Звезда по имени солнце

Солнце в текущем 23-м цикле солнечной активности

В.Н.Ишков

Со времени выхода последнего выпуска нашего альманаха Солнце миновало точку минимума солнечного цикла 22 и не только вступило в новый цикл своего развития 23, но, возможно, уже достигло его максимума. Точку минимума цикла 22 Солнце прошло в мае 1996 года и две последние большие вспышки из табл. 1 этой рубрики из прошлого выпуска нашего альманаха формально произошли уже в новом цикле.

Прошедший цикл 22 (1986-1996) был четным, т.е., как принято считать, он явился первой половиной физического 22-х летнего цикла: вместе с тем он преподнес целый ряд сюрпризов. По максимальному числу Вольфа (158.1) это был самый высокий цикл, но по длительности (9.75 г.) - самый короткий. Его ветвь роста имела наименьшую продолжительность (2.92 г). Он также имел двухвершинный максимум активности: вторичный был отмечен в январе-феврале 1991 г. (W=147.6) и совпал с максимами числа всплывающих потоков и вспышечной активности. В цикле 22 было беспрецедентное количество больших вспышечных групп пятен на широтах выше 25° в обеих полусферах, причем большинство самых мощных вспышек произошли именно в этих группах пятен.

Необычно коротким был также период переполюсовки общего магнитного поля Солнца на широтах образования активных областей (около полугода, в июле-декабре 1990 г.) В трех других циклах она занимала не менее года. Обычно самые мощные вспышки происходят на фазах роста и, особенно, спада. В цикле 22 все большие события произошли в фазе максимума, а на спаде за три с половиной года не произошло ни одной большой вспышки.

Можно предположить, что текущий цикл 23 станет началом серии «типичных» солнечных циклов. Почти четыре года его развития позволяют выявить некоторые особенности его эволюции и сделать предположение о возможном дальнейшем ходе его развития. Так как прошедший цикл был самым большим четным одиннадцатилетним циклом за всю историю наблюдений Солнца, то, согласно правилу Гневышева-Оля, можно ожидать, что цикл 23 будет очень высоким. Однако полное отсутствие больших событий на фазе спада и вялое развитие нового цикла в первые два года позволило высказать предположение о том, что текущий цикл не сможет стать большим.

Рассмотрим основные характеристики текущего цикла солнечной активности по итогам 45 месяцев его развития. Формально его начало пришлось на май 1996 г. при значении сглаженного числа Вольфа W^*_мин=8.1. Первая группа цикла 23 появилась непосредственно в точке минимума в мае 1996 г., тогда как во всех изученных циклах первые группы пятен нового цикла появлялись не менее чем за полтора года до точки минимума. Фаза роста началась в сентябре 1997 г. (W=51.3, F10.7=96.2), когда на видимом диске Солнца появились две первые большие группы солнечных пятен с площадями более 500 м.д.п. Несмотря на это за весь период 45 месяцев произошло значительное отставание по общему количеству активных областей (всего их было 891) от их количества в циклах 21 и 22 (соответственно 1583 и 1338). Вместе с тем, возможно, впервые появился намек на тенденцию, что «дефициту» числа активных областей сопутствует «избыток» корональных дыр: в цикле 21 их было более 136, в 22-ом 148, а в 23-ем уже 261. Сами группы пятен в цикле 22 меньше по размерам, менее сложные, с более медленным темпом развития и большим временем жизни. Это характерные признаки стабильных (не вспышечных) активных областей, которые могут указывать на более слабую циркуляцию в солнечной конвективной зоне в текущем цикле по сравнению с несколькими предыдущими. Количество высокоширотных (>30°) групп пятен близко к «нормальному», наблюдаемому во всех изученных циклах и значительно уступает циклам 22 и 19. Следствием дефицита вспышечных активных областей явилось значительное отставание текущего цикла по количеству оптических вспышек, рентгеновских всплесков, в том числе больших, и протонных событий. Снижение вспышечной активности привело к значительному росту количества дней со спокойными геомагнитными условиями. В тоже время количество очень больших магнитных бурь (Ар>100) остается на уровне высоких солнечных циклов, что согласуется с правилом осуществления самых больших вспышечных событий на фазах роста и спада солнечных циклов. В начале ноября 1997 года в активной области южного полушария Солнца произошли первые мощные протонные вспышки текущего цикла. В конце ноября «заработало» и северное полушарие, где активная область произвела 3 большие вспышки. Наиболее замечательным событием фазы роста текущего цикла была большая гелиосферная буря в конце апреля - начале мая. Она была вызвана большими вспышками в двух группах пятен южного полушария, разнесенных по долготе почти на 190 град. Земля не менее 5 раз подвергалась воздействию межпланетных ударных волн от этих вспышек. После них в околоземном космическом пространстве развились одна большая и 3 малых магнитных бури. В это же время на Солнце неоднократно наблюдались не привязанные к конкретным вспышкам радио всплески II и IV типов, что дает возможность предположить активные события на невидимой полусфере Солнца. До конца 1998 года на Солнце отмечены еще два периода больших солнечных вспышек: в августе и в конце ноября. Большие вспышки второй декады августа (5 событий) осуществились в группе пятен, которая в это время находилась на восточной полусфере Солнца. Их геоэффективность была незначительной. Достаточно бурное развитие фазы роста солнечного цикла дало повод ожидать высокую активность и в максимуме подобно предыдущему циклу. Однако с конца ноября и до 2 августа 1999 года ни одной вспышки балла Х на Солнце не произошло, что типично для большинства изученных солнечных циклов. Очевидно, текущий цикл развивается по сценарию типичному для нормальных циклов солнечной активности. Поэтому вероятно появление мощных вспышек, начиная со второй половины 2001 и вплоть до 2004 года, иногда сопровождаемых очень сильными магнитными бурями. Поэтому можно предположить, что цикл 23 достиг главного максимума в апреле 2000 года на 48 месяце своего развития. Величина W_max при этом достигла значения 120,7.

Таблица 1 Наиболее значительные вспышки и вызванные ими явления

Оптический балл вспышек: F - слабая, N - нормальная, B - яркая; цифра перед буквой характеризует площадь вспышки, j - гелиографическая широта, l - угловое расстояние от центрального меридиана. Pr - поток солнечных протонов в максимуме в солнечных единицах потока протонов (сеп - число протонов c энергиями > 10 МэВ через 1см² за 1с в стерадиане); GLE - проявилась в возрастании на нейтронных мониторах, что свидетельствует о приходе к Земле протонов с энергиями > 1 ГэВ. ММБ, УМБ, БМБ, ОБМБ - малая, умеренная, большая и очень большая магнитные бури.

Таблица 2 Среднемесячные характеристики солнечной и геомагнитной активности.

* - 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 Aнгстрем) более 4x10^-5 Вт/м² у Земли (см. «Вселенная и мы», N№1).