Солнечный цикл

Солнечный цикл Холлстатта с периодом 2 300 лет.

«Со́лнечный ци́кл» — периодические изменения в поведении Солнца. Предполагается наличие большого количества циклов с разными периодами, но на 2009 год из наблюдений достоверно подтверждено существование только 11- и 22-летних циклов.

Наблюдаемые циклы

• 11-летний цикл: характеризуется постепенным увеличением числа пятен и последующим быстрым их исчезновением в течение периода времени 9—12 лет. Называется также в честь немецкого астронома С. Г. Шваба циклом Шваба. Дифференциальное вращение конвекционной зоны Солнца как функции от долготы организует магнитное поле и консолидирует потоки плазмы, что в свою очередь усиливает магнитную составляющую и нагрев, что в конечном итоге приводит к всплытию их к поверхности. По мере того как они приближаются к границе фотосферы, они нарушают конвективный перенос тепла из центра звезды, тем самым приводя к появлению видимых пятен (см. Модель Бабкока). Видимая поверхность Солнца или фотосфера, излучает больше энергии вместе с увеличением числа пятен, что выражается в общем увеличении светимости примерно на 0,1 % во время максимумов^[1]. Вместе с тем, светимость уменьшается на 0,3 % на период до 10 дней во время прохождения больших групп пятен на видимой поверхности Солнца, а увеличение светимости, связанное с факелами, составляет 0,05 % и может продолжаться до 6 месяцев^[2].
• 22-летний цикл: магнитное поле Солнца обращается в течение 11-летнего цикла, таким образом в течение 22 лет оно возвращается в исходное состояние. Этот цикл носит название также цикла Хейла в честь американского астронома Д. Э. Хейла.
• 87-летний цикл (70—100 лет): по предположениям, представляет из себя модуляцию 11-летнего цикла. Носит название цикла Глейшберга (см. нем. W.Gleißberg).
• 210-летний цикл: известный также как Швейцарский цикл и цикл Де Врайеса.
• 2300-летний цикл^[3][4] или цикл Холлстатта^{[источник не указан 565 дней]}.
• 6000-летний цикл.

Радиоуглеродный анализ указывает на существование циклов с периодами 105 лет, 131 год, 232 года, 385 лет, 504 года, 805 лет и 2241 год. Исследование минеральных слоев позднего Пермского периода говорят о наличии 240 миллионов лет назад цикла с периодом 2500 лет. Чувствительность климата к циклическим вариациям солнечной активности возрастает вместе с увеличением длительности конкретного периода по причине большой тепловой инерции океанов, которая сглаживает краткосрочные изменения. Например, климат в 1,5 раза более чувствителен к циклу Хейла по сравнению с циклом Шваба, тепловая инерция также создает задержку до 2,2 лет в климатических изменениях^[5].

Предсказания на основании определенных циклов

Солнечный спектр в космосе и на поверхности Земли.

• Простая модель на основании базового 11-летнего цикла с увеличенной в два раза амплитудой колебаний дают условия, близкие к периоду Голоцена или Солнечного оптимума. Экстраполяция предполагает постепенное охлаждение в течение следующих столетий с короткими периодами усиления активности до условий Малого ледникового периода в последующие 500 лет. Этот холодный период может смениться через 1500 лет теплым периодом с условиями, близкими к максимуму Голоцена^[6].
• Имеются некоторые свидетельства квазипериодических изменений в числе пятен, что должно накладываться на периодические изменения, с продолжительностью порядка 90 лет. Согласно этим исследованиям 2005 года, следующий период максимума — 2010 год — должен иметь число Вольфа 145±30, в то время как следующий максимум 2023 года — 70±30^[7].
• Радиоуглеродная датировка дает такие результаты на следующие периоды:^[8]

Длина цикла	Имя цикла	Последняя аномалия (C14)	Следующее "потепление"
232	—— ? ——	1922	2038
208	Швейцарский цикл	1898	2002
88	цикл Глейшберга	1986	2030

Солнечное излучение на Земле и вне атмосферы

Различные атмосферные газы в той или иной степени поглощают приходящее излучение на свойственных только им длинах волн, также на излучение Солнца оказывают влияние облака и пыль в атмосфере. Таким образом, для определения изменений солнечной активности требуются внеатмосферные измерения. Имеются свидетельства уменьшения яркости солнечного света на поверхности Земли в последние 50 лет, что связывается прежде всего с загрязнением атмосферы, а не с солнечной активностью.

Изменения в ходе циклов Миланковича

Дополнительные сведения: Циклы Миланковича

Некоторые вариации в инсоляции происходят не по причине изменений солнечной активности, а объясняются свойствами и эволюцией орбитального движения Земли вокруг Солнца. Кратковременные изменения происходят из-за изменения расстояния до Солнца при нахождении планеты в перигелии или афелии, долговременные вариации происходят из-за эволюции параметров орбиты Земли и ее параметров вращения вокруг собственной оси (см. рис.). Долговременные вариации приводит к значительным локальным изменениям (25 %), но глобальные изменения незначительны. Последнее существенное изменение соответствовало по времени климатическому оптимуму Голоцена и заключалось в увеличении наклона оси вращения Земли до 24°.

См. также

• Солнечная активность
• Климат
• Глобальное потепление
• Список циклов солнечной активности

Примечания

1. ↑ Светимость Солнца в течение полного солнечного цикла (en). Nature, 351, 42 - 44 (1991). Проверено 10 марта 2005.
2. ↑ Observations of solar irradiance variability, Willson, R.C., Gulkis, S., Janssen, M., Hudson, H.S., Chapman, G.A., (1981), Science, 211, p. 700
3. ↑ The Sun and Climate, USGS: science for a changing world
4. ↑ The ~2400-year cycle in atmospheric radiocarbon concentration: bispectrum of 14C data over the last 8000 years, S. S. Vasiliev & V. A. Dergachev, Annales Geophysicae (2002) 20: 115–120 (C) European Geophysical Society 2002
5. ↑ (2005) «Estimated solar contribution to the global surface warming using the ACRIM TSI satellite composite» (PDF). Geophysical Research Letters 32 (L18713): 1–4. DOI:10.1029/2005GL023849.
6. ↑ (2000) «Geophysical, archaeological, and historical evidence support a solar-output model for climate change» (PDF). PNAS 97: 12433–12438. DOI:10.1073/pnas.230423297. PMID 11050181.
7. ↑ (2004) «What the Sunspot Record Tells Us About Space Climate» (PDF). Solar physics 224: 5–19. DOI:10.1007/s11207-005-3996-8.
8. ↑ SOLAR VARIABILITY: climatic change resulting from changes in the amount of solar energy reaching the upper atmosphere.. INTRODUCTION TO QUATERNARY ECOLOGY. Проверено 11 марта 2005.

Ссылки

• Энциклопедия Солнца
• Статья «Солнце» в энциклопедии «Физика космоса»
• Солнце и жизнь Земли
• Солнце и Земля. Единые колебания
• Солнце. Солнечная система. Общая астрономия
• Путешествие из центра Солнца
• «Солнце» — статья в Физической энциклопедии