Выше отмечалось, что время жизни на поверхности Солнца солнечных пятен ограничено. Поэтому число их все время меняется. В 1845 году Швабе, анализируя данные о числе пятен в разные годы, установил, что их число существенно изменяется с периодом ~ 11 лет. На рис. 9.3.10 изображена зависимость числа Вольфа от времени. Число Вольфа w определяется формулой w=Wg + f. (9.3.1) Здесь g — число групп пятен, а / — число одиночных пятен, включая те, которые входят в группы. Так, например, если на Солнце имеется только одно пятно, то w = 10 + 1 = 11. Число Вольфа, как оказалось, с хорошей точностью характеризует долю F солнечной поверхности, покрытой пятнами F=l6,7w. (9.3.2) Здесь F выражено в миллионных долях солнечной поверхности. 9.3. Солнце 497 1610 1630 1650 1670 1690 1710 1730 160 1730 1750 1770 1790 1810 1830 1850 1850 1870 1890 1910 1930 1950 Рис. 9.3.10. Изменение числа Вольфа по годам 1970 Рис. 9.3.10 четко указывает на периодичность появления минимумов на кривой w(t) с интервалом ~ 11 лет, причём во время минимумов солнечной активности пятна либо исчезают совсем, либо остается одно пятно. В то же время максимумы w в разные периоды разные. В этой связи можно отметить любопытный факт. Во время царствования Людовика XIV во Франции с 1643 по 1715 г., который был прозван как известно "королем-солнцем", солнечные пятна практически отсутствовали, а группа пятен появилась только один раз ("минимум Маундера"). Отметим еще несколько важных особенностей поведения пятен. а. Пятна чаще всего появляются парами с противоположной магнитными поляр- ностями. б. Когда пятно начинает убывать, то напряженность поля его не изменяется, а уменьшается только его площадь. Наблюдения показывают, что магнитное поле не исчезает после исчезновения пятна, но продолжает существовать и про- воцирует появление новых пятен в той же области. в. Пятна обычно дрейфуют на запад. И если они появились парой, то одно из них (то, которое расположено западнее) называется ведущим. Наблюдения показали, что полярность ведущего пятна и следующего за ним через период меняется. Таким образом, истинный период оказывается равным ~ 22 годам. г. Область появления пятен ограничена 1—2° и 30° как северной, так и южной гелиографической широты. С начала периода они рождаются около 30° широты, а со временем их места рождения приближаются к экватору. Существенно, что 498 Гл. 9. Процессы в космосе и плазмодинамика полярности ведущих пятен в северном и южном полушариях противоположны. Отмеченная периодичность пятен является проявлением общей периодичности солнечной активности, в том числе и в интенсивности солнечного ветра, и, как следствие, в возмущениях земной магнитосферы. д. Общее магнитное поле Солнца мало (~ 1Э) и достаточно четко наблюдается во время минимума солнечной активности и при широтах > ±30°, где пятна отсутствуют. Общее поле также подвержено 11-летнему циклу и, в частности, с таким периодом меняется его полярность. Последний переворот полярности общего поля был в 2000 году. е. Кроме указанного периода магнитной активности имеются указания — в част- ности по данным анализов ежегодных колец деревьев или содержания изотопов в слоях полярных льдов, а также в исторических материалах, что имеют место колебания солнечной активности с периодами ~ 80,200 лет. Из сказанного видна глобальная роль магнитных полей на Солнце. В то же время магнитные структуры достаточно четко делятся на два класса: со слабыми полями (^ 10Э), связанные с гранулами и рядом других образований, и с сильными полями (^ 1 кЭ), проявляющимися в солнечных пятнах. Сейчас нет убедительных данных о поведении сильных полей в глубинах Солн- ца. Обычно предполагается, что генерация таких полей главным образом обязана дифференциальному вращению Солнца, при котором в плоскости экватора вращение происходит быстрее, чем вблизи полюсов. В результате силовые линии (вмороженные в плазму) вытягиваются так, как показано на рисунке 9.3.11, и таким образом про- исходит накопление энергии в магнитном поле. Это объясняется тем, что в глубине Солнца 0 проводимость плазмы большая, и поэтому магнитный поток в трубке не изменяется, а длина трубки увеличивается. При этом возможно "слипание" витков потока. Рис. 9.3.11. Генерация тороидального поля при дифференциальном вращении проводящей среды с вмороженным в неё полоидальным магнитным полем Но эта схема не объясняет 11-летний цикл и многое другое. Построение убедительной модели солнечного гидромагнитного динамо требу- ет учета большого количества факторов, таких как дифференциальное вращение Солнца, силы Кориолиса, выделение и транспорт энергии, конвекция, турбулентные пульсации. Очевидно, построение реальной МГД-динамики Солнца — одна из впечатляющих проблем физики плазмы XXI века.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Динамика солнечных пятен» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
