穏やかな太陽の年

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Anonim

よく知られていることわざに反して、太陽の上で11日もの間、単一の場所はありません。これは、私たちの星が最小限の活動の期間に入っており、磁気嵐とX線フレアが来年にわたってまれになることを意味します。レベデフ物理学研究所の太陽のX線天文学研究所の従業員であるセルゲイ・ボガチェフに、太陽の活動が再び増加したときに太陽に何が起こるか、そして何をするかについて話してもらいました。これらの浮き沈みを説明します。

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今日は太陽にスポットはありません

2018年の最初の3か月の太陽の平均月間ウルフ数(科学者が黒点の数を測定するために使用した指標)は、値10を下回りました。それ以前は、2017年には10〜40のレベルに保たれていました。 、数ヶ月前にそれは60に達しました。同時に、太陽のフレアは太陽でほとんど発生しなくなり、それらとともに地球上の磁気嵐の数はゼロになる傾向があります。これはすべて、私たちの星が太陽活動の次の最小値に向かって自信を持って動いていることを示しています-それはおよそ11年ごとにそれ自身を見つける状態です。

太陽周期の概念そのもの(そしてそれは太陽活動の最大値と最小値の周期的な変化を意味します)は太陽の物理学の基本です。 1749年以来260年以上の間、科学者たちは毎日太陽を監視し、黒点の位置と、もちろんその数を正確に記録してきました。そして、それに応じて、260年以上の間、これらの曲線は周期的な変化を示しており、脈拍の鼓動にいくらか似ています。

このような「太陽の心臓の鼓動」にはそれぞれ番号が付けられており、観測開始以来、合計で24回観測されています。したがって、これが人類に今なお馴染みのある太陽周期の数です。それらの総数は、太陽が存在する間ずっと存在するのか、それとも偶発的に現れるのか、振幅と持続時間が変化するのか、そしてたとえば、恐竜の時代の太陽周期の長さなど、合計でいくつありましたか?活動周期が太陽型のすべての星に典型的であるか、それらの一部にのみ存在するか、そして存在する場合は、同じ2つの星が存在するかどうかという質問だけでなく、これらすべての質問に対する答えはありません。半径と質量は同じサイクル周期になります。これもわかりません。

したがって、太陽周期は最も興味深い太陽の謎の1つであり、その性質についてはよく知っていますが、その基本的な基盤の多くは依然として私たちにとって謎です。

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観測の全履歴にわたる太陽黒点の数によって測定された太陽活動のプロット

太陽周期は、太陽におけるいわゆるトロイダル磁場の存在と密接に関連しています。北と南の2つの極を持つ磁石のように見える地球の磁場とは異なり、太陽は地球上に存在しない(または区別できない)特殊なタイプの磁場を持っています-これら太陽を囲む水平線を持つ2つの磁気リングです。 1つは太陽の北半球にあり、もう1つは南半球にあり、ほぼ対称的です。つまり、赤道から同じ距離にあります。

トロイダルフィールドのメインラインは太陽の表面の下にありますが、一部のラインは表面に浮かぶことがあります。トロイダル磁場の磁気管が太陽の表面を貫通し、黒点が発生するのはこれらの場所です。したがって、ある意味でのスポットの数は、太陽のトロイダル磁場のパワー(より正確にはフラックス)を反映しています。このフィールドが強いほど、スポットが大きくなり、その数が多くなります。

したがって、11年に1回太陽の斑点が消えることから、11年に1回太陽のトロイダル磁場が消えていると考えられます。そうです。そして実際、これ(11年の周期での太陽トロイダル磁場の周期的な出現と消滅)が太陽周期の原因です。スポットとその数は、このプロセスの間接的な兆候にすぎません。

なぜ太陽周期は磁場の強さではなく、スポットの数によって測定されるのですか?もちろん、1749年に太陽の磁場が観測できなかったという理由だけで。太陽の磁場は、20世紀初頭に、太陽スペクトル線のプロファイルを高精度で測定できる装置である分光ヘリオグラフの発明者であるアメリカの天文学者ジョージ・ヘールによって発見されました。ゼーマン効果の。実際、これは太陽の磁場の最初の測定であるだけでなく、一般に地球外の物体の磁場の最初の検出でした。そのため、18〜19世紀の天文学者は黒点しか観測できず、磁場との関係を推測することすらできませんでした。

しかし、なぜ太陽黒点は、宇宙からの観測を含む多波長天文学が開発された今日も数えられ続けているのでしょうか。もちろん、それは単にウルフ黒点相対数を数えるよりもはるかに正確な太陽周期に関する情報を提供します。理由は非常に単純です。測定する最新のサイクルパラメータが何であれ、それがどれほど正確であっても、この数値は18世紀、19世紀、および20世紀のほとんどのデータと比較することはできません。あなたは自分のサイクルがどれほど強いか弱いかを知らないでしょう。

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太陽活動の最後のサイクル

このような比較を行う唯一の方法は、スポットの数を数えることであり、200年前とまったく同じ方法で、まったく同じ式を使用することです。 500年後には、フレアの数、電波放射のフラックスに関する一連の新しいデータが蓄積される可能性がありますが、多くの黒点の数は最終的に関連性を失い、天文学。これまでのところ、これは当てはまりません。

太陽周期の性質を知ることで、黒点の数と場所についていくつかの予測を行うことができ、新しい太陽周期が始まる瞬間を正確に特定することさえできます。スポットの数がほぼゼロに減少した状況では、昨日のスポットが前のサイクルに属していたと自信を持って断言することは不可能であり、今日のスポットはすでに新しいものの一部であるため、後者のステートメントは疑わしいように見えるかもしれませんサイクル。それにもかかわらず、そのような方法があり、それはサイクルの性質の知識と正確に関連しています。

黒点は、太陽の表面がトロイダル磁場の線で貫通されている場所に現れるので、各スポットに特定の磁気極性を割り当てることができます-単に磁場の方向に。スポットは「北」または「南」にすることができます。さらに、磁場管は太陽の表面を2箇所で貫通する必要があるため、スポットは主にペアで形成される必要があります。この場合、トロイダルフィールドの線が表面から出ている場所に形成されたスポットは北極性になり、それと対になって線が戻る場所に形成されたスポットは南極性になります。

トロイダルフィールドは太陽をリングのように取り囲み、水平方向に向けられているため、スポットのペアは太陽のディスク上で主に水平方向に向けられます。つまり、同じ緯度にありますが、一方が他方の前にあります。そして、すべてのスポットの磁力線の方向が同じになるので(結局、それらは1つの磁気リングによって形成されます)、すべてのスポットの極性は同じように方向付けられます。たとえば、すべてのペアの最初の先行スポットは北にあり、2番目の遅れスポットは南になります。

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黒点の領域の磁場の構造

このパターンは、フィールドの特定のリングが存在する限り、つまり11年間維持されます。フィールドの対称的な第2リングが配置されている太陽のもう一方の半球では、極性も11年間残りますが、方向は逆になります。逆に、最初のスポットは南になり、2番目のスポットは南になります。 - 北。

太陽周期が変わるとどうなりますか?そして、極性反転と呼ばれる、かなり驚くべきことが起こります。太陽の北磁極と南磁極は場所が変わり、トロイダル磁場の方向も変わります。まず、このフィールドはゼロを通過します。これはいわゆる太陽極小期であり、その後回復し始めますが、方向は異なります。前のサイクルで太陽のある半球のフロントスポットが北の極性を持っていた場合、新しいサイクルではすでに南の極性を持っています。これにより、隣接するサイクルのスポットを区別し、新しいサイクルが始まる瞬間を自信を持って修正することができます。

今、太陽の出来事に戻ると、24番目の太陽周期のトロイダルフィールドが死ぬ過程を観察します。この畑の残骸はまだ水面下に存在し、時には上向きに浮かんでいます(最近は個々の弱点が見られます)が、一般的に、これらは11月の個々の最後の暖かい日と同様に死にゆく「晴れた夏」の最後の痕跡です。今後数ヶ月でこのフィールドが最終的に死に、太陽周期が別の最小値に達することは間違いありません。

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2019年半ばまでの太陽活動予測(曲線の緑色の部分)

太陽が新しいサイクルの磁気リングを形成するのにどれくらい時間がかかりますか?これには通常1、2年かかりますが、現在の260年という短い観測の歴史でさえ、このプロセスは非常に予測不可能であり、観測の歴史では、サイクルを変更するプロセスが最大で速く、大幅に遅くなっていることが示されています。このプロセスを数十年間完全に凍結します(マウンダー極小期)。その間、専門家は新しい太陽周期のスポットが2019年に現れるのを待っています。これが起こった場合、太陽のフライホイールはほどけ始め、私たちの星は2022年から2024年に活動の次のピークに到達します。

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