Диссертация (1145317), страница 21
Текст из файла (страница 21)
б) Суммаабсолютных значений магнитного потока (поля) на полюсах. Данные предоставлены Андресом Муньос-Харамильо [75].ны полярные циклы (см. раздел 3.1). Сильные магнитные поля соответствуют15, 17, 18, и 19-му полярным циклам.На рисунке 4.3 показаны графики зависимости амплитуды следующегоцикла пятнообразования N + 1 от величины полярного поля N в минимумепятенной активности (см. поясняющий рисунок 3.1).
Графики взяты из работ [62; 63]. Рисунок 4.3 (а) — для всего диска Солнца, рисунок 4.3 (б) — раздельно по полушариям. В качестве индекса пятенной активности используютсяплощади пятен (A), P F — абсолютное значение магнитного потока. Для рисунка 4.3 (а) P F есть сумма абсолютных значений полярного потока северного(n) и южного (s) полушарий Солнца: P F = abs(P Fn ) + abs(P Fs ). Для рисунка 4.3 (б) синим цветом показаны значения abs(P Fn ) и красным цветом —abs(P Fs ), площади A также раздельно по полушариям. Цифры соответствуютномеру N + 1 цикла пятнообразования. Тонкие горизонтальные линии соответствуют величине ошибки, пунктирные линии есть линейная аппроксимацияметодом наименьших модулей.
Авторы [62; 63] получили коэффициент корреляции P FN и AN +1 0,69 для всего диска Солнца, а для P FN и AN — 0,19.Иными словами, утверждается существование связи полярного поля N в минимуме активности и амплитуды следующего цикла пятнообразования N + 1, иотсутствие связи с амплитудой предыдущего цикла активности N . Однако, до-133(а)(б)СеверЮгmax A (N+1)max A (N+1)Север+ЮгCorr=0,69PF (N)Corr=0,622x 10PF (N)22x 10Рисунок 4.3 — Графики зависимости амплитуды следующего цикла пятнообразования N +1 от величины полярного поля N в минимуме пятенной активности:а) для всего диска Солнца (рисунок взят из работы [62]), б) раздельно для северного (синим цветом) и южного (красным цветом) полушарий (рисунок взятиз работы [63]).
Цифры соответствуют номеру N + 1 цикла пятнообразования.Пунктирная линия — линейная аппроксимация.множение амплитуды предыдущего цикла на среднее-взвешенное (нормировкана площадь группы) значение тильт-угла групп пятен увеличило коэффициенткорреляции P FN и AN до 0,74 [63].В заключении заметим, что в работе [281] график зависимости амплитудыследующего цикла пятнообразования N + 1 от величины полярного поля N вминимуме пятенной активности разительно отличается от рисунка 4.3 (а), чтоудивительно, поскольку в обоих случаях использовался один о тот же массивданных о числе полярных факелов [311–315].4.3Данные обсерватории Кодайканал: индекс полярнойсеткиДругим источником косвенной информации о величине магнитного поля на полюсах являются яркие элементы хромосферной сетки.
В этом случае3000(a)40200020100000-20-1000-40-2000-60PNI n1920PNI sPFnPFs19401960Время (год)1980-3000250(б)200max A (N+1)60Индекс полярной сетки (PNI)Число полярных факелов (PF)1341501005006001000PNI (N)1400Рисунок 4.4 — а) P N I–индекс — сплошные кривые, число полярных факелов [75] — пунктирные кривые, с 1909 по 1990-й г. Синим цветом показаносеверное полушарие, красным — южное. б) График зависимости амплитудыследующего цикла пятнообразования N + 1 от величины полярного поля N вминимуме активности. Цифры соответствуют номеру N +1 цикла пятнообразования.
Прямая линия — линейная аппроксимация. Рисунок взят из работы [64].подсчитывается площадь ярких площадок в приполярных областях Солнца, например, по данным Са–К спектрогелиограмм [64]. В итоге получается так называемый индекс полярной сетки (polar network index — P N I). Сравнение этогоиндекса с числом полярных факелов [75] обнаруживает их сходство (рис. 4.4 a),за исключением периода около 1945-го г. Авторы [64] объясняют этот факт отсутствием спектрогелиограмм надлежащего качества в этот период времени.В согласии с индексом числа полярных факелов индекс хромосферной сеткитакже указывает на сильную асимметрию поля в полярном цикле 19.На рисунке 4.4 (б) представлен график зависимости амплитуды следующего цикла пятнообразования N +1 от величины полярного поля N в минимумепятенной активности.
В качестве индекса пятнообразования используются площади пятен (A), цифрами обозначены N + 1 циклы пятнообразования. Рисуноквзят из работы [64]. Данная диаграмма рассеяния заметно отличается от рисунка 4.3 (а) и скорее указывает на антикорреляцию P N IN и AN +1. Однакоавторы [64] предлагают исключить из анализа точки 16, 18 и 21 (рис. 4.4 б),аргументируя свое решение тем, что в 1943 и 1975-м гг. отсутствуют спектрогелиограммы надлежащего качества.
Почему нужно исключить точку 16 неуказывается. Коэффициент корреляции по оставшимся 4-м точкам равен 0,96,сделан вывод о связи полярного поля в минимуме активности и следующего135цикла пятнообразования. Заметим, что на наш взгляд, подобная интерпретация результатов анализа, когда порядка 50% точек и без того крайне беднойстатистики исключается из рассмотрения, чревата получением ложного вывода.4.4Данные Кословодской горной астрономическойстанции, A–индексСреднемесячные значения числа полярных факелов по снимкам, сделанным в белом свете на Кисловодской горной астрономической станции, доступны с 1960-го г. [316]. Сравнивая число полярных факелов с числом и площадьюсолнечных пятен, Макаров с соавторами [316; 317] пришли к выводу, что существует тесная взаимосвязь между полярным циклом N и следующим цикломпятнообразования N + 1.Для описания вариаций крупномасштабного магнитного поля Солнца былпредложен индекс A, представляющий собой сумму интенсивностей дипольнойи октупольной компонент из разложения по сферическим гармоникам магнитных данных Hα синоптических карт.
Оказалось, что A–индекс почти идеальноповторяет форму циклов пятнообразования [318, рис. 1]. Отметим, однако, чтопроцедура реконструкции нейтральной линии по синоптическим картам, предложенная Макаровым с соавторами [319] критиковалась [320].В работе [281] A–индекс использован как мера напряженности полярногополя в минимуме активности. На рисунке 4.5 показаны графики зависимостиамплитуды предыдущего цикла пятнообразования N (рис. 4.5 а) и амплитудыследующего цикла пятнообразования N +1 (рис. 4.5 б) от величины дипольногомомента N в минимуме активности. Черные точки соответствуют величинедипольного момента, рассчитанной по прямым измерениям напряженностимагнитного поля, белые точки — с использованием A–индекса.
Авторыработы [281] делают вывод об отсутствии взаимосвязи полярного поля спредыдущим циклом пятнообразования (рис. 4.5 а) и о существовании таковойсо следующим циклом (рис. 4.5 б).136220220(а)(б)180140(N+1)max Rimax Ri(N)180140100601002060100200300Дипольный момент(N)0100200300Дипольный момент(N)Рисунок 4.5 — Графики зависимости амплитуды предыдущего цикла пятнообразования N (а) и амплитуды следующего цикла пятнообразования N + 1(б) от величины дипольного момента N в минимуме активности.
Черные точки соответствуют величине дипольного момента, рассчитанной по прямым измерениям напряженности магнитного поля, белые точки — с использованиемA–индекса. Квадратик соответствует 24-му циклу активности. Рисунок взят изработы [281].В итоге, несмотря на отсутствие прочной физической базы и нехваткунаблюдательных данных, считается, что полярное поле в минимуме пятеннойактивности [7; 61; 281] или за три года до него [25] определяет высоту следующего цикла пятнообразования, а вот связь полярного поля и предыдущегоцикла солнечных пятен не прослеживается, так как величина полярного полярегулируется скоростью меридиональной циркуляции [250; 251; 286], а появление так называемых плюмов и вовсе сводит на нет возможность проследитьвзаимосвязь полярных циклов и предыдущих циклов пятнообразования [297].4.5Полярные факелы и циклы пятнообразованияВ главе 3 мы привели доводы в пользу того, что мощность волн (серджей),переносящих магнитный поток от низких широт к полюсам, главным образомзависит от популяции солнечных пятен.
Тогда можно ожидать, что вариации137250181618Ri2002314150814100235001900192019401960Время (год)19802000Магнитный поток (Мкс)3000Рисунок 4.6 — Индекс числа солнечных пятен Ri и магнитный поток по даннымработы [75]. Цифрами обозначены номера циклов пятнообразования и полярныециклы. Тонкие серые линии объединяют циклы в пары.полярного поля зависят от мощности предыдущего цикла пятнообразования.Данный раздел посвящен проверке этой гипотезы.Для анализа будут использованы (рис. 4.6) ряд среднегодовых значенийчисла пятен Ri (черная кривая) и ряд числа полярных факелов (в единицахмагнитного поля или магнитного потока), предоставленный Андресом МуньосХарамильо [75] (оранжевая кривая).
Цифрами обозначены номера циклов пятнообразования и полярные циклы (см. рис. 3.1). Пропуски в данных заполненысредними значениями соседних величин. Уже на первый взгляд видно, что ходобеих кривых качественно схож. Тонкие серые линии объединяют циклы в пары. На фазе роста векового цикла полярные циклы и циклы пятнообразованиявозрастают, на фазе спада — уменьшаются.На рисунке 4.7 (а) черным цветом показан ход максимальных значенийсреднегодового индекса числа пятен Ri , оранжевым цветом — величина магнитного потока за три года до минимума (т.е. в соответствии с идеей [25]) пятеннойактивности.
Для удобства схематическое изображение полярного цикла и циклов пятнообразования дано в верхнем правом углу графика. Отметим, что вариации Ri и P F довольно схожи. Рост/спад амплитуды циклов пятнообразования сопровождается ростом/спадом величины магнитного потока на полюсах.Таким образом, имеет место быть следующая простая закономерность — чемсильнее/слабее цикл пятнообразования N , тем, соответственно, сильнее/слабее полярный цикл N . Если посмотреть на график 3.10, можно заметить, чтомомент времени приблизительно за три года до минимума пятенной активно-138NRiPF(а)6max Ri250NN+1200415021001415161718192021220242322Магнитный поток (Мкс)x 108300Номер цикла26028019(б)2602202122max Ri (N+1)max Ri (N)240182001718023151602019(в)2402202122 182001718015 231601402016120100Corr=0,551421404PF(N)6022x 10Corr=-0,452164PF(N)622x 10Рисунок 4.7 — а) Максимальные значения среднегодового индекса числа пятенRi (черным цветом), значения магнитного потока на полюсах за три года доминимума пятнообразования (оранжевым цветом).
Схематическое изображениеполярного и пятенного циклов дано в верхнем правом углу графика. б) Графикзависимости амплитуды предыдущего цикла пятнообразования N от величины полярного поля N за три года до минимума пятенной активности. Цифрысоответствуют номеру цикла пятнообразования N . в) График зависимости амплитуды следующего цикла пятнообразования N + 1 от величины полярногополя N за три года до минимума пятенной активности. Цифры соответствуютномеру цикла пятнообразования N + 1. Красным цветом указан коэффициенткорреляции.139сти как раз соответствует времени, когда высоких широт достигают мощныесерджи от цикла пятнообразования N .Однако количественно вариации P F не идентичны вариациям Ri .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
