Смена активности и магнитных полюсов солнца
Известно, что Солнце, Земля и большинство других планет Солнечной системы имеют свои магнитные поля. Основными характеристиками их является наличие магнитных полюсов, соединенных магнитной осью с определенным углом наклона. Их расположение и направление чаще всего не совпадает с так называемыми географическими полюсами и осями, вокруг которых вращаются планеты. В отличии от них магнитные полюса не имеют четкого фиксированного положения. Время от времени, с определенной периодичностью, они не только перемещаются, но и, могут, поменяться местами. Так примерно раз в 11 лет происходит смена магнитных полюсов у Солнца. При этом северный полюс постепенно переходит на место южного полюса, а южный — на место северного. Все это происходит в течение определенного времени совершенно незаметно для человечества. Однако до настоящего времени отсутствует не только научное объяснение, но и более-менее приемлемая гипотеза причины этого явления.
Согласно проведенным исследованиям, свойство магнитного поля Солнца существенно отличается от Земного. Оно крайне нестабильно и не поддается такому простому описанию, как дипольное поле Земли. Магнитное поле на Солнце является далеко не единственным. На него накладываются магнитные поля солнечных пятен. Они имеют величину в несколько тысяч гаусс. Это – холодные тёмные образования на поверхности солнца, часто имеющие форму круга. Количество пятен на Солнце зависит от его активности. Изменение их количества от минимума до максимума и обратно, называется солнечным циклом. Его средняя продолжительность составляет около 11 лет. В конце цикла, в период максимальной активности, происходит смена магнитных полюсов Солнца.
При существующей, относительно небольшой периодичности, смена полюсов Солнца повторялась уже большое количество раз, но до сих пор не нашла научного объяснения.
Все данные явления легко объясняются использованием предложенной мною гипотезы извержения вулканов и наличия суперзвезд (ГИВиНС) [1, с. 194]. Суть этой гипотезы схематично представлена на рисунке 1. Она заключается в том, что звезды – это не небесные тела в виде газового шара, а жерла вулканов, заполненные светящимся звездным веществом. Они располагаются на твердой поверхности гигантских суперзвезд сферической формы и связаны каналами с их внутренней частью (полостью), содержание которой аналогично существующему составу звезд. Суперзвезда вращается вокруг собственной оси и центра галактики.
Учитывая относительно огромные размеры суперзвезд, можно предположить, что на поверхности каждой из них может находиться большое количество звезд (жерл), различного диаметра. Все они соединяются каналами (жерлами) с одним общим центром, где протекают термоядерные реакции. Оболочка суперзвезд представляет собой твердую корку, которая по химическому составу соответствует планетам земной группы.
Рождение звезды вызвано началом извержения, под действием внутреннего давления, с поверхности суперзвезды вулкана и сопровождается мощным выбросом похожим на взрыв. При этом из жерла вулкана, с закручиванием против часовой стрелки по спирали выбрасывается не густая лава, а большое количество газа, фотонов, раскаленных (расплавленных) и прочих частиц (сгустков) материала, а также крупных и мелких твердых частиц оболочки, образующих в последующем планеты и туманность. Продукты извержения вулкана имеют форму расширяющегося конуса, аналогично смерчу (торнадо).
Гипотеза процесса образования суперзвезд и рождения звезды изложена в источнике [2, с. 239].
Наблюдениями за Солнцем установлено, что скорости вращения различных участков его поверхности существенно отличается. Экваториальная часть Солнца совершает полный оборот вокруг своей оси за 25 земных суток, а участки вблизи полюса за 36 дней. Поэтому условно принято, что Солнце совершает один полный оборот вокруг своей оси примерно за 1 месяц.
Это больше напоминает движение поверхности жидкости, налитой в емкость с круглой поверхностью, вращающуюся по окружности с достаточно большой скоростью. При этом будет иметь место более быстрое перемещение поверхности жидкости в наиболее широкой его средней части (экваторе) и замедленное, вследствие торможения о стенки емкости, в наиболее узкой части (на полюсах).
Поэтому более реальной, по моему мнению, является гипотеза расположения Солнца на поверхности гигантской суперзвезды. В этом случае время вращения Солнца будет равно длительности полного оборота суперзвезды вокруг своей оси. Считаю, что это время равно полному циклу смены полюсов Солнца, с возвращением их в исходное положение, т.е. составляет около 22 земных лет.
Этот процесс схематично представлен на рисунке 2, где для наглядности принято, что ось вращения суперзвезды расположена вертикально, а ось магнитного поля почти перпендикулярно к оси вращения.
Согласно общепринятой теории Солнце и планеты Солнечной системы сформировались из одного газопылевого облака. Его вращение привело к уплотнению центральной части, где образовалось Солнце. Из остатков газопылевого облака сформировались планеты. В этом случае ось вращения Солнца должна быть перпендикулярна плоскости орбит планет. Однако на самом деле она отклонена от вертикали примерно на шесть градусов. Попытки ученых найти этому объяснение оказались безрезультатными.
Наклон оси вращения Солнца легко объясняется расположением его на поверхности суперзвезды в ее северном полушарии под углом ; = 6° к оси вращения суперзвезды. Орбита вращения Солнца А1В1А2В2А1 при этом будет располагаться вблизи северного полюса оси вращения суперзвезды.
Рассчитаем ориентировочный диаметр суперзвезды (D), используя прямоугольный треугольник ОА1О1 рисунка 2 и следующие данные:
— скорость вращения внешних видимых слоёв Солнца на экваторе V = 7284 км/ч;
— полный цикл смены полюсов Солнца, с возвращением их в исходное положение, ; = 22 земных года;
— угол отклонения оси вращения Солнца от вертикали ; = 6°;
— количество суток в году 365,25;
— продолжительность суток 24 часа.
Тогда, диаметр суперзвезды можно определить по формуле (см. рис.)
Получается, что диаметр суперзвезды в 3077 раз больше диаметра Солнца.
Длительные наблюдения за цикличностью смены активности и полюсов у Солнца показали, что возможны отклонения от графика как в одну, так и в другую сторону. Особенно значительные колебания имеют место при переходе от максимума солнечной активности к ее минимуму и наоборот. Научного объяснения этому пока нет.
Утверждение [3, с. 1], что внутри звезды может присутствовать магнитное поле, не выходящее на поверхность и поэтому недоступное для прямых астрофизических наблюдений, можно отнести к суперзвезде, т.к. ее внутренняя часть полностью соответствует существующей модели звезды. Согласно предлагаемой мной гипотезе, перемещение Солнца осуществляется в магнитном поле суперзвезды, которое находится не на твердой поверхности, а внутри ее, и поэтому вместе с ней не вращается. Ориентация направления этого поля периодически может несколько отклоняться в ту или иную сторону, вследствие перемещения магнитных полюсов суперзвезды.
Магнитные поля Солнца и суперзвезды взаимосвязаны. Магнитное поле Солнца взаимодействует с более сильным магнитным полем суперзвезды, образуя квадруполь (нижняя часть рисунка 3). При этом часть силовых линий, выходящих из северного полюса суперзвезды, падает на поверхность южного полюса Солнца, проникая в глубь его. Во время движения силовые линии увлекают за собой из около суперзвездного пространства холодные заряженные частицы и сгустки, находящейся здесь, плазмы. Падая на Солнце, они охлаждают и намагничивают его поверхность в этом месте, образуя пятна с пониженной температурой и повышенной напряженностью магнитного поля. Таким образом, на южном полюсе Солнца темные пятна — это места входа в Солнце силовых линий, выходящих из северного полюса суперзвезды и Солнца. Чем ближе располагается северный магнитный полюс суперзвезды к солнечной орбите, тем больше пятен образуется на Солнце.
Аналогично происходит выход силовых линий из северного полюса Солнца в южный полюс суперзвезды. Скопление силовых линий в месте их выхода приводит к повышению напряженности магнитного поля в этом месте. Нагрев поверхности Солнца осуществляется за счет поднимающихся из глубинных слоев высокотемпературных порций плазмы, которая может двигаться только вдоль магнитных линий. Их выход с поверхности способствует оттоку тепла вместе с ними и препятствует разогреву вещества в данном месте. Таким образом, солнечные пятна на северном полюсе Солнца возникают в тех местах, где из него выходят на поверхность силовые линии.
Исследованиями ученых давно доказано, что на Земле величина магнитного поля, по мере удаления от полюса и приближения к экватору, уменьшается. Тоже самое происходит и у суперзвезды. Поэтому, минимум солнечной активности наблюдается в те моменты, когда Солнце, при вращении по орбите, пересекает линию условного экватора магнитного поля суперзвезды в точках В1 и В2 (рисунок 2). Это происходит два раза за полный цикл оборота суперзвезды вокруг своей оси, т.е. примерно через каждые 11 лет. Аналогично этому, максимум, примерно с такой же периодичностью, наблюдается в те моменты, когда солнце находится на наиболее удаленном расстоянии от магнитного экватора суперзвезды в точках А1 и А2, наиболее близко расположенных к магнитным полюсам суперзвезды.
Одним из важных факторов, не находящих до настоящего времени четкого объяснеиия, является непостоянство продолжительности периодов смены солнечной активности. Причина колебания длительности периода между максимумом и минимумом солнечной активности заключается в перемещении магнитных полюсов суперзвезды, а, следовательно, и магнитного экватора, на котором располагаются точки минимальной активности. Исследованиями давно установлено, что на Земле относительно четкая линия существует только для географического экватора, а для магнитного — нет, т.к. магнитные полюса постоянно перемещаются с одного места на другое. Тоже самое присуще и полюсам магнитного поля суперзвезды. Учитывая относительно большую длительность цикла, можно утверждать, что смещение полюсов за это время может быть очень значительным. В связи с этим, четкой границы между северным и южным магнитными полюсами у суперзвезды нет. Она носит расплывчатый характер. Именно этим можно объяснить нестабильность процесса и колебания длительности периодов при смене солнечной активности для разных циклов.
Что касается смены магнитных полюсов, то как видно из рис. 2, если проследить по орбите движение Солнца по поверхности суперзвезды, то при прохождении им точки А2, возможны два варианта:
1 – под влиянием сильного магнитного поля южного полюса суперзвезды произойдет как бы притягивание (торможение) северного полюса солнца и отталкивание одноименного южного, т.е. произойдет переполюсовка. При дальнейшем движении также образуется магнитный квадруполь, аналогичный изображенному в нижней части на рисунке 3, но с движением Солнца в противоположную сторону. Взаимодействие силовых линий северного полюса суперзвезды с Солнцем приведет к образованию большого количества пятен на Солнце и повышению его активности. Процесс продолжится до точки А1, где произойдет такая же смена полюсов с возвратом к первоначальному состоянию. Это характеризует нормальное протекание процесса цикличности.
2 – при низкой напряженности магнитного поля южного или северного полюса суперзвезды, вследствие их значительного перемещения, фактической смены полюсов у Солнца не произойдет. Она окажется кажущейся (мнимой), т.е. поменяется только направление перемещения полюсов, если сначала (рисунок 2) южный полюс Солнца находился слева от наблюдателя, то после поворота на 180° он окажется справа от него. В этом случае, как видно из верхней части рисунка 3, нет взаимодействия силовых линий магнитного поля суперзвезды с поверхностью Солнца. Это приведет к значительному сокращению количества пятен на Солнце и увеличению длительности срока низкой его активности. Увеличение пятен на Солнце в основном вызвано взаимодействием силовых линий северного полюса магнитного поля суперзвезды с поверхностью Солнца. Удаление его от точки А1 на значительное расстояние, может привести к прекращению переполюсовки на Солнце и длительному периоду низкой активности Солнца, сопровождающемуся сильным похолоданием на Земле. Нормальная смены солнечной активности возобновится только после приближения северного полюса и нормализации переполюсовки на Солнце.
Таким образом, предложенная гипотеза позволяет аргументированно объяснить сущность всех процессов, происходящих при смене активности и полюсов у Солнца, и причины наблюдающихся при этом отклонений от нормы по длительности периодов между сменой солнечной активности.
Источник
Переворот на Солнце
Л. ШИРШОВ, научный сотрудник Института физики высоких энергий.
В самом начале нового века наше светило Солнце поменяло направление своего магнитного поля на противоположное. Переворот магнитных полюсов (реверс) зарегистрировали специалисты НАСА (Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства), ведущие наблюдение за поведением Солнца. В статье «Солнце произвело реверс», опубликованной 15 февраля, отмечается, что его северный магнитный полюс, который был в Северном полушарии всего лишь несколько месяцев назад, теперь находится в Южном.
Такое событие — явление далеко не уникальное. Полный 22-летний магнитный цикл связан с 11-летним циклом солнечной активности, и переворот полюсов происходит во время прохождения его максимума. Магнитные полюса Солнца останутся теперь на новых местах до следующего перехода, который случается с регулярностью часового механизма. Загадочны причины и реверса, и самой цикличности солнечной активности. Геомагнитное поле также неоднократно изменяло свое направление, но последний раз такое случилось 740 тысяч лет назад. Некоторые исследователи полагают, что наша планета уже просрочила момент переворота магнитных полюсов, но никто не может точно предсказать, когда теперь он произойдет.
Хотя магнитные поля Солнца и Земли ведут себя по-разному, имеют они и общие черты. В течение минимума солнечной активности магнитное поле светила, как и геомагнитное поле нашей планеты, направлено вдоль меридиана, его силовые линии концентрируются у полюсов и разрежены в области экватора. Такое поле называется дипольным — в названии отражается наличие двух полюсов. Напряженность магнитного поля Солнца составляет около 50 гаусс, а магнитное поле Земли слабее его в 100 раз.
Когда солнечная активность растет и увеличивается число солнечных пятен на поверхности Солнца, магнитное поле нашей звезды начинает изменяться. В солнечных пятнах замыкаются потоки магнитной индукции, и величина поля в этих областях в сотни раз возрастает. Как отмечает специалист по физике Солнца в Центре космических полетов имени Маршалла Дэвид Хатевэй (David Hathaway), «меридианаль ные течения на поверхности Солнца захватывают и несут магнитные потоки солнечных пятен от средних широт к полюсам, и дипольное поле устойчиво ослабевает». Используя данные, собранные астрономами Национальной обсерватории США в Пик Кит, он ежедневно регистрирует среднее магнитное поле Солнца в зависимости от широты и времени начиная с 1975 года по настоящее время. В результате получилась своего рода маршрутная карта, протоколирующая поведение магнитных потоков на поверхности Солнца.
В модели «солнечного динамо» (http://science.msfc.nasa.gov/ssl/pad/solar/dynamo.htm) предполагается, что наше светило работает как генератор постоянного тока, действующего преимущественно в зоне конвекции. Магнитные поля создаются электрическими токами, которые возникают при движении потоков горячих ионизированных газов. Мы наблюдаем ряд потоков относительно поверхности Солнца, и все они могут создавать магнитные поля высокой интенсивности. Меридианальное течение на поверхности Солнца выносит от экватора к полюсам большие массы (75% массы Солнца составляет водород, около 25% — гелий, а на долю других элементов приходится менее 0,1%). На полюсах эти потоки уходят внутрь светила и образуют внутренний встречный противоток вещества. За счет такой циркуляции заряженной плазмы и работает солнечный магнитный генератор постоянного тока. На поверхности Солнца скорость движения потока вдоль меридиана составляет около 20 метров в секунду. В глубине Солнца плотность материи намного выше, и поэтому скорость обратного противотока снижается до 1-2 метров в секунду. Этот медленный поток несет материал от полюсов к экватору приблизительно двадцать лет.
Теория «солнечного динамо» находится в развитии и требует новых экспериментальных данных. До сих пор исследователи никогда не наблюдали непосредственно момент магнитной переполюсовки Солнца. Сегодня космический корабль «Улисс» (Ulysses) может позволить ученым проверить теоретические модели и получить уникальную информацию.
«Улисс» представляет собой плод международного сотрудничества Европейского космического агентства и НАСА. Он был запущен в 1990 году для наблюдения солнечной системы выше орбитальной плоскости планет. Миновав южный полюс Солнца, он сейчас возвращается, чтобы упасть на его северный полюс и добыть новую информацию. Корабль пролетал над полюсами Солнца в 1994 и 1996 годах, во время пониженной солнечной активности, и позволил сделать несколько важных открытий относительно космических лучей и солнечного ветра. Финалом миссии этого разведчика станет исследование Солнца в период максимальной активности, что позволит получить данные о полном солнечном цикле. Сведения о солнечном космическом корабле «Улисс» приведены по адресу http://ulysses.jpl.nasa.gov.
Продолжающиеся изменения не ограничены областью космоса вблизи нашей звезды. Магнитное поле Солнца ограничивает нашу Солнечную систему гигантским «пузырем», образующим так называемую гелиосферу. Она простирается от 50 до 100 астрономических единиц (1 а.е. = 149 597 871 км, среднему расстоянию от Земли до Солнца) далее орбиты Плутона. Все, что находится внутри этой сферы, считается Солнечной системой, а далее — межзвездное пространство.
«Сигнал о переполюсовке магнитного поля Солнца передается через гелиосферу солнечным ветром, — объясняет Стив Суесс (Steve Suess), другой астрофизик из Центра космических полетов имени Маршалла. — Требуется около года, чтобы эта весть дошла от Солнца до внешних границ гелиосферы. Поскольку Солнце вращается, совершая один оборот каждые 27 дней, магнитные поля за пределами светила имеют форму спирали Архимеда. Их сложная форма не позволяет заранее оценить в деталях влияние реверса магнитного поля на поведение гелиосферы».
Магнитосфера Земли защищает жителей планеты от солнечного ветра. Вспышки на Солнце сопровождаются магнитными бурями и полярными сияниями, которые можно наблюдать на Аляске, в Канаде, Норвегии и северных территори ях нашей страны. Но существуют и другие, менее очевидные связи солнечной активности с процессами на планете. В частности, отмечено, что сейсмичность Земли увеличивается при прохождении максимума активности Солнца, и установлена связь сильных землетрясений с характеристиками солнечного ветра. Возможно, этими обстоятельства ми и объясняется серия катастрофических землетрясений, случившихся в Индии, Индонезии и Сальвадоре после наступления нового века.
Источник