Диссертация (1145317), страница 37
Текст из файла (страница 37)
В некоторых циклах наблюдается значительная северо-южнаяасимметрия для класса больших групп пятен. Асимметрия крыльев бабочек для228Рисунок 5.26 — То же, что на рисунке 5.23, но для групп пятен с площадьюболее 1600 м.д.п.больших групп пятен в циклах 15, 20 и 21 (рис.5.26 a) и по данным наблюденийГассенди и Парижской обсерватории (рис. 5.22) сравнима. Проведенное исследование позволяет отнести полученные результаты в пользу гипотезы вековойвариации солнечной активности, как причины минимума Маундера.5.11Широтное распределение пятенНа рисунке 5.27 показаны четыре цикла солнечной активности 21–24 изгринвичской базы данных. На рисунке 5.27 (а) изображено широтно-временно́ераспределение групп пятен с площадью более 500 м.д.п., на рисунке 5.27 (б) —с площадью менее 50 м.д.п.
Как отмечалось в предыдущем разделе, доля маленьких пятен во много раз больше доли больших и средних пятен.В работе [58] был выполнен анализ широтного распределения пятен дляциклов 0–4 по данным зарисовок Штаудахера [83], циклов 7–10 по зарисовкамШвабе [405; 406], цикла 8 по зарисовкам Шперера, и циклов 12–22 по гринвичским данным. Для групп пятен с площадью проекции более 100 м.с.д. (50 м.д.п.)Широта (градус)(а)Широта (градус)229(б)ААм.д.п.м.д.п.Время (год)Рисунок 5.27 — Диаграммы бабочек Маундера для групп пятен с площадью Aболее 500 м.д.п (а), с площадью менее 50 м.д.п.
(б).было показано, что размах крыльев бабочек Маундера по широте больше 28◦ ,в то время как согласно наблюдениям в Парижской обсерватории [43;44] с 1670по 1700-й г. максимальная широта появления пятен составляла порядка 15◦ , ас 1700 по 1710-й г. — 20◦ .В свою очередь заметим, что циклы 0–4 и 8–11 принадлежат вековыммаксимумам.
Размах крыльев бабочек Маундера для высоких циклов активности Солнца значительно (почти вдвое) больше размаха крыльев бабочек длянизких циклов активности [7, рис.8]. Таким образом, широтное распределениепятен в течение ММ следует сравнивать с распределением пятен по широтев слабых циклах пятнообразования, таких как циклы 7, 12, 14 и 24. Согласно рисунку 5.21 амплитуда цикла –4 (1700–1710 гг.) сравнима с амплитудамиуказанных циклов.Для цикла 24, с 2010 по 2015-й г., рисунок 5.27 (а) показывает, что лишьмалая часть групп пятен с площадью более 500 м.д.п. находится выше широты 20◦. Также заметим, что гринвичские данные содержат информацию оплощади групп пятен, которые в большинстве своем являются биполярными исостоят из нескольких пятен. Таким образом, отдельные пятна в группе площадью 500 м.д.п. не являются крупными, а в группе 50 м.д.п.
отдельные пятнаи вовсе будут крошечными. Для сравнения на рисунке 5.9 (б) площади групппятен #2015 (90 м.д.п.) и # 2017 (100 м.д.п.), то есть в два раза больше, чемв работе [58]. Как было показано в предыдущих разделах, наблюдатели XVIIстолетия вряд ли уделяли внимание столь мелким объектам на диске Солнца,поскольку они непригодны для решения задачи о происхождении солнечных230пятен. Также известно, что большие группы пятен стремятся появляться насредних и низких широтах [6; 221; 227].В итоге, если предположить, что в течение минимума Маундера циклы активности были низкими (вековая модуляция), а наблюдатели уделяли вниманиелишь довольно значимым объектам на Солнца, то низкое широтное положениепятен по данным Гевелия, Пикара и Ля Ира и n–s асимметрия по данным Гассенди, Пикара и Ля Ира (рис.
5.22) вполне объяснимы.5.12Косвенные данные о пятнообразованииДля реконструкции солнечной активности в прошлом используются такназываемые косвенные данные, например изотопы бериллия и углерода. Однако данные ряды косвенных данных подвержены влиянию со стороны климатаЗемли и других факторов [425]. Реконструкция солнечной активности являетсясложной обратной задачей, которая, к сожалению, не имеет точного и единственного решения из-за множества неопределенных параметров. Это, в своюочередь, является причиной большого количества реконструкций, которые могут значительно отличаться друг от друга.На рисунке 5.28 показаны несколько реконструкций уровня солнечной активности.
Рисунок взят из работы [424]. Восстановленный ряд числа пятен поданным измерений концентрации изотопа 10Be в льдах Антарктики показанкрасным цветом, в льдах Гренландии — зеленым цветом. Верхняя границакаждого профиля соответствует ненормированным данным, нижняя границапоказана толстой (красной или зеленой) кривой, соответствует нормировке науровень солнечной активности. Черная толстая кривая показывает индекс числа пятен Rg . Тонкая синяя кривая — скорректированные и масштабированныезначения концентрации изотопа 14С в кольцах деревьев.Ненормированные на уровень солнечной активности значения концентрации изотопа 10Be значительно ниже (ось ординат для концентрации изотоповнаходится в перевернутом положении), чем их нормированные значения. Ненормированные значения для 10Be в льдах Антарктики в течение минимума Маундера лишь слегка выше значений этого индекса в течение минимумов ДальтонаВольфШперерОортМаундерДальтонC (промилле)АнтарктикаГренландияRg14C14Число пятен231СредневековоймакимумВремя (год)Рисунок 5.28 — Реконструкция ряда числа пятен по данным измерений концентрации изотопа 10 Be в льдах Антарктики (красным цветом) и Гренландии(зеленым цветом).
Верхняя граница каждого профиля соответствует ненормированным данным, нижняя граница показана толстой (красной или зеленой)кривой, соответствует нормировке на уровень солнечной активности. Чернаятолстая кривая показывает индекс числа пятен Rg . Тонкая синяя кривая —скорректированные и масштабированные значения концентрации изотопа 14С вкольцах деревьев. Указаны средневековой максимум и минимумы активности:минимум Оорта, Вольфа, Шперера, Маундера, Дальтна.
Запаздывание ряда14С относительно ряда Rg связано с длинным периодом затухания для 14С. Рисунок взят из работы [424].232(1800 гг.) и Гляйсберга (1900 гг.) (красная пунктирная кривая на рисунке 5.28).Таким образом, антарктические данные 10Be не указывают на отличие минимума Маундера от других вековых минимумов.Заметим, что данные о содержании изотопа 10Be в льдах Гренландии (зеленая кривая на рисунке 5.28) сильно отличаются от данных Антарктики, а,следовательно, этот вид косвенных данных сильно подвержен локальным климатическим воздействиям. Важно понять, информацию о какой системе несутданные концентрации изотопа 10Be: климатической, солнечной, или какой-тоеще? Как выделить вклады от каждой из этих систем? Антарктические данныедля изотопа 10Be показывают широкий максимум в 1650–1700 гг., гренландскиеданные — узкий всплеск уже после 1700-го г.
Также согласно гренландскимданным содержание изотопа 10Be понизилось в два раза, начиная с 1940-х гг.,что означает небывало высокий уровень активности по сравнению в десятьюпредыдущими столетиями [424]. С другой стороны, недавний пересмотр индексов пятнообразования [13; 59] показал, что уровень солнечной активности в середине прошлого века несильно отличался от вековых максимумов XVIII и XIXстолетий.
Неизбежно встает вопрос, если гранд-максимум активности оказалсярезультатом обработки наблюдательных данных, но не имел место быть, тогдаи гранд-минимум солнечной активности, то есть почти полное прекращениепятнообразования, становится сомнительным?Анализируя данные о содержании радиоуглерода в кольцах деревьев Кочаров с соавторами [426] сделали вывод, что 22-летняя модуляция в течениеММ сильнее выделяется в сравнении с 11-летней вариацией. Позднее Мияхарас соавторами [427] подтвердили наличие 22-летнего сигнала в радиоуглеродныхданных, авторы предположили, что в течение ММ происходила переполюсовкакрупномасштабного магнитного поля Солнца.Сопоставляя данные о числе пятен, о полярных сияниях и 14С Наговицын [428] сделал вывод о не прекращавшейся 11-летней цикличности солнечной активности.
В работах [429; 430] обнаружено, что в рядах данных 10Be и14С в течение минимума Маундера присутствует 11-летняя вариация. Напомним, что согласно оценкам Калебо с соавторами [336] амплитуда циклов пятнообразования для индекса Ri должна превышать значение 40 (20 в каждом изполушарий), чтобы произошла смена знака полярного поля.233МияхараСтайферКочаров_А14C (промилле)Кочаров_БВремя (год)Рисунок 5.29 — Концентрация изотопа 14С в кольцах деревьев по данным разных авторов: Мияхара с соавторами (черные точки), Стайфер с соавторами(сплошная кривая и белые точки). Две реконструкции Кочарова показанысплошной и пунктирной линиями. Рисунок взят из работы [427].Данные о концентрации изотопа 14С в разных работах различаются(рис.
5.29). Так согласно работе Кочарова с соавторами [426] 14С испытываетсильные вариации с максимумом в 1680–1690 гг., согласно же работам Стайфера [431] и Мияхара [427] с соавторами 14С плавно растет, начиная с 1610-го г. идостигает максимума в 1700–1710 гг. (рис. 5.29).В работе [58] проводится анализ нескольких баз данных о полярных сияниях. Авторы указывают, что до 1715-го г. на широте ниже 56◦ было зарегистрирован мало полярных сияний. Сделан вывод о том, что минимум Маундера является периодом очень низкой солнечной активности.
Здесь, однако,следует отметить, что число сияний очень мало и до начала минимума Маундера [58, рис. 12], а, следовательно, нельзя с уверенностью говорить о дефицитеполярных сияний в период 1645–1715 гг.Довольно долгое время полярные сияния не подсчитывались, их приписывали к атмосферным явлениям. Систематические наблюдения полярных сияний начались лишь с XIX века, поэтому разные базы данных о числе полярныхсияний могут разниться [344].На рисунке 5.30 (а) показано временно́е распределение сияний в интервале времени 300–1850 гг., согласно каталогу Лойши с соавторами [432]. Каталог234(а)(б)Рисунок 5.30 — Число полярных сияний согласно каталогу Лойши с соавторами с 300 по 1850-й г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
