Переосмысление солнечных циклов: новая физическая модель подтверждает планетарную гипотезу
Солнце в настоящее время снова приближается к максимальной активности в 11-летнем «цикле Швабе». Изображение Solar Orbiter за октябрь 2023 года. Автор: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team
Исследователи из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) и Латвийского университета предложили первое комплексное физическое объяснение различных циклов солнечной активности. Оно идентифицирует вихревые токи на Солнце, известные как волны Россби, как посредников между приливными влияниями Венеры, Земли, а также Юпитера и магнитной активностью Солнца.
Таким образом, исследователи представляют последовательную модель солнечных циклов различной продолжительности — и еще один веский аргумент в поддержку ранее спорной планетарной гипотезы. Результаты теперь опубликованы в журнале Solar Physics.
Хотя находящееся рядом с нами Солнце является наиболее изученной звездой, на многие вопросы его физики до сих пор не даны полные ответы. К ним относятся ритмические колебания солнечной активности. Самым известным из них является то, что в среднем Солнце достигает максимума радиации каждые одиннадцать лет — эксперты называют это циклом Швабе.
Солнечная цикличность — периодические изменения в солнечной активности. Наиболее известен и лучше всего изучен солнечный цикл с длительностью около 11 лет («цикл Швабе»). Иногда, в узком смысле, под солнечным циклом понимают именно 11-летний цикл солнечной активности. Выделяют также удвоенный цикл Швабе длиной около 22 лет (так называемый «цикл Хейла»), имея в виду, что состояние глобального магнитного поля Солнца возвращается к исходному через два полных 11-летних цикла. Википедия
На цикл Швабе накладываются другие, менее очевидные колебания активности длительностью от нескольких сотен дней до нескольких сотен лет, каждое из которых названо в честь своих первооткрывателей. Хотя уже предпринимались различные попытки объяснить эти циклы и математические расчеты, комплексной физической модели до сих пор не существует.
Планеты задают ритм
Земля́ — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Самая плотная, пятая по диаметру и массе среди всех планет Солнечной системы и крупнейшая среди планет земной группы, в которую входят также Меркурий, Венера и Марс. Единственное известное человеку в настоящее время тело во Вселенной, населённое живыми организмами. В публицистике и научно-популярной литературе могут использоваться синонимические термины — мир, голубая планета, Терра (от лат. Википедия
Читайте также:Авторы Genshin Impact выпустили трейлеры обновления «Сплетение вечного сна»Разработчики ролевого боевика Exodus рассказали о напарниках и роли Мэттью МакконахиПрибрежные дюны Южной Австралии приходят в движениеОкеанские леса: как «плавающие» мангровые заросли могут принести широкий спектр экологических и социальных выгодИсследование: Австралию ждёт мегазасуха на десятилетия
Магнитное поле Солнца формируется в результате сложных движений электропроводящей плазмы внутри Солнца. «Вы можете думать об этом как о гигантской динамо-машине. Хотя эта солнечная динамо-машина сама по себе генерирует примерно 11-летний цикл активности, мы думаем, что влияние планет затем вмешивается в работу этой динамо-машины, неоднократно давая ей небольшой толчок и тем самым вызывая на Солнце необычайно стабильный 11,07-летний ритм», — объясняет Стефани.
Несколько лет назад он и его коллеги обнаружили в доступных данных наблюдений убедительные доказательства такого рода синхронизированного процесса. Они также смогли соотнести различные солнечные циклы с движением планет, просто используя математические методы. Однако поначалу корреляцию не удалось в достаточной степени объяснить физически.
Волны Россби на Солнце действуют как посредники
«Теперь мы нашли лежащий в основе этого физический механизм. Мы знаем, сколько энергии требуется для синхронизации динамо-машины, и мы знаем, что эта энергия может передаваться Солнцу с помощью так называемых волн Россби. Самое замечательное, что теперь мы можем объяснить не только цикл Швабе и более продолжительные солнечные циклы, но и более короткие циклы Ригера, которые мы даже не рассматривали ранее», — говорит Стефани.
Волны Россби — это вихревые течения на Солнце, подобные крупномасштабным волновым движениям в атмосфере Земли, которые управляют системами высокого и низкого давления.
Исследователи подсчитали, что приливные силы во время весенних приливов на двух из трех планет — Венере, Земле и Юпитере — обладают именно теми свойствами, которые необходимы для активации волн Россби, что имеет множество последствий.
Прежде всего, эти волны Россби затем достигают достаточно высоких скоростей, чтобы дать солнечному динамо-машине необходимый импульс. Во-вторых, это происходит каждые 118, 193 и 299 дней в соответствии с циклами Ригера, наблюдавшимися на Солнце. И в-третьих, на этой основе можно рассчитать все дополнительные солнечные циклы.
Все циклы объясняются одной моделью
Здесь на помощь приходит математика: наложение трех коротких циклов Ригера автоматически приводит к выдающемуся 11,07-летнему циклу Швабе. И модель даже предсказывает долгосрочные колебания Солнца, поскольку движение Солнца вокруг центра тяжести Солнечной системы вызывает так называемый период биений продолжительностью 193 года на основе цикла Швабе.
Это соответствует порядку величины другого наблюдавшегося цикла — цикла Зюсса-де Фриза.
В этом контексте исследователи обнаружили впечатляющую корреляцию между рассчитанным 193-летним периодом и периодическими колебаниями климатических данных. Это еще один убедительный аргумент в пользу планетарной гипотезы, поскольку «острый пик Зюсса-де Фриза на 193 году вряд ли можно объяснить без фазовой стабильности в цикле Швабе, которая присутствует только в синхронизированном процессе», — считает Стефани.
Означает ли это, что на вопрос о том, следует ли Солнце за движением планет, наконец-то дан ответ? Стефани говорит: «Вероятно, мы будем уверены на 100% только тогда, когда у нас будет больше данных. Но аргументы в пользу процесса, синхронизируемого планетами, сейчас очень сильны».
Больше информации: F. Stefani et al, Rieger, Schwabe, Suess-de Vries: The Sunny Beats of Resonance, Solar Physics (2024). DOI: 10.1007/s11207-024-02295-x
0 комментариев