Метеоритно–кометная природа солнечных
пятен
Введение
Пятна на Солнце, представляющие собой при наблюдении в белом свете менее яркие участки поверхности, одна из форм проявления активности Солнца.
За столетие изучения пятен установлены основные их параметры и закономерности появления, но природа пятен, причины их возникновения и цикличности окончательно не выяснены.
Ю.И. Витинский на основе анализа публикаций пишет в своей монографии (1983 г.): «Теперь вряд ли можно найти исследователя Солнца, который мог бы твердо сказать, что ему удалось понять сущность солнечной активности... и теперь среди явлений солнечной активности трудно найти более сложное и во многих отношениях непонятное образование, чем солнечное пятно»[1]. Не изменило существенно ситуации и появление монографии В.Н. Обридко (1985 г.)[2], в связи с чем приведенная выше цитата полностью отражает и современное состояние этой проблемы. Такое длительное отсутствие прогресса в дальнейшем развитии теории возникновения солнечных пятен на основе происходящих в верхних слоях атмосферы Солнца гидродинамических процессов, обусловленных дифференциальным характером их вращения и первичностью его общего (основного) магнитного поля свидетельствует о бесперспективности этой теории, фактически являющейся всего лишь гипотезой, не подкреплённой существенными фактами.
Учитывая то обстоятельство, что объяснение дифференциальности вращения видимой поверхности Солнца, основано на беспочвенном предположении более высокой скорости вращения нижележащих слоёв его атмосферы (опровергаемое противоположными данными, полученными академиком Северным на Крымской астрономической обсерватории) появилась необходимость в разработке (базирующаяся на фактах) новой плодотворной основополагающей гипотезы, объясняющей и происхождение солнечных пятен, и дифференциальное вращение поверхности Солнца.
Отсутствие такой гипотезы сдерживает развитие науки о Солнце. Именно поэтому изложение новых идей необходимо.
1. Природа пятен, механизм их возникновения
и жизни
В данной работе природа пятен, механизм их возникновения и жизни впервые рассматриваются на основе нового подхода — принятия в качестве их причины падение на Солнце крупных (массой 1010—1016 г) метеоритов (для удобства изложения в данной статье в понятие «метеориты» включены все компактные космические тела в указанном диапазоне масс, включая астероиды, кроме комет) и комет, а не магнитогидродинамические процессы, вследствие дифференциального вращения Солнца и его магнитного поля[1].
Наше предположение имеет основание, так как неоднократное падение комет на Солнце установлено[3].
По тем же самым физическим законам, по которым возникают циклоны в атмосфере Земли и водовороты над тонущими кораблями, в месте погружения в атмосферу Солнца и испарения в ней упавшего на него метеорита или кометы, в ней образуется локальное разряжение и возникает газовый вихрь, вращающийся, как и циклон, против часовой стрелки в северном полушарии Солнца и по часовой стрелке — в южном его полушарии[4], поскольку Земля и Солнце вращаются вокруг своих осей в одинаковом направлении. В зоне вихря уменьшается приток тепла от центра Солнца к его поверхности, что приводит к охлаждению атмосферы в этой зоне, дальнейшему понижению в ней давления и, как следствие, к повышению скорости движения газа по спирали от периферии вихря к его центру. После выравнивания давления, вращательное движение газа в области пятна будет продолжаться по инерции с постепенным понижением скорости и повышением температуры, ведущим к исчезновению пятна.
Таким образом, жизненный цикл пятна обусловлен возникновением, развитием и затуханием вихря, вызванного падением в этом месте Солнца метеорита или кометы. Жизненный цикл группы пятен обусловлен, кроме того, и взаимодействием вихрей.
При этом чем больше масса упавшего тела, тем больше диаметр вихря и тем продолжительнее время его существования, так как быстрее затухают мелкие вихри[5]. Место возникновения пятна соответствует тому участку траектории упавшего тела, где оно, в результате торможения и уменьшения скорости, двигалось уже вдоль радиуса Солнца и где полностью испарилось.
Однако в области экватора Солнца (до ±5° по широте) пятна при падении тела не образуются, так как из-за незначительной разницы линейной скорости общего движения атмосферы Солнца в диапазонах этих широт, не возникают вихри. Не возникают вихри и в области полюсов, но уже по причине очень малой линейной скорости здесь общего движения солнечной атмосферы, аналогично и на Земле[4].
Наличие вихрей в атмосфере Солнца на уровне фотосферы подтверждается, в частности, наличием характерной вихревой (спиральной) структуры фотометрических элементов полутени пятен[6].
2. Магнитное поле пятен и его
полярность
Для возникновения магнитного поля характерной для пятен конфигурации необходимо наличие движения электрических зарядов в области полутени пятна вокруг его ядра. Возникновение такого вида электрического тока в условиях вихревого движения газа, нагретого до температуры 5000—6000°, неизбежно. Так, например, в зоне падения и испарения железного метеорита основной примесью водородной атмосферы Солнца будут атомы железа и никеля, находящиеся в ионизированном состоянии. Причем, из-за различного сродства с электроном [7] образуются положительные ионы железа и никеля и отрицательные ионы водорода. При этом в связи с высокой электрической проводимостью атмосферы Солнца, как плазмы, удельная плотность зарядов обоих знаков будет одинакова и в целом плазма будет нейтральной. Однако, несмотря на это, из-за большой разницы атомного веса указанных металлов и водорода (60 раз), а значит, и их ионов, более тяжелые ионы металлов, в соответствии с законом инерции, при своем движении от периферии вихря к центру сделают большее число оборотов, чем ионы атомарного водорода. Это равнозначно (в данном примере) возникновению электрического тока, обусловленного движением положительных зарядов ионов железа и никеля, а соответственно и магнитного поля северной полярности в северном полушарии Солнца и южной полярности — в южном его полушарии, так как направление вращения вихрей в этих полушариях противоположное. В зоне падения и испарения каменного метеорита или ядра кометы основной примесью атмосферы будут ионы кремния и кислорода (SiO2 → SiO + O), причем из-за их большего сродства с электроном в этом случае более тяжелыми будут отрицательные ионы, а ионы атомарного водорода станут положительными. По этой причине направление электрического тока и полярность магнитного поля пятен будут противоположными пятнам, образованным падением железных метеоритов.
Железо – каменное ядро кометы или метеорита разделится на железные и каменные компоненты ещё до падения на Солнце.
При достижении зоны тени пятна ионы начинают двигаться вдоль силовых линий магнитного поля и выносятся за периферию пятна. Это приводит к постепенному снижению их концентрации в пятне и уменьшению напряженности магнитного поля.
3. Магнитное поле пятен в
группе
Наблюдениями установлено[1], что пятна на поверхности Солнца распределяются не равномерно, а группами. Причем, как правило, наряду с мелкими пятнами в каждой группе имеется два существенно более крупных пятна, расположенных относительно друг друга в направлении запад—восток и называемых, соответственно, западным или ведущим и восточным или замыкающим по отношению направления вращения Солнца. Особенностью этих пятен является отличие полярностей их магнитных полей. Когда ведущее пятно в группе имеет северную полярность магнитного поля, замыкающее имеет южную полярность и наоборот. Из этого следует, что такие группы образованы падением, как минимум, двух крупных метеоритов, один из которых железный, а другой каменный или падением одного железо-каменного метеорита, содержание железа и никеля в них в сумме сравнимо с содержанием окислов кремния и других химических элементов.
Совместное одновременное падение на Солнце железного и каменного метеоритов или ядер комет возможно лишь при условии, что до падения на Солнце эти разные по составу космические тела составляли пару близко расположенных друг к другу и двигающихся по одной орбите вокруг Солнца метеоритов. Закономерность образования таких пар, на первый взгляд, кажется маловероятной. В то же время, приняв во внимание трёхкратное отличие их удельного веса и соответствующее отличие (при равных массах) их аэродинамических характеристик из-за разных габаритов, можно утверждать, что при движении по одной и той же орбите в сильно разреженной, но все же оказывающей сопротивление движению среде, железный метеорит будет иметь несколько большую среднюю скорость, чем каменный метеорит. Это на предшествующем сближению с планетами этапе, в период движения к афелию, неизбежно приведет к их сближению и образованию пары, в которой лидером будет железный метеорит. Создавая сзади себя разреженную зону, он будет обеспечивать их совместное движение на время, достаточное для кристаллизации на их поверхности такого количества льда, при котором образуется между ними прочное соединение. Кроме двух крупных тел возможно присоединение и нескольких мелких. Это соединение будет разрушено только на этапе приближения к Солнцу в области орбит внутренних планет. Такое разрушение наблюдалось у 25 комет с образованием двух, трех и более частей [8]. Дальнейшее раздельное движение метеоритов или частей кометы приведет к некоторому увеличению расстояния между ними, но и при удалении на 10 млн км их расположение на поверхности Солнца, с учетом скорости падения 618 км/с и скорости вращения Солнца один оборот за 26 дней, не будет отличаться более чем на 2,5° по долготе. Реальное же их расположение в группе доходит до 6.0° и более, что обусловлено более сильным торможением каменного метеорита, имеющего меньшую плотность, а соответственно, и более низкую аэродинамическую характеристику по сравнению с железным метеоритом. В связи с этим железный метеорит выпадает всегда впереди каменного метеорита по направлению их движения в атмосфере Солнца. Именно по изложенной причине в тех случаях, когда движение метеоритов при падении совпадает с направлением общего движения атмосферы Солнца, обусловленного его вращением, ведущее пятно в группе будет образовываться падением железного метеорита и, соответственно, в северном полушарии его магнитное поле будет иметь северную полярность, а в южном полушарии — южную полярность, что характерно, для нечетных циклов солнечной активности. В четных циклах, по сравнению с нечетными, ведущие пятна в группах имеют другую полярность магнитного поля (замыкающие пятна тоже). Это является следствием того, что в чётных циклах активности высока вероятность многократного (эстафетного) воздействия планет на падающие на Солнце тела. Это приводит к тому, что в этом случае они пересекают большую ось эллипса своего движения и обходят Солнце уже с противоположным направлением движения и падают на Солнце навстречу направления его движения вокруг своей оси.
Бывают и исключения из этого правила.
К таким исключениям следует отнести, например, падение на Солнце двух комет семейства Крейца 27 января и 20 июля 1981 г.[3], которые есть все основания отожествить с февральской и июльской группами пятен № 65 и № 336 по Пулковскому каталогу[9], поскольку все кометы этого семейства имеют обратное движение вокруг Солнца, а ведущие пятна в этих группах, наблюдаемых в северном полушарии, имеют магнитное поле южной полярности, хотя шел нечетный 21-й цикл активности.
4.
Механизм цикличности возникновения солнечных пятен
Метеоритно-кометная природа пятен позволяет по-новому объяснить механизм цикличности их возникновения, поскольку при такой природе пятен изменение их числа на Солнце может быть обусловлено только изменением числа упавших на него метеоритов и комет.
Известно, что сближение комет с массивными планетами приводит к резкому изменению их орбит, в том числе и в направлении приближения из перигелия к Солнцу, как это, например, произошло с орбитой кометы Вэста-Икемуры 1880 года[10], в результате чего она из долгопериодической превратилась в короткопериодическую. Двукратное последовательное, эстафетное воздействие наиболее массивных планет, Сатурна и Юпитера, в ряде случаев приводит даже к полному преобразованию кометных орбит, в результате чего они при падение на Солнце обходят его с обратным направлением движения. Это, например, произошло с кометой Брукса 1886 года[11]. Именно в связи с такими воздействиями на кометные орбиты, вероятнее всего, образовалось семейство комет Крейца и именно таким эстафетным воздействием Сатурна и Юпитера обусловлено падение на Солнце метеоритов и комет с обратным, то есть встречным, движением, характерным для четных циклов активности. Поскольку орбиты комет семейства Сатурна и Юпитера распределены неравномерно и их афелии концентрируются в области пространства, обратной апексу Солнца, а сидерические периоды этих планет равны (с округлением) соответственно 30 и 12 годам, то каждые 60 лет должны образовываться 2 максимума от воздействия Сатурна, 5 максимумов от воздействия Юпитера (через каждые 12 лет) и 3 максимума от поочередного эстафетного их воздействия с периодичностью 20 лет (частное от деления произведения сидерических периодов на разность продолжительности периодов). Все вместе это образует совокупный ряд из 6 максимумов через 12, 20—24, 30, 36—40, 48, 60 лет от точки отсчета. Из них 3 максимума, через 12, 30 и 48 лет, образуют максимумы нечетных циклов, а другие 3, через 20—24, 36—4 0 и 60 лет, соответственно эстафетные максимумы четных циклов. Таким образом, в среднем, продолжительность цикла солнечной активности равна 10 годам при наличии циклов, имеющих длительность от 8 до 12 лет. К примеру, такая продолжительность 6ыла между максимумами в 1718, 1727, 1738, 1750, 1761, 1769, 1778 и 1788 годах, а также в 1907, 1917, 1928, 1937, 1947 и 1957 годах[12]. Из этого следует, что за 180 лет, а точнее (без округления сидерических периодов Сатурна и Юпитера) за 178 лет должно произойти соответственно 18 циклов солнечной активности. Этот промежуток времени для анализа выбран потому, что он соответствует периодичности так называемого «парада» планет, т.е. периодичности повторения определенного расположения всех планет (без Плутона) относительно звезд и друг друга.
Однако, как это следует из данных наблюдения солнечных пятен с 1610 года[12], за каждые 178 лет происходит не 18, а всего 16 циклов. Пропажа одного четного цикла объясняется тем обстоятельством, что за указанный промежуток времени одно из эстафетных расположений Сатурна и Юпитера происходит в тех точках их орбит, которые не пересекаются кометами, входящими в их семейства. Может быть объяснена и пропажа одного нечетного цикла. Именно этим обусловлено появление циклов 15—17-летней продолжительности, в частности от максимума в 1788 г. до максимума в 1804 году. Таким образом, есть все основания считать, что 11- и 22-летние циклы — это проявление 10- и 20-летних идеальных циклов, обусловленных воздействием двух самых массивных планет Сатурна и Юпитера, имеющих наиболее многочисленные семейства комет, а значит, и метеоритов.
Аналогичные рассуждения, проделанные относительно Урана и Нептуна, с учетом их сидерических периодов и эстафетных расположений с Сатурном и Юпитером, приводят к неизбежности появления так называемых длинных циклов изменения мощности солнечной активности, а рассуждения относительно внутренних планет и их эстафетных расположений приводят к неизбежности появления коротких циклов флуктуации солнечной активности. Действительно, три внутренние планеты с наиболее короткими сидерическими периодами дают периодичность эстафетных расположений, равных (с округлением) для эстафетных пар: Земля и Меркурий - 4 месяца, Венера и Меркурий - 5 месяцев, Земля и Венера - 19 месяцев. Совокупное их воздействие образует ряд: 4—5, 8, 10, 12, 15—16, 19—20 месяцев, из которого следует, что за 19.5 месяцев будет 6 коротких циклов, продолжительностью от 2 до 5 месяцев при средней продолжительности 3.25 месяца. Это находится в полном соответствии, например, с данными за 11 лет с января 1976 г. по декабрь 1986 г., включающих последний 21 закончившейся цикл солнечной активности, когда за 13.2 месяца наблюдался (как видно из таблицы 1) 41 короткий цикл флуктуации солнечной активности.
Таблица 1.
(Значения выше 100 даны без десятых
долей; знаком * отмечены минимумы)
Месяц |
Год | ||||||||||
1976 |
1977 |
1978 |
1979 |
1980 |
1981 |
1982 |
1983 |
1984 |
1985 |
1986 | |
Янв. |
11.6 |
20.8* |
75.9 |
247 |
195 |
155* |
144* |
111 |
70.3 |
15.5* |
2.8* |
Фев. |
6.1* |
33.8 |
137 |
189* |
216 |
199 |
212 |
77.9* |
100 |
18.4 |
28.5 |
Март |
32.0 |
11.4* |
121* |
208 |
179* |
199 |
194 |
93.4 |
110 |
15.1* |
16.3* |
Апр. |
27.7 |
16.0 |
157 |
146* |
189 |
218 |
155 |
113 |
83.2* |
20.6 |
20.2 |
Май |
16.5* |
27.3 |
131* |
172 |
123* |
196 |
112* |
133 |
93.5 |
33.4 |
18.1 |
Июнь |
18.9 |
55.9* |
160 |
193 |
204 |
144* |
166 |
134 |
61.8 |
26.3* |
0.4* |
Июль |
3.4* |
28.4* |
104 |
187 |
177 |
211 |
152* |
108 |
48.7 |
38.9 |
19.7 |
Авг. |
21.1 |
48.9 |
73.3* |
167 |
170* |
235 |
164 |
92.1 |
36.5 |
10.6 |
11.0 |
Сен. |
17.8* |
70.3 |
181 |
132 |
186 |
241 |
162 |
61.1* |
17.5 |
3.7* |
4.9* |
Окт. |
27.1 |
67.6 |
172 |
121* |
214 |
212 |
126* |
68.1 |
11.8* |
21.6 |
43.4 |
Нояб. |
6.1* |
46.9* |
129* |
132 |
193* |
184* |
131 |
39.4 |
23.1 |
19.0 |
16.3 |
Дек. |
22.5 |
61.5* |
169 |
122* |
227 |
194 |
159 |
39.1* |
15.5 |
15.1 |
5.4* |
Поскольку периодичность 19.5 месяцев отражает периодичности эстафетных расположений всех 3 указанных эстафетных пар планет, она должна как-то проявляться. Анализ показывает, что если взять за точку отсчета начало 21-го цикла, соответствующее минимуму солнечной активности (июль 1976 г.), то именно с такой периодичностью (19—20 месяцев) повторяются наиболее значительные минимумы, включая июль 1976 г., март 1978 г., октябрь 1979 г., июнь 1981 г., февраль 1983 г., октябрь 1984 г. и июнь 1986 г. Особенно эффективно эстафетное воздействие Земли и Венеры, как самых массивных внутренних планет, в годы прохождения Венеры по диску Солнца, т.е. когда они находятся в области узлов своих орбит. Почти во всех случаях прохождений, даты прохождений и максимумов цикла совпадают с точностью до 1 года, а в прохождениях 1761 и 1769 годов (интервал 8 лет!) даты совпали с точностью до 1 месяца[13]. Многочисленность изложенных совпадений исключает их случайность и подтверждает наличие фундаментальной связи между расположением орбит планет и уровнем солнечной активности (через их воздействие на метеориты и кометы, которые в результате изменения орбит выпадают на Солнце). При этом ближайшие звезды своим воздействием обеспечивают пополнение метеоритами и кометами из облака Оорта семейства комет Нептуна и Урана, а эти планеты и независимо, но в основном с периодичностью их эстафетных расположений, равной 171 году, пополняют этими телами семейства Сатурна и Юпитера, что и обеспечивает на тысячелетия деятельность этого эстафетного механизма цикличности солнечной активности. При этом Сатурн и Юпитер определяют среднюю продолжительность циклов, а Земля, Венера и Меркурий — моменты минимумов и максимумов.
5.
Прогнозирование солнечной активности
Наличие установленной нами фундаментальной связи между расположением планет и числом пятен на солнце из-за чего за 178 лет происходит 16 циклов солнечной активности, позволило поставить вопрос о разработке на этой основе метода прогноза наступления дат (эпох) её минимумов и максимумов. Проверка показала, что если к дате минимума, т.е. начала, например, 1-го и 5-го циклов прибавить 178 лет, то получим дату начала, соответственно, 17-го и 21-го циклов. Проведенные расчеты для всех циклов, начиная с «—» 10-го, результаты которых приведены в таблице 2, показали, что точность прогноза, выполненного по этой методике, составляет в среднем 0,8 года. Если к полученной дате минимума (начала) цикла прибавить 4 года, то будет определена с той же точностью дата максимума цикла.
Таблица 2.
Данные начала и максимума циклов
по1968 г. взяты из [12], остальные из [3, 9, 10].
№ исходн. Цикла |
Год начала цикла |
№ прогн. цикла |
Расчётный год
начала Цикла |
Фактичес. год начала цикла |
Ошибка расчёта |
Расчётн. год
max цикла |
Фактичес. год
max цикла |
Ошибка расчёта |
-10 |
1634 |
+6 |
1812 |
1810 |
2 |
1816 |
1816 |
0 |
-9 |
1645 |
+7 |
1823 |
1823 |
0 |
1827 |
1829 |
2 |
-8 |
1655 |
+8 |
1833 |
1833 |
0 |
1837 |
1837 |
0 |
-7 |
1666 |
+9 |
1844 |
1843 |
1 |
1848 |
1848 |
0 |
-6 |
1679 |
+10 |
1857 |
1856 |
1 |
1861 |
1860 |
1 |
-5 |
1689 |
+11 |
1867 |
1867 |
0 |
1871 |
1870 |
1 |
-4 |
1698 |
+12 |
1876 |
1878 |
2 |
1880 |
1883 |
3 |
-3 |
1712 |
+13 |
1890 |
1889 |
1 |
1894 |
1894 |
0 |
-2 |
1723 |
+14 |
1901 |
1901 |
0 |
1905 |
1907 |
2 |
-1 |
1734 |
+15 |
1912 |
1913 |
1 |
1916 |
1917 |
1 |
0 |
1745 |
+16 |
1923 |
1923 |
0 |
1927 |
1928 |
1 |
+1 |
1755 |
+17 |
1933 |
1933 |
0 |
1937 |
1937 |
0 |
+2 |
1766 |
+18 |
1944 |
1944 |
0 |
1948 |
1947 |
1 |
+3 |
1775 |
+19 |
1953 |
1954 |
1 |
1957 |
1957 |
0 |
+4 |
1784 |
+20 |
1962 |
1964 |
2 |
1968 |
1968 |
0 |
+5 |
1798 |
+21 |
1976 |
1976 |
0 |
1980 |
1981 |
1 |
+6 |
1810 |
+22 |
1988 |
1986 |
2 |
1992 |
- |
- |
+7 |
1823 |
+23 |
2001 |
- |
- |
2005 |
- |
- |
+8 |
1833 |
+24 |
2011 |
- |
- |
2015 |
- |
- |
+21 |
1976 |
+37 |
2154 |
- |
- |
2158 |
- |
- |
Проверка использования для прогноза других чисел от 20 до 200 лет показала значительно худшие и неприемлемые для прогноза результаты.
Преимущество изложенной методики прогноза в ее простоте и высокой точности, как для краткосрочного, так и для долгосрочного (до 178 лет) прогноза.
6. Закон Шперера
Закон Шперера отражает тот факт, что в начале цикла пятна образуются, в основном, на широте ± 25—30° в обе стороны от экватора, в середине цикла на широте ± 10—25°, а в конце его на широте ± 5—10°. Такое распределение обусловлено тем обстоятельством, что плоскости орбит планет, метеоритов и комет расположены под углом друг к другу и к плоскости эклиптики, а эстафетное расположение планет может быть при их нахождении в различных точках орбит относительно узлов орбит. Из-за указанной несогласованности, величина воздействия (силы) планет на метеориты и кометы разлагается на две составляющие: продольную и поперечную. Первая определяет величину приближения перигелия тел к поверхности Солнца, а вторая — величину смещения перигелия относительно плоскости экватора Солнца. Максимум цикла соответствует моменту совпадения направления результирующего воздействия Сатурна и Юпитера с плоскостью, около которой располагается большее число орбит метеоритов и комет. Это обеспечивает большую зону охвата, а соответственно и более протяженную по широте и срединную в диапазоне широт, на которых наблюдаются пятна. В нечетных циклах, когда планеты Сатурн и Юпитер действуют независимо друг от друга, играет роль положение каждой из планет в отдельности .
7. Общее магнитное поле
Солнца
Принято считать[2], что общее магнитное поле Солнца является первичным по отношению к магнитным полям солнечных пятен. Это обосновано, в том числе, и установленной синхронностью их изменения со сдвигом по фазе 90°. При этом смена полярности общего магнитного поля (с переходом через 0), регистрируемого на полюсах Солнца, происходит в период максимума активности, т.е. максимума числа пятен, а максимум напряженности общего магнитного поля приходится на минимум числа пятен.
Наличие взаимозависимости указанных магнитных полей не вызывает сомнения, но нет достаточно веских оснований считать общее магнитное поле Солнца причиной магнитных полей пятен, так как, по словам Э.Гибсона[14]: «Из-за предательской запутанности физической картины здесь трудно отличить причины от следствий. … общее магнитное поле Солнца не имеет вполне определенной оси и не симметрично. Следовательно, нельзя считать, что его создает какой-то диполь, находящийся в Солнце. Оно скорее представляет собой результат наложения многочисленных небольших поверхностных полей».
Если исходить из метеоритно-кометной природы пятен, магнитное поле которых есть результат возникновения вихревого движения атмосферы в месте падения метеорита или кометы, то именно их поля являются причиной возникновения общего магнитного поля Солнца. Причем напряженность этого магнитного поля на полюсах определяется суммарным потоком рассеяния магнитных полей пятен, наиболее близко расположенных к полюсам. Величина же потока рассеяния магнитных полей пятен будет тем меньше, чем ближе они расположены друг к другу, так как это приводит к более эффективному замыканию силовых линий магнитных полей между полюсами противоположной полярности. Именно такая ситуация создаётся в период максимума пятен на Солнце. В годы минимумов, наоборот, отдельные единичные пятна нового цикла, появляющиеся на более высоких широтах, создают наибольший поток рассеяния, а, значит, и наибольшую напряженность магнитного поля на полюсах. При этом полярность его обратна, как и следует, полярности наиболее близких к полюсу замыкающих пятен в группах, что обусловлено соответствующим наклоном оси группы к экватору Солнца. То, что именно этими самыми высокоширотными пятнами определяется полярность и напряженность магнитного поля на полюсах, подтверждается неоднократно наблюдаемыми случаями одинаковой в течение одного - двух лет полярности магнитных полей одновременно на обоих полюсах Солнца. Другим аргументом, подтверждающим общность магнитного поля Солнца с потоком рассеяния магнитных полей пятен, является чрезвычайно низкий уровень напряженности общего магнитного поля (около 1 Гс) по сравнению с напряженностью магнитного поля пятен (1000—4000 Гс)[14].
8. Физическая сущность единиц измерения
солнечной активности
Для оценки уровня активности Солнца, связанной с пятнами, используют две единицы измерения. Первая – число Вольфа – основана на учёте числа групп и пятен в них, появившихся за месяц и год. Вторая – м.д.п. – учитывает площадь всех пятен на видимой полусфере Солнца за те же отрезки времени, взятых в миллионных долях от площади самой полусферы[15]. Однако, физическая сущность - фундаментальная основа этих единиц измерения, была неясна. Это не способствует совершенствованию единиц измерения и сдерживает развитие науки об активности Солнца.
Исходя из метеоритно-кометной природы пятен, следует, что число Вольфа характеризует число выпавших на Солнце метеоритов и комет, из которых смогли образоваться пятна, а м.д.п. — их суммарную массу, определяющую суммарную площадь пятен. Это показывает, что используемые единицы измерения солнечной активности отражают различную суть одного и того же процесса — падения тел на Солнце, а, следовательно, могут использоваться и совместно, и порознь, в зависимости от характера проводимых исследований.
Заключение
Предложенная идея о метеоритно-кометной природе солнечных пятен оказалась исключительно плодотворной. Исходя из нее был разработан эстафетно-планетный механизм цикличности появления пятен на Солнце, раскрыта своеобразная роль в этом механизме Сатурна и Юпитера, остальных внешних планет и внутренних планет в формировании основных, длинных и коротких циклов, причина флуктуации активности и проявления закона Шперера.
На основе этой идеи объяснена роль железных и каменных метеоритов при формировании магнитных полей разной полярности ведущих и замыкающих пятен, понята сущность четных и нечетных циклов, механизм образования метеоритных пар (в частности, у кометы Галлея обнаружены два ядра), дано объяснение общего магнитного поля Солнца, причины смены полярности и сдвиг фаз между периодичностью изменения общего магнитного поля и циклами активности, раскрыта физическая сущность единиц ее измерения, разработана методика прогноза активности.
Проведенная работа позволила получить многочисленные косвенные доказательства правильности как самой основополагающей идеи, так и механизма цикличности числа пятен. Имеется возможность получения прямых доказательств правильности и самой идеи и большинства ее следствий.
Литература
1. Витииский Ю.И. Солнечная активность. М.: Наука, 1983. 192 с.
2. Обридко В.И. Солнечные пятна и комплексы активности. М.: Наука, 1985. 256 с.
3. Чурюмов К.И. Астрономический календарь. М: Наука, 1983, вып. 87. 204 с.
4. Погосян Х.П. Циклоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 148 с.
5. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. 736 с.
6. Струве О., 3ебергс В. Астрономия XX века. М.: Мир, 1968. 548 с.
7. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. М.—Л.: Гостехиздат, 1947, 803 с.
8. Беляев Н.А., Чурюмов К.П. Комета Галлея и ее наблюдение. М.: Наука, 1985. 272 с.
9. Гневышева Р.C. Астрономический календарь. М.: Наука, 1984, вып. 88. 153 с.
10. Чурюмов К.И. Астрономический календарь. М.: Наука, 1981, вып. 86. 188 с.
11. Марочник Л.С, Усиков Д.А., Долгополова Е.И. Облако Орта //Природа, 1987, № 12. 36 с.
12. Аллен К.У. Астрофизические величины. М.: Мир, 1977. с. 446.
13. Бронштейн В.А. Планеты и их наблюдение. М.: Наука, 1979. 240 с.
14. Гибсон Э. Спокойное Солнце. М.: Мир, 1977. 408 с.
15. Фесенков В.Г. Солнце и солнечная система. М.: Наука, 1976. 504 с.
Примечание: Эта статья является первой частью брошюры «Метеоритно-кометная природа солнечных пятен и дифференциального вращения Солнца», выпущенной в Санкт-Петербурге издательством «Комета» в 1994 году за счёт финансовых средств её авторов. ISBN 5-7116-0043-5.
Выпускные данные брошюры следующие.
А.Е. Владимиров,
Е.А. Владимиров
«Метеоритно-кометная природа солнечных пятен и дифференциального вращения Солнца»
Сдано в набор 04.01.94. Подписано в печать 28.01.94. Формат 60х901/16. Объём 1,5 п.л. Бумага типогр. Печать офсетная. Тираж 500 экз.
Отпечатано на ротапринте Гипрорыбфлота. 190000 г. Санкт-Петербург ул. М. Морская д. 18 – 20