Диссертация (1145317), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Число групп в северном полушарии показаносиним цветом, южном — красным цветом, суммарная активность — чернымцветом. Номера циклов указаны согласно цюрихской нумерации. Серая вертикальная пунктирная линия маркирует смену знака фазовой асимметрии. б)Магнитный экватор. Рисунок взят из работы [175].55чение 19,5 лет. В течение 12-го цикла Шперер регистрировал в среднем почти вдва раза больше пятен, чем гринвичские наблюдатели, в следующем же циклеэта разница практически полностью исчезает. Тем не менее, наблюдения Шперера, как и данные гринвичского каталога, демонстрируют, что начиная с 12-гоцикла, пятнообразование северного полушария опережает во времени пятнообразование на юге. Фазы роста 10-го и 11-го циклов отчетливо указывают налидирование южного полушария.
Серая вертикальная пунктирная линия проходит через минимум циклов 11 и 12, где в районе 1877-го г., действительно,произошла смена знака фазовой асимметрии пятнообразования (рис. 1.10 a).На рисунке 1.10 (б) изображен вековой ход магнитного экватора. Рисуноквзят из работы [175]. Вертикальная линия также отмечает минимум циклов 11и 12. Сравнительный анализ временны́х запаздываний и вариаций магнитногоэкватора подтверждает, что и в догринвичскую эпоху фазовая асимметрия иразница широтного распределения пятен в полушариях шли в противофазе,а именно, если южное полушарие лидировало по отношению к северному, томагнитный экватор отклонялся в северное полушарие [106].1.8Наблюдения Штаудахера, Гамильтона и ГимингамаРукописная книга Штаудахера о наблюдении солнечных пятен в период с1749 по 1976-й г.
хранится в библиотеке Потсдамского астрофизического института. Оцифровка, определение положений пятен на гелиографической координатной сетке и реконструкция диаграммы бабочек были выполнены РайнеромАрльтом [83; 84]. Эти данные были дополнены несколькими наблюдениями Гамильтона и Гимингама [85] с 1795 по 1797-й г.Заметим, что наблюдения Кэррингтона, Шперера и в особенной мере Штаудахера не столь однородны как данные гринвичского каталога. Если Кэррингтон и Шперер обычно не делали более чем 10-дневных пропусков в наблюдениях, то Штаудахер лишь изредка проводил 20–30 наблюдений за год.
В периодымаксимумов активности Шатудах наблюдал чаще, а в периоды минимумов иногда более чем на полгода прекращал наблюдения. При таком качестве данныхнеизбежно встает проблема осреднения временного ряда, содержащего пропус-56Рисунок 1.11 — а) Сглаженные значение площадей пятен в северном (синим цветом), южном (красным цветом) полушариях Солнца и их сумма (черная кривая) по данным наблюдений Штаудахера, Гамильтона и Гимингама. Цифрамиуказаны номера циклов согласно цюрихской нумерации. б) Кросс-рекуррентныйграфик. Зеленая кривая — LOS.
в) Линия синхронизации. г) Магнитный экватор. Серая вертикальная пунктирная линия отмечает момент смены знакафазовой асимметрии.57ки [24;176]. Чтобы получить сглаженные кривые по наблюдениям Штаудахера,Гамильтона и Гимингама, мы использовали довольно большое окно осреднения,1000 дней. На рисунке 1.11 (a) показаны сглаженные значения номинальногочисла групп пятен для северного (синим цветом), южного (красным) и для всегодиска Солнца (черным цветом). Указаны номера циклов.Широкое окно осреднения влияет на форму сигнала, поэтому количественная оценка амплитуд и запаздывания между активностью севера и югастановятся менее точными. Процедура осреднения не проводилась, если болеечем 990 дней из 1000 не имели наблюдений. Таким периодам соответствуютминимумы перед циклами 1 и 3, а также фаза спада 4-го цикла (рис.
1.11 a).Поскольку исходные данные очень длинные для проведения кроссрекуррентного анализа (N = 16826), то временные ряды были прорежены. Дляанализа было отобрано каждое 30-е значение сглаженного ряда. Данная процедура не повлияла на форму кривых. На рисунке 1.11 (б) представлен кроссрекуррентный график, зеленым цветом показана линия синхронизации. Вариации LOS относительно нуля показаны на рисунке 1.11 (в).
До 1783-го г. линиясинхронизации в среднем располагается ниже нуля, что означает лидированиеактивности южного полушария по отношению к северному, а уже начиная с 4-гоцикла ситуация меняется на противоположную. Рисунок 1.11 (г) демонстрируетположение магнитного экватора (hλn i1000 − hλs i1000). Неточность в определенииположений пятен по зарисовкам Штаудахера составляет порядка 15◦ [84]. Каки в предыдущих разделах диссертационной работы, вариации фазовой асимметрии и разницы широтного распределения пятен в полушариях находятся впротивофазе [106].1.9Вековой ход n–s фазовой асимметрииВ этом разделе мы сведем воедино все найденные закономерности в поведении фазовой асимметрии пятнообразования.
Широтно-временно́е распределение пятен в течение минимума Маундера (рис. 5) показывает лидированиесеверного полушария около 1715-го г. (начало —3-го цикла, по данным наблюдений отца и сына Ля Ир). Здесь, однако, стоит помнить, что наблюдения этого58Рисунок 1.12 — Среднегодовые значения числа групп пятен Rg .
Цветом показаны периоды одного знака фазовой асимметрии. Синим цветом — периоды,когда лидирует северное полушарие, красным — южное полушарие.периода нельзя назвать точными по сравнению с данными XIX века. По наблюдениям Штаудахера, Гамильтона и Гимингама с 1750 по 1785-й г. лидировалоюжное полушарие, затем с 1785-го г. южное полушарие запаздывало относительно северного. По наблюдениям Кэррингтона и Шперера с 1855 по 1877й г. лидировало южное полушарие.
Согласно гринвичским данным с 1877 по1927-й г. лидировало северное полушарие, с 1927 по 1965 южное, и с 1965 понастоящее время, опять северное.На рисунке 1.12 показан временной ряд индекса числа групп пятен Rg сначала телескопических наблюдений Солнца. Цветом показаны периоды, когдазнак фазовой асинхронизации в среднем сохранялся. Синий цвет соответствуетлидированию северного полушария, красный — южного.
Для удобства в таблице 2 приведены временные интервалы и длительность сохранения одного знакафазовой асимметрии. Знак вопроса означает предположительное время, когдаполушария поменяются в паре опережающее–запаздывающее. Так мы предполагаем, что следующая смена знака фазовой асимметрии должна произойти втечение ближайших пяти лет.59Таблица 2 — Вековой ход фазовой асимметрииЛидирующее полушариеЮгВременной интервал1825(?) – 1877Север1877 – 1927Юг1927 – 1965Север1965 – 2018 (?)Длительность∼50 лет∼50 лет∼40 лет∼50 летВ заключении отметим, что фазовая асимметрия сохраняет знак в течениенескольких солнечных циклов, то есть обладает вековым ходом.
Однако данную вариацию нельзя назвать идеально гармонической, поскольку интервалывремени, когда ведет то одно, то другое полушарие, не равны друг другу [106].1.10ОбсуждениеСогласно теории генерации магнитного поля динамо-процесс развиваетсяпочти независимо в полушариях. Потому еще до недавнего времени явление n–sасимметрии в моделях рассматривалось как случайная величина (шумовая компонента). Ее появление представлялось как следствие стохастических или нелинейных эффектов конвекции, турбулентности, смешанной частотности, как результат работы флуктуационных компонент динамо-коэффициентов [178–180].Сегодня уже делаются попытки объяснить n–s асимметрию как результат асимметричной меридиональной циркуляции [181]. Однако в отсутствие достаточнодлинных и высокоточных рядов измерений скорости меридионального течения,такие попытки остаются спекулятивными.
Еще одним объяснением асимметрииможет служить медленно меняющееся реликтовое поле [182] или крутильныеколебания [183].Полученные здесь результаты о регулярном вековом ходе n–s асимметрии указывают на наличие связующей силы между полушариями. В рамкахпредложенного подхода (см. раздел 1.2) асимметрия есть следствие асинхронной работы полушарий. Это предположение подтверждается измерением рас-60Рисунок 1.13 — “Суперсиноптическая” карта магнитных полей Солнца [68; 69].Рисунок взят с сайта обсерватории Маунт-Вилсон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
