Солнце и климат

Втр, 10/28/2014 - 22:13

Вариации солнечной постоянной  — результат изменения радиуса

Колебания интенсивности солнечного излучения происходят за счет изменений радиуса Солнца. Когда он становится больше, излучающая поверхность увеличивается, светимость растет. Действительно, солнечная постоянная зависит от радиуса Солнца, изменение которого происходит вследствие протекания сложных процессов в его недрах. Даже плавное изменение температуры поверхностного слоя, не более 0,001 градуса в сутки, приводит к нарушению гидростатического равновесия, определяемого балансом сил внутреннего давления и гравитации. Возвращение к термодинамическому равновесию может проходить за счет изменения размера Солнца до величины, восстанавливающей баланс, что ведет к возвращению температуры его поверхности до прежнего уровня.

Следовательно, периодические изменения солнечной постоянной происходят в результате колебаний радиуса Солнца с амплитудой до 250 км в 11-летнем цикле и до 700-800 км в двухвековом (рис. 3). Точное значение этих колебаний служит важнейшим индикатором как солнечной постоянной, так и уровня солнечной активности. Поэтому долговременные высокоточные измерения величины солнечного радиуса позволят более надежно определить величину и солнечной постоянной, и ее колебаний.

Двухвековой «большой» солнечный цикл играет главенствующую роль в закономерностях развития дочерних «коротких» 11-летних циклов, поскольку их продолжительность последовательно увеличивается от фазы его роста к фазам максимума и спада (рис.4). Продолжительность нынешнего, 23-го цикла (12 лет) не стала исключением и в целом подтверждает такую зависимость. Однако его уникальность заключается в том, что он стал самым продолжительным среди всех достоверно установленных за более чем 150 лет наблюдений. Это дополнительно подтверждает наступление фазы активного спада двухвекового цикла.

Наличие солнечных циклов, во время которых его активность, светимость и диаметр синхронно колеблются, надежно установлено. Солнце, строго говоря, не находится в стационарном состоянии энергетического и механического равновесия. Солнце — переменная звезда, меняющая свои параметры в результате наложения «коротких» и «длинных» циклов, и его поведение строго предсказать нельзя. Исследования циклических изменений в поведении Солнца и процессов, идущих в его недрах, имеют ключевое значение для астрофизики, поскольку теория звезд зарождалась и была обоснована при исследовании Солнца. Аналогичные колебания интенсивности излучения и радиуса звезд в ближайшее время, к сожалению, непосредственно обнаружить и исследовать не удастся.
А циклические изменения уровня солнечной активности и числа пятен, идущие параллельно аналогичным колебаниям радиуса и солнечной постоянной, сами по себе на земной климат практически не влияют.

Колебания температуры в ядре Солнца

Изменения температуры ядра вызывают соответствующие изменения давления в нем, то есть нарушение равновесия. Исходной причиной такой нестационарности термодинамического состояния Солнца могут стать колебания выделяемой ядром энергии термоядерного синтеза. В результате внутри Солнца должны возникать долгопериодические радиальные движения плазмы, циклически меняющие направление в зависимости от изменения температуры. Они в свою очередь могут стать катализатором изменения числа пятен и солнечной постоянной, а дополнительная энергия, выделяемая ядром, — источником их энергии.
Амплитуда колебаний температуры ядра и соответственно радиуса Солнца определяет мощность цикла. При малых амплитудах могут развиваться слабые циклы (повышение уровня активности и величины солнечной постоянной невелико), а при больших амплитудах — мощные циклы. Отсутствие или весьма малое изменение температуры ядра в ее минимуме может привести к глубокому «провалу» как активности, так и радиуса и солнечной постоянной типа маундеровского.
Следовательно, точная величина радиуса Солнца и его относительные изменения служат важнейшими параметрами и одним из основных индикаторов величины солнечной постоянной и уровня активности образования пятен.

Прогноз вариаций 24-27-го циклов солнечной активности

Ход градиента двухвековой компоненты вариации величины солнечной постоянной в течение трех последовательных «коротких» циклов (рис. 1) определяет дальнейший ход величины как солнечной постоянной, так и уровня активности не только наступающего, но и последующих циклов, хотя и с несколько меньшей точностью. Исходя из этого, наиболее вероятный максимум следующего, 24-го цикла активности составит 65±15 единиц относительного числа пятен. А в последующих 25-26-х циклах, приходящихся на время активного спада нынешнего двухвекового цикла, сохранится тенденция снижения абсолютной величины солнечной постоянной, а также соответствующей высоты максимума активности до 45±20 и относительного числа пятен до 30±20 единиц (рис. 3, 5). Поэтому мы вправе ожидать наступление фазы глубокого минимума в нынешней 200-летней циклической деятельности Солнца в начале 27-го цикла ориентировочно в 2042±11 году, который может продлиться 45-65 лет.

Другие материалы рубрики


  • Однако сторонники потоков воды провели всестороннее исследование гипотезы о жидкой углекислоте и других средах. Были детально рассмотрены практически все ее аспекты и сделаны убедительные выводы. Например, в аккуратной работе Стьюарта и Ниммо, вышедшей в 2002 году, результаты сформулированы следующим образом: «Мы нашли, что ни конденсированный CO2, ни клатраты CO2 не могут быть накоплены в коре Марса в достаточных количествах... Таким образом, мы заключаем, что овраги не могут быть образованы жидким CO2. В свете этих результатов потоки жидкой воды остаются предпочтительным механизмом формирования свежих протоков на поверхности».


  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • За последнее время вблизи Земли пролетели несколько сравнительно крупных небесных тел. Сильную тревогу вызвало в 1936 г. прохождение астероида Адонис на расстоянии около 2 млн. км от Земли. А настоящую панику вызвал в 1937 г. астероид Гермес, имеющий диаметр ≈1,5 км, промчавшийся лишь на расстоянии 800 тыс. км от Земли (удвоенное расстояние до Луны). Позже (в 1992 г.) большой ажиотаж был связан с приближением к Земле малой планеты Тоутатис. Астероид диаметром около полукилометра пролетел мимо Земли 19 мая 1996 г. на расстоянии всего 450 тыс. км.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • ...Итак, согласно полученным результатам, в конце первой секунды температура достигла 1010 К — это слишком много для того, чтобы могли существовать сложные ядра. Все пространство Вселенной было тогда заполнено хаотически движущимися протонами и нейтронами, вперемешку с электронами, нейтрино и фотонами (тепловым излучением). Ранняя Вселенная расширялась чрезвычайно быстро, так что по прошествии минуты температура упала до 108 К, а спустя еще несколько минут — ниже уровня, при котором возможны ядерные реакции...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.



  • В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив ее на две половины — низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.



  • ...Тесное сходство протона и нейтрона наводит на мысль, что здесь существует симметрия. И действительно, на ядерный процесс никак не отразится, если можно было бы заменить все протоны на нейтроны, или наоборот. Это свойство получило название — симметрия изотопического спина, или изотопическая симметрия. Название связано с тем, что ядра, отличающиеся только числом нейтронов, называются изотопами. Нынешнему состоянию Вселенной соответствует равное количество протонов и нейтронов, которые находятся в постоянном движении. Но какая причина вызывает эти движения и вообще изменения в природе?..

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Немного найдется произведений, передающих красоту космических объектов, называемых планетарными туманностями. Освещенные изнутри родительской звездой, расцвеченные флуоресцирующими атомами и ионами на фоне космической черноты, газовые структуры кажутся живыми. Ученые дали им прозвища — Муравей, Морская Звезда, Кошачий Глаз...
    Термин «планетарные туманности» — представляющие собой размытые, похожие на облака объекты, видимые только в телескоп — придумал два столетия назад английский астроном Вильям Гершель (William Herschel), исследователь туманностей. Многие из них имеют округлую форму, которая напомнила ученому зеленоватый диск планеты Уран, им же и открытой. К тому же он полагал, что округлые туманности могут быть планетными системами, формирующимися вокруг молодых звезд. Термин прижился, несмотря на то, что действительность оказалась иной: туманности такого типа состоят из газа, сброшенного умирающими звездами. Примерно через 5 млрд. лет Солнце закончит свой космический век изящным выбросом планетарной туманности, что не вполне соответствует теории эволюции звезд — основе, на которой базируется наше понимание космоса. Если звезды рождаются, живут и умирают круглыми, то как же они создают вокруг себя структуры, которые мы видим на фотографиях «Хаббла», подобные Муравью, Морской Звезде или Кошачьему Глазу?

    • Страницы
    • 1
    • 2