Числа солнечных пятен и солнечных вспышек имеют приблизительно 11-летнюю цикличность (от 0 до 10 в спокойные годы и до 50 -140 в периоды высокой активности). Эта цикличность не строгая, поскольку продолжительность цикла и амплитуда меняются от цикла к циклу.
Для характеристики активности используют интенсивность микроволнового излучения с длиной волны 10.7 см или число Вольфа[2]
W = f + 10g,
где f – общее число пятен, g – число групп пятен. Обе характеристики весьма хорошо коррелируют друг с другом. На рис. 3.3 приведена временная диаграмма чисел Вольфа в интервале XVII – XX века.
В солнечной активности имеется также периодичность в 27 дней (период вращения Солнца вокруг оси).
Солнечные пятна обладают сильным магнитным полем. Вдоль силовых линий этого поля из короны выбрасываются потоки электронов и протонов – солнечный ветер – со скоростью 300-750 км/с и плотностью около 10 частиц/см3 на орбите Земли.
 |
Важной характеристикой солнечных пятен является полярность магнитного поля, выходящего из пятна. Оказывается, что в среднем полярность солнечных пятен меняется с периодом в 2 раза большим, то есть, 22 года. Это обстоятельство прослеживается в атмосферных циклах.
Наибольшую интенсивность в области вакуумного ультрафиолетового излучения имеет линия атома водорода Lα (длина волны λ=121,6 нм). На подходе к Земле (h~120 км) она имеет профиль, изображенный на рис. 3.4. Особое значение этой линии в том, что она попадает в окно прозрачности в спектре поглощения атмосферного кислорода, и поэтому излучение проникает весьма глубоко и достигает области D ионосферы (высота порядка 75 км).
На 1м2 перпендикулярной к солнечным лучам поверхности за пределами атмосферы при среднем расстоянии между Землей и Солнцем падает 1368 Вт энергии[3]. Эта величина называется солнечной постоянной. В пределах точности наблюдений (за исключением моментов солнечных вспышек) поток энергии от Солнца постоянен (см., впрочем, ниже).
Тем не менее, чем короче длина волны, тем сильнее изменчивость: рентгеновское излучение во время вспышек изменяется на порядки, ультрафиолетовое излучение (250-400 нм) – на 2-3%[4], видимое и инфракрасное излучения – очень мало, микроволновое излучение – опять значительно. Считается, что вариации коротковолнового солнечного излучения в течение 11-летнего солнечного цикла приводят к изменению температуры верхней стратосферы на 2-3 оК и изменению содержания озона выше 43 км на 5% [29] .
Одной из причин изменчивости солнечного излучения является изменчивость непознанных нами процессов, протекающих внутри Солнца в ходе его эволюции как звезды. Другая причина, скорее всего обусловленная первой, - это изменчивость наружного (выходящего в солнечную атмосферу и распространяющегося за ее пределы) магнитного поля. Солнце является типичным представителем звезд с массой того же порядка величины. Считается, что сейчас оно находится на середине своей «основной последовательности развития», занимающей около 10 миллиардов лет. В течение этого времени следует ожидать удвоения размеров Солнца и удвоения его яркости. По окончании периода ожидается гораздо более быстрая эволюция светила, сопровождающаяся резким увеличением светимости и размеров. Однако ближайшие поколения человечества не должны, очевидно, беспокоиться об этом. Гораздо интереснее выяснить, что же было с Солнцем в прошлом? Светимость Солнца в начале основной последовательности была приблизительно всего лишь на 30 % меньше теперешней. В отсутствие других эффектов это однозначно должно приводить к охлаждению планеты. Замерзание воды, очевидно, увеличивает отражательную способность поверхности Земли, а это стимулирует дальнейшее охлаждение. Одним из первых, кто отверг такой сценарий прошлого, был Карл Саган (Carl Sagan). Он считал, что в те времена количество парниковых газов в атмосфере Земли было настолько велико, что им удавалось компенсировать недостаток солнечной радиации и поддерживать приемлемые условия для зарождения жизни на планете. По его мнению, концентрация парниковых газов в земной атмосфере и светимость Солнца были достаточно согласованы в течение миллиардов лет, чтобы поддерживать условия для развития жизни.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.