Диссертация (1145317), страница 14
Текст из файла (страница 14)
На рисунке 2.14 представлены широтновременны́е диаграммы для фаз спада активности 4-го, 20-го и 23-го циклов.По аналогии с работой [226] мы также рассмотрим область выше 16◦. С 1793по 1797-й г. лишь три группы пятен были зарегистрированы выше 16◦. Дляудобства на рисунке 2.14 этот временной интервал выделен серым цветом, агруппы пятен выше 16◦ показаны красным цветом. Самое высокое значение гелиографической широты, где были зарегистрированы пятна 4-го цикла — 22,4◦(рис. 2.14 a). Погрешность определения широтного положения пятен варьируется в зависимости от количества наблюдательных дней и достигает 15◦ [85].
Затот же период с 1793 по 1797-й г. в южном полушарии самое высокое гелиографическое положение пятен было на 13,8◦. Таким образом южное полушарие ивовсе не дает никаких намеков на существование потерянного цикла [111].Особо подчеркнем, что зарисовка диска Солнца, сделанная Штаудахером,17 апреля 1785 г.
и зарисовка 17 апреля 1788 г. идентичны. Такая ошибка моглапроизойти, например, при копировании черновых зарисовок в книгу, однако по-85Рисунок 2.14 — а) Широтно-временна́я диаграмма для фазы спада 4-го цикла. б) для 20-го цикла в) для 23-го цикла. Красным цветом показаны группыпятен, которые расположены выше широты 16◦ . Серым цветом отмечена временна́я полоса с 3 ноября 1793 г. по 31 января 1796 г., когда в 4-м цикле пятнапоявлялись на средних и высоких широтах.86добные ошибки становятся критическими, если исследование строится на стольбедной статистической базе.По аналогии с временны́м интервалом цикла 4, когда пятна появлялисьна широтах выше 16◦ (рис.
2.14 а), на фазах спада 20-го и 23-го циклов группыпятен на широтах выше 16◦ показаны красным цветом (рис. 2.14 б и 2.14 в).Для цикла 20 с 3 ноября 1972 г. по 31 января 1975 г., гринвичские данные содержат информацию о 339 группах солнечных пятен на широтах выше 16◦ . Заозначенный период времени самые высокие значения широты пятнообразования — 38,3◦ 23 мая 1974 г. в северном полушарии и –39,4◦ 27 сентября 1973 г.(рис. 2.14 б). В течение фазы спада 23-го цикла, а именно с 3 ноября 2004 по31 января 2007 г. было зарегистрировано 142 группы пятен на широтах выше 16◦ [111].
Самые высокие значение широты 25◦ 1 июня 2005 г. в северномполушарии и –26◦ 9 октября 2006 г. в южном полушарии (рис. 2.14 в).Итак, анализ показал, что в течение фазы спада длинных циклов активности, группы пятен могут появляться на средних и высоких широтах, поэтомуфакт появления пятен в диапазоне 16–22,5◦ на спаде активности 4-го цикла недоказывает начало нового цикла активности в 1793-м г.2.5.4Статистический тестВ работе [226] проведен статистический анализ вероятности появленияпятен на широтах более 16◦ для всех циклов гринвичского каталога. Для анализа были выбраны трехлетние интервалы времени перед каждым минимумомактивности.
По результатам расчетов Усоскин с соавторами получили вероятность p наблюдения высокоширотных пятен для единичного испытания 0,026 иобобщенную вероятность P73 наблюдения 3-х высокоширотных пятен в течение7-и дней 0,0005.Вальдмайер [185;221], Беккер [227] и Витинский с соавторами [6] показалив своих работах, что в максимуме векового цикла [129; 130] частота появленияпятен на высоких широтах значительно выше по сравнению с циклами векового минимума. Иными словами, это означает, что в мощном 4-м цикле зонапятнообразования расширена в направлении высоких гелиографических ши-87рот, и не стоит ожидать статистической схожести между параметрами высокихи низких циклов, таких как 12–16. Поэтому для проведения повторного теста навероятность, мы не будем брать для расчета все циклы гринвичского каталога,а ограничимся лишь циклами 20 и 23 [111].Таблица 5 — Вероятность наблюдать группу пятен на широтах более 16◦Вероятностьцикл 20цикл 23p0,310,15P730,240,06Как и прежде для цикла 20 выбран интервал времени с 3 ноября 1972 г.
по31 января 1975 г., а для цикла 23 с 3 ноября 2004 г. по 31 января 2007 г. Вероятности наблюдать группу пятен на широтах более 16◦ для циклов 20 и 23 приведены в таблице 5. Полученные значения достаточно велики, чтобы утверждатьвысокую степень вероятности [226] появления пятен на высоких широтах.2.5.5Проблема определения длины циклаВ этом разделе мы бы хотели обратить внимание на процедуру определения длины солнечного цикла [7; 228–231]. Усоскин и Мурсула предложилинесколько способов определения длины цикла [211].
Так, для 4-го цикла: отминимума до минимума — 14 лет, от максимума до максимума — 17,1 лет, отмедианы до медианы — 13,35 лет. Для потерянного цикла: от минимума до минимума — 7 лет, от максимума до максимума — 7,5 лет, от медианы до медианы— 7,9 лет. Однако в тексте работы [226] длина 4-го цикла составляет 15,5 лет,а на рисунке 2.11 (г) уже 16 лет.
Вероятно эта разница является результатомпроцедуры округления, но, тем не менее, создается искусственное удлинениепродолжительности цикла.Согласно базе данных Хойта и Шаттена [22] с 1795-го г. и по настоящеевремя величина индекса числа групп солнечных пятен Rg достоверно определена. С 1797-го г. по середину 1800-го г. солнечная активность была низкой, имелместо затяжной минимум активности, который длился три года. Именно по-88Рисунок 2.15 — Осредненное широтно-временно́е распределение групп пятендля циклов 20 (а) и 23 (б).
Цветом показана плотность распределения пятен.Размер окна сглаживания dx × dy = 5 × 1/6, шаг итерации i = 200. Черными уголками показаны появления импульсов активности на высоких широтах.“Провал” указывает на понижение плотности распределения пятен между двумя последующими импульсами активности.этому длина 4-го цикла рассчитанная от максимума до максимума оказываетсяравна 17-ти годам. В ходе недавнего минимума активности перед 24-м цикломбыло зарегистрировано более 800 беспятенных дней, поэтому длина цикла 23от максимума до максимума тоже большая — порядка 14 лет.Факты, приведенные в предыдущих разделах позволяют утверждать, чтона сегодняшний день нет неопровержимого доказательства присутствия слабогокороткого цикла активности в преддверии минимума Дальтона [111].2.5.6Закон Шперера для длинных цикловНа основе анализа, проведенного в данной главе, появление пятен на средних и высоких широтах в течение фазы спада активности 4-го цикла можно89объяснить посредством гипотезы об импульсе активности в северном полушарии.
Тогда кажущийся минимум активности в 1793-м г. есть провал между импульсами. В качестве аргументации на рисунке 2.15 представлены осредненныедиаграммы бабочек для все тех же длинных циклов 20 и 23. Цветом показаныуровни равной плотности распределения пятен.На рисунке 2.15 (а) мы обращаем внимание на импульс активности около1970-го г. в северном полушарии и на рисунке 2.15 (б) на импульс в южномполушарии около 2002-го г. Схематические черные уголки показываю, что этиимпульсы активности находятся на более высоких широтах по отношению кпредыдущим импульсам.
“Провал” указывает на понижение плотности распределения пятен между двумя последующими импульсами активности.На рисунке 2.16 продемонстрировано, что факт появления большого количества пятен на высоких широтах (импульс активности) не зависит от размераокна осреднения. Таким образом, появление пятен на спаде 4-го цикла на средних и высоких широтах может быть свидетельством импульса активности, тоесть закон Шперера отклоняется от своего привычного исполнения [111].2.6ОбсуждениеПроверка гипотезы о потерянном цикле по косвенным данным (полярные сияния, изотопы 10Be и 14C) затруднительна. Так согласно одним работаместь указание на присутствие слабого цикла в преддверии минимума Дальтона [232; 233], а согласно другим исследованиям, анализ данных Сильвермана [234] о северных сияниях в периоды фаз спадов солнечной активности обнаруживает множество всплесков, которые связаны с тонкой структурой солнечного цикла, но вовсе не означает присутствие новых циклов активности [223].Такие разногласия, вероятно, случаются из-за того, что косвенные данные немогут точно трассировать солнечную активность на малом масштабе [214].Загадка 4-го цикла остается нерешенной.
Отсутствие достаточной достоверной статистики прямых наблюдательных данных оставляет все доводы лишьна уровне гипотез. Другим ключевым периодом для изучения закономерностей солнечной активности является минимум Маундера (1645–1715 гг.) из-90гдвеРисунок 2.16 — Осредненное широтно-временно́е распределение групп пятендля цикла 20 в зависимости от размера окна сглаживания и шага итерации.а)dx × dy = 5 × 1/6, шаг итерации i = 10. б) dx × dy = 500 × 1, шаг итерацииi = 10.
в) dx × dy = 100 × 1, шаг итерации i = 30. г) dx × dy = 500 × 1, шагитерации i = 20. д) dx × dy = 100 × 1, шаг итерации i = 70. е) dx × dy = 5 × 1/6,шаг итерации i = 200. Черная линия указывает на импульс активности навысоких широтах.91Рисунок 2.17 — Среднемесячные значения числа солнечных пятен. Пары цикловпоказаны цветами.вестный исключительно сильным подавлением и асимметрией солнечных циклов [21; 44; 235]. Именно в этот исторический период качество наблюдательных данных может сыграть роковую шутку с современными представлениямио характере солнечной активности в целом. Подробный анализ историческихархивов XVII и начала XVIII веков изложен в главе 5 представленной диссертационной работы.Еще одной важной темой для обсуждения является схожесть вековых минимумов прошлого и текущей ситуации [236–238].
Вековой максимум активности середины XX века сменился периодом подавления активных процессов наСолнце. По косвенным данным вступление Солнца в фазу пониженной активности наблюдается приблизительно каждые 90–100 лет [88].Интересно, что каждый вековой минимум, начиная с минимума Дальтона, предварялся длинным циклом активности [239]. Такая антикорреляциямежду длиной предыдущего цикла и высотой последующего характерна длявсех солнечных циклов в целом [240], но особенно ярко проявляется в преддверии вековых минимумов. На рисунке 2.17 показаны среднемесячные значениячисла солнечных пятен в преддверии минимума Дальтона (циклы 4 и 5, голубая кривая), минимума Гляйсберга (циклы 11 и 12, черная кривая) и текущий92минимум4 (циклы 23-24, зеленая кривая).
Пары циклов выровнены по времениминимумов перед циклами 4, 11 и 23 [29].Затянувшийся минимум между циклами 23 и 24 стал одним из самыхдлинных за прошедшее столетие, а длина цикла 23 составила более 12 лет(по информации Национального геофизического центра данных NGDC).
Длинацикла 11 составляет 11,7 лет и длина цикла 4 — 13,6 лет. Сравнение амплитудциклов показывает схожесть текущего цикла активности с циклами вековыхминимумов [29;88;112;241]. Касательно преддверия минимума Маундера сложно сделать какие-либо выводы [239] ввиду бедности наблюдательных данныхXVII века [242].Гипотеза о низком коротком цикле в преддверии минимума Дальтона [212;226] разрушает статистику характерного сценария начала векового минимума.В данной диссертации отстаивается гипотеза о существовании длинного циклаактивности номер 4.
Иными словами это означает, что традиционная цюрихскаясистема нумерации циклов справедлива и не подлежит замене [111].2.7ВыводыПроведенное исследование тонкой структуры солнечных циклов позволяет говорить о следующих результатах:– При выполнении анализа внутренней структуры солнечного цикланеобходимо введение четких определений разграничивающих широтные долготные и временны́е рамки тех или иных проявлений активногоСолнца.– Выполнено моделирование формы солнечного цикла гауссовскими распределениями в соответствии с эмпирическими закономерностями, найденными Гневышевым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
