Диссертация (1145317), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В минимумемежду циклами 19 и 20 LOS резко меняет знак, что указывает на смену лидера. Если в 19-ом цикле лидировало южное полушарие, то в 20-ом уже лидируетсеверное.Детальный анализ кросс-рекуррентного графика (рис.1.6 г) показывает,что в некоторых местах (которые соответствуют минимумам и максимумам активности) линия синхронизации проходит по так называемым участкам ламинарности (черные площадки) или прыгает через разрывы.
И то и другое можетстать причиной искусственных вариаций LOS.На рисунке 1.7 показан фрагмент кросс-рекуррентного графика. Зеленымцветом отмечены точки LOS, проходящие по участку, который хорошо трассирует величину временнóго запаздывания. Эти значения мы будем использоватьдля дальнейшего анализа. Серым цветом показана часть линии синхронизации,которая проходит по участку ламинарности. Такие значения не будут задействованы в работе.Как отмечалось ранее (см. раздел 1.2), для проверки достоверности результатов помимо кросс-рекуррентного анализа будет использована методикапостроения вейвлет-спектров. На рисунке 1.8 (a) представлены кривые площадей пятен в полушариях.
На рисунке 1.8 (б) изображен их кросс-вейвлетныйспектр. Толстой черной кривой обведена область, где амплитуда спектра обладает 95% уровнем значимости по отношению к красному шуму. Также спектр48(а)NA(б)LOS (месяц)(в)Время (год)(г)Время (год)Рисунок 1.6 — а) Нормированные сглаженные значения площадей пятен в северном (синим цветом) и южном (красным цветом) полушариях Солнца.
б)Нормированный индекс амплитудной асимметрии N A. в) Линия синхронизации. г) Кросс-рекуррентный график. Зеленым цветом показана LOS.49Время (год)194019351935Время (год)1940Рисунок 1.7 — Фрагмент кросс-рекуррентного графика. Зеленым цветом отмечена линия синхронизации. Серым цветом показаны точки линии синхронизации, которые проходят по участку ламинарности.достигает максимальных значений в полосе частот соответствующих 11-летнейцикличности пятнообразования. Наклон стрелок указывает на соотношение фазвременных рядов. Если стрелка направлена вправо, по два процесса идут в фазе, влево — в противофазе, вверх — первый сигнал опережает второй, вниз —наоборот [169].
Отметим, что до конца 1920-х гг. (максимум цикла 16) и после1964-го г. (минимум циклов 19 и 20), стрелки в области значимости отклонены вверх относительно горизонтальной линии. Это указывает на запаздываниепятнообразования в южном полушарии относительно северного. C максимумацикла 16 до минимума после цикла 19, наоборот, стрелки смотрят вниз, чтоуказывает на запаздывание северного полушария [104].
Для удобства моментысмены знака фазовой асимметрии отмечены серыми вертикальными пунктирными линиями.На рисунке 1.8 (в) показана очищенная (от участков ламинарности) линия синхронизации. Легко заметить, что смена знака LOS совпадает с положением вертикальных линий. Так до конца 1920-х гг. линия синхронизациипреимущественно находится выше нуля — пятнообразование в северном полушарии опережает пятнообразование в южном полушарии. Далее ситуация500ди пятенСевер008004000б 80440Период1044LOS (месяц)в 400000000ВремяРисунок 1.8 — а) Сглаженные значения площадей пятен для северного (синим цветом) и южного (красным) полушарий.
б) Их кросс-вейвлет спектр. Толстой черной кривой обозначен уровень 95% значимости по отношению к красному шуму. Тонкой черной кривой показан конус потерь. в) Линия синхронизации LOS. Серые пунктирные кривые отмечают моменты смены знака фазовойасимметрии.51меняется на противоположную, лидирует южное полушарие, и уже после 1964го г. снова северное [99;174]. LOS обладает большей детальностью по сравнениюс кросс-вейвлетным анализом.
Она позволяет оценить величину запаздыванияв каждый момент времени. В среднем данная величина не превышает двухлет [99; 105].1.6Фазовая асинхронизацияи широтное распределение пятенАнализируя широтное распределение пятен с 1853 по 1996-й г., Пулккиненс соавторами [175] рассчитали положение магнитного экватора Солнца. Даннаявеличина есть разница средних широт пятен в полушариях: hλn iw −hλs iw , где wсоответствует ширине окна усреднения.
Оказалось, что отклонения магнитногоэкватора от гелиографического невелики по амплитуде (1–2 градуса широты),а период этих колебаний составляет порядка 8,5 циклов (∼90 лет). Смена знакамагнитного экватора, согласно [175], имела место быть в 1877, 1925–1930 и 19651970 гг.Проведем сравнение вариаций магнитного экватора и фазовой асимметрии пятнообразования.
На рисунке 1.9 (a) показаны вариации LOS. С использованием данных гринвичского каталога для каждого кэррингтоновского оборота была посчитана средняя широта появления пятен раздельно в северном(синие точки) и южном (красные точки) полушариях (рис. 1.9 б). Их разница(hλn i27 − hλs i27 ) была дополнительно сглажена бегущим 10-дневным средним ипоказана на рисунке 1.9 (в). Ниже для удобства показаны значения площадейпятен в полушариях (рис.
1.9 г). Цифрами указаны номера некоторых цикловсогласно цюрихской нумерации.Сравнительный анализ вариаций магнитного экватора и линии синхронизации показал, что колебания этих величин находятся в противофазе [99; 105].Причем смена знака обеих величин происходит практически одновременно (серые вертикальные пунктирные кривые на рис.1.9).
Данную закономерностьможно объяснить следующим образом. В полушарии, в котором распространение динамо-волны началось раньше (лидирующее полушарие), средняя широта,52Рисунок 1.9 — а) Линия синхронизации. б) Сглаженные значения широт, накоторых всплывают пятна для северного (синим цветом) и южного (краснымцветом) полушарий. в) Магнитный экватор. г) Сглаженные значения площадейпятен для северного (синим цветом) и южного (красным) полушарий. Цифрамипоказаны номера циклов согласно Цюрихской нумерации. Серые пунктирныекривые отмечают моменты смены знака фазовой асимметрии.53на которой происходит всплытие магнитных биполей (групп солнечных пятен),к моменту, когда данный процесс начнется в запаздывающем полушарии, ужесместиться к более низким широтам.
Таким образом, например, в случае лидирования северного полушария, LOS > 0, значения магнитного экватора будутотрицательными. Если предполагать существование такой связи между LOS имагнитным экватором, то должна иметь место смена знака в районе 1877-го г.Следующий раздел будет посвящен проверке данной гипотезы.1.7Наблюдения Кэррингтона и ШперераДля проверки гипотезы о смене знака фазовой асимметрии в районе 1877го г. (минимум между циклами 11 и 12) использовались данные наблюденийКэррингтона [77] в период с 1853 по 1961-й г. и Шперера [78–82] с 1861 по 1894й г. Книги содержат описание, таблицы гелиографических положений и зарисовки групп пятен на координатной сетке.
Наблюдения Шперера упорядоченыне по календарным датам, а по очередности номеров групп пятен.Для подсчета номинального числа групп пятен использовались табличные записи об их широтном положении. Каждое значение широты в северномполушарии было заменено на +1, в южном на —1. Затем для каждого наблюдательного дня было посчитано количество групп раздельно по полушариям и длявсего диска Солнца [106].
Сглаженные значения показаны на рисунке 1.10 (a).Окно сглаживания составляет 500 дней. Сплошные кривые соответствуют наблюдениям Кэррингтона и Шперера, пунктирные — гринвичским данным. Номера циклов указаны согласно цюрихской нумерации. Синим цветом обозначена кривая для северного полушария, красным — для южного, черным — длявсего диска Солнца. Поскольку период охватывает лишь четыре цикла, и фазовые соотношения видны невооруженным глазом, мы не стали применять методрекуррентного анализа.Анализ рисунка 1.10 (a) показывает, что в начале наблюдений Шпереррегистрировал куда меньшее число пятен, чем после 1867-го г. Возможно, такая разница связана с отсутствием учета мелких пятен и пор в первые годынаблюдений. Гринвичские данные и наблюдения Шперера пересекаются в те-Юг опережает северЧисло групп пятенЮг опережает север(a)Север опережает юг54Время (год)Магнитный экватор(б)Время (год)Рисунок 1.10 — a) Сглаженные значения ежедневного числа групп пятен согласно наблюдениям Кэррингтона и Шперера — сплошные линии, гринвичскиеданные — пунктирные линии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
