Навигация
Количественное измерение солнечной активности
54063
знака
10
таблиц
15
изображений
1.1 Количественное измерение солнечной активности
Для количественной оценки Солнечной активности наиболее часто применяют показатель относительных чисел солнечных пятен, называемых числами Вольфа, вычисляемых по формуле
Rw = k (10g + f),
гдек – коэффициент, зависящий от условий наблюдателя и вида инструмента;
g – количество групп пятен на Солнце;
f – число пятен во всех группах.
Важность этого индекса (Rw) определяется:
1) его простотой;
2) тем, что значения его известны начиная с 1700г. (годичные данные) или с 1749г. (месячные данные);
3) его выдающимся гелиофизическим значением, которое выражается в значении ряда значительных корреляций с индексом W у многих важных геофизических характеристик;
4) он в общем довольно хорошо характеризует общую напряжённость геоактивной ультрафиолетовой радиации Солнца …
Данное определение изъясняет выбор названного индекса и для настоящей работы. К тому же в настоящее время имеются методы прогноза чисел Вольфа, и установлена численная связь, хотя и не очень тесная (коэффициент корреляции между ними порядка 0,85).[3]
Основным рядом Rw считается ряд Цюрихской обсерватории, начатый в 1749г.
1.2 Классификация групп пятен
Хейлом на обсерватории Маунт-Вилсон установлено, что группы пятен могут быть разделены на три класса:
1) Униполярные группы – одиночное пятно или группа пятен, обладающих магнитными полями одной и той же полярности.
2) Биполярные группы, в наиболее простом случае состоят из бинарных пятен (бинарные группы) с противоположной полярностью. Ось группы (линия, соединяющая пятна) составляет небольшой угол с солнечной параллелью. Часто вместо двух пятен мы встречаемся с двумя группами мелких пятен, образующих ведущие и последующие компоненты группы, которые так же, как и отдельные пятна, обладают различной полярностью.
3) Сложные группы пятен состоят из пятен различной полярности, расположенных весьма неправильно.
Униполярные группы представляют собой неразвитые или, наоборот, очень старые группы биполярного типа, в которых одно из пятен заменяется областью противоположной магнитной полярности. Хейл называл такие области «невидимыми пятнами» и установил их присутствие по наличию магнитного поля. Сложные группы, не представляют собой одного целого и возникают как следствие переналожение нескольких биполярных групп. Биполярная группа является основным и наиболее характерным образованием среди групп пятен.
Также Хейл открыл закон смены магнитной полярности биполярных групп, следовательно- и Солнца. В течении 11-летнего цикла солнечной активности все ведущие пятна имеют одинаковую полярность, т.е. все биполярные группы имеют одинаковую ориентировку в долготном направлении. При наступлении нового цикла эта ориентировка меняется на обратную. Данному закону следует ≈ 98% всех биполярных групп — и многие астрономы считают основным 22-летний цикл.[5]
1.3 Астрометрическое наблюдение Солнца относительно Земли
В связи с неравномерным движением вещества на Солнце различные его зоны вращаются вокруг оси с различными периодами. Для точек экватора сидерический период составляет 25 суток, а в близи полюсов он достигает 30 суток. Вследствие движения Земли вокруг Солнца его вращение представляется земному наблюдателю несколько замедленным: период вращения на экваторе составляет 27 суток, а у полюсов – 32 суток (синодический период вращения).
Поскольку Солнце вращается не как твёрдое тело, систему гелиографических координат нельзя жёстко связать со всеми точками поверхности. Условно гелиографические меридианы жёстко связываются с точками, имеющими географические широты В= ±16°. Для них сидерический период обращения составляет 25,38 суток, а синодический равен 27,28 суток. За начальный гелиографический меридиан принят тот, который 1 января 1954 года в 0h по всемирному времени проходил через точку пересечения солнечного экватора с эклиптикой.[6]
2. Межпланетная секторная структура
Конфигурация межпланетных магнитных полей (ММП) подобна спирали Архимеда. Вектор магнитного поля В имеет радиальную компоненту Вr, направленную либо внутрь, либо наружу (к Солнцу или от Солнца), и азимутальную компоненту Вφ. Межпланетное пространство разделено на чередующиеся спиральные сектора, в каждом из которых
радиальная компонента направлена либо наружу, либо внутрь (рис.3). Эта секторная структура вращается вместе с Солнцем. По данным наблюдений межпланетных полей (с помощью ракет) период вращения Солнца может быть подразделён на несколько субпериодов, каждый продолжительностью в несколько суток, в течение которых радиальная компонента направлена преимущественно наружу или внутрь. Такая последовательность субпериодов может наблюдаться в продолжении нескольких оборотов Солнца, свидетельствуя о высокой степени стабильности секторной структуры. СВ движется наружу так, как если бы магнитного поля не было. В системе отсчёта, жёстко связанной с Солнцем, магнитные силовые линии параллельны или антипараллельны направлению СВ.
|
В пределах каждого сектора скорость СВ и плотность частиц систематически изменяется (рис.4).
|
Ракетные наблюдения показывают, резкое увеличение данных параметров на границе сектора. Однако плотность очень быстро уменьшается в конце второго дня после прохождения границ, а затем дня через 2 или 3 начинает медленно расти. Скорость СВ уменьшается медленно на 2 или 3 день после достижения пика. Секторная структура и отмеченные вариации скорости и плотности тесно связаны с умеренной магнитосферными возмущениями Солнца.
Вилкокс и Несс, сравнив наблюдаемую межпланетную секторную структуру (МСС) с конфигурацией фотосферных магнитных полей, заключили, что фотосферные магнитные поля, находящиеся в поясе гелиографической широты 15°, вытягиваются наружу СВ, образовывая устойчивые и долго живущие крупномасштабные поля малой напряжённости, существующее с другими магнитными полями. Бартельс назвал этот тип гидромагнитной активности М-возмущениями; СВ, ответственный за него, называется М-потоком, а его источник на поверхности Солнца – М-областью. Граница между двумя полярностями М-области проходит приблизительно с севера на юг и полярность не изменяется при пересечении экватора (рис.5).[9]
 |
К развитию нового сектора приводит рост центра активности: на уровне фотосферы вызывает перераспределение магнитного поля и картины потоков СВ.
|
|
М-области часто не содержат солнечных пятен, т.к. стремятся избегать области повышенного коронарного излучения.
МСС существует даже во время самого спокойного периода 11-летнего цикла солнечной активности. Внутри каждой секторной структуры ее характеристики (скорость, концентрация и напряженность ММП) систематически изменяются, и достигают своих максимальных значений вблизи ведущей границы сектора. Следовательно, ведущий фронт (кривая Т на рис.7) создает радиальную силу на тыловой стороне секторной структуры (впереди неё). Такое взаимодействие может сформировать в секторной структуре ударную волну (кривая S на рис.7). Вследствие чего ведущие границы МСС имеют характеристики тангенциального разрыва.
|
|
|
Секторная структура довольно устойчива, поэтому вся структура потока вращается с Солнцем по крайне мере в течении нескольких солнечных оборотов, проходя над Землей приблизительно через каждые 27 дней, что объясняло тенденцию геомагнитных возмущений к повторению. Таким образом, структуры внутри каждого сектора вызывают возмущения в магнитосфере. Однако, Хейл обнаружил, что особенно сильные магнитные бури, не показывающие 27-дневной повторяемости. Отсутствие повторяемости объясняется тем, что вспышки – явление кратковременное и сравнительно редкое. Через несколько минут после начала вспышки магнитное поле Земли «вздрагивает», наблюдается внезапное, очень резкое и сравнительно небольшое его изменение. Эти «магнитные крючки» вызваны непостедственным действием излучения вспышки на магнитное поле Земли.
Исследования распределения международных спокойных дней (Q) и международных возмущённых дней (D) в зависимости от прохождения через центральный меридиан. (СМР) показали заметный максимум Q – дней примерно через 3 дня после СМР активных областей. Что обнаружило существования «конуса избегания» над центром активности, который достигает Земли через 2,5 – 3 дня после СМР. Таким образом, периодическая магнитная активность обусловлена М-потоками, собирающихся в пучки отклоняющим действием активных областей.
Геомагнитная активность имеет годовые пики вблизи точек равноденствий, вызванные прохождением Земли на минимально возможной гелиографической широте (7° от солнечного экватора), т.е. вектор потока солнечной плазмы по отношению Земле является важной характеристикой степени геомагнитной активности. Исходя из этого, можно ожидать зависимость геомагнитной активности от всемирного времени, учитывая, что воздействие Солнца на Землю переносится СВ с запаздыванием на 4-5 суток.[7]
Похожие работы
... как продолжение цикла наших работ /2-4/. Цель данной работы: посмотреть, каким образом связаны между собой изменчивость общего содержания озона и ветер в мезосфере - нижней термосфере в Центрально-Европейском регионе, выяснить, связаны ли изменения ОСО со сменой направления ветра в нижней термосфере, получить количественные оценки связи, используя множественный корреляционный периодограмманализ и ...
... 10 % пациентов. Результаты представлены графически (приложение 8). 2. Автором выпускной квалификационной работы был проведен хронометраж пульса и давления. Цель: выявить влияние неблагоприятных природных факторов на работу сердечно-сосудистой системы. Осуществлялась оценка параметров организма испытуемых в благоприятный (солнечная и геомагнитная активность в норме, температура воздуха ...
... др.]. Исходя из вышеизложенного мы поставили перед собой следующую цель: изучить динамику уровня работоспособности и адаптационных возможностей спортсменов, использующих в своей подготовке упражнения преимущественно анаэробной или аэробной направленности, при различных сочетаниях тренировочных нагрузок с сезонными изменениями условий среды. Для достижения поставленной цели необходимо было решить ...
... когда какой цветок раскрывается, и прилетают именно к этому времени, вероятно, улавливая изменения в состоянии физических полей в окружающей их природе. Так же как и в неживой природе, электрическое и магнитные поля живого организма взаимосвязаны. В крови животных и человека обнаружен биогенный магнетит, который, по-видимому, позволяет живому организму чувствовать изменения магнитного поля Земли ...
0 комментариев