Солнечная активность (СА) – совокупность процессов, происходящих на видимой поверхности Солнца, и, отражающих динамику изменения его магнитного поля

Значение циклов солнечной активности в моделировании социально-политических процессов по работам А. Чижевского.

Понятие о СА.

11-летний цикл активности Солнца открыл аптекарь и любитель астрономии из немецкого города Дессау Генрих Швабе. Сравнивая данные своих наблюдений за многие годы, Швабе обнаружил, что в 1828 и 1829 гг. не было ни одного дня, когда Солнце было бы абсолютно чистым от пятен. И, наоборот, в 1833 и 1843 гг. в течение половины всех дней наблюдений на Солнце вообще не было пятен. За 1828 г. Швабе наблюдал 223 пятна, а в 1833 году- лишь 33. В 1837 г. Швабе насчитал 333 пятна, а за весь 1843 г. - только 34. Швабе сделал заключение о том, что максимумы и минимумы повторялись примерно через 10 лет. Результат был проверен по историческим материалам, и вывод Швабе подтвердился. Свои результаты он опубликовал в 1851 г., и в этом же году появилось сообщение о том, что вариации магнитного поля Земли также имеют период в 10 лет, то же самое оказалось справедливым и для полярных сияний. Таким образом, связь процессов, происходящих на Солнце и на Земле была установлена еще в середине XIX в.!

Солнечная активность (СА) – совокупность процессов, происходящих на видимой поверхности Солнца, и, отражающих динамику изменения его магнитного поля.

Корпускулярное излучение Солнца представляет собой заряженные частицы, заполняющие все межпланетное пространство. Эти потоки заряженных частиц называют солнечным ветром, представляющим собой своего рода испарение высокотемпературной плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. В результате взрывных процессов на Солнце в равномерном потоке солнечного ветра образуются сильные неоднородности. Взрывные процессы в атмосфере Солнца - солнечные вспышки - приводят к тому, что целые облака плазмы, потоки высокоэнергичных частиц устремляются прочь от Солнца вдоль магнитных силовых линий межпланетного магнитного поля. Если на их пути оказывается Земля с ее магнитосферой, они вызывают большую совокупность явлений глобального масштаба. Происходит изменение геомагнитного поля (магнитная буря), изменяется состояние ионосферы, возрастает поток космических лучей, бомбардирующих Землю. Как следствие, на поверхности Земли возникают значительные колебания естественных электромагнитных полей (ЭМП).

Существенные колебания (вариации) ЭМП Земли называют магнитными бурями или геомагнитными возмущениями (ГМВ).

Именно вариациям естественных ЭМП отводится роль факторов, опосредующих воздействие солнечной активности на процессы в биосфере, включая влияние на организм человека, на жизнь человеческого общества. Биологические и технические системы представляют как бы открытий резонансный контур, очень чувствительный к внешним космическим полям. Вхождение внешних электромагнитных и гравитационных вспышек в резонанс с внутренними биоритмами приводит к событийному ряду.

Регулярные суточные вариации магнитного поля создаются, в основном, изменениями токов в ионосфере Земли из-за изменения освещенности ионосферы Солнцем в течение суток. Нерегулярные вариации магнитного поля создаются вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы и ионосферы.

Под влиянием магнитной бури нарушается или даже совсем прекращается радиосвязь, происходит усиление полярных сияний. Через 2 - 4 суток после магнитной бури происходит заметная перестройка в тропосфере Земли, увеличивается нестабильность атмосферы, нарушается характер циркуляции воздуха, развиваются циклоны и другие метеорологические явления.

Таковы последствия отдельной вспышки, которые, впрочем, быстро проходят. Действительно, сама вспышка (взрыв) продолжается несколько минут, свет от нее долетает до Земли за 8 мин., облака плазмы - за 1-2 суток, еще столько же длятся глобальные возмущения во внешних оболочках Земли.

Циклы СА:

Бывают продолжительные периоды, когда вспышки следуют часто одна за другой. Эти периоды называются периодами повышенной активности Солнца. Солнечная активность вызывает ряд явлений в биосфере Земли. Статистически установлена связь между уровнем солнечной активности и количеством сердечно-сосудистых заболеваний, динамикой эпидемий, эпизоотий и т.д.

Продолжительность цикла солнечной активности варьируется от периода к периоду, отмечались циклы длительностью от 7 до 15 лет. Среднее значение продолжительности цикла составляет 11,3 года. Амплитуда 11-летнего цикла (степень максимальной активности Солнца) меняется от цикла к циклу, причем вполне регулярным образом: 3-4 сильных максимума, затем 3-4 слабых и так далее.

Полный цикл СА включает в себя один минимум и один максимум, а также переходные периоды. Солнечная активность – целый комплекс событий, отражающих динамику магнитного поля на Солнце. В среднем каждые 11 лет пространственная конфигурация и величина магнитного поля Солнца с той или иной степенью точностью повторяются. Циклам присваивается номер по цюрихской нумерации.

Прогнозирование амплитуды и максимума будущего цикла до сих пор не нашла удовлетворительного решения.

Измерения солнечной и геомагнитной активности. Число Вольфа.

Мерой активности Солнца можно считать количество вспышек за месяц или за год. Но удобнее выбрать другую характеристику активности. Лучше измерять солнечную активность по числу солнечных пятен (f) и числу групп пятен (g), наблюдающихся в данный момент на Солнце. Комбинация этих чисел называется числами Вольфа (по имени швейцарского астронома Р.Вольфа, предложившего такую меру в середине XIX века). Числа Вольфа подсчитывают ежедневно, а затем усредняют за месяц или за год. Величиной измерения СА является числовой индекс Вольфа (W) и вычисляется по формуле: W = k (10 g+f),

где g - число групп пятен на диске Солнце в день наблюдения, f - число отдельных пятен, k - коэффициент, характеризующий наблюдательный прибор (порядка единицы). Эпоха максимумов начинается при W >120.

Г е о м а г н и т н ы е K и Kp и н д е к с ы. Индексы геомагнитной активности предназначены для описания вариаций магнитного поля Земли, вызванных этими нерегулярными причинами.

К -индекс – это квазилогарифмический (увеличивается на единицу при увеличении возмущенности приблизительно в два раза) индекс, вычисляемый по данным конкретной обсерватории за трехчасовой интервал времени. Индекс был введен Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (0-3, 3-6, 6-9 и т.д.) мирового времени. Для вычисления индекса берется изменение магнитного поля за трехчасовой интервал, из него вычитается регулярная часть, определяемая по спокойным дням, и полученная величина по специальной таблице переводится в К-индекс. Поскольку магнитные возмущения проявляются по разному в различных местах на земном шаре, то для каждой обсерватории существует своя таблица, построенная так, чтобы различные обсерватории в среднем за большой интервал времени давали одинаковые индексы.

Для обсерватории Москва эта таблица задается так:

Таблица 2.1.1

Вариации	<5	5-10	10-20	20-40	40-70	70-120	120-200	200-330	330-500	>550
K-индекс

Планетарный индекс Kp вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитых обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9, но Kp индекс определяется с точностью до 1/3: 4- означает 3 и 2/3, 4о - 4 ровно, 4+ означает 4 и 1/3.

В последнее время вместо Kp индекса часто употребляется Ap индекс. Ap индекс определяется в единицах магнитного поля (нанотеслах) и представляет среднее значение вариации магнитного поля, соответствующее данному Kp:

Таблица 2.1.2

Kp =

0o

0+

1-

1o

1+

2-

2o

2+

3-

3o

3+

4-

4o

4+

Ap =

Kp=

5-

5o

5+

6-

6о

6+

7-

7o

7+

8-

8o

8+

9-

9о

Ap =

>400

Ap является линейным индексом (увеличение возмущения в несколько раз дает такое же увеличение индекса) и во многих случаях использование Ap индекса имеет больше физического смысла.

Качественно состояние магнитного поля в зависимости от Кp -индекса можно приблизительно охарактеризовать следующим образом:

Таблица 2.1.3

K <=2	Спокойное
K =2,3	Слабовозмущенное
K =4	Возмущенное
K =5,6	Магнитная буря
K >=7	Большая магнитная буря

Ap - предварительный планетарный А -индекс (по станциям западного полушария):

Ap = 26-39 - малая магнитная буря;

Ap = 40-69 - умеренная;

Ap = 70-99 - большая;

A p = >100 - очень большая.

Dst – индекс геомагнитной активности в низких широтах. Единица - nT.

Cp – Локальная среднесуточная оценка возмущенности магнитного поля, от 0 (спокойный день) до 2.5 (сильное возмущение).

C9 - Преобразование диапазона от 0 до 2.5 Cp индекса к одной цифре между 0 и 9.

На сегодня, кроме открытого в середине ХIХ столетия 11-летнего цикла солнечной активности Швабе-Вольфа, известны открытый в конце ХIХ столетия 72-летний (2 по 36 лет) цикл Ганского и открытый в середине ХХ века больше чем 600-летний цикл Рубашева, а также несколько менее значительных флуктуаций Солнца. Уже в 60-е годы ХХ века в Кисловодской обсерватории был открыт связанный с изменением полярности солнечных пятен 22-летний парный цикл Гневышева-Оля, в котором второй в паре 11-летний цикл по сравнению с предыдущим в 1,4 раза выше по солнечной активности.

Учитывая периодичность как солнечных, так и земных исторических процессов, и важность выявления эффектов их синхронизации, системный анализ полициклического процесса коэволюции природы и общества усматривается сегодня одним из наиболее перспективных направлений научных исследований в сфере прогностики.