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


  • ...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


  • Теория эволюции звезд основана на диаграмме «спектр-светимость». Спектр звезды связан с температурой ее поверхностных слоев, светимость — это количество световой энергии, излучаемой звездой в единицу времени. По оси абсцисс откладывается последовательность спектральных классов, по оси ординат — светимость. Звезды Галактики изображаются на диаграмме точками. Точки могли бы расположиться как попало, могли бы сгуститься к одной линии. Но они сгущаются к нескольким линиям и областям, из которых выделяются пять. Им соответствуют группы звезд: звезды главной последовательности, субкарлики, красные гиганты, сверхгиганты, белые карлики. Сопоставляя диаграммы «спектр-светимость», составленные для различных звездных скоплений, можно с уверенностью утверждать, что звезды главной последовательности на определенном этапе эволюции превращаются в красные гиганты. Из диаграмм также видно, как это происходит: температура звезды начинает уменьшаться, размеры и светимость, наоборот, увеличиваются. Через некоторое время температура опять начинает расти. Скорость эволюции определяется начальной массой звезды.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Космические фонтаны из водяного льда, пара и смеси других веществ, поднимающиеся над равнинами луны Сатурна, давно интригуют специалистов. Не хотят сходиться уравнения, описывающие энергетику этого мира, столь удаленного от Солнца. Однако все встает на свои места, если учесть новое открытие: волнующая активность Энцелада по геологическим меркам — мимолетный эпизод.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...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


  • Этот взрыв потряс не только часть Вселенной, но и земную астрономию! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и ее разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Ученые подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.



  • О спонтанном возникновении вещества из пустого пространства говорят как о рождении “из ничего”, которое близко по духу рождению ex nihilo в христианской доктрине. Для физики пустое пространство совсем не “ничего”, а весьма существенная часть Вселенной, а мысль о рождении самого пространства может показаться вообще странной. Однако в каком-то смысле это все время происходит вокруг нас. Расширение Вселенной есть не что иное, как непрерывное “разбухание” пространства. С каждым днем доступная современным телескопам область Вселенной возрастает на 1018 кубических световых лет. Здесь полезна аналогия с резиной. Если упругий резиновый жгут вытянуть, его “становится больше”. Пространство напоминает суперэластик тем, что оно, насколько известно физикам, может неограниченно долго растягиваться не разрываясь. Растяжение и искривление пространства напоминает деформацию упругого тела тем, что “движение” пространства происходит по законам механики точно так же, как и движение обычного вещества. В данном случае это законы гравитации. Квантовая теория в равной мере применима как к веществу, так и к пространству и к времени.
    Действительно, благодаря собственной физической природе Вселенная возбуждает в себе всю энергию, необходимую для “создания” материи — это есть космический бутстрэп (bootstrap — в переводе “зашнуровка”, в переносном смысле — отсутствие иерархии в системе элементарных частиц).



  • Впервые астрономы обнаружили планету вне нашей Солнечной системы, которая является потенциально пригодной для жизни, с температурами подобными земным, сопоставимыми с Землей массой и размером и, вероятно, жидкой водой на поверхности. Что приятно, потенциально обитаемый мир находится всего в двух десятках световых лет от нас. Когда-нибудь люди туда смогут добраться.
    О сенсационной находке рассказала 25 апреля 2007 года международная группа из 11 астрономов (из Швейцарии, Португалии и Франции), которая работала в Чили, на одном из телескопов Европейской южной обсерватории (ESO). Ученые нашли сходную с Землей планету у звезды Gliese 581 — красного карлика, расположенного в созвездии Весы.
    Планета, получившая имя Gliese 581c, обладает массой примерно в 5 масс Земли. Ее диаметр оценивается в 1,5 диаметра нашей планеты, так что сила тяжести на ее поверхности составляет приблизительно 1,6 g. Из-за этих параметров астрономы окрестили ее также «Суперземлей» (super-Earth).
    Ученые предполагают, что эта планета — скалистый мир, сходный с Землей по облику. Как возможный вариант — это может быть ледяная планета. Но в обоих случаях на ее поверхности должна быть жидкая вода. Причем, в случае с ледяным миром — она может быть покрыта океаном полностью.



  • Давайте вспомним испытание противоспутникового оружия, проведенное 11 января 2007 года Китаем. Почему оно вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! И с того времени уже было проведено несколько подобных испытаний?! Дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.



  • Итак, знакомимся с действующими лицами драмы. Коричневый карлик 2M1207 спектрального класса M8 (его можно увидеть хорошо вооруженным глазом в созвездии Центавр) и его небольшой компаньон — планета 2M1207b. Последняя уже несколько лет как мучает ученых своими загадками. И вот теперь новейшее исследование позволило предположить: странные особенности данного объекта объясняются тем, что он рожден в результате совсем недавнего столкновения двух планет.



  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

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