Звезда по имени солнце
Продолжаем публикацию основных индексов солнечной активности и связанных с ней явлений в околоземном космическом пространстве и на Земле. Заканчивается солнечный цикл 22 - цикл многочисленных неожиданностей и открытий, разочарований и пересмотра наших, казалось бы, окончательно установившихся взглядов на природу активности Солнца. Рекордно короткая фаза роста (2,75 года), факт, что все самые мощные вспышечные события произошли в максимальной фазе солнечной активности, а не на фазах спада и роста, появление в июне 1991 года самой мощной во вспышечном отношении группы пятен за все время наблюдений Солнца, в которой произошло столько же мощных солнечных вспышек, сколько осуществилось за весь cолнечный цикл 21 - вот далеко не полный перечень "сюрпризов" текущего цикла солнечной активности. На рисунке приведен ход развития текущего цикла в числах солнечных пятен и в потоках солнечного радиоизлучения на волне 10,7 см - наиболее популярных индексов солнечной активности. Для построения графиков использовались сглаженные за 13 месяцев величины. Ход развития цикла 22 изображен в сравнении с предыдущими и грядущими солнечными циклами.
Итак, 1994 год явился третьим годом спада активности солнечного цикла 22. Вспышечная активность за весь рассматриваемый период оставалась на низком уровне: всего три большие вспышки рентгеновского балла, превышающего M5, были зарегистрированы за три года; по оптическому баллу 2B больших вспышек тоже осуществилось три - их основные характеристики и геоэффективность приведены в табл. 1. Сюда же добавлены и геоэффективные вспышки меньших баллов.
Вспышка 9 июля 1996 г. - первая вспышка рентгеновского балла Х с ноября 1992 г., что только подчеркивает аномальность текущего цикла солнечной активности - на фазе спада не произошло ни одной вспышки рентгеновского балла Х. Вспышка 7 апреля 1997 г. - первая большая (в оптическом диапазоне) вспышка в группе пятен нового 23-го цикла солнечной активности. Она осуществилась в слабом магнитном поле, поэтому ее рентгеновский балл соответствует малой вспышке, однако ее геоэффективность обеспечили сопутствующие ей геодинамические явления: мощный выброс вещества (транзиент) и радиовсплески II и IV типов, являющиеся отражением распространения ударной волны и возмущения в короне Солнца.
Февральская 1994 года вспышка была источником одного из самых больших протонных событий 22 цикла (третьего по величине потока протонов с энергией > 10 МэВ в максимуме 21.02/0900 UT). Длительность протонного события была почти двое суток. Максимум потока протонов совпадает с приходом к Земле межпланетной ударной волны от этой же вспышки, взаимодействие которой с магнитосферой Земли породило очень большую магнитную бурю. В 1995 году на Солнце осуществилось два протонных события: одно из них было зарегистрировано 22 апреля 1995 года. Протоны с Е >10 МэВ появились в околоземном космическом пространстве после солнечной вспышки балла М7,1/2F c началом 22/1045 UT, максимума излучения вспышка достигла в 1159 UT и закончилась в 1208 UT. Координаты вспышки S00 W85 благоприятствовали быстрому приходу солнечных протонов к Земле, однако импульсный характер рентгеновского всплеска предопределил небольшой по величине поток протонов, всего 2 pfu в максимуме потока 22/1500UT. Второе, более мощное протонное событие, осуществилось 20 октября после солнечной вспышки, которая сопровождалась радиоизлученем II и IV типов. Поток протонов c E>10 МэВ достиг окрестностей Земли 20.10 в 0825 UT, и максимум был уже в 63 pfu 20/1210 UT, конец события - 20/2350 UT.
Наиболее значительным событием 1994 года была внезапная крупномасштабная перестройка магнитных структур южного полушария Солнца 14 апреля. Наблюдать это новое явление на Солнце удалось с помощью рентгеновского телескопа на японском научном спутнике "Йоко". Выброс небольшого по размерам волокна на юго-западе солнечного диска в начале суток 14.04 привел к полной перестройке рентгеновской картины южного полушария Солнца. Арочные рентгеновские структуры, образовавшиеся в результате перестройки, охватили почти все южное полушарие Солнца и были видны в течение последующих 7 суток. Выброс коронального вещества (транзиент, CME, coronal mass ejection - принятые в научной литературе термины), который, без сомнения, сопровождал это явление, породил межпланетное возмущение, достигшее Земли 16 апреля. Внезапный геомагнитный импульс (следствие воздействия быстрого межпланетного возмущения на магнитосферу Земли), отмеченный наземными геомагнитными обсерваториями 16/2004 UT дал начало большой геомагнитной буре, длившейся чуть меньше суток. По всей видимости, такие события возможны, когда выброс волокна происходит на высоких широтах, вне зоны пятнообразования, где магнитные поля только фоновые. В этом случае узлы вспышечного процесса, которые обращены к полюсу (вспышечная лента), могут распространяться через полюс до зоны пятнообразования на невидимой стороне солнечного диска. Еще одно такое событие, вероятно, произошло 31 июля 1992 года в северо-восточном секторе видимого солнечного диска. К сожалению, пока такие события можно выявить только по картинкам в мягком рентгене, что ставит вопрос о введении в Службу Солнца регулярного проведения таких наблюдений.
Большая магнитная буря, зарегистрированная 7-8 апреля 1995 года, по-видимому, явилась следствием одновременного воздействия на Землю геоэффективной корональной дыры (КД) и выброса утром 5 апреля солнечного волокна с координатами S15 W24. Планетарный Аp-индекс достиг значения 74, а в Москве - 90.
Малые магнитные бури были, в основном, повторяющимися и их источники - солнечные корональные дыры. Одной из неожиданностей прошедшего 22-го цикла явились длительные рекуррентные магнитные бури начала 1994 года, сопровождавшиеся возрастанием потоков высокоэнергичных электронов с энергиями E > 2МэВ, которые регистрируются на геостационарных высотах. В январе длительность такой магнитной бури составила 8 суток (11-18.01), в феврале - 12 (5-16.02), в марте - 17 (2-18.03), в апреле - 14 (2-15.04), в мае - 10 (1-10.05) и последний период - 9 суток (28.05-05.06). Такие длительные периоды магнитных бурь последний раз наблюдались в 19-м цикле солнечной активности. Источником этих длительных магнитных бурь явилась большая корональная дыра в южном полушарии Солнца, соединенная с практически постоянно существующей полярной КД. Однако пока не ясен физический механизм, обеспечивший высокую геоэффективнсть данной корональной дыре.
В табл. 2 приводятся ежемесячные значения чисел Вольфа, потока радиоизлучения на волне 10,7 см, геомагнитного индекса Ар, а также сведения о количестве солнечных вспышек.
Таблица 1. Наиболее значительные вспышки и вызванные ими явления
| Дата |
Начало UT |
Длит. мин |
Коорд. j |
Коорд. l |
Балл |
Pr, pfu |
Mагнитные бури |
| 02.01.94 | 22:48 | 37 | N12 | E16 | SN/M6.5 | ||
| 16.01.94 | 23:06 | 58 | N04 | E71 | 1B/M6.1 | ||
| 20.02.94 | 01:04 | >120 | N09 | W02 | 3B/M4.0 | 10000 | ОБМБ 21-22.02 |
| 19.10.94 | 20:47 | 184 | N12 | W24 | 1F/M3.2 | 35 | УМБ 22-24.10 |
| 14.12.94 | 05:35 | >20 | S10 | W07 | 1N/M2.5 | ММБ 15-16.12 | |
| 03.02.95 | 01:35 | >20 | S14 | E32 | 2B/M4.3 | ||
| 04.02.95 | 15:44 | >15 | S16 | E07 | 2B/M2.6 | MMБ 07-08.02 | |
| 22.04.95 | 11:28 | 31 | S00 | W85 | 2F/M7.1 | 2 | |
| 20.10.95 | 05:54 | 117 | S09 | W55 | 1F/M1.5 | 63 | |
| 09.07.96 | 09:05 | 48 | S10 | W30 | 1B/X2.6 | ||
| 07.04.97 | 13:50 | 60 | S30 | E19 | 3N/C6.8 | УМБ 10-11.04 |
Оптический балл вспышек: F - слабая, N - нормальная, В - яркая; цифра перед буквой характеризует площадь, j - гелиографическая широта, l - угловое расстояние от центрального меридиана. Pr - поток солнечных протонов в максимуме в единицах потока протонов pfu - число протонов через 1 см2 за 1 с в стерадиане. ММБ, УМБ, БМБ, ОБМБ - малая, умеренная, большая и очень большая магнитные бури.
Таблица 2. Среднемесячные характеристики солнечной и геомагнитной активности с 1994 года.
|
Месяцы Индексы |
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | Средние за год |
| 1994 | |||||||||||||
| W | 57.8 | 35.5 | 31.7 | 16.1 | 17.8 | 28.0 | 35.1 | 22.5 | 25.7 | 44.0 | 18.0 | 26.2 | 29.9 |
| F10.7 | 115.0 | 99.6 | 90.4 | 79.1 | 79.9 | 77.3 | 74.5 | 76.0 | 79.0 | 87.7 | 80.9 | 84.1 | |
| Ap | 15 | 30 | 24 | 29 | 26 | 14 | 11 | 8 | 12 | 22 | 14 | 13 | |
| >M4 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 |
| M1-М4 | 8 | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 7 | 0 | 1 | 0 | 1 | 21 |
| Всего | 217 | 67 | 111 | 60 | 40 | 56 | 81 | 101 | 72 | 117 | 45 | 99 | 1066 |
| 1995 | |||||||||||||
| W | 24.2 | 29.9 | 31.1 | 14.0 | 14.5 | 15.6 | 14.5 | 14.3 | 11.8 | 21.2 | 9.0 | 10.0 | 17.5 |
| F10.7 | 82.7 | 85.6 | 85.1 | 77.7 | 75.6 | 73.8 | 73.8 | 73.8 | 72.0 | 77.9 | 74.2 | 72.6 | 77.1 |
| Ap | 14 | 15 | 15 | 16 | 18 | 11 | 8 | 9 | 13 | 16 | 9 | 9 | 13.7 |
| >M4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| M1-М4 | 0 | 5 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | 0 | 10 |
| Всего | 82 | 95 | 77 | 42 | 69 | 66 | 29 | 37 | 23 | 99 | 14 | 6 | 639 |
| 1996 | |||||||||||||
| W | 11.5 | 4.4 | 9.2 | 5.1 | 5.6 | 11.8 | 8.8 | 14.0 | 1.8 | 1.8 | 18.6 | 12.7 | 8.7 |
| F10.7 | 74.5 | 71.6 | 70.7 | 69.6 | 70.1 | 69.6 | 71.2 | 72.4 | 69.4 | 69.3 | 78.7 | 72.4* | 71.6* |
| Ap | 9 | 10 | 11 | 11 | 7 | 5 | 7 | 9 | 15 | 11 | 6 | 6 | 12 |
| >M4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| M1-М4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 5 |
| Всего | 14 | 3 | 15 | 34 | 21 | 16 | 54 | 31 | 3 | 0 | 191* | ||
| 1997 | |||||||||||||
| W | 6.5* | 7.6* | 8.8* | 15.8* | 18.5* | 0 | |||||||
| F10.7 | 74.0* | 73.8* | 73.5* | 74.5* | |||||||||
| Ap | 8 | 10 | 7 | 10* | |||||||||
| >M4 | 0 | 0 | |||||||||||
| M1-М4 | 0 | 0 | |||||||||||
| Всего |
* - предварительные данные. Для W, F10.7 и Ap в столбце "Год" приведены среднегодовые значения, для остальных - сумма за год. ">M4" означает число вспышек, сопровождавшихся потоком мягкого рентгеновского излучения (1-8 A) более 4x10-5 Вт/м2 у Земли (см. "Вселенная и мы", N1).
Солнечная активность с 1954 по 1995 гг. и прогноз до 2012 года. Прогноз предстоящих циклов солнечной активности (23-24) был представлен на декабрьской конференции солнечников 1995 г. в ГАИШ. Результаты приведены на рисунке вместе с данными для четырех последних циклов. Сплошной линией изображен ход чисел Вольфа, а пунктиром - значения потока радиоизлучения на частоте 2800 МГц (10.7 см), как известно, хорошо коррелирующие с числами пятен, а также с интенсивностью ультрафиолетового излучения Солнца. После уточнения эпохи минимума цикла 22 (обозначим ее Х) кривые циклов 23-24 надо сдвинуть вправо на Х-1996.8. (Э. В. Кононович и др., Солнечные данные. Статьи и сообщения. 1995-1996. с. 33-37. СПб., 1997).