О солнечной активности и темных пятнах

О солнечной активности и темных пятнах

(статья из журнала Наука и Техника, от августа 1964 г.)



Человечеству уже давно известно о солнечных пятнах, но их влияние на распространение» радиоволн установили только в начале тридцатых годов.

 

Вспомним, что средние волны (ночью) и короткие волны (круглосуточно) распространяются на большие расстояния, отражаясь от слоев ионосферы. А степень ионизации слоев ионосферы, то есть способность отражать радиоволны, определяет главным образом ультрафиолетовое излучение Солнца, Отсюда вытекает, что распространение радиоволн зависит от взаимного состояния Земли и Солнца — значит, изменяется

 зависимости от суток и времен года, а также от географического места трассы приемника-передатчика. Эти вариации — регулярные и заранее хорошо известные.

Дополнительно к этому состояние ионосферы меняется вместе с изменениями солнечной активности, о чем лучше всего можно судить по числу пятен на Солнце (о других процессах, происходящих на Солнце, говорилось в статье Н. Цимахович, опубликованной в 8-м номере нашего журнала за 1963 год). Эти изменения также являются регулярными, но их труднее прогнозировать.

Солнечные пятна

Солнечные пятна (см. снимок) являются более «прохладными» (температура однако достигает 4500° С) и, с точки зрения движения материи, более спокойными местами в кипящем плазменном океане раскаленных газов (главным образом водорода). Продолжительность существования отдельных пятен колеблется от часов до нескольких месяцев, а их число и занимаемая ими площадь изменяются с периодичностью примерно 11

лет (циклы солнечной активности. Солнечные пятна могут занимать огромные площади — линейные размеры наибольших пятен превышают четверть миллиона километров, поэтому их иногда удается наблюдать через темное стекло даже невооруженным глазом.

Во время минимума солнечных пятен на диске Солнца в пределах 30 градусов северной или южной широты появляются первые пятна нового цикла. С началом нового цикла эти пятна медленно перемещаются ближе к экватору Солнца (во время максимума находясь в пределах примерно 16 градусов северной или южной широты). Приближаясь к минимуму цикла, солнечные пятна находятся уже близко к экватору. В то же самое время в 30 градусах широты появляются пятна нового цикла солнечной активности; старый и новый циклы на 2 — 3 года между собой перекрываются. В дальнейшем ближайшие к экватору пятна пропадают — старый цикл кончается.


 

Таким образом, наблюдения за местом нахождения солнечных пятен на диске Солнца позволяют получить данные о фазе цикла солнечной активности.

 

Пятна в основном появляются группами (даже до 10), в которых обычно выделяют два больших пятна. Они, оказывается, имеют сильное магнитное поле (оно может достигать даже 5000 эрстед), причем у обоих пятен с противоположной полярностью. Такое биполярное образование подобно гигантскому подковообразному магниту, который вжат в Солнце и концы которого в пятнистых местах выступают на поверхность Солнца.

 

Число солнечных пятен в качестве показателя солнечный цикл (рис. 3), которому принадлежит редкое число Вольфа W=254 (в октябре 1957 года). В свою очередь циклом наименьшего максимума был цикл 1810 — 1823 гг. (макс. W=50).

 

Данные о параметрах циклов солнечной активности, за исключением девятнадцатого, который еще полностью не закончился, приведены в таблице.


Из таблицы видно, что «малые» циклы по отношению к максимуму являются приблизительно симметричными, чего нельзя сказать о циклах большого максимума. У них период роста в два раза короче периода убытия.

 

Сравнивая теперешний, девятнадцатый цикл со средним циклом большого максимума (цикл А), можно получить следующий график (рис. 4). Как видим, теперешний цикл является не совсем обычным — особенно его вниз скользящая часть. Удивительно то, что вот уже почти два года число пятен приблизительно         равное

 

(W=30). Это совсем не напоминает предыдущий минимум (1953 год). Чтобы найти что-то подобное, следует вернуться далеко назад: примерно в 1876 году был подобный затянувшийся период минимума (квазиминимум).


Критическая частота и МПЧ

Ультрафиолетовое солнечное излучение значительно возрастает в период максимума пятен. В это время Солнце дополнительно еще излучает рентгеновские лучи, а также чаще выбрасывает в мировое пространство огромные потоки заряженных частиц. Хотя число солнечных пятен и не является единственным мерилом солнечной активности, однако корреляция между средними числами Вольфа и степенью ионизации верхнего слоя ионосферы (Fo) является вполне удовлетворительной (рис. 5). Степень ионизации здесь выражена критической частотой (Мгц). Это высшая частота, которая не проникает через ионосферу, но которую приемник еще принимает как эхо, когда импульс радиоволн излучается вертикально вверх.

Передавая радиосигнал не перпендикулярно, а под определенным углом к ионосфере, отражаются также радиоволны, частота которых в 1—3,5 раза выше. Это — максимально применимая частота (МПЧ). При неоднократном отражении от поверхностей ионосферы и Земли абсорбция радиоволн наименьшая, если их частота близка к МПЧ. Поэтому для радиосвязи на большие расстояния наилучшие результаты с небольшой передаточной мощностью обеспечивает использование частот, близких к МПЧ. Работники радиовещания, служебной коротковолновой радиосвязи, а также радиолюбители должны знать, как изменилась МПЧ в зависимости от фазы цикла солнечной активности. Эту информацию дает Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР (ИЗМИРАН), который регулярно на месяц вперед выпускает прогнозы МПЧ.

Влияние на распространение радиоволн

Считают, что радиоволны, длина которых меньше 10 м, ионосфера больше не отражает. Однако опыт последних периодов максимума солнечной активности (1947 и 1957—1958 гг.) показывает, что дальняя связь возможна также и на ультракоротких волнах. Если W больше 160 — 180, становятся пригодными даже радиоволны длиною 6 — 5 м. Это подтверждают и многие случаи телевизионных сверхдальних приемов в зимние месяцы 1957 —1958 гг. В это время был также выгоден радиолюбительский 10-метровый диапазон. Тогда ожили и 11-и 12-метровые полосы радиовещания. С уменьшением солнечной активности (когда W меньше 50 — 70) эти диапазоны постепенно «вымерли». (Значит, в случае малого максимума они непригодны во время всего цикла.) И любительский 15-метровый диапазон (в радиовещании 16 м) также очень зависит от фазы цикла. В периоды максимумов им эффективно можно пользоваться днем и в вечерние часы, а в период минимума — только днем и то не всегда (лучше всего весной). Радиовещательный 19-метровый диапазон и 20-метровый любительский практически можно использовать круглосуточно, когда W превышает 50. В годы минимума он пригоден только днем и иногда в вечерние часы после захода Солнца. На 25-, 31- и 41-метровые полосы радиовещания и любительский 40-метровый диапазон изменения солнечной активности влияют мало. В годы минимума эти полосы лишь больше перенасыщены передатчиками. В это время небольшое улучшение распространения радиоволн наблюдается в 49- и 75-метровых

полосах радиовещания, а также в 80-метровой любительской полосе.

 

Слой Es

Во время минимума солнечной активности, когда МПЧ не достигает больших величин, особое значение имеет спорадический слой Es. Вполне обоснованных объяснений возникновения слоя нет, хотя и опубликовано несколько гипотез (см., например, журнал «Радио» № 2 за 1962 г., стр. 25). Чаще всего слой Es появляется летом, создавая замечательные возможности для энтузиастов дальнего телевизионного приема, а также для радиолюбителей, оживляя «умершие» полосы коротких волн.

Следует отметить, что в период убытия цикла солнечной активности несколько учащаются ионосферные «бури». Перед ними радиосвязь особенно хороша.

 

Прогнозы?

 

Солнечные пятна, принадлежащие новому циклу, наблюдались уже в конце 1963 года. Поэтому следует полагать, что новый цикл может начаться в любое время. Однако опыт предыдущих минимумов показывает, что число Вольфа обычно падает ниже 10, поэтому дальнейшее падение можно ожидать в нынешнем году.

 

Каким будет следующий цикл? Точнее на это можно будет ответить после того, как станет известен характер роста нового цикла, то есть через пару лет. В настоящее время, к огорчению теле- и радиолюбителей, следует сказать, что опубликованные прогнозы исследователей Солнца не радуют. Большинство склоняется к тому, что у нового, 20-го цикла будет если не малый, то только средний максимум. Их прогнозы главным образом опираются на двухсотлетние наблюдения. Впрочем, что значит 200 лет для солнечного века?

Тэги: солнечная активность, прогноз солнечной активности, солнечные пятна, циклы солнца, солнечная цикличность, о солнечных циклах, темные пятна на солнце
 
Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (05.04.2013)
Просмотров: 2063 | Теги: 1964, Солнце, статьи, Наука и техника | Рейтинг: 0.0/0