Activitate solară


STADIILE ISTORICE ÎN STUDIUL VARIAȚIILOR DE MAI ANI
ACTIVITATEA SOLARĂ

Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov

Rezultatele istoriei studierii variațiilor pe termen lung ale activității solare de peste patru secole sunt generalizate. În istoria cercetării s-au identificat două tendințe principale: istoria observării activității solare (de la începutul secolului al XVII-lea până în prezent) și istoria măsurărilor directe (de la începutul secolului XX până în prezent). În acest măsurarea variațiilor activității solare multi-poveste (constanta solara) este împărțit în etape cronologice, reflectând diferitele niveluri de măsurători fizico-tehnice (cu suprafața pământului, din atmosfera spațiului).







Soarele radiază energia, care oferă Pământului căldură și lumină. Energia radiantă a Soarelui este principala sursă de energie pentru hidrometeorologică și multe alte procese care se produc în atmosferă, hidrosferă, pe suprafața pământului. Energia soarelui este cel mai important factor în dezvoltarea vieții pe Pământ, furnizând condițiile termice necesare pentru viață și fotosinteză. Prin urmare, studiul schimbărilor în insolare este important pentru studiul proceselor care apar în plicul geografic al Pământului, cauzele formării și schimbărilor în condițiile climatice ale vieții de pe planetă.

1. Observarea activității solare

În istoria studiilor despre emisivitatea Soarelui (activitatea solară), există două etape principale. Primul (de la începutul secolului al XVII-lea până în prezent) reflectă observațiile științifice ale stării activității solare. A doua etapă (de la începutul secolului XX până în prezent) include și măsurători directe ale radiației solare. Aceste etape principale sunt împărțite în fragmente istorice separate, marcate în timp de cadre caracteristice, reflectând momentele unor realizări tehnice în domeniul observării și măsurării activității solare.

Având în vedere rezultatele obținute de Schwabe (și rezultatele deja cunoscute), a fost elaborat un program internațional de observare a Soarelui (în desfășurare în prezent). Scopul principal al acestui program a fost cercetarea și observațiile pentru a determina dacă ciclul Schwabe găsit este un efect real și continuu. Inițiatorul și organizatorul acestor observații a fost Rudolf Wolf de la Observatorul din Zurich (indicele său de numere de pete ale soarelui - indicele sau numerele Wolf - este încă folosit astăzi). Wolf a efectuat cercetări ample privind datele istorice privind înregistrarea petelor solare pentru a determina existența ciclului în trecut. După cercetări lungi și concentrate, el a colectat dovezi istorice referitoare la intervalul de timp dintre observațiile lui Schwabe și deschiderea petelor cu ajutorul unui telescop (la începutul secolului al XVII-lea). Wolff a ajuns la concluzia că ciclul de 11 ani a existat într-adevăr, începând cu anul 1700 și probabil mai devreme. Numărul de pete solare restaurate de el în această perioadă timpurie a fost recunoscut ca fiind real în toate lucrările ulterioare dedicate istoriei Soarelui. Mai mult de jumătate din datele prezentate în Fig. 1, sunt rezultatul acestor studii ale lui Wolff.

În urmă cu aproximativ 160 de ani, sa constatat că ciclul de 11 ani de activitate solară se manifestă nu numai în schimbarea numărului de pete solare (platforme de facle și exploziile solare), dar, de asemenea, în modificarea timpului de latitudine grupurilor petelor solare (Fig. 2). În 1852, trei cercetători: Edward Sabine in Anglia, Rudolf Wolff și Alfred Gauthier Elveția a atras atenția în mod independent anumite corespondențe între modificările periodice în pete solare și fenomenelor magnetic al Pământului. În plus, sa dovedit că perioadele lor sunt aceleași și se întâmplă întotdeauna că în epoca cu un număr mare de pete solare de pe Pământ există puternice furtuni magnetice. Coincide și perioadele de slăbire a acestor fenomene (Berry, 1904).

observații regulate ale câmpurilor magnetice, ale petelor solare deschise la începutul secolului trecut (1913) de către astronomul american George. Hale a condus la recunoașterea realității unui ciclu de 22 de ani de activitate solara. Pentru 14 (în numerotarea Zurich) definit ciclu Hale că polaritatea câmpurilor magnetice de conducere (trailing) pete Northern (Southern) Soare emisferă este inversată la trecerea de la un ciclu de 11 ani la altul (Struve și colab., 1967). Polaritatea inițială este restabilită, prin urmare, după 22 de ani. Ulterior, astfel de modificări au fost observate în toate ciclurile ulterioare de 11 ani. Nui (pentru numerotare Zurich) cicluri de polaritatea câmpului magnetic grupuri de conducere de la fața locului în emisfera nordică pozitivă (nord), iar în cicluri chiar - negativ (sud). În emisfera sudică, se observă imaginea opusă (Anderson, 1939).







2. Măsurători ale constantei solare

Constanta solara este masura radiatiei solare care ajunge la limita superioara a atmosferei. Constanta solara este fluxul total al radiatiei solare care trece pe unitatea de timp printr-o suprafata unitara orientata perpendicular pe flux la o distanta de 1 UA. din Soare în afara atmosferei Pământului (Kondratiev, 1965, Perrin de Brichambaut, 1966; Alisov, Poltarus, 1974). Constanta solară este dată de:

Istoricul măsurătorilor constantei solare include măsurători de la suprafața pământului, din atmosferă (din avioane și baloane) și din măsurători extra-atmosferice (de la sateliți și rachete) (Sun's Flow Flow and its Changes, 1980). În meteorologie, măsurătorile radiometrice au început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Pentru rezolvarea problemei preciziei și asigurarea posibilității de a compara rezultatele măsurătorilor pe diferite instrumente și la diferite stații, au fost introduse scale radioimetrice speciale. Timp de mulți ani, aceste standarde sau scale au fost supuse unui număr de audituri care reflectă îmbunătățiri ale radiometriei. Până la mijlocul secolului trecut, erau de obicei două scale: Ongström (1905) și Scala Smithsonian (1913). În ajunul Anului Geofizic Internațional, a fost introdusă o nouă Scală Pyreliometrică Internațională (MPH, 1956), bazată pe aceste scale.

Din punct de vedere istoric, primele măsurări directe ale constantei solare în afara troposferei au fost efectuate la Universitatea Leningrad în 1961 (un grup condus de KY Kondratiev). Grupul de instrumente a fost ridicat de un aerostat la o înălțime de 32 km. În total, până în 1967, au fost efectuate 28 de plimbări cu baloane. Metoda de observare și rezultatele sunt prezentate în detaliu în mai multe publicații (Kondratyev, 1965; Kondrat'ev et al 1966 ;. Kondrat'ev, Nicholas, 1970, 1982; Makarov, Kharitonov, 1972; flux energetic Sun și modificările sale, 1980). Ca urmare a acestor măsurători, sa constatat o variație foarte vizibilă a constantei solare (2,5%), probabil datorită erorilor măsurătorilor. Valoarea medie a constantei solare conform rezultatelor intregului complex de masuratori a fost de 1356 ± 14 W / m 2.

In 1966, Jet Propulsion Laboratory (Caltech) și Laboratorul de Eppley a fost propus programul de măsurători ale constantei solare, ca parte care Drummond (Drammond) o valoare medie a constantei solare pe rezultatele sase curse unui jet NASA de aeronave de cercetare egal cu 1,359 ± 13 W / m 2. În 1968, Kendall a efectuat măsurători cu un radiometru PACRAD din partea aeronavei NASA. Valoarea finală obținută ca urmare a acestor măsurători sa dovedit a fi egală cu 1373 ± 14 W / m 2. Valoarea medie pentru toate măsurătorile de la aeronave a fost de 1378 ± 26 W / m 2.

În perioada 1968 - 1969 gg. R. Wilson (Willson) a efectuat, de asemenea, măsurători de aerostat ale constantei solare. Valoarea medie a constantei solare (pe trei măsurători cu balon) a fost de 1373 ± 14 W / m 2. În 1969 anul acesta sa efectuat determinarea constantei solare în apropierea vârfului ciclului № 20 și a obținut o valoare de 1,369 W / m 2. Precizia măsurătorilor este estimată balon 0 , 2 - 0,5% (Willson, 1972, 1973, 1978, Froehlich, 1980).

Estimată Frohlich (Frohlich), pe baza unui studiu al tuturor măsurătorilor efectuate de avioane, baloane și nave spațiale, valoarea cea mai probabilă a constantei solar este egal cu 1,373 ± 20 W / m 2 (Frohlich, 1980). Această medie este comparată cu valoarea medie a 1370 ± 1 W / m 2 care a fost obținută în toate dimensiunile, inclusiv datele experimentului rachetă 1976 G. & date corectate ERB experiment ( „Nimbus - 6“). Când toate datele din anul 1976, valoarea constantei solare a fost încheiat în intervalul de 1368-1379 W / m 2. Se observă că datele de măsurare din balon și aeronave diferă considerabil de măsurători spațiale (Tabelul 1.).


Tabel. 1. Compararea rezultatelor determinării constantei solare,
obținută prin diverse metode experimentale (Frohlich, 1980).

Numerele din paranteze corespund deviațiilor standard față de valorile medii ponderate. Măsurătorile cu avionul sunt efectuate la altitudini de 10 - 12 km, pe baloane - 20 - 36 km.

De la lansarea „Nimbus - 7“ sateliți din SUA (1978) și apoi SMM (1980) echipat cu radiometre cavitare (Radiometer H - seria F de ERB și o cavitate radiometru AKRIM activă, respectiv), un nou pas în măsurarea constanta solara (figura 3)

Trebuie remarcat faptul că căutările de comunicare de 11 ani cu climatice variație caracteristici, modificări geofizice și parametrii biofizici au fost efectuate pe toată perioada din momentul detectării ciclului solar (adică, o jumătate de secol). Rezultatele acestor studii sunt prezentate în numeroase publicații. Cu toate acestea, în legătură cu obținerea de valori mici ale amplitudinii constante solare în ciclul de 11 ani și amplitudinea de caracteristici de instabilitate periodice de interes în studiul legăturilor solare-terestre în acest interval este acum a scăzut în mod semnificativ. În plus față de lipsa de perspective pentru modularea schimbărilor climatice variație de 11 ani a constantei solare, reducând semnificația ei au contribuit la creșterea de ambiguitate comparații de corelare directă la seria lungirea de observații, precum și lipsa unor dovezi convingătoare pentru existența acestui ciclu în trecut (durabilitatea sa în timp). În plus, ar trebui să acorde atenție faptului că creșterea sau scăderea intensității radiației solare de intrare în diferite faze ale ciclului de 11 ani prin lățimea distribuite în mod corespunzător. Faza de radiație care vine cu activitate ridicată au crescut în toate domeniile și cosinus latitudinal (în scădere de la ecuator spre poli). În faza de activitate scăzută, sosirea radiației este redusă la toate latitudinile, în conformitate cu legea cosinusului. Prin urmare, acest ciclu, cu amplitudinea la ora actuală de aproximativ 1 W / m 2 are probabil un efect redus asupra variațiilor sezoniere în latitudine și Insolația. Prin aceste diferențe în insolația Pământului este legată chiar și definirea climei. Cu toate acestea, dacă activitatea Soarelui crește semnificativ sau slăbește (de exemplu, în cazul minimului Maunder), probabil că răspunsul sistemului climatic al Pământului la aceste schimbări va deveni vizibil.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: