сонячні цикли
Тобто в певний момент, коли кількість плям досягає максимальної кількості називається роком максимуму плям. Слідом за максимумом починається зменшення кількості сонячних плям, і в середньому через шість років можна спостерігати мінімальну кількість плям. Далі їх число знову починає зростати.
Щоб вести рахунок сонячних циклів було прийнято, що максимум, що спостерігається в 1761-му році є максимумом першого циклу Сонця.
Видимі зміни Сонця
У зв'язку з циклами Сонця були помічені періодичні зміни і інших сонячних явищ. До таких відносяться інші об'єкти, що виникають на Сонці - флоккули, факели і протуберанці. Флоккули - яскраві і щільні волокнисті освіти в одному з шарів Сонця - хромосфере. Смолоскипи - яскраві поля, які зазвичай оточують сонячні плями. Кількість обох цих спостережуваних об'єктів змінюється так само, як і кількість плям і в ті ж роки досягає максимуму і мінімуму.
Іншим явищем, яке також має 11-річний період, єпротуберанці - пучки сонячного речовини, які піднімаються над поверхнею зірки і деякий час знаходяться в такому положенні за допомогою впливу магнітного поля Сонця. Однак, на відміну від флоккуламі і факелів, найбільшу кількість протуберанців спостерігається не в роки максимуму Сонця, а за 1-2 роки до цього.
Ще одне явище, яке, як виявилося, змінюється з 11-річним періодом це форма сонячної корони - зовнішній шар Сонця, який можна частково спостерігати без спеціального інструментарію, закривши перед собою нашу зірку круглим предметом, наприклад монеткою. У роки максимуму вона має найбільший розвиток і її численні пучки кращої і струменів розходяться в усіх напрямках, утворюючи сяйво приблизно округлих обрисів. У роки мінімуму вона виявляється складається тільки з двох обмежених пучків, що поширюються в площині екватора.
У зв'язку з періодизацією спостережуваних вищезазначених явищ, які хоч і мають однаковий період, відрізняються своїми роками максимуму / мінімуму, прийнято говорити не про одинадцятирічному періоді плям, а про одинадцятирічному періоді сонячної активності. Під цим мається на увазі як вся сукупність спостережуваних на Сонце утворень і явищ, так і невідома нам причина, що змушує їх періодично змінюватися.
Причина циклів Сонця
Незважаючи на те, що сонячні явища безсумнівно змінюються періодично, 11 років - це лише середнє значення такого періоду, який може розташуватися в діапазоні від 7 до 17 років.
Відомо, що Сонце впливає не тільки на освітленість і температуру Землі, але також і на її магнітне поле. Так іноді можна спостерігати неправильні, як би випадкові, коливання стрілки в ту або іншу сторону. У різні дні вони досягають різної величини. Бувають днями, коли амплітуда коливань настільки значна, що коливання можна спостерігати навіть за допомогою звичайного компаса. Такі швидкі зміни земного магнетизму називаються магнітними бурями. Енергія магнітних бур зрідка навіть здатна викликати аварії в електричних мережах.
Якщо підрахувати число магнітних бур за кожен рік, а потім побудувати графік, який представляє хід Годви числа бурь згодом, то вийде крива з максимумами, що чергуються через 11 років. На даному графіку I - амплітуди добових коливань відміни магнітної стрілки, II - амплітуди добових коливань горизонтальної складової магнітного поля, III - відносні числа сонячних плям.
Графік сонячного циклу
Таким чином, причина, що викликає періодизацію сонячних плям, також періодично впливає на зміну магнетизму Землі. Крім того, було відмічено, що магнітна бура трапляється найчастіше після того, як через середину видимого півкулі Сонця проходи група великих і бурхливо розвиваються плям.
Пізніше була помітна і 11-річна періодичність кількості полярних сяйв, і деяких інших явищ, що протікають в атмосфері Землі. Примітно, що зазначені зміни на Землі запізнюються проти відповідних їм явищ на Сонце приблизно на 1-2 доби. Так як сонячне світло доходить до Землі за 8 хвилин, причина періодизації зазначених явищ на Землі не пов'язана з ним.
У зв'язку з розвитком технологій, в 1908-му році американський астроном Джордж Хейл виявив магнітне поле Сонця. Подальше його вивчення привело до того, що саме магнітне поле нашої зірки, а також його зміни викликають описані вище явища.
Періодизація магнітного поля Сонця
Вивчення зв'язку магнітного поля Сонця із явищем сонячних плям привело до наступного висновку: плями виникають в результаті «пронізиванія» магнітними лініями верхніх шарів Сонця. Подальше вивчення природи інших сонячних явищ і утворень також дозволило виявити зв'язок цих явищ та змінами магнітного поля Сонця. Незабаром докладне вивчення самого магнітного поля і його силових ліній призвело до наступній картині його динаміки.
На початку магнітного циклу Сонця, що є серединою циклу сонячних плям, є магнітне поле певної форми, силові лінії якого поступово «намотуються» на поверхню нашої зірки внаслідок того, що екваторіальні області обертаються швидше, ніж полярні. Згодом вони «заплутуються» і в певний момент починають пронизувати поверхню Сонце в безлічі точок, які звичайно розташовані ближче до екватора. Саме в цей момент спостерігається максимальна кількість сонячних плям, причому переважна більшість яких розташовується ближче до екватора. Таким чином плями утворюються внаслідок пронізиванія магнітними лініями верхніх шарів Сонця.
Далі частина магнітного поля як би відривається і відкидається від Сонця, тягнучи за собою частину зоряного речовини, яку складають в основному заряджені частинки. Цей потік заряджених частинок і називається сонячним вітром, який в подальшому призводить до зміни природних явищ на Землі. Після «відриву» від магнітного поля деякої його частини, відбувається так звана зміна напрямку азимутального поля, тобто магнітне поле як «перевертається». Це є кінцем 11-літнього циклу магнітного поля Сонця та серединою циклу сонячних плям. Таким чином, повний сонячний цикл становить близько 22-х років, після закінчення яких магнітне поле Сонця повертається до вихідного положення.
Згідно з моделлю, яка називається Сонячне динамо, наша зірка самостійно генерує магнітне поле в результаті осесимметричного обертання її різних верств, які представлені в вигляді плазми, за визначенням має заряд.
Магнітне поле сонця
Інші сонячні цикли
Крім 11-річного та 22-річну сонячних циклів спостерігаються і інші періодичні зміни сонячної активності. Так, наприклад, сонячні максимуми і мінімуми також демонструють коливання в масштабах століття, що має назву «цикл Гляйсберга» і має період 70 - 100 років. Існує також двохсотлітній сонячний цикл ( «цикл Зюсс» або «цикл де Вріє»), мінімум якого називається «глобальним» і визначається як помітне зниження сонячної активності в перебігу десятків років раз на два століття.
Примітно, що під час «глобальних мінімумів» спостерігається не тільки зменшення кількості сонячних плям, але також і значні похолодання на Землі. Найвідомішим таким періодом є мінімум Маундера (1645-1715), під час якого тривав так званий «малий льодовиковий період». Однозначна взаємозв'язок цих явищ не виявлено, однак спостерігається збіг (кореляція) вікових сонячних циклів зі змінами температури на Землі. Причини самих вікових циклів Сонця також явно не визначені. Цілком ймовірно, що ці цикли викликані не природою зірки, а динамікою деяких зовнішніх об'єктів, наприклад, обертанням великого зоряного скупчення в центрі Чумацького Шляху.
