วัฏจักรสุริยะ วัฏจักรสุริยะ การค้นพบวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะ

การแข่งขันออลรัสเซียงานวิจัยและการออกแบบของนักศึกษา

“นิเวศวิทยาและชีวิต”

การเสนอชื่อ: “ความลับของชีวิต”

เรื่อง: “ศึกษาวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะและอิทธิพลของมันต่อจำนวนจุดดับดวงอาทิตย์”

สถานที่ทำงาน: โรงเรียนมัธยม OU ลำดับที่ 9 ชั้น 10 เขตเมือง อ็อกเตียบรสค์

หัวหน้างานด้านวิทยาศาสตร์: อูยูโตวา แอล.วี. ครูสอนฟิสิกส์

มอสโก 2010

การแนะนำ. หน้า 2

บทที่ 1 แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับจักรวาล หน้าหนังสือ 3-5

บทที่สอง ทฤษฎีโครงสร้างและการกำเนิดของดวงอาทิตย์ หน้าหนังสือ 6-11

บทที่ 3 วัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะและสาเหตุ หน้า 12-18

บทที่สี่ ส่วนการทดลอง. หน้าหนังสือ 19-23

บทสรุป. หน้าหนังสือ 24

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว หน้าหนังสือ 25

การแนะนำ.

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก นักดาราศาสตร์ และนักฟิสิกส์ได้พูดคุยถึงปัญหาที่จะคุกคามโลกของเราในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ภาวะโลกร้อน- และส่วนใหญ่เชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกับพฤติกรรมของดวงอาทิตย์กับการเปลี่ยนแปลงของมัน ฉันตัดสินใจที่จะมีส่วนร่วมในการแก้ไขปัญหานี้ให้มากที่สุด ตั้งแต่ปี 2548 ฉันมีส่วนร่วมในการศึกษาดวงอาทิตย์ ศึกษาคุณสมบัติของดวงอาทิตย์ โครงสร้างตาม งานทางวิทยาศาสตร์และหนังสือ

ครั้งหนึ่งเมื่อฉันอ่านหนังสือ "Cosmos" ซึ่งเรียบเรียงโดย Koptev ฉันเริ่มสนใจคำถามว่า cosmogony คืออะไร? ระบบสุริยะเกิดขึ้นได้อย่างไร ดวงอาทิตย์คืออะไร? ฉันต้องเผชิญกับคำถามเกี่ยวกับการกำเนิดของดวงอาทิตย์ เกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพพื้นฐานของมัน หลังจากศึกษาหนังสือ “ดาราศาสตร์ในยุคของเรา” โดย I.A. Klimishin ฉันได้เรียนรู้ว่ากิจกรรมสุริยะมีวัฏจักร 11 ปี จุดสูงสุดของกิจกรรมสุริยะเปลี่ยนแปลงไปทุกปี มีกิจกรรมสุริยะสูงหลายปี และอื่นๆ ที่ต่ำ กิจกรรม.

จากผลการศึกษากิจกรรมแสงอาทิตย์จากวัสดุของห้องปฏิบัติการทบิลิซิ (ลักษณะเชิงตัวเลข) ฉันได้สร้างกราฟโดยประมาณของการเปลี่ยนแปลงใน mx และนาทีของกิจกรรมสุริยะ เมื่อศึกษาลักษณะเหล่านี้ ฉันสรุปได้ว่าตั้งแต่ปี 1996 เราอยู่ในช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์เพิ่มพลังงาน (กิจกรรม) ปี 2549 เป็นปีแห่งจุดสูงสุดของดวงอาทิตย์ ปัจจุบันตั้งแต่ปี 2550 ความเสื่อมโทรมเริ่มขึ้นซึ่งจะคงอยู่ประมาณ 10 - 11 ปี การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบนโลกมีความเกี่ยวข้องอย่างแม่นยำกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

กิจกรรมสุริยะสูงสุดจะมาพร้อมกับการเพิ่มจำนวนจุดดับและพื้นที่ของมัน ในฤดูร้อนฉันสังเกตจุดต่างๆ ผ่านกล้องโทรทรรศน์และเมื่อศึกษาหนังสือ "สวรรค์และโลก" ของ A.N. Tomilin โดยนำสูตรที่จำเป็นสำหรับการคำนวณลักษณะของดวงอาทิตย์มาให้ฉันตรวจสอบพื้นที่ของจุดและคำนวณ พวกมันมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึง 20 เท่า ภายใต้สภาวะปกติ ฉันสามารถคำนวณโมเมนต์การถึงจุดสูงสุดของดวงอาทิตย์ในฤดูร้อนปี 2549 ได้

บทที่ 1 แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับจักรวาล

คอสโมโกนีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษากำเนิดและพัฒนาการของเทห์ฟากฟ้า เช่น ดาวเคราะห์และบริวาร ดวงอาทิตย์ ดวงดาว และกาแล็กซี นักดาราศาสตร์สังเกตวัตถุของจักรวาลในระยะต่างๆ ของการพัฒนา ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้และในอดีตอันไกลโพ้น โดยมีการ "แก่" อย่างรวดเร็วหรือเกือบ "แข็งตัว" ในการพัฒนา ด้วยการเปรียบเทียบข้อมูลเชิงสังเกตการณ์จำนวนมากกับกระบวนการทางกายภาพที่สามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะต่างๆ ในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามอธิบายว่าเทห์ฟากฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร ยังไม่มีทฤษฎีที่สมบูรณ์เพียงทฤษฎีเดียวเกี่ยวกับการกำเนิดดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ หรือกาแล็กซี ปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์เผชิญบางครั้งก็แก้ไขได้ยาก การแก้ปัญหาเกี่ยวกับกำเนิดโลกและระบบสุริยะโดยรวมมีความซับซ้อนอย่างมากเนื่องจากเรายังไม่ได้สังเกตระบบอื่นที่คล้ายคลึงกัน ระบบสุริยะของเรายังไม่มีอะไรเทียบได้ แม้ว่าระบบที่คล้ายกันควรจะเป็นเรื่องธรรมดา และการเกิดขึ้นไม่ควรเป็นอุบัติเหตุ แต่เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

เป็นเวลาสองศตวรรษแล้วที่ปัญหาการกำเนิดของระบบสุริยะสร้างความกังวลให้กับนักคิดที่โดดเด่นบนโลกของเรา ปัญหานี้ได้รับการจัดการ เริ่มต้นจากนักปรัชญาคานท์และนักคณิตศาสตร์ลาปลาซ โดยกาแล็กซีของนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์แห่งศตวรรษที่ 19 และ 20

แต่เรายังห่างไกลจากการแก้ปัญหานี้มาก แต่ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา คำถามเกี่ยวกับเส้นทางวิวัฒนาการของดวงดาวมีความชัดเจนมากขึ้น แม้ว่ารายละเอียดการกำเนิดดาวฤกษ์จากเนบิวลาฝุ่นก๊าซยังไม่ชัดเจน แต่ตอนนี้เราเข้าใจอย่างชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้นกับเนบิวลานี้ในช่วงหลายพันล้านปี วิวัฒนาการต่อไป.

ต่อไปจะนำเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาต่างๆ ที่ได้เข้ามาแทนที่กันในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมา เราจะเริ่มต้นด้วยสมมติฐานของคานท์ นักปรัชญาชาวเยอรมันผู้ยิ่งใหญ่ และทฤษฎีที่หลายทศวรรษต่อมา ได้รับการเสนออย่างอิสระโดยนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ลาปลาซ สถานที่สำหรับการสร้างทฤษฎีเหล่านี้ได้ผ่านการทดสอบของกาลเวลา

มุมมองของคานท์และลาปลาซในซีรีส์ ประเด็นสำคัญแตกต่างอย่างมาก กานต์เริ่มจาก การพัฒนาเชิงวิวัฒนาการเนบิวลาฝุ่นเย็น ซึ่งเป็นช่วงที่วัตถุขนาดใหญ่ใจกลางได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นครั้งแรก นั่นคือ ดวงอาทิตย์ในอนาคต และต่อมาก็ดาวเคราะห์ ในขณะที่ลาปลาซถือว่าเนบิวลาดั้งเดิมนั้นเป็นก๊าซและร้อนมากด้วยความเร็วการหมุนรอบที่สูง หดตัวลงภายใต้แรง แรงโน้มถ่วงสากลเนบิวลาหมุนเร็วขึ้นและเร็วขึ้นตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม เนื่องจากมีแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสูง วงแหวนจึงถูกแยกออกจากวงแหวนอย่างต่อเนื่อง จากนั้นพวกมันก็เริ่มควบแน่นก่อตัวเป็นดาวเคราะห์

ดังนั้น ตามสมมติฐานของลาปลาซ ดาวเคราะห์จึงก่อตัวก่อนดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความแตกต่างกัน แต่คุณลักษณะทั่วไปที่สำคัญก็คือแนวคิดที่ว่าระบบสุริยะเกิดขึ้นตามมา การพัฒนาทางธรรมชาติเนบิวลา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกแนวคิดนี้ว่า "สมมติฐานของ Kant-Laplace"

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีนี้ต้องเผชิญกับความยากลำบาก ระบบสุริยะของเราประกอบด้วยดาวเคราะห์เก้าดวงที่มีขนาดและมวลต่างกัน มีลักษณะเฉพาะ คือ การกระจายโมเมนตัมเชิงมุมอย่างผิดปกติระหว่างวัตถุส่วนกลาง ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ต่างๆ

โมเมนตัมเชิงมุมเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการแยกตัวออกจากโลกภายนอก ระบบเครื่องกล- มันเป็นระบบที่สามารถพิจารณาดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์โดยรอบได้ โมเมนตัมเชิงมุมสามารถนิยามได้ว่าเป็น “การสำรองการหมุน” ของระบบ การหมุนนี้ประกอบด้วยการเคลื่อนที่ในวงโคจรของดาวเคราะห์และการหมุนรอบแกนของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์

โมเมนตัมเชิงมุมของระบบสุริยะส่วนใหญ่มีความเข้มข้นอยู่ที่การเคลื่อนที่ในวงโคจรของดาวเคราะห์ยักษ์ ได้แก่ ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์

จากมุมมองของสมมติฐานของ Laplace สิ่งนี้ไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ ในยุคที่วงแหวนแยกออกจากเนบิวลาดั้งเดิมที่หมุนอย่างรวดเร็ว ชั้นของเนบิวลาที่ดวงอาทิตย์ควบแน่นในเวลาต่อมามีโมเมนตัมประมาณเท่ากันกับสสารของวงแหวนที่แยกออกจากกัน (เนื่องจากความเร็วเชิงมุมของเนบิวลานั้น วงแหวนและส่วนที่เหลือมีค่าใกล้เคียงกัน) เนื่องจากมวลของเนบิวลาหลักน้อยกว่าเนบิวลาหลัก (“โปรโตซัน”) อย่างมีนัยสำคัญ โมเมนตัมเชิงมุมรวมของวงแหวนจึงควรน้อยกว่าของ “โปรโตซัน” มาก ในสมมติฐานของลาปลาซ ไม่มีกลไกในการถ่ายโอนโมเมนตัมจาก "ดวงอาทิตย์โปรโต" ไปยังวงแหวน ดังนั้นตลอดวิวัฒนาการเพิ่มเติมทั้งหมด โมเมนตัมเชิงมุมของ "ดวงอาทิตย์แรกเริ่ม" และดวงอาทิตย์น่าจะมากกว่าวงแหวนและดาวเคราะห์ที่ก่อตัวจากพวกมันมาก แต่ข้อสรุปนี้ขัดแย้งกับการกระจายโมเมนตัมที่แท้จริงระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์

สำหรับสมมติฐานของลาปลาซ ความยากลำบากนี้กลับกลายเป็นว่าผ่านไม่ได้

เรามาดูสมมติฐานของยีนส์กัน ซึ่งเริ่มแพร่หลายในช่วงสามศตวรรษแรกของศตวรรษปัจจุบัน มันตรงกันข้ามกับสมมติฐานของคานท์-ลาปลาซอย่างสิ้นเชิง หากอย่างหลังแสดงให้เห็นการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ซึ่งเป็นกระบวนการทางธรรมชาติเพียงกระบวนการเดียวของการวิวัฒนาการจากง่ายไปสู่ซับซ้อน ดังนั้นในสมมติฐานของยีนส์การก่อตัวของระบบดังกล่าวเป็นเรื่องของโอกาส (รูปที่ 1)

สสารเริ่มแรกที่ดาวเคราะห์ก่อตัวในเวลาต่อมาถูกผลักออกจากดวงอาทิตย์ (ซึ่งในเวลานั้นค่อนข้าง "เก่า" และคล้ายกับสสารในปัจจุบัน) เมื่อมีดาวดวงหนึ่งผ่านเข้ามาใกล้โดยไม่ได้ตั้งใจ ข้อความนี้อยู่ใกล้มากจนแทบจะเรียกได้ว่าเป็นการปะทะกัน ต้องขอบคุณแรงน้ำขึ้นน้ำลงจากดาวฤกษ์ที่ชนกับดวงอาทิตย์ ทำให้กระแสก๊าซถูกขับออกจากชั้นผิวของดวงอาทิตย์ เจ็ตนี้จะยังคงอยู่ในทรงกลมแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์แม้ว่าดาวฤกษ์จะออกจากดวงอาทิตย์แล้วก็ตาม จากนั้นไอพ่นจะควบแน่นและก่อให้เกิดดาวเคราะห์

หากสมมติฐานของยีนส์ถูกต้อง จำนวนของระบบดาวเคราะห์ที่เกิดขึ้นระหว่างวิวัฒนาการนับหมื่นล้านปีสามารถนับได้ด้วยมือเดียว แต่จริงๆ แล้วมีระบบดาวเคราะห์มากมาย ดังนั้นสมมติฐานนี้จึงไม่สามารถป้องกันได้ และมันไม่ได้ติดตามจากทุกที่ที่กระแสก๊าซร้อนที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์สามารถควบแน่นเป็นดาวเคราะห์ได้ ดังนั้นสมมติฐานทางจักรวาลวิทยาของยีนส์จึงกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถป้องกันได้

นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียตผู้มีชื่อเสียง O.Yu Schmidt เสนอทฤษฎีกำเนิดระบบสุริยะของเขาในปี 1944: ดาวเคราะห์ของเราถูกสร้างขึ้นจากสสารที่ถูกจับจากเนบิวลาฝุ่นก๊าซซึ่งครั้งหนึ่งดวงอาทิตย์ผ่านไปซึ่งถึงกระนั้นก็มี "สมัยใหม่" เกือบ " รูปร่าง. ในกรณีนี้ไม่มีปัญหาใดเกิดขึ้นกับการหมุนของช่วงเวลาของดาวเคราะห์เนื่องจากในตอนแรกช่วงเวลาของสสารเมฆอาจมีขนาดใหญ่โดยพลการ เริ่มต้นในปี 1961 สมมติฐานนี้ได้รับการพัฒนาโดย Littleton นักจักรวาลวิทยาชาวอังกฤษ ซึ่งได้ทำการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ตามสมมติฐานทั้งสอง ดวงอาทิตย์ที่ "เกือบจะทันสมัย" ชนกับวัตถุจักรวาลที่ "หลวม" ไม่มากก็น้อย และจับยึดบางส่วนของสสารไว้ ดังนั้นการก่อตัวของดาวเคราะห์จึงสัมพันธ์กับกระบวนการกำเนิดดาวฤกษ์

บทที่สอง ทฤษฎีการกำเนิดและโครงสร้างของดวงอาทิตย์

ตอนนี้เรามาดูคำถามหลักเกี่ยวกับการกำเนิดของดวงอาทิตย์

ย้อนเวลากลับไปเมื่อประมาณ 7 พันล้านปีก่อน วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ดังที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความน่าจะเป็นในระดับที่เพียงพอทำให้เราสามารถจินตนาการถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในขณะนั้นได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรากำลัง "ลอยอยู่ในอวกาศและสังเกตชีวิตของเนบิวลาฝุ่นก๊าซ ไฮโดรเจน-ฮีเลียม (ที่มีส่วนผสมของธาตุหนัก) สิ่งที่ในอนาคตจะก่อให้เกิดระบบสุริยะของเรา ดวงอาทิตย์ โลก และคุณและฉัน เนบิวลามีสีเข้มและทึบแสงเหมือนควัน เช่นเดียวกับการล่องหนที่เป็นลางร้าย มันค่อยๆ คืบคลานไปตามพื้นหลังของเหวสีดำ และโครงร่างที่พร่ามัวของมันนั้นสามารถเดาได้จากการที่ดวงดาวที่อยู่ห่างไกลค่อยๆ มืดลงและออกไปด้านหลัง เมื่อผ่านไประยะหนึ่ง เราจะพบว่าเนบิวลาหมุนรอบจุดศูนย์กลางอย่างช้าๆ โดยแทบไม่สังเกตเห็นได้ชัด เรายังสังเกตเห็นว่ามันค่อยๆ หดตัว หดตัว และหนาแน่นขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่รวบรวมอนุภาคเนบิวลาเข้าหาศูนย์กลาง ในขณะเดียวกัน การหมุนของเนบิวลาก็เร่งความเร็วขึ้น หากคุณต้องการเข้าใจกลไกของปรากฏการณ์นี้ จำตัวอย่างง่ายๆ ของโลกของนักสเก็ตลีลาที่หมุนตัวบนน้ำแข็ง โดยไม่ต้องออกแรงใดๆ เพิ่มเติม เขาเร่งการหมุนของเขาโดยการกดแขนของเขาซึ่งก่อนหน้านี้เปิดไปด้านข้างเข้าหาตัวของเขาเท่านั้น “กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม” ได้ผล เวลาผ่านไป เนบิวลาหมุนเร็วขึ้นและเร็วขึ้น และจากนี้แรงเหวี่ยงก็เกิดขึ้นและเพิ่มขึ้นซึ่งสามารถต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงได้ เราคุ้นเคยกับแรงเหวี่ยงเป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น ระบบจะ "ใช้งานได้" บนรถบัสทุกคันเมื่อขับชนผู้โดยสารที่ยืนอยู่ตรงทางโค้งหักศอก การต่อสู้ระหว่างแรงสองแรง แรงโน้มถ่วงและแรงเหวี่ยง เริ่มต้นในเนบิวลาเมื่อการหมุนเร็วขึ้น แรงโน้มถ่วงอัดเนบิวลา และแรงเหวี่ยงมีแนวโน้มที่จะทำให้เนบิวลาขยายตัวและแยกออกจากกัน แต่แรงโน้มถ่วงดึงอนุภาคเข้าหาศูนย์กลางจากทุกด้านเท่าๆ กัน และแรงเหวี่ยงจะหายไปที่ “ขั้ว” ของเนบิวลา และเด่นชัดที่สุดที่ “เส้นศูนย์สูตร” ของมัน ดังนั้นจึงอยู่ที่ "เส้นศูนย์สูตร" ซึ่งปรากฏว่าแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงและขยายเนบิวลาไปด้านข้าง เนบิวลาหมุนอย่างต่อเนื่องเร็วขึ้นและเร็วขึ้น แบนออก เปลี่ยนจากลูกบอลเป็น "เค้ก" แบนคล้ายกับแผ่นดิสก์กีฬา มีอยู่ช่วงหนึ่งที่ขอบด้านนอกของ "จาน" แรงเหวี่ยงจะสมดุลและเอาชนะแรงโน้มถ่วง ชิ้นส่วนของเนบิวลาเริ่มแยกออกจากกันที่นี่ ภาคกลางมันยังคงหดตัว เร่งการหมุนมากขึ้น และกระจุกมากขึ้นเรื่อยๆ แยกเมฆก๊าซและฝุ่นออกจากกัน ยังคงเคลื่อนตัวออกจากขอบด้านนอก

และตอนนี้เนบิวลามีรูปลักษณ์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตรงกลางเมฆมืดขนาดใหญ่ที่แบนเล็กน้อยหมุนอย่างสง่างามและรอบ ๆ เมฆ "เมฆดาวเทียม" ขนาดเล็กที่แยกออกจากกันลอยอยู่ในวงโคจรเป็นวงกลมซึ่งอยู่ในระนาบเดียวกันโดยประมาณในระยะทางที่ต่างกัน มาติดตามเมฆกลางกันเถอะ มันยังคงข้นขึ้น แต่ตอนนี้กองกำลังใหม่เริ่มต่อสู้กับแรงโน้มถ่วง - แรงดันแก๊ส อันที่จริงอนุภาคของสสารสะสมอยู่กลางเมฆมากขึ้นเรื่อยๆ เกิดการ "เบียดเสียดกันอย่างน่ากลัว" และ "การบดอัดอย่างเหลือเชื่อ" ของอนุภาคต่างๆ พวกเขาวิ่งไปรอบ ๆ ตีกันแรงขึ้นเรื่อยๆ ในภาษาของนักฟิสิกส์อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้นในศูนย์กลาง ในตอนแรกที่นั่นจะอบอุ่น จากนั้นจึงร้อน เราไม่ได้สังเกตเห็นจากภายนอก: เมฆมีขนาดใหญ่และทึบแสง ความร้อนก็ไม่หนี แต่มีบางอย่างเกิดขึ้นข้างใน! เมฆหยุดหดตัว พลังอันทรงพลังที่เพิ่มขึ้นจากความร้อนของแรงดันแก๊สหยุดการทำงานของแรงโน้มถ่วง มีกลิ่นฉุนของความร้อนเหลือทน เหมือนกับช่องระบายอากาศของเตาหลอมที่เปิดอยู่ทันที! ในส่วนลึกของเมฆสีดำ เมฆแห่งเปลวไฟสีแดงหม่นที่พุ่งออกมาด้านนอกเริ่มมองเห็นได้เลือนลาง แต่มันใกล้เข้ามามากขึ้นเรื่อยๆ ลูกบอลเดือดอย่างสง่างาม ผสมผสานไฟที่หลบหนีจากแกนกลางเข้ากับหมอกสีดำบริเวณชานเมือง ความร้อนที่แผดเผาทำให้เราต้องถอยกลับไปอีก อย่างไรก็ตาม ก๊าซร้อนที่ปล่อยออกมาทำให้ความต้านทานต่อแรงโน้มถ่วงลดลง เมฆเริ่มหดตัวอีกครั้ง อุณหภูมิตรงกลางเริ่มสูงขึ้นอีกครั้ง ถึงระดับหลายแสนแล้ว! ภายใต้สภาวะเหล่านี้ สารนี้จะต้องไม่เป็นก๊าซด้วยซ้ำ อะตอมแตกสลาย สารจะผ่านเข้าสู่สถานะพลาสมา แต่พลาสมาซึ่งเป็นการบดขยี้นิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนอย่างบ้าคลั่งไม่สามารถทนต่อความร้อนได้อย่างไม่มีกำหนด เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10 ล้านองศา ดูเหมือนว่ามันจะ "ลุกไหม้" ผลกระทบของอนุภาคที่มีต่อกันนั้นรุนแรงมากจนนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนไม่กระเด้งออกจากกันเหมือนลูกบอลอีกต่อไป แต่จะชนกัน กดเข้าหากันและรวมเข้าด้วยกัน “ปฏิกิริยานิวเคลียร์” เริ่มต้นขึ้น ทุกๆ สี่นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน จะเกิดฮีเลียมนิวเคลียสขึ้นมาหนึ่งนิวเคลียส สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา “การเผาไหม้นิวเคลียร์” ของไฮโดรเจนชนิดนี้เริ่มต้นขึ้นในลูกบอลร้อนของเรา “ไฟ” นี้ไม่อาจหยุดยั้งได้อีกต่อไป พลาสมาบ้าคลั่ง แรงดันแก๊สที่อยู่ตรงกลางเริ่มทำงานด้วยแรงสิบเท่า พลาสมาพุ่งออกมาเหมือนไอน้ำจากหม้อต้มน้ำ ด้วยพลังอันมหาศาล มันจะกดจากด้านในไปยังชั้นนอกของลูกบอลและหยุดการตกลงสู่ศูนย์กลาง

มีการสร้างความสมดุลแล้ว พลาสมาล้มเหลวในการฉีกลูกบอลออกจากกันและกระจายชิ้นส่วนไปด้านข้าง แต่แรงโน้มถ่วงไม่สามารถทำลายความดันของพลาสมาและบีบอัดลูกบอลต่อไปได้ ลูกบอลที่ส่องแสงแวววาวด้วยแสงสีขาวเหลืองเข้าสู่เวทีที่มั่นคง เขากลายเป็นดารา กลายเป็นดวงอาทิตย์ของเรา! ตอนนี้คงเป็นเวลาหลายพันล้านปี โดยไม่เปลี่ยนขนาด ไม่เย็นลงหรือร้อนเกินไป และจะส่องสว่างด้วยแสงสีขาวเหลืองที่สว่างไม่แพ้กัน จนกว่าไฮโดรเจนภายในจะไหม้หมด และเมื่อมันกลายเป็นฮีเลียม “ส่วนรองรับ” ภายในดวงอาทิตย์จะหายไปและหดตัวลง ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิในส่วนลึกสูงขึ้นอีกครั้ง ตอนนี้สูงถึงหลายร้อยล้านองศา แต่แล้วฮีเลียมก็จะ "ลุกไหม้" และกลายเป็นธาตุที่หนักกว่า และการบีบอัดจะหยุดลงอีกครั้ง

การใช้เนื้อหาจากหนังสือ "วรรณกรรมวิทยาศาสตร์ยอดนิยม" โดย Yu. Koptev และ S.A. Nikitin รวมถึงแหล่งข้อมูลอื่น ๆ เราได้เรียนรู้ว่า:

ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของร่างกาย ระบบสุริยะ, เป็นลูกบอลพลาสมาร้อน ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด มวลของดวงอาทิตย์คือ 1.990 "1,030 kã (332958 เท่าของมวลโลก) 99.866% ของมวลของระบบสุริยะกระจุกตัวอยู่ที่ดวงอาทิตย์ ค่าพารัลแลกซ์ของดวงอาทิตย์คือ 8.794'' ระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์แตกต่างกันไปตั้งแต่ 1.4710 * 10 11 ม. (ในเดือนมกราคม) จนถึง

1.5210·10]"ม. (ในเดือนกรกฎาคม) เฉลี่ย 1.4960·10]"ม. ระยะนี้ถือเป็นหน่วยดาราศาสตร์หนึ่งหน่วย เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมเฉลี่ยของดวงอาทิตย์คือ 1,919.26 นิ้ว ซึ่งสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงเส้นของดวงอาทิตย์เท่ากับ 1.392·109 ม. (109 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตรของโลก) ความหนาแน่นเฉลี่ยของดวงอาทิตย์คือ 1.41"103 กก./ลบ.ม. . ความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวดวงอาทิตย์คือ 273.98 เมตร/วินาที 2 ความเร็วหนีที่สองบนพื้นผิวดวงอาทิตย์คือ 6.18·10 5 เมตร/วินาที อุณหภูมิประสิทธิผลของพื้นผิวสุริยะซึ่งกำหนดตามกฎการแผ่รังสีของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ ซึ่งอิงจากการแผ่รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์คือ 5,770K (รูปที่ 2)

ประวัติความเป็นมาของการสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ด้วยกล้องส่องทางไกลเริ่มต้นด้วยการสังเกตการณ์ของจี. กาลิเลอีในปี 1611 เปิดอยู่ จุดแดดคาบการหมุนรอบดวงอาทิตย์ของดวงอาทิตย์รอบแกนจะถูกกำหนด ในปี ค.ศ. 1843 นายชวาเบ นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันได้ค้นพบวัฏจักรของกิจกรรมสุริยะ การพัฒนาวิธีวิเคราะห์สเปกตรัมทำให้สามารถศึกษาสภาพทางกายภาพบนดวงอาทิตย์ได้ ในปี ค.ศ. 1814 J. Fraunhofer ค้นพบเส้นดูดกลืนแสงมืดในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของดวงอาทิตย์ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1836 เป็นต้นมา มีการสังเกตการณ์สุริยุปราคาตลอดจนความโดดเด่นของดวงอาทิตย์เป็นประจำ ในปี พ.ศ. 2456 เจ. เฮล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน สังเกตการแตกตัวของเส้นฟรอนโฮเฟอร์ของซีมานในสเปกตรัมของจุดดับดวงอาทิตย์ และด้วยเหตุนี้จึงได้พิสูจน์ว่ามีสนามแม่เหล็กอยู่บนดวงอาทิตย์ ในปี ค.ศ. 1942 นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน บี. เอ็ดเลน และคนอื่นๆ ได้ระบุเส้นสเปกตรัมของโคโรนาสุริยะหลายเส้นด้วยเส้นขององค์ประกอบที่แตกตัวเป็นไอออนสูง ซึ่งพิสูจน์ได้ว่า อุณหภูมิสูงในโคโรนาแสงอาทิตย์ ในปี 1931 B. Lio ได้ประดิษฐ์เครื่องโคโรนากราฟแสงอาทิตย์ ซึ่งทำให้สามารถสังเกตโคโรนาและโครโมสเฟียร์นอกสุริยุปราคาได้ ในช่วงต้นทศวรรษที่ 40 ของศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบการปล่อยคลื่นวิทยุจากดวงอาทิตย์ (รูปที่ 3)

แรงผลักดันสำคัญสำหรับการพัฒนาฟิสิกส์แสงอาทิตย์ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 คือการพัฒนาอุทกพลศาสตร์แม่เหล็กและฟิสิกส์พลาสมา นับตั้งแต่เริ่มต้นยุคอวกาศ การศึกษารังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์จากดวงอาทิตย์ได้ดำเนินการโดยใช้วิธีดาราศาสตร์นอกบรรยากาศโดยใช้จรวด หอสังเกตการณ์วงโคจรอัตโนมัติบนดาวเทียมโลก ห้องปฏิบัติการอวกาศกับผู้คนบนเรือ (รูปที่ 4)

การหมุนของดวงอาทิตย์รอบแกนเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกับการหมุนของโลกในระนาบที่มีความโน้มเอียง 715 นิ้วกับระนาบวงโคจรของโลก (สุริยุปราคา) ความเร็วของการหมุนถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ที่ปรากฏของวัตถุต่างๆ ส่วนต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์และโดยการเลื่อนของเส้นสเปกตรัมในสเปกตรัมของขอบจานดวงอาทิตย์เนื่องจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ จึงพบว่าคาบการหมุนรอบดวงอาทิตย์ของดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ละติจูด ตำแหน่งของส่วนต่างๆ บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ถูกกำหนดโดยใช้พิกัดเฮลิโอกราฟีที่วัดจากเส้นศูนย์สูตรสุริยะ (ละติจูดเฮลิโอกราฟิก) และจากเส้นเมริเดียนกลางของจานที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์หรือจากบางส่วนที่เลือกเป็นเส้นเริ่มต้น ( จุดที่เรียกว่าแคร์ริงตันเมอริเดียน) ในกรณีนี้ เชื่อกันว่าดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองเป็นจุดที่มีละติจูดเฮลิโอกราฟิก 17 0 ทำให้เกิดการปฏิวัติหนึ่งครั้งสัมพันธ์กับโลกใน 27.275 วัน (คาบซินโนดิก) - 25.38 วัน . ความเร็วเชิงมุมการหมุน j สำหรับการหมุนดาวฤกษ์จะแปรผันตามละติจูดเฮลิโอกราฟิก w ตามกฎหมาย: w=14.33° - 30 sin 2 j ต่อวัน ความเร็วการหมุนเชิงเส้นที่เส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์คือประมาณ 2,000 เมตร/วินาที

ดวงอาทิตย์ในฐานะดาวฤกษ์เป็นดาวแคระเหลืองทั่วไปและตั้งอยู่ตรงกลางของลำดับดาวฤกษ์หลักบนแผนภาพเฮิร์ตสปรัง-รัสเซลล์ ขนาดการมองเห็นภาพของดวงอาทิตย์ที่มองเห็นได้คือ -26.74 ขนาดการมองเห็นสัมบูรณ์ M y คือ +4.83 ระดับสเปกตรัมของดวงอาทิตย์คือ G2V ความเร็วของการเคลื่อนที่สัมพันธ์กับเซตของดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดคือ 19.7"103 เมตร/วินาที ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ภายในกิ่งก้านกังหันกิ่งหนึ่งของดาราจักรของเราที่ระยะห่างประมาณ 10 kpc จากใจกลางดวงอาทิตย์ ช่วงเวลาแห่งการปฏิวัติของดวงอาทิตย์ รอบใจกลางกาแล็กซีมีอายุประมาณ 200 ล้านปี ดวงอาทิตย์มีอายุประมาณ 5 นิ้ว 109 ปี (รูปที่ 5)

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ถูกกำหนดบนสมมติฐานที่ว่าดวงอาทิตย์มีวัตถุทรงกลมสมมาตรและอยู่ในสภาวะสมดุล สมการการถ่ายโอนพลังงาน, กฎการอนุรักษ์พลังงาน, สมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ, กฎของ Stefan-Boltzmann และเงื่อนไขของสมดุลอุทกสถิต, การแผ่รังสีและการพาความร้อน, พร้อมด้วยค่าของความส่องสว่างรวม, มวลรวม และรัศมีของดวงอาทิตย์พิจารณาจากการสังเกตและข้อมูลบนดวงอาทิตย์ องค์ประกอบทางเคมีทำให้สามารถสร้างแบบจำลองได้ โครงสร้างภายในดวงอาทิตย์. เชื่อกันว่าปริมาณไฮโดรเจนในดวงอาทิตย์โดยมวลอยู่ที่ประมาณ 70% ฮีเลียมประมาณ 27% และเนื้อหาขององค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดประมาณ 2.5% จากสมมติฐานเหล่านี้คำนวณได้ว่าอุณหภูมิที่ใจกลางดวงอาทิตย์คือ 10106 K ความหนาแน่นประมาณ 1.5"105 kg/m3 ความดัน 3.4 * 10 16 ซึ่งถือเป็นแหล่งกำเนิด ของพลังงานที่ทดแทนการสูญเสียรังสีและรักษาอุณหภูมิให้สูง ดวงอาทิตย์เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของดวงอาทิตย์ ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้โดยเฉลี่ยภายในดวงอาทิตย์คือ 1.92 erg/g/วินาที มีการกำหนดการปล่อยพลังงาน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งไฮโดรเจนถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียม ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เป็นไปได้สองกลุ่มบนดวงอาทิตย์: ที่เรียกว่าวัฏจักรโปรตอน - โปรตอน (ไฮโดรเจน) และวัฏจักรคาร์บอน (วัฏจักรเบธ) เป็นไปได้มากว่าวัฏจักรโปรตอน-โปรตอนมีอิทธิพลเหนือดวงอาทิตย์ ซึ่งประกอบด้วยปฏิกิริยาสามอย่าง โดยปฏิกิริยาแรกคือนิวเคลียสดิวทีเรียมที่เกิดจากนิวเคลียสของไฮโดรเจน (ไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน มวลอะตอม 2) ในช่วงที่สองของนิวเคลียสของไฮโดรเจน นิวเคลียสของไอโซโทปฮีเลียมจะเกิดขึ้นด้วย มวลอะตอม 3 และในที่สุดหนึ่งในสามจะเกิดนิวเคลียสของไอโซโทปฮีเลียมที่เสถียรซึ่งมีมวลอะตอม 4 (รูปที่ 6)

การถ่ายโอนพลังงานจากชั้นในของดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านการดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากด้านล่างและการปล่อยซ้ำอีกครั้งในภายหลัง ผลจากอุณหภูมิที่ลดลงตามระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น โดยถ่ายเทพลังงานส่วนใหญ่ไปยังชั้นบน การถ่ายโอนพลังงานโดยการเคลื่อนที่ของสสารร้อนจากชั้นในและสสารเย็นภายใน (แบบแผน) มีบทบาทสำคัญในการค่อนข้างมากขึ้น ชั้นสูงก่อตัวเป็นเขตการพาความร้อนของดวงอาทิตย์ซึ่งเริ่มต้นที่ความลึกประมาณ 0.2 รัศมีสุริยะและมีความหนาประมาณ 108 เมตร ความเร็วของการพาความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามความยาวจากศูนย์กลางของดวงอาทิตย์และในส่วนนอกของการพาความร้อน โซนถึง (2---.5) - 103 ม. /มี. ในชั้นที่สูงกว่านั้น (ในชั้นบรรยากาศสุริยะ) การถ่ายโอนพลังงานจะดำเนินการอีกครั้งด้วยการแผ่รังสี ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศสุริยะ (ในโครโมสเฟียร์และโคโรนา) พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกส่งโดยคลื่นกลและคลื่นแมกนีโตไฮโดรไดนามิก ซึ่งเกิดขึ้นในเขตการพาความร้อน แต่จะถูกดูดซับในชั้นเหล่านี้เท่านั้น ความหนาแน่นในบรรยากาศชั้นบนต่ำมาก และการกำจัดพลังงานที่จำเป็นโดยการแผ่รังสีและการนำความร้อนจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อพลังงานจลน์ของชั้นเหล่านี้สูงเพียงพอ ในที่สุด ในส่วนบนของโคโรนาแสงอาทิตย์ พลังงานส่วนใหญ่ถูกพาออกไปโดยสสารที่เคลื่อนตัวออกจากดวงอาทิตย์ หรือที่เรียกว่าลมสุริยะ อุณหภูมิในแต่ละชั้นจะถูกตั้งไว้ที่ระดับที่ทำให้สมดุลพลังงานเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ: ปริมาณพลังงานที่นำเข้าเนื่องจากการดูดซับรังสีทุกประเภท การนำความร้อน หรือการเคลื่อนที่ของสสารจะเท่ากับผลรวมของการสูญเสียพลังงานทั้งหมด ของชั้น

การแผ่รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์ถูกกำหนดโดยการส่องสว่างที่สร้างขึ้นบนพื้นผิวโลก - ประมาณ 100,000 ลักซ์เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด ภายนอกชั้นบรรยากาศที่ระยะห่างเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์ ค่าความสว่างอยู่ที่ 127,000 ลักซ์ ความเข้มของการส่องสว่างของดวงอาทิตย์คือ 2.84"1,027 เทียน ปริมาณพลังงานที่มาต่อนาทีไปยังพื้นที่ 1 ซม. 2 วางตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์นอกชั้นบรรยากาศที่ระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์เรียกว่า ค่าคงที่แสงอาทิตย์ กำลังการแผ่รังสีรวมของดวงอาทิตย์อยู่ที่ 3.83 "1,026 วัตต์ ซึ่งตกบนโลกประมาณ 2" 1,017 วัตต์ ความสว่างเฉลี่ยของพื้นผิวดวงอาทิตย์ (เมื่อสังเกตนอกชั้นบรรยากาศโลก) อยู่ที่ 1.98" 10 9 นิต ความสว่างของศูนย์กลางโซลาร์ดิสก์คือ 2.48"109 นิต ความสว่างของโซลาร์ดิสก์ลดลงจากศูนย์กลางถึงขอบ และการลดลงนี้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ดังนั้นความสว่างที่ขอบของโซลาร์ดิสก์ ดิสก์โซลาร์สำหรับแสงที่มีความยาวคลื่น 3600A คือ 0.2 ของความสว่างของจุดศูนย์กลาง และสำหรับ 5,000A - ความสว่างประมาณ 0.3 ของศูนย์กลางของดิสก์โซลาร์เซลล์ ความสว่างจะลดลง 100 เท่า มากกว่าหนึ่งอาร์ควินาที ขอบของจานสุริยะจึงดูคมมาก

องค์ประกอบสเปกตรัมแสงที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์นั่นคือการกระจายพลังงานในใจกลางดวงอาทิตย์ (หลังจากคำนึงถึงอิทธิพลของการดูดกลืนแสงในชั้นบรรยากาศของโลกและอิทธิพลของเส้น Fraunhofer) โดยทั่วไปจะสอดคล้องกับการกระจายพลังงานในการแผ่รังสี ของวัตถุสีดำที่มีอุณหภูมิประมาณ 6,000K อย่างไรก็ตาม ในบางส่วนของสเปกตรัมมีการเบี่ยงเบนที่เห็นได้ชัดเจน พลังงานสูงสุดในสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์สอดคล้องกับความยาวคลื่น 4600A สเปกตรัมของดวงอาทิตย์ไม่ใช่สเปกตรัมต่อเนื่องซึ่งมีเส้นดูดกลืนมากกว่า 20,000 เส้น (เส้นฟรอนโฮเฟอร์) มาซ้อนทับกัน มากกว่า 60% ถูกระบุด้วยเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบทางเคมีที่รู้จักโดยการเปรียบเทียบความยาวคลื่นและความเข้มสัมพัทธ์ของเส้นดูดกลืนในสเปกตรัมแสงอาทิตย์กับสเปกตรัมในห้องปฏิบัติการ การแผ่รังสีของเส้นฟรอนโฮเฟอร์ให้ข้อมูลไม่เพียงแต่เกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศสุริยะเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับสภาพทางกายภาพในชั้นเหล่านั้นที่เกิดการดูดซับบางอย่างด้วย องค์ประกอบเด่นในดวงอาทิตย์คือไฮโดรเจน จำนวนอะตอมฮีเลียมน้อยกว่าไฮโดรเจน 4 - 5 เท่า จำนวนอะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดรวมกันนั้นน้อยกว่าจำนวนอะตอมไฮโดรเจนอย่างน้อย 1,000 เท่า ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน แมกนีเซียม เหล็ก และอื่นๆ มีจำนวนมากที่สุด ในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ เราสามารถระบุเส้นที่เป็นของโมเลกุลและอนุมูลอิสระบางชนิดได้:

OH, NH, CH, CO และอื่นๆ

สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่วัดโดยการแยกเส้นดูดกลืนของ Zeeman ในสเปกตรัมแสงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์มีหลายประเภท สนามแม่เหล็กทั้งหมดของดวงอาทิตย์มีขนาดเล็กและมีความแรงถึง 1 ของขั้วนี้หรือขั้วนั้นและเปลี่ยนแปลงตามเวลา สนามนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์และโครงสร้างเซกเตอร์ของมัน สนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมสุริยะสามารถไปถึงหลายพัน Oe ในจุดดับบนดวงอาทิตย์ได้ โครงสร้างของสนามแม่เหล็กในบริเวณแอคทีฟนั้นซับซ้อนมาก ขั้วแม่เหล็กที่มีขั้วต่างกันสลับกัน นอกจากนี้ยังมีบริเวณแม่เหล็กในท้องถิ่นที่มีความแรงของสนามแม่เหล็ก Oe หลายร้อยจุดนอกจุดดับบนดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กทะลุผ่านทั้งโครโมสเฟียร์และโคโรนาสุริยะ กระบวนการแมกนีโตกาไดนามิกและพลาสมามีบทบาทสำคัญในดวงอาทิตย์ ที่อุณหภูมิ 5,000 - 10,000K ก๊าซจะถูกแตกตัวเป็นไอออนอย่างเพียงพอ ค่าการนำไฟฟ้าของมันสูงและเนื่องจากปรากฏการณ์สุริยะขนาดมหึมา ความสำคัญของปฏิสัมพันธ์ทางเครื่องกลไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจึงสูงมาก

ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เกิดจากชั้นนอกที่ผู้สังเกตการณ์สามารถเข้าถึงได้ การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์เกือบทั้งหมดมาจากบรรยากาศส่วนล่างที่เรียกว่าโฟโตสเฟียร์ จากสมการของการถ่ายโอนพลังงานการแผ่รังสี สมดุลของการแผ่รังสีและอุณหพลศาสตร์เฉพาะที่ และฟลักซ์การแผ่รังสีที่สังเกตได้ ในทางทฤษฎีสามารถสร้างแบบจำลองการกระจายตัวของอุณหภูมิและความหนาแน่นด้วยความลึกในโฟโตสเฟียร์ได้ ความหนาของโฟโตสเฟียร์อยู่ที่ประมาณสามร้อยกิโลเมตร ความหนาแน่นเฉลี่ยอยู่ที่ 3·10 กก./ลบ.ม. อุณหภูมิในโฟโตสเฟียร์จะลดลงเมื่อเราเคลื่อนไปยังชั้นนอกเพิ่มเติม ค่าเฉลี่ยของมันจะอยู่ที่ประมาณ 6,000 K ที่ขอบของโฟโตสเฟียร์จะอยู่ที่ประมาณ 4,200 K ความดันจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 2·104 ถึง 102 n/m2 การมีอยู่ของการพาความร้อนในเขตกึ่งโฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์นั้นแสดงออกมาในความสว่างที่ไม่สม่ำเสมอของโฟโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นธัญพืชที่มองเห็นได้ที่เรียกว่าโครงสร้างแกรนูล เม็ดมีสีสว่างจุดกลมน้อย ขนาดของเม็ดคือ 150 - 1,000 กม. อายุการใช้งาน 5 - 10 นาที สามารถสังเกตส่วนได้ภายใน 20 นาที บางครั้งแกรนูลก็ก่อตัวเป็นกระจุกที่มีขนาดมากถึง 30,000 กิโลเมตร เม็ดเหล่านี้สว่างกว่าช่องว่างระหว่างเกรนถึง 20% ซึ่งสอดคล้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิโดยเฉลี่ยต่อสวนสัตว์ การก่อตัวของแกรนูลแตกต่างจากการก่อตัวอื่นๆ บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ตรงที่การเกิดแกรนูลจะเหมือนกันที่ละติจูดเฮลิโอกราฟิกและกิจกรรมสุริยะทั้งหมด ความเร็วของการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย (ความเร็วปั่นป่วน) เป็นไปตาม คำจำกัดความที่แตกต่างกัน 1 กม./วินาที กึ่งงวด การเคลื่อนไหวแบบสั่นในทิศทางแนวรัศมี เกิดขึ้นบนพื้นที่หลายพันกิโลเมตรด้วยคาบประมาณห้านาทีและแอมพลิจูดของความเร็วประมาณ 500 ม./หลายคาบ การสั่น ณ ตำแหน่งหนึ่งดับลง จากนั้นจึงกลับมาเกิดขึ้นอีกครั้ง การสังเกตยังแสดงให้เห็นการมีอยู่ของเซลล์ซึ่งการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นในทิศทางแนวนอนจากศูนย์กลางของเซลล์ไปยังขอบของเซลล์ ความเร็วของการเคลื่อนไหวดังกล่าวคือประมาณ 500 เมตร/วินาที ขนาดของเซลล์ - ซุปเปอร์แกรนูล - อยู่ที่ 30,000 กิโลเมตร ตำแหน่งของซูเปอร์แกรนูลเกิดขึ้นพร้อมกับเซลล์ของโครงข่ายโครโมสเฟียร์ ที่ขอบเขตของซุปเปอร์แกรนูล สนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้น สันนิษฐานว่าซูเปอร์แกรนูลสะท้อนเซลล์หมุนเวียนที่มีขนาดเท่ากันที่ระดับความลึกหลายพันกิโลเมตรใต้พื้นผิว ในตอนแรกสันนิษฐานว่าโฟโตสเฟียร์ผลิตเพียงการแผ่รังสีต่อเนื่องเท่านั้น และเส้นการดูดกลืนแสงจะเกิดขึ้นในชั้นการกลับตัวที่อยู่เหนือมัน ต่อมาพบว่าทั้งสเปกตรัมเส้นและสเปกตรัมต่อเนื่องก่อตัวขึ้นในโฟโตสเฟียร์ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ง่ายขึ้นเมื่อคำนวณเส้นสเปกตรัม บางครั้งจึงใช้แนวคิดเรื่องเลเยอร์การกลับหัว

จุดบอดและ faculae มักพบเห็นได้ในโฟโตสเฟียร์ จุดดับดวงอาทิตย์เป็นรูปแบบความมืด โดยทั่วไปประกอบด้วยแกนกลางที่เข้มกว่า (อัมบรา) และเงามัวโดยรอบ เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดนั้นสูงถึงสองแสนกิโลเมตร บางครั้งจุดนั้นก็ล้อมรอบด้วยขอบแสง จุดเล็กๆ เรียกว่ารูขุมขน อายุการใช้งานของคราบมีตั้งแต่หลายชั่วโมงถึงหลายเดือน สเปกตรัมของจุดดับดวงอาทิตย์มีเส้นดูดกลืนแสงและแถบสเปกตรัมมากกว่าสเปกตรัมของโฟโตสเฟียร์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับสเปกตรัมของดาวฤกษ์ประเภทสเปกตรัม KO การเลื่อนเส้นในสเปกตรัมของจุดเนื่องจากเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์บ่งบอกถึงการเคลื่อนที่ของสสารในจุดนั้น โดยไหลออกไปมากขึ้น ระดับต่ำและไหลเข้าด้วยความเร็วสูงถึง 3,000 ม./วินาที การเปรียบเทียบความเข้มของเส้นและสเปกตรัมต่อเนื่องของจุดดับบนดวงอาทิตย์และโฟโตสเฟียร์ที่ 1,000 องศา (4,500 K และต่ำกว่า) เป็นผลให้จุดปรากฏมืดเมื่อเทียบกับพื้นหลังของโฟโตสเฟียร์ซึ่งเป็นความสว่างของแกนกลาง คือความสว่าง 0.2 - 0.5 ของโฟโตสเฟียร์ ความสว่างของเงามัวคือประมาณ 80% ของโฟโตสเฟียร์ จุดดับดวงอาทิตย์ทั้งหมดมีสนามแม่เหล็กแรงถึงความแรงถึงหลายพันเอสเทอร์สำหรับจุดดับดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่ โดยทั่วไปแล้ว จุดจะก่อตัวเป็นกลุ่มซึ่งในแง่ของสนามแม่เหล็ก อาจเป็นขั้วเดียว ขั้วสองขั้ว และขั้วหลายขั้วได้ กล่าวคือ มีจุดหลายขั้วที่มีขั้วต่างกัน ซึ่งมักจะรวมกันเป็นเงามัวทั่วไป กลุ่มจุดดับดวงอาทิตย์มักจะล้อมรอบด้วย faculae และ flocculi บางครั้งเกิดเปลวสุริยะขึ้นใกล้พวกมัน และมีการสังเกตการก่อตัวในรูปแบบของรังสีหมวกและพัดในโคโรนาสุริยะเหนือพวกมัน - ทั้งหมดนี้รวมกันก่อให้เกิดบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวบนดวงอาทิตย์ . จำนวนเฉลี่ยต่อปีของจุดสังเกตและบริเวณที่มีการเคลื่อนไหว รวมถึงพื้นที่เฉลี่ยที่จุดเหล่านั้นครอบครอง จะแปรผันตามช่วงระยะเวลาประมาณ 11 ปี.

นี่เป็นค่าเฉลี่ย แต่ระยะเวลาของแต่ละรอบของกิจกรรมสุริยะอยู่ระหว่าง 7.5 ถึง 16 ปี จำนวนมากที่สุดจุดที่มองเห็นได้พร้อมๆ กันบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงมากกว่าสองครั้งสำหรับวัฏจักรที่ต่างกัน จุดเหล่านี้ส่วนใหญ่พบในเขตที่เรียกว่ารอยัลซึ่งขยายจาก 5 ถึง 30 0 ละติจูดเฮลิโอกราฟิกทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรสุริยะ เมื่อเริ่มวงโคจรของดวงอาทิตย์ ละติจูดของตำแหน่งจุดบอดบนดวงอาทิตย์จะสูงขึ้น และเมื่อสิ้นสุดรอบตำแหน่งจะต่ำกว่า และที่ละติจูดที่สูงกว่า จุดบอดบนดวงอาทิตย์จะปรากฏขึ้นรอบๆ วงโคจร บ่อยครั้งที่มีการสังเกตกลุ่มจุดดับดวงอาทิตย์สองขั้วซึ่งประกอบด้วยจุดดับขนาดใหญ่สองจุด - ศีรษะและจุดต่อมาซึ่งมีขั้วแม่เหล็กตรงกันข้ามและจุดเล็ก ๆ หลายจุด จุดดับบนศีรษะมีขั้วเดียวกันตลอดวัฏจักรสุริยะ ขั้วเหล่านี้อยู่ตรงข้ามกันในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ เห็นได้ชัดว่าจุดต่างๆ นั้นเป็นรอยยุบในโฟโตสเฟียร์ และความหนาแน่นของสสารในนั้นน้อยกว่าความหนาแน่นของสสารในโฟโตสเฟียร์ในระดับเดียวกัน

ในบริเวณที่มีกัมมันตภาพรังสีของดวงอาทิตย์จะสังเกตเห็น faculae - การก่อตัวของโฟโตสเฟียร์ที่สว่างซึ่งมองเห็นได้ในแสงสีขาวส่วนใหญ่อยู่ใกล้ขอบของจานสุริยะ โดยปกติแล้ว แสงแฟลร์จะปรากฏขึ้นก่อนจุดต่างๆ และคงอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากที่หายไป พื้นที่ของพื้นที่ลุกเป็นไฟนั้นใหญ่กว่าพื้นที่ของกลุ่มจุดที่เกี่ยวข้องหลายเท่า จำนวน Facule บนจานสุริยะจะขึ้นอยู่กับระยะของวงจรกิจกรรมสุริยะ faculae มีความเปรียบต่างสูงสุด (18%) ใกล้กับขอบของจานสุริยะ แต่ไม่ได้อยู่ที่ขอบสุด ในใจกลางของแผ่นโซลาร์เซลล์ แทบจะมองไม่เห็น faculae เลย ความเปรียบต่างของพวกมันต่ำมาก คบเพลิงมีโครงสร้างเส้นใยที่ซับซ้อน ความเปรียบต่างของมันขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นที่ใช้ในการสังเกต อุณหภูมิของคบเพลิงนั้นสูงกว่าอุณหภูมิของโฟโตสเฟียร์หลายร้อยองศา การแผ่รังสีทั้งหมดจากหนึ่งตารางเซนติเมตรนั้นเกินกว่าการแผ่รังสีแสง 3% เห็นได้ชัดว่าคบเพลิงนั้นลอยอยู่เหนือโฟโตสเฟียร์เล็กน้อย ระยะเวลาเฉลี่ยของการดำรงอยู่คือ 15 วัน แต่สามารถเข้าถึงได้เกือบสามเดือน

เหนือโฟโตสเฟียร์คือชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าโครโมสเฟียร์ หากไม่มีกล้องโทรทรรศน์แบบพิเศษ โครโมสเฟียร์จะมองเห็นได้เฉพาะในช่วงสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น โดยจะมีวงแหวนสีชมพูล้อมรอบดิสก์มืดในช่วงเวลาที่ดวงจันทร์ปกคลุมโฟโตสเฟียร์โดยสมบูรณ์ จากนั้นจึงสามารถสังเกตสเปกตรัมของโครโมสเฟียร์ได้ ที่ขอบของจานสุริยะ โครโมสเฟียร์จะปรากฏต่อผู้สังเกตเป็นแถบที่ไม่เรียบ ซึ่งฟันแต่ละซี่ของแถบโครโมสเฟียร์ยื่นออกมา เส้นผ่านศูนย์กลางของสไปเกิลคือ 200 กิโลเมตร ความสูงประมาณ 10,000 กิโลเมตร อัตราการเพิ่มขึ้นของพลาสมาในสไปเกิลนั้นสูงถึง 30 กม./วินาที มีอนุภาคบนดวงอาทิตย์มากถึง 250,000 ชิ้นในเวลาเดียวกัน เมื่อสังเกตในแสงเอกรงค์ จะมองเห็นเครือข่ายโครโมสเฟียร์สว่างบนดิสก์สุริยะ ซึ่งประกอบด้วยปมแต่ละอัน - เล็กมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1,000 กม. และใหญ่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,000 ถึง 8,000 กม. ก้อนใหญ่เป็นกลุ่มก้อนเล็ก ขนาดของเซลล์กริดคือ 30,000 กิโลเมตร เชื่อกันว่า spicules เกิดขึ้นที่ขอบเขตของเซลล์ของโครงข่ายโครโมสเฟียร์ ความหนาแน่นในโครโมสเฟียร์จะลดลงตามระยะห่างจากศูนย์กลางดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น จำนวนอะตอมในหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรแตกต่างกันไปจาก 10 15 ใกล้โฟโตสเฟียร์ถึง 10 9 ในส่วนบนของโครโมสเฟียร์ การศึกษาสเปกตรัมของโครโมสเฟียร์นำไปสู่ข้อสรุปว่าในชั้นที่มีการเปลี่ยนจากโฟโตสเฟียร์ไปเป็นโครโมสเฟียร์ อุณหภูมิจะผ่านไปต่ำสุด และเมื่อความสูงเหนือฐานของโครโมสเฟียร์เพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะเท่ากับ 8,000 เคลวิน และที่ระดับความสูงหลายพันกิโลเมตรถึง 15,000 เคลวิน เป็นที่ยอมรับกันว่าในโครโมสเฟียร์มีการเคลื่อนที่อย่างวุ่นวายของมวลก๊าซด้วยความเร็วสูงสุด 15·10 3 เมตร/วินาที ในโครโมสเฟียร์ การก่อตัวของแสงซึ่งมักเรียกว่าฟล็อกคูไลจะมองเห็นได้ในบริเวณที่มีการเคลื่อนไหว ในเส้นสีแดงของสเปกตรัมไฮโดรเจน จะมองเห็นการก่อตัวสีเข้มที่เรียกว่าเส้นใย ที่ขอบของจานสุริยะ เส้นใยจะยื่นออกมาเลยจานและสังเกตเห็นว่ามีความโดดเด่นที่สว่างสดใสเมื่อมองดูท้องฟ้า ส่วนใหญ่แล้ว เส้นใยและความโดดเด่นจะพบได้ในสี่โซนที่ตั้งสัมพันธ์กันอย่างสมมาตรกับเส้นศูนย์สูตร: โซนขั้วโลกทางตอนเหนือของ +40 0 และทางใต้ของละติจูดเฮลิโอกราฟิก -40 0 และโซนละติจูดต่ำประมาณ 30 0 ที่จุดเริ่มต้นของวงจรกิจกรรมสุริยะ และ 17 0 เมื่อสิ้นสุดรอบ เส้นสายและความโดดเด่นของโซนละติจูดต่ำแสดงวัฏจักร 11 ปีที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ซึ่งค่าสูงสุดจะเกิดขึ้นพร้อมกับจุดดับสูงสุด ในละติจูดที่โดดเด่น การขึ้นอยู่กับระยะของวัฏจักรสุริยะจะเด่นชัดน้อยลง โดยค่าสูงสุดจะเกิดขึ้นสองปีหลังจากจุดสูงสุด เส้นใยซึ่งมีลักษณะโดดเด่นอย่างเงียบๆ สามารถมีความยาวตามรัศมีดวงอาทิตย์และมีอยู่ในช่วงการหมุนรอบดวงอาทิตย์หลายครั้ง ความสูงเฉลี่ยความโดดเด่นเหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์อยู่ที่ 30,000 กิโลเมตร ความยาวเฉลี่ย 200,000 กิโลเมตร ความกว้าง 5,000 กิโลเมตร จากการวิจัยของ A.B. Severny ความโดดเด่นทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มตามลักษณะของการเคลื่อนไหว: แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นตามวิถีโค้งที่ได้รับคำสั่ง - เส้นแรง สนามแม่เหล็ก- วุ่นวายซึ่งมีการเคลื่อนไหวปั่นป่วนที่ไม่เป็นระเบียบครอบงำ (ความเร็วประมาณ 10 กม. / วินาที) การปะทุ ซึ่งสาระสำคัญของความเงียบเริ่มแรกพร้อมกับการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายถูกขับออกจากดวงอาทิตย์อย่างกะทันหันด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น (ถึง 700 กม./วินาที) อุณหภูมิในส่วนที่โดดเด่น (เส้นใย) คือ 5,000 เคลวิน ความหนาแน่นใกล้เคียงกับความหนาแน่นเฉลี่ยของโครโมสเฟียร์ เส้นใยซึ่งมีความโดดเด่นและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว มักจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงเวลาหลายชั่วโมงหรือหลายนาที รูปร่างและธรรมชาติของการเคลื่อนไหวในส่วนที่โดดเด่นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสนามแม่เหล็กในโครโมสเฟียร์และโคโรนาสุริยะ

โคโรนาสุริยะเป็นส่วนชั้นนอกสุดและบางที่สุดของชั้นบรรยากาศสุริยะ ซึ่งแผ่ขยายออกไปหลายรัศมีสุริยะ (มากกว่า) จนถึงปี พ.ศ. 2474 โคโรนาสามารถสังเกตได้เฉพาะในช่วงสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น ในรูปของแสงสีเงินมุกรอบดวงอาทิตย์ที่ถูกบดบังด้วยดวงจันทร์ รายละเอียดของโครงสร้างโดดเด่นอย่างชัดเจนที่เม็ดมะยม: หมวกกันน็อค พัดลม โคโรนาลเรย์ และแปรงโพลาร์ หลังจากการประดิษฐ์โคโรนากราฟ ก็เริ่มมีการสังเกตสุริยุปราคาโคโรนานอกสุริยุปราคา รูปร่างโดยรวมของโคโรนาเปลี่ยนแปลงไปตามระยะของวัฏจักรสุริยะ ในช่วงหลายปีที่น้อยที่สุด โคโรนาจะยืดออกอย่างมากตามแนวเส้นศูนย์สูตร ในปีที่สูงสุดโคโรนาจะเกือบจะเป็นทรงกลม ในแสงสีขาว ความสว่างพื้นผิวของโคโรนาสุริยะจะน้อยกว่าความสว่างของศูนย์กลางของจานสุริยะหลายล้านเท่า แสงเรืองแสงส่วนใหญ่เกิดจากการกระเจิงของรังสีโฟโตสเฟียร์โดยอิเล็กตรอนอิสระ อะตอมเกือบทั้งหมดในโคโรนาถูกแตกตัวเป็นไอออน ความเข้มข้นของไอออนและอิเล็กตรอนอิสระที่ฐานของโคโรนาคือ 10 9 อนุภาคต่อ 1 ซม. 3 โคโรนาได้รับความร้อนคล้ายกับโครโมสเฟียร์ การปลดปล่อยพลังงานมากที่สุดจะเกิดขึ้นที่ส่วนล่างของโคโรนา แต่เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง โคโรนาจึงมีอุณหภูมิเกือบคงที่ อุณหภูมิจึงลดลงออกด้านนอกช้ามาก การรั่วไหลของพลังงานในโคโรนาเกิดขึ้นได้หลายวิธี ในส่วนล่างของโคโรนา บทบาทหลักคือการถ่ายโอนพลังงานลดลงเนื่องจากการนำความร้อน การสูญเสียพลังงานเกิดจากการที่อนุภาคที่เร็วที่สุดออกจากโคโรนา ในส่วนด้านนอกของโคโรนา พลังงานส่วนใหญ่ถูกพัดพาไปโดยลมสุริยะ ซึ่งเป็นการไหลของก๊าซโคโรนา ซึ่งความเร็วจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางจากดวงอาทิตย์จากหลายกิโลเมตร/วินาทีที่พื้นผิวเป็น 450 กม./วินาที ที่ ระยะทางของโลก อุณหภูมิในโคโรนาเกิน 10 6 K ในชั้นแอคทีฟของโคโรนาอุณหภูมิสูงขึ้น - สูงถึง 10 7 K สิ่งที่เรียกว่าการควบแน่นของโคโรนาสามารถก่อตัวเหนือบริเวณแอคทีฟซึ่งความเข้มข้นของอนุภาคเพิ่มขึ้นหลายสิบ ครั้ง ส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีภายในโคโรนาคือเส้นการแผ่รังสีของอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนของเหล็ก แคลเซียม แมกนีเซียม คาร์บอน ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ สังเกตได้ทั้งในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมและในบริเวณอัลตราไวโอเลต โคโรนาแสงอาทิตย์สร้างการปล่อยคลื่นวิทยุแสงอาทิตย์ในช่วงมิเตอร์และการปล่อยรังสีเอกซ์ ซึ่งจะถูกขยายหลายครั้งในพื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหว การคำนวณแสดงให้เห็นว่าโคโรนาสุริยะไม่อยู่ในสมดุลกับตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ กระแสของอนุภาคที่แพร่กระจายจากโคโรนาสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ก่อตัวเป็นลมสุริยะ ระหว่างโครโมสเฟียร์และโคโรนามีชั้นการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างบางซึ่งอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นกับค่าลักษณะของโคโรนา เงื่อนไขในนั้นถูกกำหนดโดยการไหลของพลังงานจากโคโรนาอันเป็นผลมาจากการนำความร้อน ชั้นทรานซิชันเป็นแหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่จากดวงอาทิตย์ โครโมสเฟียร์ ชั้นทรานซิชัน และโคโรนาผลิตคลื่นวิทยุที่สังเกตได้จากดวงอาทิตย์ทั้งหมด ในบริเวณที่มีการเคลื่อนไหว โครงสร้างของโครโมสเฟียร์ โคโรนา และชั้นทรานซิชันจะเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก (3)

ในบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวอยู่ของโครโมสเฟียร์ จะสังเกตการเพิ่มขึ้นของความสว่างอย่างฉับพลันและค่อนข้างสั้น ซึ่งมองเห็นได้ในเส้นสเปกตรัมหลายเส้นในคราวเดียว การก่อตัวที่สดใสเหล่านี้กินเวลาตั้งแต่หลายนาทีไปจนถึงหลายชั่วโมง พวกมันเรียกว่าเปลวสุริยะ (เดิมเรียกว่าเปลวโครโมสเฟียร์) แสงวาบจะมองเห็นได้ดีที่สุดภายใต้แสงของเส้นไฮโดรเจน แต่บางครั้งแสงที่สว่างที่สุดอาจมองเห็นได้ในแสงสีขาว ในสเปกตรัมของแสงแฟลร์จากแสงอาทิตย์ มีเส้นเปล่งแสงขององค์ประกอบต่างๆ หลายร้อยเส้น ทั้งเป็นกลางและแตกตัวเป็นไอออน อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศสุริยะเหล่านั้นที่ก่อให้เกิดแสงเรืองแสงในเส้นโครโมสเฟียร์คือ (1 -) · 10 4 K ในชั้นที่สูงกว่า - สูงถึง 10 7 K ความหนาแน่นของอนุภาคในเปลวไฟถึง 10 13 - 10 14 ในหนึ่ง ลูกบาศก์เซนติเมตร พื้นที่เปลวสุริยะสามารถเข้าถึง 10 15 m2 โดยปกติแล้ว เปลวสุริยะจะเกิดขึ้นใกล้กับกลุ่มจุดดับดวงอาทิตย์ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยมีสนามแม่เหล็กที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน พวกมันจะมาพร้อมกับการกระตุ้นของเส้นใยและ flocculi รวมถึงการปล่อยสารต่างๆ ในระหว่างแฟลช พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา (มากถึง 10 21 - 10 25 จูล) สันนิษฐานว่าพลังงานของเปลวไฟจากแสงอาทิตย์ในตอนแรกถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กแล้วปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว ซึ่งนำไปสู่การทำความร้อนในท้องถิ่นและความเร่งของโปรตอนและอิเล็กตรอน ทำให้เกิดความร้อนมากขึ้นของก๊าซ การเรืองแสงของมันในส่วนต่าง ๆ ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัม และการเกิดคลื่นกระแทก เปลวสุริยะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมากของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ร่วมกับการระเบิดของรังสีเอกซ์ (บางครั้งก็มีพลังมาก) การระเบิดของการปล่อยคลื่นวิทยุ และการดีดตัวของคอร์พัสเคิล พลังงานสูงสูงถึง 10 10 eV บางครั้งการแผ่รังสีเอกซ์สามารถสังเกตได้โดยไม่เพิ่มการเรืองแสงในโครโมสเฟียร์ แสงแฟลร์บางดวง (เรียกว่าแฟลร์โปรตอน) มาพร้อมกับกระแสอนุภาคพลังงานที่รุนแรงเป็นพิเศษจากรังสีคอสมิกจากแหล่งกำเนิดสุริยะ เปลวโปรตอนสร้างอันตรายให้กับนักบินอวกาศที่กำลังบินอยู่ เนื่องจากอนุภาคพลังงานชนกับอะตอมของเปลือกเรือ ทำให้เกิดรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ซึ่งบางครั้งก็ในปริมาณที่เป็นอันตราย

บทที่ พี. วัฏจักรกิจกรรมสุริยะตลอดทั้งปีและสาเหตุ

ระดับของกิจกรรมสุริยะ (จำนวนบริเวณที่มีกัมมันตภาพรังสีและจุดดับดวงอาทิตย์ จำนวนและกำลังของเปลวสุริยะ ฯลฯ) เปลี่ยนแปลงด้วยระยะเวลาประมาณ 11 ปี. นอกจากนี้ยังมีความผันผวนเล็กน้อยในขนาดของจุดสูงสุดของวงจร 11 ปีในระยะเวลาประมาณ 90 ปี บนโลก วัฏจักร 11 ปีสามารถติดตามได้จากปรากฏการณ์หลายประการในธรรมชาติอินทรีย์และอนินทรีย์ (การรบกวนของสนามแม่เหล็ก แสงออโรร่า การรบกวนของไอโอโนสเฟียร์ การเปลี่ยนแปลงอัตราการเติบโตของต้นไม้ด้วยระยะเวลาประมาณ 11 ปีซึ่งกำหนดโดยสลับความหนาของวงแหวนรายปี ฯลฯ ) กระบวนการของโลกยังได้รับอิทธิพลอย่างแข็งขันจากบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวแต่ละแห่งบนดวงอาทิตย์และในระยะสั้น แต่บางครั้งก็มากเช่นกัน กะพริบอันทรงพลัง- อายุการใช้งานของบริเวณแม่เหล็กที่แยกจากกันบนดวงอาทิตย์อาจถึงหนึ่งปี การรบกวนในแมกนีโตสเฟียร์และบรรยากาศชั้นบนของโลกที่เกิดจากภูมิภาคนี้จะเกิดขึ้นซ้ำหลังจากผ่านไป 27 วัน (โดยมีคาบการหมุนรอบดวงอาทิตย์ที่สังเกตจากโลก) อาการที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ (โดยปกติจะเป็นช่วงที่มีกิจกรรมสูงสุด) ระยะเวลาของอาการคือ 5 นาที แทบไม่นานหลายชั่วโมง พลังงานของแฟลร์โครโมสเฟียร์สามารถสูงถึง 10 25 จูล ของพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างแฟลร์ มีเพียง 1% เท่านั้นที่เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสง เมื่อเปรียบเทียบกับการแผ่รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์ในช่วงออปติคัล พลังงานแสงแฟลร์ไม่สูง แต่การแผ่รังสีคลื่นสั้นของแสงแฟลร์และอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างแฟลร์ และบางครั้งรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์ สามารถมีส่วนช่วยอย่างเห็นได้ชัดต่อ X -รังสีและรังสีจากร่างกายของดวงอาทิตย์ ในช่วงที่มีกิจกรรมแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น การแผ่รังสีเอกซ์ของมันจะเพิ่มขึ้นในช่วง 30 นาโนเมตรสองครั้ง ในช่วง 10 นาโนเมตรเพิ่มขึ้น 3 เท่า ในช่วง 1 - 0.2 นาโนเมตรมากกว่าร้อยเท่า เมื่อความยาวคลื่นรังสีลดลง การมีส่วนร่วมของบริเวณกัมมันต์ต่อการแผ่รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้น และในช่วงสุดท้ายของช่วงที่ระบุ การแผ่รังสีเกือบทั้งหมดเกิดจากบริเวณกัมมันตภาพรังสี รังสีเอกซ์ชนิดแข็งที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.2 นาโนเมตรจะปรากฏในสเปกตรัมแสงอาทิตย์เพียงช่วงเวลาสั้นๆ หลังจากเกิดแสงแฟลร์

ในช่วงอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่น 180 นาโนเมตร) รังสีดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงเพียง 1% ในรอบ 11 ปี และในช่วง 290 นาโนเมตร รังสีจะยังคงเกือบคงที่และมีค่าเท่ากับ 3.6 10 26 วัตต์.

ความคงที่ของพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ทำให้มั่นใจได้ถึงความสมดุลทางความร้อนของโลก กิจกรรมสุริยะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อพลังงานของโลกในฐานะดาวเคราะห์ แต่องค์ประกอบแต่ละส่วนของเปลวโครโมสเฟียร์สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการทางกายภาพ ชีวฟิสิกส์ และชีวเคมีหลายอย่างบนโลก

บริเวณที่มีการเคลื่อนไหวเป็นแหล่งรังสีจากร่างกายที่ทรงพลัง อนุภาคที่มีพลังงานประมาณ 1 keV (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน) แพร่กระจายไปตามเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์จากบริเวณกัมมันต์จะช่วยเพิ่มลมสุริยะ ลมสุริยะที่เพิ่มขึ้น (ลมกระโชก) จะเกิดขึ้นซ้ำหลังจากผ่านไป 27 วัน และเรียกว่าเกิดซ้ำ กระแสที่คล้ายกันแต่มีพลังงานและความหนาแน่นมากกว่านั้นเกิดขึ้นระหว่างเกิดแสงแฟลร์ พวกมันก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าการรบกวนของลมสุริยะเป็นระยะ ๆ และมาถึงโลกในช่วงเวลาตั้งแต่ 8 ชั่วโมงถึง 2 วัน โปรตอนพลังงานสูง (ตั้งแต่ 100 MeV ถึง 1 GeV) จากแฟลร์ "โปรตอน" ที่แข็งแกร่งมากและอิเล็กตรอนที่มีพลังงาน 10 keV ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์ มายังโลกหลังจากเกิดแฟลร์หลายสิบนาที ต่อมาผู้ที่ตกลงไปใน "กับดัก" ของสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์และเคลื่อนที่ไปพร้อมกับลมสุริยะ การแผ่รังสีคลื่นสั้นและรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์ (ที่ละติจูดสูง) ทำให้เกิดไอออนในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งนำไปสู่ความผันผวนของความโปร่งใสในช่วงอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด รวมถึงการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขในการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุสั้น (ในบางกรณี สังเกตการหยุดชะงักของการสื่อสารทางวิทยุ)

การเสริมกำลังของลมสุริยะที่เกิดจากเปลวไฟนำไปสู่การบีบตัวของแมกนีโตสเฟียร์ของโลกทางฝั่งสุริยะ, กระแสน้ำที่เพิ่มขึ้นที่ขอบเขตด้านนอก, การแทรกซึมของอนุภาคลมสุริยะบางส่วนลึกเข้าไปในชั้นแมกนีโตสเฟียร์, การเติมเต็มอนุภาคพลังงานสูงในการแผ่รังสีของโลก เข็มขัด ฯลฯ กระบวนการเหล่านี้มาพร้อมกับความผันผวนของความตึงเครียด สนามแม่เหล็กโลก(พายุแม่เหล็ก) แสงขั้วโลก และปรากฏการณ์ทางธรณีฟิสิกส์อื่น ๆ ที่สะท้อนการรบกวนทั่วไปของสนามแม่เหล็กโลก ผลกระทบของกระบวนการแอคทีฟบนดวงอาทิตย์ (พายุสุริยะ) ต่อปรากฏการณ์ทางธรณีฟิสิกส์นั้นเกิดขึ้นจากการแผ่รังสีคลื่นสั้นและผ่านสนามแม่เหล็กของโลก เห็นได้ชัดว่าปัจจัยเหล่านี้เป็นปัจจัยหลักสำหรับกระบวนการเคมีกายภาพและชีวภาพ ยังไม่สามารถติดตามห่วงโซ่การเชื่อมต่อทั้งหมดที่นำไปสู่ระยะเวลา 11 ปีของกระบวนการหลายอย่างบนโลก แต่เนื้อหาข้อเท็จจริงที่สะสมอย่างกว้างขวางทำให้ไม่ต้องสงสัยเลยเกี่ยวกับการมีอยู่ของการเชื่อมต่อดังกล่าว ดังนั้นจึงสร้างความสัมพันธ์ระหว่างวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมแสงอาทิตย์กับแผ่นดินไหว ผลผลิตทางการเกษตร จำนวนโรคหลอดเลือดหัวใจ ฯลฯ ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ถึงการทำงานอย่างต่อเนื่องของการเชื่อมต่อระหว่างแสงอาทิตย์กับภาคพื้นดิน

ด้วยการใช้ข้อมูลจากหอดูดาวดาราศาสตร์ทบิลิซิ เราพยายามสร้างภาพการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะในช่วงเวลาดังกล่าวตั้งแต่ปี 1655 ถึงปี 1944 และพบว่า:

การสังเกตดวงอาทิตย์ดำเนินการโดยใช้เครื่องหักเหขนาดเล็กหรือขนาดกลางและกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงขนาดใหญ่ ซึ่งเลนส์ส่วนใหญ่อยู่กับที่ และรังสีของดวงอาทิตย์มุ่งตรงไปยังแนวนอนหรือบนกล้องโทรทรรศน์แบบทาวเวอร์โดยใช้กระจกเคลื่อนที่หนึ่งหรือสองตัว กล้องโทรทรรศน์สุริยะชนิดพิเศษได้ถูกสร้างขึ้น - โคโรนากราฟนอกคราส ภายในโคโรนากราฟ ดวงอาทิตย์จะมืดลงด้วยหน้าจอทึบแสงพิเศษ ในโคโรนากราฟ ปริมาณของแสงที่กระจัดกระจายจะลดลงหลายครั้ง จึงสามารถสังเกตชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ได้นอกคราส กล้องโทรทรรศน์พลังงานแสงอาทิตย์มักติดตั้งฟิลเตอร์ย่านความถี่แคบซึ่งช่วยให้สามารถสังเกตแสงจากเส้นสเปกตรัมเส้นเดียวได้ นอกจากนี้ ยังมีการสร้างตัวกรองความหนาแน่นเป็นกลางที่มีความโปร่งใสในแนวรัศมีแบบแปรผัน ทำให้สามารถสังเกตโคโรนาสุริยะที่ระยะห่างหลายรัศมีสุริยะได้ โดยทั่วไปแล้ว กล้องโทรทรรศน์สุริยะขนาดใหญ่จะติดตั้งสเปกโตรกราฟอันทรงพลังพร้อมการบันทึกสเปกตรัมด้วยภาพถ่ายหรือโฟโตอิเล็กทริก สเปกโตรกราฟอาจมีเครื่องแมกนีโตกราฟซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับศึกษาการแยกและโพลาไรเซชันของซีมานของเส้นสเปกตรัมและกำหนดขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ความจำเป็นในการกำจัดผลกระทบจากการชะล้างของชั้นบรรยากาศโลก ตลอดจนการศึกษารังสีดวงอาทิตย์ในรังสีอัลตราไวโอเลต อินฟราเรด และบริเวณอื่นๆ ของสเปกตรัมที่ถูกดูดซับในชั้นบรรยากาศของโลก นำไปสู่การสร้างหอดูดาววงโคจรภายนอกชั้นบรรยากาศ ทำให้สามารถรับสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และการก่อตัวส่วนบุคคลบนพื้นผิวนอกชั้นบรรยากาศของโลกได้

บางครั้งพวกมันก็ปรากฏในชั้นบรรยากาศสุริยะ พื้นที่ใช้งานโดยจำนวนครั้งจะเปลี่ยนแปลงสม่ำเสมอโดยมีวงจรเฉลี่ยประมาณ 11 ปี

การเกิดขึ้นของภูมิภาคที่ใช้งานอยู่ถูกระบุโดย จุดแดด,สังเกตได้ในโฟโตสเฟียร์ ปรากฏเป็นจุดสีดำเล็กๆ - รูขุมขน ภายในไม่กี่วัน รูขุมขนจะกลายเป็นรอยคล้ำขนาดใหญ่ โดยปกติแล้วจุดนั้นจะล้อมรอบด้วยเงามัวที่มีสีเข้มน้อยกว่าซึ่งประกอบด้วยเส้นเลือดที่ยาวเป็นแนวรัศมี จุดนี้ดูเหมือนเป็น "หลุม" บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ แต่มีขนาดใหญ่มากจนคุณสามารถโยน "ลูกบอล" ขนาดเท่าโลกลงไปได้อย่างง่ายดาย

หากคุณสังเกตดวงอาทิตย์วันแล้ววันเล่าด้วยการเคลื่อนที่ของจุดคุณสามารถมั่นใจได้ว่ามันหมุนรอบแกนของมันและหลังจากผ่านไปประมาณ 27 วันจุดหนึ่งหรืออีกจุดหนึ่งก็จะกลับมาที่เกือบจะเหมือนเดิมบนดิสก์สุริยะ ที่ละติจูดที่ต่างกัน ความเร็วของดวงอาทิตย์จะแตกต่างกัน ใกล้เส้นศูนย์สูตร การหมุนจะเร็วขึ้น และที่ขั้วจะช้าลง

ก่อนที่จุดต่างๆ จะปรากฏขึ้น พื้นที่หนึ่งจะปรากฏขึ้นในพื้นที่เล็กๆ ของโฟโตสเฟียร์ - คบเพลิง,สังเกตได้ดีที่สุดที่ขอบของจานสุริยะ คบเพลิงร้อนกว่าโฟโตสเฟียร์หลายร้อยเคลวิน บรรยากาศเหนือคบเพลิงก็ร้อนและหนาแน่นมากขึ้นเช่นกัน จุดต่างๆ จะถูกล้อมรอบด้วย faculae เสมอ ซึ่งแทบจะมองไม่เห็นในส่วนกลางของจานสุริยะ เมื่อขนนกเติบโตในบริเวณแอคทีฟ สนามแม่เหล็กจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในพื้นที่เล็กๆ ที่อาจเกิดจุดขึ้นในภายหลัง จุดนี้มีสนามแม่เหล็กแรงสูงที่หยุดการเคลื่อนที่ของก๊าซไอออไนซ์ทั้งหมด ดังนั้นในบริเวณจุดดับดวงอาทิตย์ใต้โฟโตสเฟียร์ การพาความร้อนแบบปกติจะหยุดลง และการถ่ายโอนพลังงานเพิ่มเติมจากชั้นที่ลึกกว่าไปยังด้านนอกจะหยุดลง อุณหภูมิของจุดนั้นต่ำกว่าโฟโตสเฟียร์โดยรอบประมาณ 1,000K ซึ่งเมื่อเทียบกับจุดนั้นจะมืด ลักษณะของคบเพลิงยังอธิบายได้ด้วยสนามแม่เหล็ก แต่จะอ่อนกว่าเท่านั้น เมื่อไม่สามารถหยุดการพาความร้อนได้ จะยับยั้งเฉพาะลักษณะสุ่มของการเคลื่อนที่ของไอพ่นก๊าซที่เพิ่มขึ้นในเขตการพาความร้อนเท่านั้นที่จะถูกยับยั้ง ดังนั้น ในพลูม ก๊าซร้อนจึงลอยขึ้นมาจากส่วนลึกได้ง่ายกว่าและทำให้สว่างกว่าโฟโตสเฟียร์โดยรอบ

ขนาดและตำแหน่งของบริเวณที่ใช้งานของจุดดับดวงอาทิตย์และ faculae มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโซนการพาความร้อน: เงาของแต่ละจุดครอบคลุมเซลล์หนึ่งหรือหลายเซลล์ของชั้นกลางของโซนการพาความร้อนซึ่งตามกฎแล้วอยู่ที่โหนด (จุดตัดของขอบเขต) ของเซลล์ขนาดยักษ์ในระดับที่ลึกที่สุด โดยปกติแล้วจุดจะปรากฏเป็นกลุ่มทั้งหมด สองจุดที่ใหญ่ที่สุดคือจุดหนึ่งทางทิศตะวันออกและอีกจุดหนึ่งอยู่ที่ขอบตะวันตกของกลุ่ม โดยมีขั้วตรงข้ามกับสนามแม่เหล็ก กลุ่มจุดดังกล่าวเรียกว่า ไบโพลาร์ภูมิภาคที่ถูกครอบครองโดยกลุ่มไบโพลาร์ทั้งหมดมีขนาดใกล้เคียงกับเซลล์ขนาดยักษ์ของเขตการพาความร้อน

มีการสังเกตปรากฏการณ์ที่น่าสนใจมากมายในโครโมสเฟียร์และโคโรนาเหนือบริเวณแอคทีฟ

ซึ่งรวมถึงแสงแฟลร์ของโครโมสเฟียร์และความโดดเด่น (รูปที่ 9)

กะพริบ- หนึ่งในกระบวนการที่เร็วที่สุดบนดวงอาทิตย์ พวกเขามักจะเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าภายในไม่กี่นาทีความสว่างที่จุดใดจุดหนึ่งในพื้นที่แอคทีฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรังสีที่ปล่อยออกมาจากอะตอมไฮโดรเจนและแคลเซียมไอออนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก มีแสงแฟลร์ที่รุนแรงมากซึ่งสว่างกว่าโฟโตสเฟียร์ที่แวววาว หลังจากการจุดระเบิดเป็นเวลาหลายสิบนาที แสงเรืองรองจะค่อยๆ ลดลงสู่สถานะดั้งเดิม แสงแฟลร์เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพิเศษในสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดการบีบอัดสสารของโครโมสเฟียร์อย่างกะทันหัน (รูปที่ 10) มีบางสิ่งที่คล้ายกับการระเบิดเกิดขึ้น และกระแสตรงของอนุภาคที่มีประจุเร็วมากและรังสีคอสมิกก็ก่อตัวขึ้น การไหลนี้ที่ไหลผ่านโคโรนาจะพาอนุภาคพลาสมาไปด้วย อนุภาคจะสั่นสะเทือนและปล่อยคลื่นวิทยุออกมา

พื้นที่เล็กๆ ที่ถูกครอบครองโดยแสงแฟลร์ (เพียงไม่กี่แสนตารางกิโลเมตร) ก่อให้เกิดรังสีที่ทรงพลังมาก ประกอบด้วยรังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีที่มองเห็นได้ คลื่นวิทยุ อนุภาคเร็ว (คอร์ปัสเคิล) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วหลายพันกิโลเมตรต่อวินาที และรังสีคอสมิก รังสีทุกประเภทเหล่านี้มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อชั้นบรรยากาศของโลกโดยเฉพาะที่ชั้นบน

รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์เป็นรังสีชนิดแรกที่เข้าถึงโลก โดยส่วนใหญ่เป็นชั้นบรรยากาศที่แตกตัวเป็นไอออน ซึ่งก็คือชั้นไอโอโนสเฟียร์ การแพร่กระจายของคลื่นวิทยุและการได้ยินของการส่งสัญญาณวิทยุขึ้นอยู่กับสถานะของชั้นบรรยากาศรอบนอกของโลก ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์และรังสีเอกซ์ ไอออไนซ์ของไอโอโนสเฟียร์จะเพิ่มขึ้น ในชั้นล่างสุด คลื่นวิทยุสั้นเริ่มถูกดูดซับอย่างรุนแรง ด้วยเหตุนี้ความสามารถในการได้ยินของการส่งสัญญาณวิทยุบนคลื่นสั้นจึงจางหายไป ในเวลาเดียวกัน บรรยากาศรอบนอกได้รับความสามารถในการสะท้อนคลื่นวิทยุยาวได้ดีขึ้น ดังนั้น ในระหว่างที่เกิดเปลวสุริยะ ความสามารถในการได้ยินของสถานีวิทยุคลื่นยาวที่อยู่ห่างไกลจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน

การไหลของอนุภาค - คอร์ปัสเคิล - มาถึงโลกเพียงประมาณหนึ่งวันหลังจากเกิดแสงแฟลร์บนดวงอาทิตย์ “การทะลุผ่าน” โคโรนาสุริยะ การไหลของคอร์กล้ามเนื้อจะดึงสสารของมันเข้าสู่รังสียาวที่มีลักษณะเฉพาะของโครงสร้าง

ใกล้โลก การไหลของคอร์พัสเคิลมาบรรจบกับสนามแม่เหล็กของโลก ซึ่งไม่อนุญาตให้อนุภาคมีประจุผ่านไปได้ อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะหยุดอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง พวกมันทะลุผ่านสิ่งกีดขวางและกดทับเส้นแรงแม่เหล็กที่อยู่รอบๆ โลก- สิ่งนี้ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าพายุแม่เหล็กบนโลกซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและผิดปกติในสนามแม่เหล็ก ในระหว่างที่เกิดพายุแม่เหล็ก เข็มของเข็มทิศจะแกว่งอย่างไม่แน่นอน ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้

เมื่อเข้าใกล้โลก กระแสของอนุภาคแสงอาทิตย์พุ่งเข้าไปในชั้นของอนุภาคที่มีประจุเร็วมากรอบโลก ก่อตัวเป็นแถบรังสี หลังจากผ่านแถบเหล่านี้ อนุภาคแสงอาทิตย์บางส่วนจะทะลุลึกเข้าไปในชั้นบนของชั้นบรรยากาศ และทำให้เกิดแสงออโรร่าที่สวยงามมาก

ดังนั้นเปลวสุริยะจึงทำให้เกิดผลกระทบที่สำคัญและเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจก็เกิดขึ้นในโคโรนาเหนือบริเวณที่มีกัมมันตภาพรังสีเช่นกัน บางครั้งวัสดุของโคโรนาเริ่มเรืองแสงเจิดจ้า และคุณจะเห็นได้ว่ากระแสน้ำของมันพุ่งเข้าสู่โครโมสเฟียร์อย่างไร เรียกว่ากลุ่มก๊าซร้อนขนาดยักษ์ที่มีความยาวนับหมื่นกิโลเมตร ความโดดเด่น (รูปที่ 9 ) ความโดดเด่น พวกเขาประหลาดใจกับรูปร่างที่หลากหลาย โครงสร้างที่หลากหลาย การเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนของแต่ละโหนด และการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ซึ่งตามมาด้วยการดำรงอยู่อย่างเงียบสงบเป็นเวลานาน ส่วนที่โดดเด่นมีความหนาแน่นและเย็นกว่าโคโรนาที่อยู่รอบๆ และมีอุณหภูมิเท่ากับโครโมสเฟียร์ ลักษณะและการเคลื่อนที่ของส่วนโดดเด่นได้รับอิทธิพลจากสนามแม่เหล็ก เห็นได้ชัดว่าทุ่งเหล่านี้เป็นสาเหตุหลักของปรากฏการณ์กัมมันต์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศสุริยะ

วัฏจักรของกิจกรรมสุริยะสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก สังเกตได้ง่ายหากคุณนับจุดในดวงอาทิตย์วันแล้ววันเล่า ในช่วงเริ่มต้นของวงจรไม่มีจุดหรือแทบไม่มีเลย ยุคนี้เรียกว่า ขั้นต่ำจากนั้นจุดดังกล่าวก็ปรากฏอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จำนวนของมันและจำนวนกลุ่มไบโพลาร์ค่อยๆ เพิ่มขึ้น และจุดต่างๆ จะปรากฏขึ้นใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากขึ้นเรื่อยๆ อีก 3-4 ปีก็มา สูงสุดจุดดับซึ่งมีลักษณะการก่อตัวที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดบนดวงอาทิตย์ จากนั้นกิจกรรมสุริยะก็ลดลงและหลังจากนั้นประมาณ 11 ปีที่กำลังจะมาถึงอย่างน้อยที่สุด

ตลอดวัฏจักรของกิจกรรมสุริยะ ลำดับขั้วของกลุ่มไบโพลาร์จะคงอยู่เหมือนเดิม และอยู่ตรงข้ามกันในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ของดวงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น หากในซีกโลกเหนือตลอดวัฏจักร จุดทางทิศตะวันตกทั้งหมดของกลุ่ม (เรียกว่าจุดนำ) มีขั้วทางเหนือ จุดทางทิศตะวันออก (หาง) ก็มีขั้วทางทิศใต้ ใน ซีกโลกใต้- ในทางกลับกัน ในรอบถัดไป ลำดับของขั้วจำเป็นต้องเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้าม

ช่วงเวลาของกิจกรรมสุริยะยังคงเป็นปริศนาอันน่าทึ่งของดวงอาทิตย์

เฉพาะใน ปีที่ผ่านมาจัดการให้เข้าใกล้วิธีแก้ปัญหามากขึ้น เห็นได้ชัดว่ามันเกี่ยวข้องกับ ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนสสารที่แตกตัวเป็นไอออนของดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กทั่วไป ผลลัพธ์ของการมีปฏิสัมพันธ์นี้คือการเพิ่มขึ้นของสนามแม่เหล็กเป็นระยะ ซึ่งนำไปสู่การปรากฏของจุดดับดวงอาทิตย์และการก่อตัวอื่น ๆ ที่ทำงานอยู่

ดวงอาทิตย์เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์จำนวนนับไม่ถ้วน เป็นก้อนก๊าซร้อนที่ส่องสว่างได้เอง ดังนั้น จากการศึกษาดวงอาทิตย์ เราจึงเรียนรู้เกี่ยวกับกระบวนการที่ต้องเกิดขึ้นบนดาวฤกษ์อื่นๆ อีกหลายดวง ซึ่งเนื่องจากอยู่ห่างไกล จึงยังไม่สามารถเข้าถึงการศึกษาโดยละเอียดดังกล่าวได้

บทที่สี่ ส่วนการทดลอง.

จากการศึกษาพฤติกรรมของดวงอาทิตย์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาและเชื่อมโยงการมีอยู่ของจุดดับดวงอาทิตย์กับวัฏจักรของกิจกรรมสุริยะในรอบ 11 ปี ฉันได้คำนวณพื้นที่ของจุดดับดวงอาทิตย์จุดใดจุดหนึ่ง การคำนวณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับมุมตำแหน่งและละติจูดของดิสก์สุริยะส่วนกลาง

ในการใช้ตารางออโธกราฟิก จำเป็นต้องทราบมุมตำแหน่ง β และละติจูดเรขาคณิต β รอบศูนย์กลางของจานสุริยะ ข้อมูลเหล่านี้มีอยู่ในหนังสือรุ่นปฏิทินดาราศาสตร์

มุมตำแหน่ง P ซึ่งวัดจากจุดกึ่งกลางคือมุมที่กำหนดตำแหน่งของการฉายภาพ

ลองคำนวณพื้นที่ของจุด: α n = 0.2 มม

ส = 12800 กม.

อาร์ เอส = 109 อาร์ เอส

ร = 6400 กม

R = พร้อมรูปภาพ 5 ซม

R n =0.1 มม.(ภาพ)

อาร์ เอส – อาร์ เอส (ภาพ)

R n – R n (ภาพ)

ร= ร กับ * ร n จาก - 109 * อาร์ซ * 0,1 = 109 * 6400 =1395.2กม

เอ็น,

ร ซิซอบร 50 500

Rn =0.218 Rz

จุดนี้มีขนาดรัศมี 20 เท่าของโลก

ส= พีR 2 = z, 14(0.22R z )2=0.222(3.14·R 2 วินาที) =0.22 2·S з =0.05·S з Sn=0.05·3.14·6400 2 =643·10 4 (KM 2)

ทีนี้มาพิจารณากิจกรรมสุริยะกัน ถูกกำหนดมาตั้งแต่ปี 1748 ตามจำนวนจุด Wolf แนะนำตัวเลขเพื่อกำหนดจุดซึ่งเรียกว่าหมายเลข Wolf:

W=K(ฉ + 10q)

K คือตัวเลขที่แสดงถึงความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ f คือจำนวนจุด q คือจำนวนกลุ่มของจุด

q=2 W=7+ 10 2=27 ฉ =7

พีค ประมาณ 200 จุด

เพื่อกำหนดจุดดับโดยคำนึงถึงจำนวนหมาป่าตั้งแต่ปี พ.ศ. 2483 ถึง พ.ศ. 2548 เราสร้างกราฟขึ้นมา[l]

กราฟแสดงค่าสูงสุดและต่ำสุดที่สังเกตได้หลังจากผ่านไปสิบเอ็ดปี ในปี พ.ศ. 2548 จำนวนจุดดับเนื่องจากกิจกรรมสุริยะสูงควรถึงจุดสูงสุดประมาณ 200 จุด

จากการวิเคราะห์ข้อมูลในห้องปฏิบัติการ ฉันได้สร้างกราฟจุดดับโดยคำนึงถึงหมายเลขหมาป่าตั้งแต่ปี 1850-1940 และกราฟแสดงยุคของวัฏจักรขั้นต่ำของกิจกรรมสุริยะของวัฏจักร 80-90 ปีสำหรับปี 1632-1947 ตามข้อมูลของ Ginzburg

บทสรุป.

การวิจัยในสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์นี้มีความสำคัญมาก

ประการแรก การทดลองค้นพบปรากฏการณ์การปรับรังสีคอสมิกจากดวงอาทิตย์ซึ่งไม่ได้ทำนายตามทฤษฎี ประการที่สอง การศึกษาวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะมีความเกี่ยวข้องกับเปลวสุริยะและปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก การศึกษาเหล่านี้ทำให้สามารถวิเคราะห์ปรากฏการณ์ภาวะโลกร้อนบนโลกและอุณหภูมิที่ลดลงในช่วงเวลาหนึ่งได้ จากการศึกษาเหล่านี้ สามารถสันนิษฐานได้ว่าภาวะโลกร้อนนั้นสัมพันธ์กับช่วงที่กิจกรรมสุริยะเพิ่มขึ้น ในช่วง 2 ปีที่ผ่านมา เราสังเกตเห็นการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของกิจกรรมสุริยะ ภาวะโลกร้อนบนโลกจะต่ำกว่าปีที่ผ่านมาอย่างมากเมื่อดวงอาทิตย์ถึงจุดสูงสุด

ดังนั้นความสามารถของการทดลองทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์จึงมีความสำคัญมากทั้งสำหรับการวิจัยและการศึกษาปรากฏการณ์ทรงพลังที่มีเอกลักษณ์เฉพาะและประวัติการแผ่รังสีของระบบสุริยะและกาแลคซีโดยรวม

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. Ginzburg V.L., Syrovsky S.I., "ต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกและการแปรผันของแสงอาทิตย์" // มอสโก, 2506

2. Ginzburg V.L. “ศึกษาวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะ” // มอสโก, 2511

ดอร์แมน แอล.ไอ. “ การแปรผันของรังสีคอสมิกและการสำรวจอวกาศ” // มอสโก, 2512 4. ดอร์แมน แอล.ไอ., มิโรชนิเชนโก แอล.ไอ. “ รังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์” // มอสโก, 2511

5. Dorman L.I., Smirnov V.S., Tyasto M.I. - รังสีคอสมิกในสนามแม่เหล็กโลก” // มอสโก, 2514

คอปเตฟ ยู.ไอ., นิกิติน เอส.เอ. ของสะสม. วรรณกรรมวิทยาศาสตร์ยอดนิยม // มอสโก, 2530

คลิมซิน ไอ.เอ. “ ดาราศาสตร์ในสมัยของเรา” // มอสโก, 2519

การสังเกตดวงอาทิตย์เกิดขึ้นตั้งแต่การถือกำเนิดของมนุษย์เอง แต่ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี มนุษยชาติจึงเข้าใกล้ความเข้าใจธรรมชาติของมันมากขึ้น การเกิดขึ้นของกล้องโทรทรรศน์ในศตวรรษที่ 17 นำไปสู่การค้นพบจุดดับซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่คาดไม่ถึงในเวลานั้น เนื่องจากดวงอาทิตย์ถือเป็นอุดมคติประเภทหนึ่งที่ไม่มีข้อบกพร่องใด ๆ โดยเฉพาะจุดนั้น แม้จะมีข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับการมีอยู่ของจุดดับดวงอาทิตย์ แต่กาลิเลโอ กาลิเลอี หนึ่งในผู้ค้นพบของพวกเขาก็เริ่มสังเกตเห็นจุดดังกล่าว สิ่งนี้นำไปสู่การค้นพบการเปลี่ยนแปลงจำนวนเป็นระยะ ดังนั้น จำนวนมากที่สุดมีการสังเกตจุดต่างๆ ประมาณทุกๆ 11 ปี

กล่าวคือ เมื่อถึงจุดหนึ่งเมื่อจำนวนจุดดับสูงสุดจะเรียกว่าปีที่มีจุดดับสูงสุด หลังจากค่าสูงสุด จำนวนจุดบอดบนดวงอาทิตย์จะเริ่มลดลง และโดยเฉลี่ยหลังจากผ่านไปหกปี เราจะสังเกตเห็นได้ ปริมาณขั้นต่ำจุด จากนั้นจำนวนของพวกเขาก็เริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง

เพื่อติดตามวัฏจักรสุริยะ จึงยอมรับว่าค่าสูงสุดที่สังเกตได้ในปี พ.ศ. 2304 คือค่าสูงสุดของวัฏจักรสุริยะครั้งแรก

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรของดวงอาทิตย์ ได้มีการสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ในปรากฏการณ์ทางสุริยะอื่นๆ ซึ่งรวมถึงวัตถุอื่นๆ ที่ปรากฏบนดวงอาทิตย์ เช่น ฟลุคคูลี คบเพลิง และความโดดเด่น Floccules เป็นรูปแบบเส้นใยที่สว่างและหนาแน่นในชั้นหนึ่งของดวงอาทิตย์ - โครโมสเฟียร์ Faculae เป็นทุ่งสว่างที่มักจะล้อมรอบจุดดับดวงอาทิตย์ จำนวนของวัตถุที่สังเกตได้ทั้งสองนี้แตกต่างกันไปในลักษณะเดียวกับจำนวนจุดดับ และในปีเดียวกันก็ถึงค่าสูงสุดและต่ำสุด

อีกปรากฏการณ์หนึ่งซึ่งมีคาบเวลา 11 ปีเช่นกัน คือลำแสงของสสารสุริยะที่เพิ่มขึ้นเหนือพื้นผิวดาวฤกษ์และยังคงอยู่ในตำแหน่งนี้ระยะหนึ่งเนื่องจากอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับ flocculi และ faculae จำนวนความโดดเด่นที่มากที่สุดนั้นไม่ได้ถูกสังเกตในช่วงปีที่มีแสงอาทิตย์สูงสุด แต่ในช่วง 1-2 ปีก่อนหน้านั้น

อีกปรากฏการณ์หนึ่งที่เปลี่ยนแปลงไปในระยะเวลา 11 ปีคือรูปร่างของโคโรนาสุริยะ ซึ่งเป็นชั้นนอกของดวงอาทิตย์ ซึ่งสามารถสังเกตได้บางส่วนโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ โดยบังดาวฤกษ์ของเราที่อยู่ตรงหน้าด้วยวัตถุทรงกลม เช่น เหรียญ ในปีที่มีนักท่องเที่ยวมากที่สุดก็มี การพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและมีกลุ่มรังสีและไอพ่นจำนวนมากที่กระจายออกไปในทุกทิศทาง ก่อให้เกิดรัศมีเป็นโครงร่างที่โค้งมนโดยประมาณ ในช่วงปีขั้นต่ำ ปรากฏว่ามีลำแสงจำกัดเพียงสองลำที่แพร่กระจายในระนาบเส้นศูนย์สูตร

ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดช่วงเวลาของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ข้างต้น ซึ่งถึงแม้จะมีช่วงเวลาเท่ากัน แต่ก็แตกต่างกันในปีสูงสุด/ต่ำสุด เป็นเรื่องปกติที่จะไม่พูดถึงช่วงจุดบอดบนดวงอาทิตย์ที่สิบเอ็ดปี แต่เป็นช่วงที่สิบเอ็ดปี - ปีของกิจกรรมสุริยะ นี่หมายถึงทั้งชุดการก่อตัวและปรากฏการณ์ทั้งหมดที่พบในดวงอาทิตย์ รวมถึงสาเหตุที่ไม่ทราบสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ

สาเหตุของวัฏจักรดวงอาทิตย์

แม้ว่าปรากฏการณ์ทางสุริยะจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะอย่างไม่ต้องสงสัย แต่ 11 ปีเป็นเพียงค่าเฉลี่ยของช่วงเวลาดังกล่าว ซึ่งอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ 7 ถึง 17 ปี

เป็นที่ทราบกันว่าดวงอาทิตย์ไม่เพียงส่งผลต่อแสงสว่างและอุณหภูมิของโลกเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อสนามแม่เหล็กด้วย ดังนั้น บางครั้งคุณสามารถสังเกตการแกว่งของเข็มที่ไม่สม่ำเสมอ ดูเหมือนสุ่มไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่งได้ ใน วันที่แตกต่างกันมีขนาดต่างกัน มีหลายวันที่แอมพลิจูดของการแกว่งมีความสำคัญมากจนสามารถสังเกตการแกว่งได้แม้จะใช้เข็มทิศธรรมดาช่วยก็ตาม การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสนามแม่เหล็กโลกเรียกว่าพายุแม่เหล็ก พลังงานของพายุแม่เหล็กบางครั้งอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุในเครือข่ายไฟฟ้าได้

หากคุณนับจำนวนพายุแม่เหล็กในแต่ละปี แล้วสร้างกราฟที่แสดงถึงจำนวนพายุที่เกิดขึ้นในแต่ละปีในช่วงเวลาหนึ่ง คุณจะได้เส้นโค้งสูงสุดสลับกันทุกๆ 11 ปี ในกราฟนี้ I คือแอมพลิจูดของความผันผวนรายวันในการเอียงของเข็มแม่เหล็ก II คือแอมพลิจูดของความผันผวนรายวันในองค์ประกอบแนวนอนของสนามแม่เหล็ก III คือจำนวนสัมพัทธ์ของจุดดับดวงอาทิตย์

แผนภูมิวัฏจักรสุริยะ

ดังนั้นเหตุผลที่ทำให้เกิดจุดบอดบนดวงอาทิตย์จึงส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กของโลกเป็นระยะเช่นกัน นอกจากนี้ สังเกตด้วยว่าพายุแม่เหล็กเกิดขึ้นบ่อยที่สุดหลังจากกลุ่มจุดดับดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วเคลื่อนผ่านตรงกลางซีกโลกที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์

ต่อมาช่วงเวลา 11 ปีของจำนวนแสงออโรร่าและปรากฏการณ์อื่นๆ ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกก็สังเกตเห็นได้ชัดเจนเช่นกัน เป็นที่น่าสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้บนโลกล่าช้ากว่าปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องบนดวงอาทิตย์ประมาณ 1-2 วัน เพราะ แสงแดดมาถึงโลกใน 8 นาที สาเหตุของช่วงเวลาของปรากฏการณ์เหล่านี้บนโลกไม่เกี่ยวข้องกับมัน

เกี่ยวเนื่องกับการพัฒนาเทคโนโลยี ในปี 1908 จอร์จ เฮล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้ค้นพบสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ การศึกษาเพิ่มเติมนำไปสู่ข้อสรุปว่าสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ของเรารวมถึงการเปลี่ยนแปลงของมันเองที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้น

การหาช่วงเวลาของสนามแม่เหล็กแสงอาทิตย์

การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์กับปรากฏการณ์จุดดับดวงอาทิตย์นำไปสู่ข้อสรุปดังต่อไปนี้: จุดเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการ "เจาะ" ชั้นบนของดวงอาทิตย์ด้วยเส้นแม่เหล็ก การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์และการก่อตัวทางสุริยะอื่นๆ ยังทำให้สามารถค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์เหล่านี้กับการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ได้ ในไม่ช้า การศึกษารายละเอียดของสนามแม่เหล็กและเส้นแรงของสนามแม่เหล็กเองได้นำไปสู่ภาพพลวัตของมันดังต่อไปนี้

ในช่วงเริ่มต้นของวัฏจักรแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ตรงกลางของวัฏจักรจุดดับบนดวงอาทิตย์ จะมีสนามแม่เหล็กรูปร่างบางอย่าง เส้นแรงซึ่งค่อยๆ “ม้วนตัว” ขึ้นบนพื้นผิวดาวฤกษ์ของเรา เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า บริเวณเส้นศูนย์สูตรหมุนเร็วกว่าบริเวณขั้วโลก เมื่อเวลาผ่านไป พวกมัน "พันกัน" และเมื่อถึงจุดหนึ่งก็เริ่มทะลุพื้นผิวดวงอาทิตย์ได้หลายจุด ซึ่งโดยปกติจะตั้งอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากกว่า ในขณะนี้เองที่มีการสังเกตจุดดับดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยส่วนใหญ่ตั้งอยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากกว่า ดังนั้นจุดจึงเกิดขึ้นเนื่องจากการทะลุผ่านของเส้นแม่เหล็กเข้าไปในชั้นบนของดวงอาทิตย์

ถัดไป ส่วนหนึ่งของสนามแม่เหล็กดูเหมือนจะถูกฉีกออกและโยนออกไปจากดวงอาทิตย์ โดยนำส่วนหนึ่งของสสารดาวฤกษ์ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุเป็นส่วนใหญ่ไปด้วย การไหลของอนุภาคที่มีประจุนี้เรียกว่าลมสุริยะ ซึ่งต่อมาทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติบนโลก หลังจากที่บางส่วน "ตัด" จากสนามแม่เหล็กจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของสนามอะซิมุธาลนั่นคือสนามแม่เหล็ก "พลิกกลับ" นี่เป็นการสิ้นสุดวัฏจักร 11 ปีของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์และจุดกึ่งกลางของวัฏจักรจุดบอดบนดวงอาทิตย์ ดังนั้น วัฏจักรสุริยะที่สมบูรณ์จะใช้เวลาประมาณ 22 ปี หลังจากนั้นสนามแม่เหล็กสุริยะจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม

ตามแบบจำลองที่เรียกว่า Solar Dynamo ดาวของเราสร้างสนามแม่เหล็กอย่างอิสระอันเป็นผลมาจากการหมุนแกนสมมาตรของชั้นต่าง ๆ ของมันซึ่งแสดงเป็นพลาสมาซึ่งตามคำจำกัดความจะมีประจุ

สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์

วัฏจักรสุริยะอื่นๆ

นอกจากวัฏจักรสุริยะแบบ 11 ปีและ 22 ปีแล้ว ยังมีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ เป็นระยะๆ ในกิจกรรมสุริยะอีกด้วย ตัวอย่างเช่น สุริยคติสูงสุดและต่ำสุดยังแสดงความผันผวนในระดับศตวรรษ ซึ่งเรียกว่า “วงจรไกลส์เบิร์ก” และมีคาบ 70 - 100 ปี นอกจากนี้ยังมีวัฏจักรสุริยะสองร้อยปี (“วัฏจักร Suess” หรือ “วัฏจักรเดอวรีส์”) ซึ่งขั้นต่ำเรียกว่า “รอบโลก” และถูกกำหนดให้เป็นการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของกิจกรรมสุริยะตลอดหลายสิบปีทุกๆ สองศตวรรษ .

เป็นที่น่าสังเกตว่าในช่วง "ขั้นต่ำสุดของโลก" ไม่เพียงลดจำนวนจุดบอดบนดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังทำให้โลกเย็นลงอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย ยุคที่มีชื่อเสียงที่สุดคือยุค Maunderขั้นต่ำ (ค.ศ. 1645-1715) ซึ่งเป็นช่วงที่เรียกว่า “ยุคเล็ก” ยุคน้ำแข็ง- ไม่พบความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างปรากฏการณ์เหล่านี้ แต่มีความบังเอิญ (ความสัมพันธ์) ของวัฏจักรสุริยะทางโลกกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบนโลก สาเหตุของวัฏจักรทางโลกของดวงอาทิตย์เองก็ไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนเช่นกัน มีแนวโน้มว่าวัฏจักรเหล่านี้ไม่ได้เกิดจากธรรมชาติของดาวฤกษ์ แต่เกิดจากพลวัตของวัตถุภายนอกบางชนิด เช่น การหมุนรอบตัวเองของกระจุกดาวขนาดใหญ่ในใจกลางทางช้างเผือก

ดาวของเราเปลี่ยนแปลงเป็นครั้งคราวและสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง ช่วงเวลาเหล่านี้เรียกว่าวัฏจักรสุริยะ สนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์มีหน้าที่รับผิดชอบต่อวัฏจักรสุริยะการหมุนของดวงอาทิตย์แตกต่างจากการหมุน ของแข็ง- บริเวณต่างๆ ของดาวฤกษ์มีความเร็วต่างกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความแรงของสนามแม่เหล็ก และมันปรากฏตัวในจุดดวงอาทิตย์ แต่ละรอบจะมีลักษณะเฉพาะด้วยการเปลี่ยนแปลงขั้วของสนามแม่เหล็ก

รอบกิจกรรมที่ทราบ

อายุสิบเอ็ดปี

กิจกรรมสุริยะในช่วงนี้เป็นช่วงที่มีชื่อเสียงและได้รับการศึกษาดีที่สุด เรียกอีกอย่างว่ากฎ Schwabe-Wolf ซึ่งเป็นการยกย่องผู้ค้นพบช่วงเวลาแห่งแสงสว่างนี้ ชื่อ "สิบเอ็ดปี" ค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจสำหรับวัฏจักรนี้ ตัวอย่างเช่น ระยะเวลาในศตวรรษที่ 18-20 อยู่ระหว่าง 7 ถึง 17 ปี และในศตวรรษที่ 20 มูลค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 10.5 ปี ในช่วงสี่ปีแรกของวัฏจักร มีจำนวนจุดบอดบนดวงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น กะพริบและจำนวนเส้นใยและความโดดเด่นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ในช่วงเวลาถัดไป (ประมาณเจ็ดปี) จำนวนจุดและกิจกรรมจะลดลง วัฏจักร 11 ปีมีความสูงต่างกันที่จุดสูงสุดโดยปกติจะวัดด้วยตัวเลขหมาป่าที่สัมพันธ์กัน ดัชนีสูงสุดตลอดระยะเวลาการสังเกตคือรอบที่ 19 มีมูลค่า 201 ยูนิต ขั้นต่ำประมาณ 40 ยูนิต

อายุยี่สิบสองปี

โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือวงจร Schwabe สองครั้ง มันเชื่อมโยงจุดดับดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ ทุกๆ 11 ปี สัญลักษณ์ของสนามแม่เหล็กและตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กของกลุ่มจุดบอดบนดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนไป เพื่อคืนสนามแม่เหล็กทั้งหมดไปที่ ตำแหน่งเริ่มต้นใช้เวลาสองรอบ Schwabe หรือ 22 ปี

ศตวรรษเก่า

วงจรนี้กินเวลาตั้งแต่ 70 ถึง 100 ปี นี่คือการปรับรอบสิบเอ็ดปี ในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมามีวงจรดังกล่าวเกิดขึ้นมากที่สุด และวงจรถัดไปจะเกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษปัจจุบัน มีการสังเกตวัฏจักรสองศตวรรษด้วย ในช่วงขั้นต่ำสุด (ประมาณ 200 ปี) จะสังเกตเห็นการอ่อนตัวลงของกิจกรรมสุริยะอย่างมั่นคง สิ่งเหล่านี้คงอยู่มานานหลายทศวรรษและถูกเรียกว่าระดับโลกขั้นต่ำ

นอกจากนี้ยังมีวัฏจักร 1,000 และ 2300 ปีอีกด้วย

ส่งผลกระทบต่อชีวิตของเรา

ตามที่ M. Guhathakurta นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก NASA กล่าวไว้ ไม่เพียงแต่ค่าสูงสุดของแสงอาทิตย์ที่ส่งผลต่อชีวิตของเราเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อค่าต่ำสุดด้วย การสลับขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมแสงอาทิตย์มีลักษณะเฉพาะและผลที่ตามมาที่เป็นอันตราย ในช่วงวัฏจักรสุริยะ ที่ระดับสูงสุด ความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวของอุปกรณ์ต่างๆ จะรุนแรงมากขึ้น รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความเข้มข้นมากขึ้นจะทำให้ชั้นบรรยากาศร้อนขึ้น ส่งผลให้ปริมาตรเพิ่มขึ้น การลากบนดาวเทียมและ ISS เพิ่มขึ้น พวกมันถูกดึงดูดมายังโลกอย่างมีพลังมากกว่า และจำเป็นต้องปรับวงโคจรของพวกมัน แต่ยังมีประโยชน์บางประการจากสิ่งนี้: เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้น เศษอวกาศจึงพุ่งเข้าหาโลกด้วยการเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น

ที่ระดับต่ำสุดของรอบ ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตจะลดลง และจากนี้บรรยากาศจะเย็นลงและปริมาตรลดลง ลมสุริยะกำลังอ่อนลง แต่กระแสน้ำก็เพิ่มขึ้น

ข้อมูลจากนักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ได้รับการตีพิมพ์ ซึ่งตามมาด้วยว่าคนที่เกิดในปีสุริยคติอันเงียบสงบจะมีอายุยืนยาวขึ้นประมาณ 5 ปี เวลาเกิดและตายของคน 8,600 คนถูกติดตามเป็นสองเวลา พื้นที่ที่มีประชากรในช่วงระหว่างปี ค.ศ. 1676 ถึง ค.ศ. 1878 เลือกช่วงเวลานี้เนื่องจากมีข้อมูลสำหรับวัฏจักร 11 ปีของกิจกรรมสุริยะ แต่กลไกของอิทธิพลของกิจกรรมแสงอาทิตย์ที่มีต่ออายุขัยยังไม่ชัดเจน

เหตุการณ์ระดับโลกที่เกิดขึ้นบนโลกของเรามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับธรรมชาติของวัฏจักรของกิจกรรมสุริยะ โรคระบาดอหิวาตกโรคที่มีชื่อเสียงที่สุดรวมถึงความถี่ของน้ำท่วมและความแห้งแล้งที่เพิ่มขึ้นนั้นเกิดขึ้นอย่างแม่นยำที่กิจกรรมแสงอาทิตย์สูงสุด ความวุ่นวายทางสังคมก็เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้เช่นกัน การปฏิวัติและสงครามครั้งใหญ่ก็สอดคล้องกับระบบวัฏจักรเช่นกัน

ความล้มเหลวของวงจร

แต่ไม่ใช่ทุกสิ่งที่เข้ากับกรอบวงจร ดวงอาทิตย์มีลักษณะเป็นของตัวเองและบางครั้งก็มีความคิดริเริ่มปรากฏขึ้น เช่น วัฏจักรสุริยคติครั้งที่ 23 คาดว่าจะสิ้นสุดในปี 2550 - 2551 แต่ยังไม่ยุติ และอะไรทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ยังไม่ชัดเจน ปรากฎว่าวัฏจักรสุริยะเป็นรูปแบบที่ไม่ปกติของดาวฤกษ์ของเรา

ในปี 2555 แทนที่จะเป็นกิจกรรมสูงสุดที่คาดไว้ กลับลดลงต่ำกว่าระดับปี 2554กิจกรรมสุริยะระดับล่าสุดทั้งหมดต่ำกว่าค่าสูงสุดที่ทราบในช่วง 260 ปีถึง 4 เท่า

ตั้งแต่กลางปี ​​2549 ถึงกลางปี ​​2552 ดวงอาทิตย์อยู่ในระดับต่ำสุด ช่วงเวลานี้มีลักษณะของกิจกรรมที่ลดลงหลายประการ มีการสำรวจความเร็วลมสุริยะต่ำสุด สังเกตจำนวนวันสูงสุดที่ไม่มีจุด กิจกรรม Flash ลดลงเหลือศูนย์ ตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับพฤติกรรมต่อไปของดวงอาทิตย์จะตามมาต่อจากนี้ หากเราสมมติว่าในแต่ละรอบดาวฤกษ์จะปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมา จากนั้นหลังจากอยู่นิ่งเฉยเป็นเวลาหลายปี ดาวฤกษ์จะต้องโยนพลังงานนี้ออกไป นั่นคือ รอบใหม่จะต้องเร็วมากและถึงค่าสูงสุด

ค่าสูงสุดที่สูงมากไม่ได้ถูกบันทึกไว้ตลอดหลายปีที่ผ่านมาของการสังเกต แต่มีการบันทึกขั้นต่ำพิเศษไว้ จากนี้ไปความล้มเหลวของกิจกรรมเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงความล้มเหลวของวัฏจักรสุริยะ

ดังที่เราทราบ เมื่อไม่นานมานี้ คุณและฉัน เพื่อนร่วมงานที่รัก ได้เห็นวัฏจักรกิจกรรมสุริยะสูงสุดครั้งที่ 23 ในรอบปีที่ 11 แต่มีวงจรกิจกรรมอื่นนอกเหนือจากรอบ 11 ปีข้างต้นหรือไม่?

ก่อนที่จะตอบคำถามนี้ ฉันขอเตือนคุณสั้นๆ ว่ากิจกรรมสุริยะคืออะไร ในสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ คำนี้ให้คำจำกัดความไว้ดังนี้ กิจกรรมสุริยะคือชุดของปรากฏการณ์ที่พบบนดวงอาทิตย์... ปรากฏการณ์เหล่านี้รวมถึงการก่อตัวของจุดดับดวงอาทิตย์ คบเพลิง ความโดดเด่น ตกตะกอน เส้นใย การเปลี่ยนแปลงของความเข้มของรังสีในทุกด้าน บางส่วนของสเปกตรัม

ปรากฏการณ์เหล่านี้มีสาเหตุหลักมาจากการที่ดวงอาทิตย์มีพื้นที่ที่มีสนามแม่เหล็กแตกต่างจากบริเวณทั่วไป พื้นที่เหล่านี้เรียกว่าใช้งานอยู่ จำนวน ขนาด และการกระจายตัวของพวกมันบนดวงอาทิตย์ไม่คงที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ด้วยเหตุนี้ เมื่อเวลาผ่านไป กิจกรรมในเวลากลางวันของเราจึงเปลี่ยนไป นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมนี้เป็นวัฏจักร ดังนั้นเราจึงสามารถอธิบายสาระสำคัญของการสนทนาของเราโดยย่อได้

ในช่วงระยะเวลาของรอบสูงสุด พื้นที่ที่ใช้งานอยู่จะตั้งอยู่ทั่วดิสก์สุริยะ มีหลายพื้นที่และได้รับการพัฒนาอย่างดี ในช่วงระยะเวลาขั้นต่ำจะตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมีไม่มากและมีการพัฒนาไม่ดี อาการที่มองเห็นได้ของบริเวณที่มีฤทธิ์ได้แก่ จุดแดด, faculae,

ความโดดเด่น เส้นใย ฟลุคคูลี ฯลฯ ที่มีชื่อเสียงและศึกษามากที่สุดคือวงจร 11 ปี ค้นพบโดยเฮนรี่ Schwabe และได้รับการยืนยันโดย Robert Wolf ผู้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะโดยใช้ดัชนี Wolf ที่เขาเสนอมานานกว่าสองศตวรรษครึ่ง การเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะในระยะเวลา 11.1 ปีเรียกว่ากฎชวาเบ-หมาป่า สันนิษฐานว่ามีการเปลี่ยนแปลงกิจกรรมในรอบปี 22, 44 และ 55 เป็นที่ยอมรับกันว่าขนาดของวงจรสูงสุดจะแปรผันตามช่วงระยะเวลาประมาณ 80 ปี ช่วงเวลาเหล่านี้ปรากฏบนกราฟกิจกรรมสุริยะโดยตรง

แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาวงแหวนบนการตัดต้นไม้ ดินเหนียวริบบิ้น หินย้อย ฟอสซิล เปลือกหอย และสัญญาณอื่นๆ ชี้ให้เห็นว่าการมีอยู่ของวัฏจักรที่ยาวนานขึ้น ซึ่งกินเวลาประมาณ 110, 210, 420 ปี และยังเรียกว่าวัฏจักรฆราวาสและฆราวาสขั้นสูงที่ 2,400, 35,000, 100,000 และแม้กระทั่ง 200 - 300 ล้านปี

แต่เหตุใดจึงให้ความสนใจอย่างมากกับการศึกษากิจกรรมของดวงอาทิตย์? คำตอบก็คือ แสงสว่างของเรามีอิทธิพลอย่างมากต่อโลกและชีวิตบนโลก

การเพิ่มความเข้มของสิ่งที่เรียกว่า "ลมสุริยะ" - การไหลของอนุภาคที่มีประจุ - คอร์พัสเคิล - ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์สามารถทำให้เกิดแสงออโรร่าที่สวยงามไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเกิดการรบกวนในสนามแม่เหล็กโลกด้วย - พายุแม่เหล็ก - ซึ่งไม่เพียงส่งผลกระทบเท่านั้น อุปกรณ์ที่สามารถนำไปสู่อุบัติเหตุที่มนุษย์สร้างขึ้นได้ โนอาห์ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสุขภาพของมนุษย์ และไม่เพียงแต่ทางร่างกายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจิตใจด้วย

ตัวอย่างเช่น ในช่วงที่มีนักท่องเที่ยวจำนวนมาก การฆ่าตัวตายจะเพิ่มขึ้น กิจกรรมของแสงแดดยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน การเจริญพันธุ์ และการเสียชีวิต และอื่นๆ อีกมากมาย

โดยทั่วไป นักดาราศาสตร์สมัครเล่นคนใดก็ตามสามารถเปรียบเทียบกราฟของมันกับกราฟความเข้มของปรากฏการณ์ใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับบรรยากาศ ชีวมณฑล และอื่นๆ ได้โดยการสำรวจดวงอาทิตย์เป็นประจำ

รอบ 11 ปี. ("วงจรชวาเบอ" หรือ "วงจรชวาเบ-หมาป่า") เป็นวัฏจักรที่โดดเด่นที่สุดของกิจกรรมสุริยะ ดังนั้น ข้อความเกี่ยวกับการมีอยู่ของวัฏจักร 11 ปีในกิจกรรมสุริยะ บางครั้งจึงเรียกว่า "กฎชวาเบ-หมาป่า"

ระยะเวลาประมาณสิบปีในการเพิ่มและลดจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ถูกสังเกตเห็นครั้งแรกในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 โดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน G. Schwabe และจากนั้นโดย R. Wolf วัฏจักร "สิบเอ็ดปี" เรียกตามอัตภาพ: ความยาวในช่วงศตวรรษที่ 18-20 แตกต่างกันไปตั้งแต่ 7 ถึง 17 ปี และในศตวรรษที่ 20 โดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 10.5 ปี

วัฏจักรนี้มีลักษณะเฉพาะคือจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (โดยเฉลี่ยประมาณ 4 ปี) รวมถึงปรากฏการณ์อื่น ๆ ของกิจกรรมสุริยะ และต่อมาลดลงช้าลง (ประมาณ 7 ปี) ในระหว่างวัฏจักรนี้ จะสังเกตการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะอื่นๆ ด้วย เช่น การเคลื่อนตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปของเขตการก่อตัวของจุดบอดบนดวงอาทิตย์ไปทางเส้นศูนย์สูตร (“กฎของสโปเรอร์”)

เพื่ออธิบายช่วงเวลาดังกล่าวในการเกิดจุดดับ มักใช้ทฤษฎีไดนาโมจากแสงอาทิตย์

แม้ว่าดัชนีต่างๆ จะสามารถใช้เพื่อกำหนดระดับของกิจกรรมสุริยะได้ แต่จำนวนหมาป่าโดยเฉลี่ยตลอดทั้งปีมักถูกใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ รอบ 11 ปีที่กำหนดโดยใช้ดัชนีนี้จะมีการกำหนดหมายเลขตามปกติโดยเริ่มตั้งแต่ปี 1755 กิจกรรมสุริยะรอบที่ 24 เริ่มขึ้นในเดือนมกราคม พ.ศ. 2551 (ตามการประมาณการอื่น ๆ - ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2551 หรือมกราคม พ.ศ. 2552)

วัฏจักร 22 ปี (“วัฏจักรเฮล”) โดยพื้นฐานแล้วคือวัฏจักรชวาเบสองเท่า มันถูกค้นพบหลังจากเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างจุดดับดวงอาทิตย์กับสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เมื่อต้นศตวรรษที่ 20

ปรากฎว่าในระหว่างรอบหนึ่งของกิจกรรมจุดบอดบนดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กทั่วไปของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนสัญญาณ: หากอย่างน้อยหนึ่งรอบชวาเบ สนามแม่เหล็กพื้นหลังจะเป็นบวกอย่างเด่นชัดใกล้กับขั้วสุริยะขั้วหนึ่งและเป็นลบใกล้ขั้วอื่น จากนั้นหลังจากนั้นประมาณ 11 ปีที่ภาพเปลี่ยนไปในทางตรงกันข้าม

ทุกๆ 11 ปี การจัดเรียงลักษณะของขั้วแม่เหล็กในกลุ่มจุดบอดบนดวงอาทิตย์ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้น เพื่อให้สนามแม่เหล็กโดยรวมของดวงอาทิตย์กลับสู่สถานะเดิม จะต้องผ่านวัฏจักรชวาเบสองรอบ นั่นคือประมาณ 22 ปี

วัฏจักรฆราวาสของกิจกรรมสุริยะโดยอาศัยข้อมูลเรดิโอคาร์บอน

วัฏจักรฆราวาสของกิจกรรมสุริยะ (“วัฏจักรไกลส์เบิร์ก”) ใช้เวลาประมาณ 70-100 ปี และปรากฏให้เห็นในการปรับวัฏจักร 11 ปี จุดสูงสุดสุดท้ายของวัฏจักรฆราวาสเกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 (ใกล้วัฏจักร 11 ปีที่ 19) ส่วนถัดไปน่าจะเกิดขึ้นประมาณกลางศตวรรษที่ 21

นอกจากนี้ยังมีวัฏจักรสองศตวรรษ (“วัฏจักร Suess” หรือ “วัฏจักรเดอไวรีส์”) ซึ่งวัฏจักรขั้นต่ำถือได้ว่าเป็นการลดลงอย่างคงที่ของกิจกรรมสุริยะที่เกิดขึ้นประมาณหนึ่งครั้งทุกๆ 200 ปี ยาวนานหลายทศวรรษ (หรือที่เรียกว่าวัฏจักรสากล) กิจกรรมแสงอาทิตย์ขั้นต่ำ) - ขั้นต่ำ Maunder (1645--1715), ขั้นต่ำของSpörer (1450--1540), ขั้นต่ำของ Wolf (1280--1340) และอื่น ๆ

วัฏจักรพันปี พลังงานแสงอาทิตย์ วงจรฮอลสตัทท์โดยมีคาบเวลา 2,300 ปี ตามการหาอายุของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี

การนัดหมายด้วยคาร์บอนกัมมันตภาพรังสียังบ่งชี้ถึงการดำรงอยู่ของวัฏจักรด้วยคาบเวลาประมาณ 2,300 ปี (“วัฏจักรฮอลสตัทท์”) หรือมากกว่านั้น

เป็นเวลาสิบเอ็ดวันเต็มบนดวงอาทิตย์ ตรงกันข้ามกับสุภาษิตที่ว่า ไม่มีจุดใดจุดหนึ่งเลย ซึ่งหมายความว่าดาวฤกษ์ของเรากำลังเข้าสู่ช่วงที่มีกิจกรรมน้อยที่สุด และพายุแม่เหล็กและแฟลร์รังสีเอกซ์จะพบได้ยากในปีหน้า เราขอให้ Sergei Bogachev พนักงานของห้องปฏิบัติการดาราศาสตร์รังสีเอกซ์สุริยะของสถาบันกายภาพ Lebedev แพทย์สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ พูดคุยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์เมื่อกิจกรรมของมันเพิ่มขึ้นอีกครั้ง และอะไรอธิบายการลดลงและการเพิ่มขึ้นเหล่านี้

วันนี้ไม่มีจุดบนดวงอาทิตย์

จำนวนหมาป่าโดยเฉลี่ยต่อเดือนบนดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดัชนีที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการวัดจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ ลดลงต่ำกว่า 10 ในช่วงสามเดือนแรกของปี 2561 ก่อนหน้านั้นในปี 2560 ยังคงอยู่ที่ระดับ 10–40 และหนึ่งปี ก่อนหน้านี้ในบางเดือนมีจำนวนถึง 60 ดวง ในเวลาเดียวกันเปลวสุริยะเกือบจะหยุดเกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ และจำนวนพายุแม่เหล็กบนโลกก็มีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ด้วยเช่นกัน ทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าดาวฤกษ์ของเราเคลื่อนไปสู่ระดับต่ำสุดถัดไปของกิจกรรมสุริยะอย่างมั่นใจ ซึ่งเป็นสภาวะที่ดาวฤกษ์จะพบว่าตัวเองทุกๆ 11 ปีโดยประมาณ

แนวคิดเรื่องวัฏจักรสุริยะ (และหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะสูงสุดและต่ำสุดเป็นระยะ) ถือเป็นพื้นฐานสำหรับฟิสิกส์ของดวงอาทิตย์ เป็นเวลากว่า 260 ปีแล้วนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1749 นักวิทยาศาสตร์ได้ติดตามดวงอาทิตย์เป็นประจำทุกวันและบันทึกตำแหน่งของจุดบนดวงอาทิตย์และจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์อย่างระมัดระวัง และด้วยเหตุนี้เป็นเวลากว่า 260 ปีที่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะบนเส้นโค้งเหล่านี้ซึ่งค่อนข้างคล้ายกับการเต้นของชีพจร

แต่ละ "จังหวะของหัวใจสุริยะ" ถูกกำหนดให้เป็นตัวเลข และมีการสังเกตจังหวะดังกล่าวทั้งหมด 24 ครั้งตั้งแต่เริ่มต้นการสังเกต ดังนั้น นี่คือจำนวนวัฏจักรสุริยะที่มนุษยชาติยังคงคุ้นเคย มีทั้งหมดกี่ตัวไม่ว่าจะดำรงอยู่ตลอดเวลาตราบเท่าที่ดวงอาทิตย์ดำรงอยู่หรือปรากฏเป็นระยะ ๆ ไม่ว่าแอมพลิจูดและระยะเวลาของพวกมันจะเปลี่ยนไปหรือไม่ และระยะเวลาใด เช่น วัฏจักรสุริยะที่มีในช่วงเวลาของไดโนเสาร์ - ไม่มีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ทั้งหมด เช่นเดียวกับคำถามที่ว่า วัฏจักรกิจกรรมเป็นลักษณะเฉพาะของดาวประเภทสุริยะทั้งหมดหรือมีอยู่เฉพาะบางดวงเท่านั้น และหากเป็นเช่นนั้น ดาวสองดวงที่มีรัศมีเท่ากันและ มวลจะมีคาบวงจรเท่ากัน เราก็ไม่รู้เหมือนกัน

ดังนั้น วัฏจักรสุริยะจึงเป็นหนึ่งในความลึกลับเกี่ยวกับสุริยะที่น่าสนใจที่สุด และแม้ว่าเราจะรู้ธรรมชาติของมันค่อนข้างมาก แต่หลักการพื้นฐานหลายประการยังคงเป็นปริศนาสำหรับเรา

กราฟของกิจกรรมสุริยะ ซึ่งวัดจากจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ตลอดประวัติศาสตร์การสังเกตการณ์ทั้งหมด

วัฏจักรสุริยะมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กวงแหวนในดวงอาทิตย์ ซึ่งแตกต่างจากสนามแม่เหล็กของโลกซึ่งมีรูปแบบของแม่เหล็กที่มีสองขั้ว - เหนือและใต้ซึ่งมีเส้นกำกับจากบนลงล่าง ดวงอาทิตย์มีสนามประเภทพิเศษที่ไม่มีอยู่ (หรือแยกไม่ออก) บนโลก - นี่คือวงแหวนแม่เหล็กสองวงที่มีเส้นแนวนอนล้อมรอบดวงอาทิตย์ อันหนึ่งตั้งอยู่ในซีกโลกเหนือของดวงอาทิตย์ และอันที่สองอยู่ทางใต้ ซึ่งมีความสมมาตรโดยประมาณ นั่นคืออยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรเท่ากัน

เส้นหลักของสนามวงแหวนวงแหวนอยู่ใต้พื้นผิวดวงอาทิตย์ แต่เส้นบางเส้นสามารถลอยขึ้นสู่พื้นผิวได้ มันอยู่ในสถานที่เหล่านี้ ที่ซึ่งท่อแม่เหล็กของสนามวงแหวนเจาะทะลุพื้นผิวสุริยะ จุดดับดวงอาทิตย์ก็ปรากฏขึ้น ดังนั้น จำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ในแง่หนึ่งจึงสะท้อนถึงพลัง (หรือแม่นยำกว่านั้นคือฟลักซ์) ของสนามแม่เหล็กวงแหวนบนดวงอาทิตย์ ยิ่งสนามนี้แข็งแกร่งขึ้น จุดก็จะยิ่งมากขึ้น จำนวนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้น จากข้อเท็จจริงที่ว่าจุดบนดวงอาทิตย์หายไปทุก ๆ 11 ปี เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าสนามวงแหวนวงแหวนหายไปทุก ๆ 11 ปีบนดวงอาทิตย์ ใช่ มันเป็นอย่างนั้น และแท้จริงแล้ว การปรากฏและการหายไปของสนามวงแหวนวงแหวนสุริยะเป็นระยะ ๆ เป็นระยะเวลา 11 ปี เป็นสาเหตุของวัฏจักรสุริยะ จุดและหมายเลขเป็นเพียงสัญญาณทางอ้อมของกระบวนการนี้

เหตุใดวัฏจักรสุริยะจึงวัดจากจำนวนจุดดับ ไม่ใช่วัดจากความแรงของสนามแม่เหล็ก อย่างน้อยก็เพราะในปี 1749 พวกเขาไม่สามารถสังเกตสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ได้ สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน George Hale ผู้ประดิษฐ์สเปกโตรเฮลิโอกราฟซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถวัดโปรไฟล์ของเส้นในสเปกตรัมสุริยะด้วยความแม่นยำสูงรวมถึงการสังเกตการแยกของพวกมัน ภายใต้อิทธิพลของเอฟเฟกต์ Zeeman จริงๆ แล้ว นี่ไม่ใช่แค่การวัดสนามแม่เหล็กครั้งแรกเท่านั้น แต่ยังเป็นการตรวจจับสนามแม่เหล็กครั้งแรกในวัตถุนอกโลกด้วย ดังนั้นสิ่งที่เหลืออยู่สำหรับนักดาราศาสตร์ในศตวรรษที่ 18-19 คือการสังเกตจุดดับดวงอาทิตย์ และพวกเขาไม่มีทางเดาเลยเกี่ยวกับความเกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็กด้วยซ้ำ

แต่เหตุใดจึงยังคงนับจุดในสมัยของเรา ในเมื่อดาราศาสตร์หลายคลื่นได้รับการพัฒนา รวมถึงการสังเกตการณ์จากอวกาศ ซึ่งแน่นอนว่าให้ข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับวัฏจักรสุริยะมากกว่าการนับเลขหมาป่าเพียงอย่างเดียว เหตุผลนั้นง่ายมาก ไม่ว่าคุณจะวัดพารามิเตอร์วงรอบสมัยใหม่ใดก็ตามและไม่ว่าจะแม่นยำเพียงใด ตัวเลขนี้ไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับข้อมูลจากศตวรรษที่ 18, 19 และส่วนใหญ่ของศตวรรษที่ 20 ได้ คุณจะไม่รู้ว่าวงจรของคุณแข็งแกร่งหรืออ่อนแอแค่ไหน

วัฏจักรสุดท้ายของกิจกรรมสุริยะ

ข้อมูล/ภาพ SILSO หอดูดาวหลวงแห่งเบลเยียม บรัสเซลส์

วิธีเดียวที่จะทำการเปรียบเทียบได้คือการนับจำนวนจุดโดยใช้วิธีเดียวกันทุกประการและสูตรเดียวกันกับเมื่อ 200 ปีที่แล้วทุกประการ แม้ว่าจะเป็นไปได้ว่าในอีก 500 ปีข้างหน้า เมื่อชุดข้อมูลใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับจำนวนแฟลร์และฟลักซ์การปล่อยคลื่นวิทยุถูกสะสมไว้ ชุดหมายเลขจุดบอดบนดวงอาทิตย์จะสูญเสียความเกี่ยวข้องในที่สุดและจะยังคงเป็นเพียงส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์เท่านั้น จนถึงขณะนี้ยังไม่เป็นเช่นนั้น

ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของวัฏจักรสุริยะช่วยให้เราคาดการณ์จำนวนและตำแหน่งของจุดดับได้ และยังระบุช่วงเวลาที่วัฏจักรสุริยะใหม่เริ่มต้นขึ้นได้อย่างแม่นยำอีกด้วย ข้อความสุดท้ายอาจดูน่าสงสัย เนื่องจากในสถานการณ์ที่จำนวนสปอตลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ที่จะยืนยันอย่างมั่นใจว่าจุดที่อยู่ตรงนั้นเมื่อวานเป็นของรอบที่แล้ว และจุดวันนี้เป็นส่วนหนึ่งของ รอบใหม่ อย่างไรก็ตามมีวิธีดังกล่าวและเชื่อมโยงอย่างแม่นยำกับความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของวงจร

เนื่องจากจุดดับดวงอาทิตย์ปรากฏขึ้นในบริเวณที่พื้นผิวดวงอาทิตย์ถูกแทงด้วยเส้นของสนามแม่เหล็กรูปวงแหวน แต่ละจุดจึงสามารถกำหนดขั้วแม่เหล็กที่แน่นอนได้ - เพียงไปในทิศทางของสนามแม่เหล็ก จุดนั้นอาจเป็น "เหนือ" หรือ "ใต้" นอกจากนี้ เนื่องจากท่อสนามแม่เหล็กจะต้องเจาะพื้นผิวดวงอาทิตย์เป็นสองแห่ง จุดต่างๆ จึงควรก่อตัวเป็นคู่ๆ ในกรณีนี้ จุดที่ก่อตัวในบริเวณที่เส้นของสนามวงแหวนหลุดออกจากพื้นผิวจะมีขั้วเหนือ และจุดที่จับคู่ซึ่งเกิดขึ้นตรงที่เส้นกลับไปจะมีขั้วใต้

เนื่องจากสนามวงแหวนล้อมรอบดวงอาทิตย์เหมือนวงแหวนและพุ่งไปในแนวนอน จุดดับบนดวงอาทิตย์คู่หนึ่งจึงถูกวางตำแหน่งในแนวนอนเป็นส่วนใหญ่บนจานสุริยะ กล่าวคือ พวกมันอยู่ที่ละติจูดเดียวกัน แต่จุดหนึ่งอยู่ข้างหน้าอีกจุดหนึ่ง และเนื่องจากทิศทางของเส้นสนามในทุกจุดจะเท่ากัน (ประกอบด้วยวงแหวนแม่เหล็กวงเดียว) ดังนั้นขั้วของจุดทั้งหมดจึงจะมีทิศทางเดียวกัน ตัวอย่างเช่น จุดแรกนำในทุกคู่จะเป็นทางเหนือ และจุดที่สองเป็นรองทางใต้

โครงสร้างของสนามแม่เหล็กในบริเวณจุดบอดบนดวงอาทิตย์

รูปแบบนี้จะคงอยู่ตราบเท่าที่มีวงแหวนสนามนี้อยู่นั่นคือทั้งหมด 11 ปี ในซีกโลกอื่นของดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นที่ตั้งของวงแหวนสนามที่สองแบบสมมาตร ขั้วจะยังคงเหมือนเดิมตลอด 11 ปี แต่จะมีทิศทางตรงกันข้าม - จุดแรกจะอยู่ตรงกันข้ามทางใต้ และที่สอง - ภาคเหนือ

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อวัฏจักรสุริยะเปลี่ยนแปลง? และสิ่งที่น่าประหลาดใจก็เกิดขึ้น เรียกว่าการกลับขั้ว ภาคเหนือและภาคใต้ ขั้วแม่เหล็กดวงอาทิตย์เปลี่ยนสถานที่ และทิศทางของสนามแม่เหล็กวงแหวนก็เปลี่ยนไปด้วย ขั้นแรก สนามนี้จะผ่านศูนย์ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าค่าต่ำสุดสุริยะ จากนั้นจึงเริ่มฟื้นตัว แต่ไปในทิศทางที่ต่างออกไป หากในรอบที่แล้ว จุดด้านหน้าในซีกโลกหนึ่งของดวงอาทิตย์มีขั้วเหนือ ในรอบใหม่ก็จะมีขั้วใต้อยู่แล้ว ทำให้สามารถแยกแยะจุดต่างๆ ของรอบข้างเคียงจากกัน และบันทึกช่วงเวลาที่รอบใหม่เริ่มต้นขึ้นได้อย่างมั่นใจ

หากเราย้อนกลับไปดูเหตุการณ์บนดวงอาทิตย์ตอนนี้ เรากำลังสังเกตกระบวนการตายของสนามวงแหวนวงแหวนในวัฏจักรสุริยะที่ 24 เศษซากของทุ่งนี้ยังคงอยู่ใต้พื้นผิวและบางครั้งก็ลอยขึ้นไปด้านบน (ทุกวันนี้เราเห็นจุดจาง ๆ โดดเดี่ยว) แต่โดยรวมแล้วสิ่งเหล่านี้คือร่องรอยสุดท้ายของ "ฤดูร้อนที่มีแดดจ้า" ที่กำลังจะตาย เช่นเดียวกับสองสามวันที่อากาศอบอุ่นครั้งสุดท้ายในเดือนพฤศจิกายน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า สนามแห่งนี้ก็จะตายในที่สุด และวัฏจักรสุริยะก็จะไปถึงระดับต่ำสุดอีกครั้ง