері Сонця, зараз прийнято називати сонячної активності.Найбільш доступним її елементом для спостережень є великі групи сонячних плям.

Тепер настав час відповісти, мабуть, на питання, що найбільше інтригує: «Звідки береться сонячна активність і як пояснити її особливості?»

Оскільки визначальним фактором сонячної активності є магнітне поле, то виникнення та розвиток біполярної групи плям - активної області на Сонці - можна представити як результат поступового спливу в сонячну атмосферу величезного магнітного джгута або трубки, яка виходить з однієї плями і, утворюючи арку, входить в іншу пляма. Там, де трубка виходить з фотосфери, виникає пляма з однією полярністю магнітного поля, а де вона назад входить у фотосферу - з протилежною полярністю. Через деякий час ця магнітна трубка руйнується, а залишки магнітного джгута занурюються назад під фотосферу та активна область на Сонці зникає. При цьому частина ліній магнітного поля йде в хромосферу та сонячну корону. Тут магнітне поле як би впорядковує плазму, в результаті чого сонячна речовина рухається вздовж ліній магнітного поля. Це надає короні променистого вигляду. Той факт, що активні області на Сонці визначаються магнітними силовими трубками, не викликає серед вчених сумнівів. Магнітогідродинамічними ефектами пояснюється зміна полярності поля в біполярних групах сонячних плям. Але це лише перші кроки в напрямку побудови науково обґрунтованої теорії, яка зможе пояснити всі особливості активності великого світила, що спостерігаються.

Середньорічні числа Вольфа з 1947 до 2001 р.

Фотосфера Сонця

Пояснення виникнення Сонця біполярних магнітних областей. З конвективної зони спливає у сонячну атмосферу величезна магнітна трубка

Отже, на Сонці відбувається одвічна боротьба між силами тиску розпеченого газу та жахливою гравітацією. А на шляху випромінювання постають заплутані магнітні поля. У їхніх мережах виникають та руйнуються плями. Уздовж силових магнітних ліній злітає вгору або ковзає з корони високотемпературна плазма. Де ще можна зустріти щось подібне? Тільки на інших зірках, але вони дуже далекі від нас! І лише на Сонці ми можемо спостерігати цю одвічну боротьбу сил природи, яка триває вже 5 млрд років. А переможе у ній лише гравітація!

«Луна» сонячних спалахів

23 лютого 1956 року станції Служби Сонця відзначили на денному світилі потужний спалах. Вибухом небаченої сили були викинуті в навколосонячний простір гігантські хмари розпеченої плазми - кожна у багато разів більша за Землю! І зі швидкістю понад 1000 км/с вони попрямували у бік нашої планети. Перші відгомони цієї катастрофи швидко докотилися до нас через космічну прірву. Приблизно через 8,5 хвилин після початку спалаху потік ультрафіолетових і рентгенівських променів, що сильно зріс, досяг верхніх шарів земної атмосфери - іоносфери, посилив її розігрів і іонізацію. Це призвело до різкого погіршення і навіть тимчасового припинення радіозв'язку на коротких хвилях, бо замість того, щоб відбиватися від іоносфери, як від екрану, вони стали посилено поглинатися нею.

Зміна магнітної полярності сонячних плям

Іноді ж, при дуже сильних спалахах, радіоперешкоди тривають кілька діб поспіль, поки неспокійне світило не «приходило в норму». Залежність тут простежується настільки чітко, що за частотою таких перешкод можна судити про рівень сонячної активності. Але головні обурення, викликані Землі спалахової активністю світила, попереду.

Слідом за короткохвильовим випромінюванням (ультрафіолетовим та рентгенівським) нашої планети досягає потік високоенергійних сонячних космічних променів. Щоправда, магнітна оболонка Землі досить надійно захищає нас від смертоносних променів. Але для космонавтів, які працюють у відкритому космосі, вони становлять дуже серйозну небезпеку: опромінення може легко перевищити допустиму дозу. Ось чому близько 40 обсерваторій світу постійно беруть участь у патрульній Службі Сонця – ведуть безперервні спостереження за спалаховою активністю денного світила.

Подальшого розвитку геофізичних явищ на Землі очікується через день або через два дні після спалаху. Саме такий час – 30-50 годин – потрібен для того, щоб хмари плазми досягли земних «околиць». Адже сонячний спалах – це щось на зразок космічної гармати, що стріляє у міжпланетний простір корпускулами – частинками сонячної речовини: електронами, протонами (ядрами атомів водню), альфа-частинками (ядрами атомів гелію). Маса корпускул, вивергнутих спалахом у лютому 1956 року, становила мільярди тонн!

Щойно хмари сонячних частинок зіткнулися з Землею, як заметалися стрілки компасів, а нічне небо над планетою прикрасили різнокольорові сполохи полярного сяйва. Серед хворих різко почастішали серцеві напади, зросла кількість дорожніх катастроф.

Види впливів сонячного спалаху на Землю

Та що там магнітні бурі, полярні сяйва... Під натиском велетенських корпускулярних хмар здригнулася буквально вся земна куля: у багатьох сейсмічних зонах сталися землетруси 2 . І як би на довершення всього стрибкоподібно змінилася тривалість доби на цілих 10... мікросекунд!

Космічні дослідження показали, що земна куля оточена магнітосферою, тобто магнітною оболонкою; всередині магнітосфери напруженість земного магнітного поля переважає напруженість міжпланетного поля. І щоб спалах міг вплинути на земну магнітосферу і саму Землю, вона має відбутися в той час, коли активна область на Сонці розташована поблизу центру сонячного диска, тобто орієнтована у бік нашої планети. В іншому випадку всі спалахові випромінювання (електромагнітне та корпускулярне) промчать стороною.

Плазма, яка спрямовується з поверхні Сонця в космічний простір, має певну щільність і здатна чинити тиск на будь-які перешкоди, що зустрічаються на її шляху. Такою суттєвою перешкодою є магнітне поле Землі - її магнітосфера. Вона протидіє потокам сонячної речовини. Настає момент, коли в цьому протиборстві обидва тиски врівноважуються. Тоді межа земної магнітосфери, підібгана потоком сонячної плазми з денного боку, встановлюється на відстані приблизно 10 земних радіусів від поверхні нашої планети, а плазма, не маючи можливості рухатися прямо, починає обтікати магнітосферу. При цьому частки сонячної речовини витягують її магнітні силові лінії, і на нічному боці Землі (в протилежному від Сонця напрямку) у магнітосфери утворюється довгий шлейф (хвіст), який тягнеться за орбіту Місяця. Земля зі своєю магнітною оболонкою виявляється всередині цього корпускулярного потоку. І якщо звичайний сонячний вітер, що постійно обтікає магнітосферу, можна порівняти з легким бризом, то стрімкий потік корпускул, породжених потужним сонячним спалахом, подібний до страшного урагану. Коли такий ураган налітає на магнітну оболонку земної кулі, вона ще сильніше стискається з соняшникової сторони і Землі розігрується магнітна буря.

Таким чином, сонячна активність впливає на земний магнетизм. З її посиленням частота та інтенсивність магнітних бур зростає. Але зв'язок цей досить складний і складається з цілого ланцюга фізичних взаємодій. Головною сполучною ланкою в цьому процесі є посилений потік корпускул, що виникає під час сонячних спалахів.

Частина енергійних корпускул у полярних широтах проривається з магнітної пастки земну атмосферу. І тоді на висотах від 100 до 1000 км швидкі протони та електрони, зіштовхуючись із частинками повітря, збуджують їх і змушують світитися. В результаті спостерігається Північне сяйво.

Періодичні пожвавлення великого світила - явище закономірне. Так, наприклад, після грандіозного спалаху на Сонці, що спостерігався 6 березня 1989 року, корпускулярні потоки розбурхали буквально всю магнітосферу нашої планети. У результаті Землі вибухнула сильна магнітна буря. Вона супроводжувалася разючим за своїм розмахом полярним сяйвом, яке в районі Каліфорнійського півострова досягло тропічного пояса! Через три дні стався новий потужний спалах, а в ніч із 13 на 14 березня жителі південного узбережжя Криму теж милувалися феєричними сполохами, що розтяглися в зоряному небі над скелястими зубцями Ай-Петрі. Це було неповторне видовище, схоже на заграву пожежі, що охопила відразу півнеба.

Всі згадані тут геофізичні ефекти - іоносферні та магнітні бурі та полярні сяйва - є складовою складної наукової проблеми, що називається проблемою "Сонце-Земля".Проте цим вплив сонячної активності Землю не обмежується. «Дихання» денного світила постійно проявляється у зміні погоди та клімату.

Клімат - це не що інше, як багаторічний режим погоди в цій місцевості, і визначається її географічним положенням на земній кулі і характером атмосферних процесів.

Ленінградським вченим із НДІ Арктики та Антарктики вдалося виявити, що в роки мінімуму сонячної активності переважає широтна циркуляція повітря. У цьому випадку погода у Північній півкулі встановлюється відносно спокійна. У роки максимуму, навпаки, посилюється меридіональна циркуляція, тобто відбувається інтенсивний обмін повітряними масами між тропічними та полярними областями. Погода стає нестійкою, спостерігаються суттєві відхилення від багаторічних кліматичних норм.

Західна Європа: Британські острови у сфері сильного циклону. Знімок із космосу

1Кожен повинен пам'ятати, що дивитися на Сонце без захисту очей темними світлофільтрами в жодному разі не можна. Так можна миттєво позбудеться зору

2Науковий співробітник Мурманського відділення Астрономо-геодезичного товариства Росії (його голова) Віктор Євгенович Трошенков досліджував вплив сонячної активності на тектоніку земної кулі. Проведений ним на глобальному рівні повторний аналіз сейсмічної активності нашої планети за 230 років (1750-1980) показав наявність лінійної залежності між сейсмікою Землі (землетрусами) та сонячними бурями.

Сергій Богачов

Як влаштовані плями на Сонці

На диску Сонця з'явилася одна з найбільших цього року активних областей, а значить, на Сонці знову є плями – притому, що наша зірка вступає в період. Про природу та історію виявлення сонячних плям, а також їх вплив на земну атмосферу розповідає співробітник Лабораторії рентгенівської астрономії Сонця ФІАН, доктор фізико-математичних наук Сергій Богачов.

У першому десятилітті XVII століття італійський вчений Галілео Галілей і німецький астроном і механік Крістоф Шейнер приблизно одночасно і незалежно один від одного вдосконалили винайдену за кілька років до цього підзорну трубу(або телескоп) і створили її основі геліоскоп - прилад, що дозволяє спостерігати Сонце, проецируя його зображення на стіну. На цих зображеннях ними були виявлені деталі, які можна було б прийняти за дефекти стіни, якби вони не переміщалися разом із зображенням – невеликі плями, що всеюють поверхню ідеального (і частково божественного) центрального небесного тіла- Сонця. Так в історію науки увійшли сонячні плями, а в наше життя приказка про те, що на світі немає нічого ідеального: «І на Сонці є плями».

Сонячні плями є основною деталлю, яку можна розглянути на поверхні зірки без застосування складної астрономічної техніки. Видимі розміри плям становлю близько однієї кутової хвилини (розмір 10-копійчаної монети з відстані 30 метрів), що знаходиться на межі дозволу людського ока. Однак досить простого оптичного приладу, Що збільшує всього в кілька разів, щоб ці об'єкти були виявлені, що, власне, і сталося в Європі на початку XVII ст. Окремі спостереження плям, втім, регулярно відбувалися і раніше, причому часто вони робилися просто оком, але залишалися непоміченими чи незрозумілими.

Природу плям деякий час намагалися пояснити, не торкаючись ідеальності Сонця, наприклад, як хмари в сонячній атмосфері, але швидко стало зрозуміло, що вони ставляться посередньо до сонячної поверхні. Природа їх проте залишалася загадкою аж до першої половини XX, коли на Сонці вперше були виявлені магнітні поля і виявилося, що місця їх концентрації збігаються з місцями формування плям.

Чому плями виглядають темними? Насамперед треба зауважити, що їхня темрява не є абсолютною. Вона, скоріше, подібна до темного силуету людини, що стоїть на тлі освітленого вікна, тобто є здається на тлі дуже яскравого навколишнього світла. Якщо виміряти «яскравість» плями, можна виявити, що вона також випромінює світло, але лише на рівні 20-40 відсотків від нормального світла Сонця. Цього факту достатньо, щоб без будь-яких додаткових вимірювань визначити температуру плями, оскільки потік теплового випромінювання від Сонця однозначно пов'язаний з його температурою через закон Стефана-Больцмана (потік випромінювання пропорційний температурі випромінюючого тіла четвертою мірою). Якщо покласти яскравість звичайної поверхні Сонця з температурою близько 6000 градусів за Цельсієм як одиницю, то температура сонячних плям повинна становити близько 4000-4500 градусів. Власне кажучи, так воно і є – сонячні плями (а це згодом було підтверджено й іншими методами, наприклад, спектроскопічними дослідженнями випромінювання), є просто ділянками поверхні Сонця нижчої температури.

Зв'язок плям із магнітними полями пояснюється впливом магнітного поля на температуру газу. Такий вплив пов'язаний з наявністю у Сонця конвективної (киплячої) зони, яка тягнеться від поверхні на глибину приблизно третини сонячного радіусу. Кипіння сонячної плазми безперервно піднімає з його надр до поверхні гарячу плазму і цим підвищує температуру поверхні. У областях, де поверхню Сонця пробивають трубки сильного магнітного поля, ефективність конвекції пригнічується до її зупинки. У результаті без підживлення гарячою конвективною плазмою поверхню Сонця остигає до температур близько 4000 градусів. Формується пляма.

У наші дні плями вивчають здебільшого як центри активних сонячних областей, у яких концентруються сонячні спалахи. Справа в тому, що магнітне поле, джерелом якого є плями, приносить в атмосферу Сонця додаткові запаси енергії, які є для Сонця зайвими, і воно, як і будь-яка фізична система, що прагне мінімізувати свою енергію, намагається їх позбутися. Ця додаткова енергія так і називається – вільна. Для скидання зайвої енергії є два основних механізми.

Перший, коли Сонце просто викидає в міжпланетний простір обтяжливу його частину атмосфери разом із зайвими магнітними полями, плазмою та струмами. Ці явища називають корональними викидами маси. Відповідні викиди, поширюючись від Сонця, досягають часом колосальних розмірів у кілька мільйонів кілометрів і є, зокрема, головною причиноюмагнітних бур - удар такого згустку плазми по магнітному полю Землі виводить його з рівноваги, змушує вагатися, а також посилює електричні струми, що поточні в магнітосфері Землі, що і становить суть магнітної бурі.

Другий спосіб – це сонячні спалахи. У цьому випадку вільна енергія спалюється безпосередньо в сонячній атмосфері, проте наслідки цього можуть доходити до Землі - у вигляді потоків жорсткого випромінювання і заряджених частинок. Така дія, що є за своєю радіаційною природою, є однією з головних причин виходу з ладу космічних апаратів, а також полярних сяйв.

Не варто, втім, виявивши на Сонці пляму, відразу готуватися до сонячних спалахів та магнітних бур. Досить частою є ситуація, коли поява на диску Сонця плям, навіть рекордно великих, не призводить навіть до мінімального підвищення рівня сонячної активності. Чому так відбувається? Це пов'язано з природою вивільнення магнітної енергії на Сонці. Така енергія не може вивільнитися з одного магнітного потоку, так само як магніт, що лежить на столі, як би його не трясли, не створить ніякого сонячного спалаху. Таких потоків має бути, як мінімум, два, і вони повинні мати можливість взаємодії один з одним.

Оскільки одна магнітна трубка, що пробиває поверхню Сонця у двох місцях, створює дві плями, то всі групи плям, у яких плям всього дві або одна, створювати спалахи не здатні. Ці групи утворені одним потоком, якому нема з чим взаємодіяти. Така пара плям може бути гігантською і існувати на диску Сонця місяцями, лякаючи Землю своїми розмірами, але не створить жодного навіть мінімального спалаху. Подібні групи мають класифікацію і називаються типом Альфа, якщо пляма одна, або Бета, якщо їх дві.

Складна сонячна пляма типу Бета-Гамма-Дельта. Зверху – пляма у видимому діапазоні, внизу – магнітні поля, показані за допомогою приладу HMI на борту космічної обсерваторії SDO

Якщо ви знайшли повідомлення про появу на Сонці нової плями, не полінуйтеся і перегляньте тип групи. Якщо це Альфа чи Бета, то можете не турбуватися – ні спалахів, ні магнітних бур Сонце найближчими днями не зробить. Більш складним класом є Гамма. Це групи плям, у яких існує кілька плям північної та південної полярності. У такій області існує як мінімум два взаємодіючі магнітні потоки. Відповідно, така область втрачатиме магнітну енергію та підживлюватиме сонячну активність. І наостанок, останній клас- Бета-Гамма. Це максимально складні області, з гранично заплутаним магнітним полем. Якщо така група з'явилася в каталозі, можна не сумніватися - розплутувати цю систему Сонце буде не менше кількох днів, спалюючи енергію у вигляді спалахів, у тому числі великих і викидаючи плазму, поки не спростить цю системудо простої конфігурації Альфа чи Бета.

Втім, незважаючи на «жахливий» зв'язок плям зі спалахами та магнітними бурями, не слід забувати, що це одне з найбільш чудових астрономічних явищ, яке можна спостерігати з поверхні Землі в аматорські інструменти. Нарешті, сонячні плями, це дуже гарний об'єкт – достатньо подивитися на їхні знімки, отримані з високою роздільною здатністю. Тим же, хто навіть після цього не здатний забути про негативні аспекти цього явища, можна потішитися тим, що кількість плям на Сонці все-таки відносно мало (не більше 1% поверхні диска, а частіше набагато менше).

Ряд типів зірок, як мінімум червоні карлики, «страждають» значно більшою мірою - плямами в них може бути покрито до десятків відсотків площі. Можна уявити, які мають гіпотетичні жителі відповідних планетних систем, і ще раз порадіти, поряд із якою відносно спокійною зіркою нам пощастило жити.

Про те, що на Сонці трапляються плями, люди дізналися вже дуже давно. У стародавніх російських та китайських літописах, а також у хроніках інших народів не рідко зустрічалися згадки про спостереження плям на Сонці. У російських літописах зазначалося, що плями було видно " Акі цвяхи " . Записи допомогли підтвердити встановлену пізніше (1841 року) закономірність періодичного збільшення кількості сонячних плям. Щоб помітити такий об'єкт простим оком (при дотриманні, звичайно, запобіжних заходів - крізь густо закопчене скло або засвічену негативну фотоплівку), необхідно, щоб його розмір на Сонці був не менше 50 - 100 тисяч кілометрів, що в десятки разів перевищує радіус Землі.

Сонце складається з розпечених газів, які постійно рухаються і перемішуються, і тому нічого постійного і постійного на сонячній поверхні немає. Найстійкішими утвореннями є сонячні плями. Але й їхній вигляд день у день змінюється, і вони теж, то з'являються, то зникають. У момент появи сонячна пляма зазвичай має невеликі розміри, вона може зникнути, але може сильно збільшитися.

Головну роль більшості явищ, що спостерігаються на Сонці, грають магнітні поля. Сонячне магнітне поле має дуже складну структуру і постійно змінюється. Спільні дії циркуляції сонячної плазми у конвективній зоні та диференціального обертання Сонця постійно збуджує процес посилення слабких магнітних полів та виникнення нових. Мабуть, ця обставина і є причиною виникнення на Сонці плям. Плями то з'являються, то зникають. Їх кількість та розміри змінюються. Але, приблизно, кожні 11 років кількість плям стає найбільшою. Тоді кажуть, що Сонце є активно. З таким самим періодом (~ 11 років) відбувається і переполюсування магнітного поля Сонця. Природно припустити, що це явища пов'язані між собою.

Розвиток активної області починається з посилення магнітного поля у фотосфері, що призводить до появи більш яскравих ділянок - смолоскипів (температура фотосфери Сонця в середньому 6000К, в області смолоскипів приблизно на 300К вище). Подальше посилення магнітного поля призводить до появи плям.

На початку 11-річного циклу плями в невеликій кількості починають з'являтися на порівняно високих широтах (35 - 40 градусів), а потім поступово зона плямоутворення спускається до екватора, до широти плюс 10 - мінус 10 градусів, але на самому екваторі плям, як правило , не буває.

Галілео Галілей одним із перших помітив, що плями спостерігаються не всюди на Сонці, а головним чином на середніх широтах, у межах так званих "королівських зон".

Спочатку зазвичай з'являються одиночні плями, але потім з них виникає ціла група, в якій виділять дві великі плями - одну - на західному, іншу - на східному краю групи. На початку ХХ століття з'ясувалося, що полярності східних і західних плям завжди протилежні. Вони утворюють як би два полюси одного магніту, а тому таку групу називають біполярною. Типова сонячна пляма має розміри кілька десятків тисяч кілометрів.

Галілей, замальовуючи плями, відзначав навколо деяких із них сіру облямівку.

Дійсно, пляма складається з центральної, темнішої частини - тіні і світлішої області - півтіні.

Сонячні плями іноді бувають видно на диску навіть неозброєним оком. Чорнота цих утворень, що здається, викликана тим, що їх температура приблизно на 1500 градусів нижче температури навколишньої фотосфери (і відповідно безперервне випромінювання від них набагато менше). Одиночна розвинена пляма складається з темного овалу - так званої тіні плями, оточеної світлішою волокнистою півтінню. Нерозвинені дрібні плями без півтіні називають порами. Найчастіше плями та пори утворюють складні групи.

Типова група плям спочатку виникає у вигляді однієї або кількох пір в області незворушеної фотосфери. Більшість таких груп зазвичай зникають через 1-2 доби. Але деякі послідовно ростуть і розвиваються, утворюючи досить складні структури. Сонячні плями можуть бути більшими в діаметрі, ніж Земля. Вони часто об'єднуються у групи. Вони формуються протягом кількох днів і зазвичай зникають протягом тижня. Деякі великі плями, хоч, можуть зберігатися протягом місяця. Великі групи сонячних плям активніші, ніж маленькі групи чи окремі плями.

Сонце змінює стан магнітосфери та атмосфери Землі. Магнітні поля та потоки частинок, що йдуть від сонячних плям, досягають Землі та впливають насамперед на мозок, серцево-судинну та кровоносної системилюдини, на її фізичну, нервову та психологічний стан. Високий рівень сонячної активності, його швидкі змінизбуджують людину, а тому й колектив, клас, суспільство, особливо, коли є спільні інтереси і зрозуміла ідея, що сприймається.

Повертаючись до Сонця то однією, то іншою своєю півкулею, Земля отримує енергію. Цей потік можна представити у вигляді хвилі, що біжить: там, де падає світло - її гребінь, де темно - провал. Іншими словами, енергія то прибуває, то зменшується. Про це у своєму знаменитому природному законі говорив ще Михайло Ломоносов.

Теорія про хвилеподібний характер надходження енергії на Землю спонукала основоположника геліобіології Олександра Чижевського звернути увагу на зв'язок між збільшенням сонячної активності та земними катаклізмами. Перше спостереження, зроблене вченим, датується червнем 1915 року. На Півночі сяяли полярні сяйва, що спостерігалися як у Росії, так і в Північної Америки, А "магнітні бурі безперервно порушували рух телеграм". Саме в цей період вчений звертає увагу на те, що підвищена сонячна активність збігається із кровопролиттям на Землі. І справді, відразу після появи великих плям на Сонці на багатьох фронтах Першої світової посилилися воєнні дії.

Тепер астрономи кажуть, що наше світило стає все більш яскравим та жарким. Це пов'язано з тим, що за останні 90 років активність його магнітного поля збільшилася більш ніж удвічі, причому найбільше зростання відбулося за останні 30 років. У Чикаго, на щорічній конференції Американського астрономічного товариства, прозвучало попередження вчених про неприємності, що загрожують людству. Саме в той момент, коли комп'ютери по всій планеті будуть пристосовуватися до умов роботи в 2000 році, наше світило вступить у найбільш бурхливу фазу своєї 11-річної циклічної. можливим збояму роботі радіо- та електромереж. Нині більшість сонячних обсерваторій підтвердила "штормове попередження" наступного року, т.к. пік сонячної активності спостерігається кожні 11 років, а попередня буря спостерігалася 1989 року.

Це може призвести до того, що на Землі вийдуть з ладу лінії електропередач, зміняться орбіти супутників, які забезпечують роботу систем зв'язку, "направляють" літаки та океанські лайнери. Сонячне "буйство" зазвичай характеризується потужними спалахами і появою безлічі тих самих плям.

Олександр Чижевський ще у 20-х роках. виявив, що сонячна активність впливає на екстремальні земні події – епідемії, війни, революції… Земля не лише обертається навколо Сонця – все живе на нашій планеті пульсує у ритмах сонцедіяльності, – встановив він.

ПІДЧУВСТВОМ ІСТИНИ назвав поезію французький історик і соціолог Іполит Тард. У 1919 р. Чижевський написав вірш, у якому бачив долю. Присвячено воно було Галілео:

І знову і знову зійшли

на Сонці плями,

І затьмарилися тверезі уми,

І впав престол, і були невідворотні

Голодний мор та жахи чуми

І життя лик підсмикнувся гримасою:

Метався компас, буйствував народ,

А над Землею та над людською масою

Здійснювало Сонце свій законний хід.

О ти, що побачив сонячні плями

З чудовою зухвалістю своєю,

Не знав ти, як мені будуть зрозумілі

І близькі твої скорботи, Галілею!

У 1915-1916 рр., стежачи за тим, що відбувається на російсько-німецькому фронті, Олександр Чижевський зробив відкриття, що вразило його сучасників. Посилення сонячної активності, яке фіксується в телескоп, збігалося за часом з активізацією бойових дій. Зацікавившись, він провів статистичне дослідження серед рідних і знайомих щодо можливого зв'язку нервово-психічних і фізіологічних реакцій з появою спалахів і плям на Сонці. Математично обробивши отримані таблички, він дійшов приголомшливого висновку: Сонце впливає все життя набагато тонше і глибше, ніж це уявлялося до цього. У кривавій та каламутній зам'яті кінця століття ми бачимо наочне підтвердження його ідей. А у спецслужбах різних країннині цілі відділи займаються аналізом сонячної активності... В основному, було доведено синхронність максимумів сонячної активності з періодами виникнення революцій та воєн, періоди посиленої діяльності сонячних плям часто збігалися з будь-якими суспільними сум'яттями.

Нещодавно кілька космічних супутників зафіксували викид сонячних протуберанців, що характеризується надзвичайно високим рівнем рентгенівського випромінювання. Такі явища становлять серйозну загрозу для Землі та її мешканців. Спалах такої потужності потенційно здатний дестабілізувати роботу енергетичних мереж. На щастя, потік енергії не торкнувся Землі і жодних очікуваних неприємностей не сталося. Але сама собою подія є провісником так званого "сонячного максимуму", що супроводжується викидом набагато більшої кількості енергії, здатного вивести з ладу комунікації зв'язку та силові лінії, трансформатори, під загрозою будуть знаходитися космонавти та космічні супутники, що знаходяться поза магнітним полем Землі і не захищені атмосфера планети. На сьогоднішній день супутників NASA на орбіті більше, ніж будь-коли раніше. Існує загроза і для літаків, що виражається у можливості припинення радіозв'язку, глушенні радіосигналів.

Сонячні максимуми погано піддаються прогнозуванню, відомо лише, що вони повторюються приблизно через кожні 11 років. Найближчий має статися в середині 2000 року, і його тривалість буде від року до двох років. Так стверджує Девід Хатавей, геліофізик Космічного центру польотів Marshall, NASA.

Протуберанці протягом сонячного максимуму можуть виникати щодня, але невідомо, яку саме силу вони матимуть і чи торкнуться вони нашої планети. Протягом кількох минулих місяців сплески сонячної активності та спричинені ними спрямовані на Землю потоки енергії були надто слабкими, щоб заподіяти будь-які збитки. Крім рентгенівського випромінювання, це явище несе й інші небезпеки: Сонце викидає мільярд тонн іонізованого водню, хвиля якого переміщується зі швидкістю мільйон миль на годину і здатна досягти Землі за кілька днів. Ще більшу проблему являють собою енергетичні хвилі протонів та альфа-часток. Вони переміщаються з набагато більшою швидкістю і не залишають часу для прийняття контрзаходів, на відміну від хвиль іонізованого водню, з яких можна встигнути прибрати супутники і літаки.

У деяких, екстремальних випадках всі три хвилі можуть досягти Землі раптово і майже одночасно. Захисту немає, вчені поки що не в змозі точно передбачити такий викид і тим більше його наслідки.

Історія вивчення

Перші повідомлення про плями Сонце ставляться до спостереженням 800 року до зв. е. в Китаї .

Замальовки плям із хроніки Іоанна Вустерського

Вперше плями були замальовані 1128 року у хроніці Іоанна Вустерського.

Перша відома згадка сонячних плям у давньоруській літературі міститься в Ніконівський літописі, в записах, що належать до другої половини XIV століття:

Було знамення на небі, сонце Було, акі кров, і по ньому місця чорні

Було знамення в сонці, місця чорні по сонцю, акі цвяхи, і імла велика була

Перші дослідження фокусувалися на природі плям та їх поведінці. Незважаючи на те, що фізична природа плям залишалася неясною аж до XX століття, спостереження продовжувалися. До XIX століття вже був досить тривалий ряд спостережень плям, щоб помітити періодичні варіації активності Сонця. У 1845 році Д. Генрі та С. Александер (англ. S. Alexander ) з Прінстонського університету провели спостереження Сонце за допомогою спеціального термометра (en:thermopile) і визначили, що інтенсивність випромінювання плям порівняно з навколишніми областями Сонця знижена.

Виникнення

Виникнення сонячної плями: магнітні лінії проникають крізь поверхню Сонця

Плями виникають внаслідок збурень окремих ділянок магнітного поля Сонця. На початку цього процесу трубки магнітного поля прориваються крізь фотосферу в область корони, і сильне поле пригнічує конвективний рух плазми в гранулах, перешкоджаючи в цих місцях перенесення енергії з внутрішніх областей назовні. Спочатку в цьому місці виникає смолоскип, трохи пізніше і на захід - маленька точка, звана порарозміром кілька тисяч кілометрів. Протягом кількох годин величина магнітної індукції зростає (при початкових значеннях 0,1 тесла), розмір і кількість пір збільшується. Вони зливаються один з одним і формують одну або кілька плям. В період найбільшої активностіплям величина магнітної індукції може сягати 0,4 тесла.

Термін існування плям досягає кількох місяців, тобто окремі групиплям можуть спостерігатися протягом кількох обертів Сонця. Саме цей факт (рух спостережуваних плям сонячним диском) послужив основою для доказу обертання Сонця і дозволив провести перші вимірювання періоду обертання Сонця навколо своєї осі.

Плями зазвичай утворюються групами, проте іноді виникає одиночна пляма, яка живе всього кілька днів, або біполярна група: дві плями різної магнітної полярності, з'єднані лініями магнітного поля. Західна пляма в такій біполярній групі називається «провідною», «головною» або «P-плямою» (від англ. preceding), східне - «відомим», «хвостовим» або «F-плямою» (від англ. following).

Лише половина плям живе більше двох днів, і лише десята частина – понад 11 днів.

На початку 11-річного циклу сонячної активності плями на Сонці з'являються на високих широтах геліографічних (порядку ±25-30°), а з ходом циклу плями мігрують до сонячного екватора, в кінці циклу досягаючи широт ±5-10°. Ця закономірність зветься «закон Шперера».

Групи плям орієнтуються приблизно паралельно сонячному екватору, проте відзначається деякий нахил осі групи щодо екватора, який має тенденцію до збільшення для груп, розташованих далі від екватора (т.зв. «закон Джоя»).

Властивості

Середня температура поверхні Сонця близько 6000 К ( ефективна температура- 5770 К, температура випромінювання – 6050 К). Центральна, найтемніша, область плям має температуру всього близько 4000 К, зовнішні області плям, що межують з нормальною поверхнею, - від 5000 до 5500 К. Незважаючи на те, що температура плям нижче, їхня речовина все одно випромінює світло, нехай і в меншій ступеня, ніж решта поверхні. Саме через цю різницю температур при спостереженні і виникає відчуття, що плями темні, майже чорні, хоча насправді вони теж світяться, проте їхнє свічення втрачається на тлі яскравішого сонячного диска.

Центральна темна частина плями зветься тіні. Зазвичай її діаметр становить близько 0,4 діаметра плями. У тіні напруженість магнітного поля та температура досить однорідні, а інтенсивність свічення у видимому світлі становить 5-15 % від фотосферної величини. Тінь оточена напівтінню, що складається із світлих і темних радіальних волокон з інтенсивністю світіння від 60 до 95% від фотосфери.

Поверхня Сонця області, де розташовується пляма, розташована приблизно 500-700 км нижче, ніж поверхню оточуючої фотосфери. Це явище зветься «вільсонівської депресії».

Плями – області найбільшої активності на Сонці. У випадку, якщо плям багато, існує висока ймовірність того, що відбудеться переєднання магнітних ліній - лінії, що проходять всередині однієї групи плям, рекомбінують з лініями з іншої групи плям, що мають протилежну полярність. Видимим результатом цього процесу є сонячний спалах. Сплеск випромінювання, досягаючи Землі, викликає сильні обурення її магнітного поля, порушує роботу супутників і навіть впливає розташовані планеті об'єкти. Через порушення магнітного поля Землі збільшується ймовірність виникнення північних сяйв у низьких географічних широтах. Іоносфера Землі також схильна до флуктуацій сонячної активності, що проявляється у зміні поширення коротких радіохвиль.

Класифікація

Плями класифікують залежно від терміну життя, розміру, розташування.

Стадії розвитку

Локальне посилення магнітного поля, як було зазначено вище, гальмує рух плазми в конвекційних осередках, уповільнюючи винесення тепла на поверхню Сонця. Охолодження порушених цим процесом гранул (приблизно на 1000 °C) призводить до їх потемніння та формування одиничної плями. Деякі з них зникають за кілька днів. Інші розвиваються у біполярні групи з двох плям, магнітні лінії у яких мають протилежну полярність. З них можуть сформуватися групи з безлічі плям, які у разі подальшого збільшення області півтініоб'єднують до сотні плям, досягаючи розмірів у сотні тисяч кілометрів. Після цього відбувається повільне (протягом кількох тижнів або місяців) зниження активності плям та зменшення їх розмірів до маленьких подвійних чи одинарних точок.

Найбільші групи плям завжди мають пов'язану групу в іншій півкулі (північній або південній). Магнітні лінії в таких випадках виходять з плям в одній півкулі та входять у плями в іншій.

Розміри груп плям

Розміри групи плям прийнято характеризувати її геометричною протяжністю, а також кількістю плям, що входять до неї, і їх повною площею.

У групі може налічуватися від одного до півтори сотні і більше плям. Площі груп, які зручно вимірювати у мільйонних частках площі сонячної півсфери (м.с.п.), варіюються від кількох м.с.п. до кількох тисяч м.с.п.

Максимальну площу за весь період безперервних спостережень груп плям (з 1874 по 2012 роки) мала група № 1488603 (за Грінвічським каталогом), що з'явилася на диску Сонця 30 березня 1947 року, максимум 18-го 11-річного циклу сонячної активності. До 8 квітня її повна площа сягнула 6132 м.с.п. (1,87 · 10 10 км², що більш ніж у 36 разів перевищує площу земної кулі). На фазі свого максимального розвитку ця група складалася з понад 170 окремих сонячних плям.

Циклічність

Сонячний цикл пов'язаний із частотою появи плям, їх активністю та терміном життя. Один цикл охоплює приблизно 11 років. У періоди мінімуму активності плям на Сонці дуже мало чи ні взагалі, тоді як у період максимуму їх може спостерігатися кілька сотень. Наприкінці кожного циклу полярність сонячного магнітного поля змінюється на протилежну, тому правильніше говорити про 22-річний сонячний цикл.

Тривалість циклу

Хоча середньому цикл сонячної активності триває близько 11 років, бувають цикли довжиною від 9 до 14 років. Середні значення також змінюються протягом століть. Так було в XX столітті середня довжина циклу становила 10,2 року.

Форма циклу є непостійною. Швейцарський астроном Макс Вальдмайєр стверджував, що перехід від мінімуму до максимуму сонячної активності відбувається тим швидше, чим більша максимальна кількість сонячних плям, зареєстрована в цьому циклі (т.зв. «правило Вальдмайєра»).

Початок та кінець циклу

У минулому початком циклу вважався момент, коли сонячна активність перебувала у точці свого мінімуму. Завдяки сучасним методам вимірювань стало можливим визначати зміну полярності сонячного магнітного поля, тому зараз за початок циклу приймають момент зміни полярності плям.

Нумерація циклів була запропонована Р. Вольфом. Перший цикл, згідно з цією нумерацією, розпочався 1749 року. У 2009 році розпочався 24 сонячні цикли.

• Дані останнього рядка – прогноз

Існує періодичність зміни максимальної кількостісонячних плям з характерним періодомблизько 100 років («віковий цикл»). Останні мінімуми цього циклу припадали приблизно на 1800-1840 та 1890-1920 роки. Є припущення існування циклів ще більшої тривалості.

Див. також

Примітки

Посилання

• Об'єднана база даних магнітних полів сонячних плям - включає зображення сонячних плям періоду 1957-1997 років
• Зображення сонячних плям обсерваторії Локарно-Монті – охоплює період 1981-2011 років.
• Фізика Космосу. Маленька енциклопедія М.: Радянська Енциклопедія, 1986

Анімації-схеми процесу зародження сонячних плям

• how are sunspots formed? (Як сонячні плями формуються?)

Сонце
Структура	Ядро · Зона променистого перенесення · Конвективна зона
Атмосфера	Фотосфера · Хромосфера · Сонячна корона
Розширена структура	Геліосфера (Геліосферний струмовий шар · Кордон ударної хвилі) · Геліосферна мантія · Геліопауза · Головна ударна хвиля
Що відносяться до Сонця феномени	Сонячне затемнення · Сонячна активність ( Сонячні плями · Сонячні спалахи · Корональні викиди маси) · Сонячна радіація (Варіації сонячного випромінювання) · Корональні дірки · Корональні петлі · Смолоскипи · Гранули · Флоккули · Протуберанці та волокна · Спікули · Супергрануляція · сонячний вітер · Хвиля Мортона
Пов'язані теми	сонячна система · Сонячне динамо · Зоряна еволюція

Крок назад

ПИТАННЯ №114. Що віщують темні плями на Сонці, чому вони з'являються і для чого? Чи означає їх відсутність швидке настання льодовикового періоду планети?

На сайті «Всесвіт» від 16.05.17 р. вчені заявили про незвичайне явище на Сонці за посиланням:

Вчені NASA повідомили, що з поверхні Сонця зникли всі плями. Жодної цятки не вдається виявити вже третій день поспіль. Це викликає у фахівців серйозне занепокоєння.

На думку вчених NASA, якщо ситуація не зміниться найближчим часом, мешканцям Землі слід готуватися до суворих холодів. Зникнення на Сонці плям загрожує людству настанням льодовикового періоду. Фахівці впевнені, що зміни у вигляді Сонця можуть повідомляти про значне зниження активності єдиної зірки Сонячної системи, що призведе до глобального зниження температури планети Земля. Подібні явища відбувалися в період з 1310 по 1370 і з 1645 по 1725, тоді ж були зафіксовані і періоди глобального похолодання або так звані малі льодовикові періоди.

Згідно зі спостереженнями вчених, дивовижну чистоту на Сонці було зафіксовано на початку 2017 року, сонячний диск залишався без плям протягом 32 днів. Рівно стільки ж Сонце залишалося без плям і минулого року. Такі явища загрожують тим, що знижується потужність ультрафіолетового випромінювання, отже, розряджаються верхні шари атмосфери. Це призведе до того, що все космічний сміття буде накопичуватися в атмосфері, а не згоряти, як це трапляється завжди. Деякі вчені впевнені, що Земля починає замерзати.

Так виглядало Сонце без темних плямна початку 2017 р.

На Сонці не було плям у 2014 – 1 день, у 2015 р. – 0 днів, за 2 місяці на початку 2017 р. – 32 дні.

Що це означає? Чому зникають плями?

Чисте Сонце знаменує наближення мінімуму сонячної активності. Цикл сонячних плям - як маятник, що гойдається туди-сюди з періодом 11-12 років. Прямо зараз маятник близький до малої кількості сонячних плям. Експерти очікують, що цикл досягне мінімуму у 2019–2020 роках. Від поточного моменту і до того часу ми ще багато разів побачимо абсолютно чисте Сонце. Спочатку періоди без плям вимірюватимуться днями, пізніше - тижнями та місяцями. Повного пояснення цього феномену наука поки що не має.

Що таке 11-річний цикл сонячної активності?

Одинадцятирічний цикл - це помітно виражений цикл сонячної активності, що триває приблизно 11 років. Він характеризується досить швидким (приблизно за 4 роки) збільшенням кількості сонячних плям, а потім повільнішим (близько 7 років) його зменшенням. Довжина циклу не дорівнює строго 11 років: у XVIII-XX століттях його довжина становила 7-17 років, а в XX столітті - приблизно 10,5 роки.

Відомо, що рівень сонячної активності постійно змінюється. Темні плями, їх поява і число дуже тісно взаємопов'язані з цим явищем і один цикл може змінюватись від 9 до 14 років, а також рівень активності невпинно змінюється від сторіччя до сторіччя. Таким чином, можуть бути періоди затишшя, коли понад рік плями практично відсутні. Але може статися і зворотне, коли їхня кількість вважається аномальною. Так, у жовтні 1957 р. на Сонці було 254 темні плями, що є максимумом до теперішнього часу.

Найцікавіше питання: звідки береться сонячна активність і як пояснити її особливості?

Відомо, що визначальним фактором сонячної активності є магнітне поле. Для відповіді на це питання вже зроблено перші кроки у напрямку побудови науково обґрунтованої теорії, яка зможе пояснити всі особливості активності великого світила, що спостерігаються.

Наукою встановлено також факт, що саме темні плями призводять до сонячних спалахів, які можуть надавати сильний впливна магнітному полі Землі. Темні плями мають знижену температурупо відношенню до фотосфери Сонця - близько 3500 градусів С і являють собою ті області, крізь які магнітні поля виходять на поверхню, що називається магнітною активністю. Якщо плям мало, це називається спокійним періодом, і коли їх багато, такий період називатися активним.

У середньому температура Сонця лежить на поверхні досягає 6000 град. С. Сонячні плями живуть від кількох днів до кількох тижнів. А от групи плям можуть залишатись у фотосфері протягом місяців. Розміри сонячних плям, а також їх кількість у групах може бути найрізноманітнішою.

Дані про минулі сонячні активності доступні для вивчення, проте вони навряд чи можуть стати самим вірним помічникому прогнозуванні майбутнього, адже природа Сонця дуже непередбачувана.

Вплив на планету. Магнітні явища на Сонці тісно взаємодіють з нашим повсякденним життям. Земля постійно піддається атакам різних випромінювань Сонця. Від їхнього руйнівного впливу планета захищена за допомогою магнітосфери та атмосфери. Але, на жаль, вони не здатні протистояти йому повністю. З ладу можуть бути виведені супутники, порушується радіозв'язок, а космонавти схильні підвищеної небезпеки. Небезпечними для планети можуть бути підвищені дози викидів ультрафіолетового та рентгенівського випромінювання Сонця, особливо за наявності озонових дірок в атмосфері. У лютому 1956 р. стався найпотужніший спалах на Сонці з викидом величезної хмари плазми розміром більше планетиіз швидкістю 1000 км/сек.

Крім того, випромінювання впливає на кліматичні зміни і навіть на зовнішність людини. Існує таке явище, як сонячні плями на тілі, що з'являються під впливом ультрафіолету. Це питання ще не вивчено належним чином, як і вплив сонячних плям на повсякденне життялюдей. Ще одним явищем, що залежить від магнітних порушень, можна назвати північне сяйво.

Магнітні бурі в атмосфері планети стали одним із найвідоміших наслідків сонячної активності. Вони є ще одне зовнішнє магнітне поле навколо Землі, яке паралельно постійному. Сучасні вчені навіть пов'язують підвищену смертність, а також загострення захворювань серцево-судинної системиз появою цього магнітного поля.»

Ось деякі відомості про параметри Сонця: діаметр – 1млн. 390 тис. км., хімічний склад водень (75%) та гелій (25%), маса – 2х10 у 27-му ступені тонн, що становить 99,8% від маси всіх планет та об'єктів у сонячної системи, Щосекундно в термоядерних реакціях Сонце спалює 600 млн. тонн водню, перетворюючи його на гелій, і викидає в простір 4 млн. тонн своєї маси у вигляді всіх випромінювань. В обсязі Сонця можна розмістити 1 млн планет як Земля і ще залишиться вільне місце. Відстань від Землі до Сонця – 150 млн км. Його вік близько 5 млрд років.

Відповідь:

У статті №46 даного розділусайту повідомляється інформація, невідома науці: «Термоядерного реактора в центрі Сонця немає, там знаходиться біла діра, яка отримує до половини енергії для Сонця з чорної діркиу центрі Галактики через портали просторово-часових каналів. Термоядерні реакції, які виробляють лише близько половини енергії, що витрачається Сонцем, відбуваються локально у зовнішніх шарах нейтринної та нейтронної оболонок. Темні плями на поверхні Сонця – це чорні дірки, через які енергія з центру Галактики надходить у центр вашого світила».

Багато зірки Галактик, мають планетарні системи, з'єднані невидимими просторово-енергетичними каналами з величезними чорними дірками у центрах Галактик.

Ці галактичні чорні діри мають просторово-енергетичні канали зі зоряними системами і є енергетичною основою Галактик та всього Всесвіту. Вони живлять зірки з планетарними системами своєю акумульованою енергією, отриманої від поглиненої ними матерії у центрі Галактик. Чорна дірка у центрі нашої Галактики Чумацький шляхмає масу рівну 4-му млн. мас Сонця. Енергетичне підживлення зірок від чорної діри відбувається за встановленими розрахунками для кожної зоряної системи за періодом та потужністю.

Це необхідно, щоб зірка завжди протягом мільйонів років світила з однаковою силою без загасання для проведення ВЦ постійних експериментів у кожній зоряній системі. Чорна діра в центрі Галактики відновлює до 50% усієї енергії, яка витрачається Сонцем на викид до 4-х млн. тонн своєї маси щомиті у вигляді випромінювань. Ще стільки ж енергії Сонце створює своїми термоядерними реакціямина поверхні.

Тому при підключенні зірки до енергетичних каналів чорної дірки з центру Галактики на поверхні Сонця утворюється необхідна кількість чорних дірок, що отримують енергію та передають її до центру світила.

У центрі Сонця знаходиться чорна діра, що одержує енергію з його поверхні, такі діри наука називає білими дірками. Поява темних плям на Сонці – чорних дірок – є періодом підключення зірки до підживлення від енергетичних каналів Галактики та не є провісником майбутнього глобального похолодання чи льодовикового періоду Землі, як це припускають вчені.Для глобального похолодання на планеті необхідно зниження середньорічної температури на 3 градуси, що може призвести до зледеніння півночі Європи, Росії і скандинавських країн. Але за спостереженнями та моніторингом вчених За останні 50 років середньорічне значення температури планети не змінилося.

Середньорічне значення сонячного ультрафіолетового випромінювання також збереглося звичайному рівні. Під час періоду сонячної активності за наявності темних плям на Сонці відбувається збільшення магнітної активності світила /магнітні бурі/ у межах максимальних значень усіх минулих 11-річних циклів. Справа в тому, що енергія від чорної дірки з центру Галактики, що надходить на чорні дірки Сонця, має магнетизм. Тому в період із темними плямами речовина на поверхні фотосфери Сонця активується магнітним полем цих плям у вигляді викидів, арок та протуберанців, що називають підвищеною сонячною активністю.

Похмурі припущення вчених про майбутній період глобального похолодання на планеті неспроможні через відсутність достовірної інформації про Сонце. Глобальні похолодання або малі льодовикові періоди у 2-му тисячолітті нашої ери, які вказані на початку статті, траплялися за планом проведення кліматичних експериментів на Землі нашими Творцями та Спостерігачами, а не через випадкові збої у вигляді тривалої відсутності темних плям на Сонці.

Перегляди 2 341