Лекции о Солнце полностью

«12 лет он потратил на удовлетворение своих собственных интересов, шесть следующих лет – на удовлетворение интересов человечества и, наконец, еще 13 лет – на убеждение человечества. В течение 30 лет Солнце никогда не появлялось над Дессау без того, чтобы Швабе не направил на него свой неизменный телескоп, а это происходило, по-видимому, в среднем дней 300 в году. Здесь мы имеем пример преданной настойчивости, не имеющей себе равных в истории астрономии. Настойчивость одного человека привела его к открытию явления, существование которого даже не подозревалось астрономами в течение целых двух столетий…»

Изучение цикличности количества появляющихся на Солнце пятен, начатые Швабе, продолжил швейцарский исследователь Рудольф Вольф (1816–1893). Для уточнения продолжительности цикла солнечных пятен он собрал все возможные данные о наблюдениях Солнца начиная с зарисовок Галилея и Шейнера. Это позволило продлить ряд данных о солнечных пятнах в прошлое. К сожалению, ряд оказался неоднородным, с пробелами и пропусками. Непрерывные наблюдения пятен по тем временам еще не велись, и лишь отдельные работы отдельных энтузиастов частично спасали ситуацию.

Вольфу удалось восстановить ежедневные значения чисел пятен с 1818 года, среднемесячные значения – с 1749 года и среднегодовые – с 1700 года. Число пятен, безусловно, периодически менялось! При этом средний период оказался несколько бóльшим по сравнению с тем, что удалось обнаружить Швабе. Согласно исследованиям Вольфа, солнечный цикл составил в среднем 11,11 лет (сегодня считается, что средняя величина – около 11,2 лет). При этом циклы оказались различающимися по продолжительности – от 7–8 до 17(!) лет.

В 1849 году наблюдался очередной максимум солнечной активности, и очередному циклу, начавшемуся с минимума в 1755 году, был присвоен номер 1. Разумеется, имелось в виду, что это первый из циклов, целенаправленно наблюдавшийся и изучавшийся Вольфом. Нет сомнений, что этому «первому» циклу предшествовали миллионы аналогичных. Но предложенная нумерация (должна же быть какая-то!) принята гелиофизиками и по сей день. Следуя этой нумерации, считается, что в 2009 году начался 24-й цикл солнечной активности.

В 1848 году Вольф предложил для описания уровня солнечной активности свой знаменитый индекс – относительное число солнечных пятен R, или число Вольфа, которое определяется с 1849 года по настоящее время в результате непрерывных ежедневных наблюдений. Индекс вычисляется следующим образом. На солнечном диске подсчитывается число наблюдаемых групп пятен g. После этого находится общее суммарное число f отдельных пятен во всех группах, включая самые маленькие пятна, лишенные полутеней (так называемые поры), и даже отдельные фрагменты тени в пределах одной полутени большого пятна (так называемые ядра). Относительное число пятен равно числу групп g, умноженному на 10, сложенному с числом пятен f.

W = k (10g + f)

Известный исследователь статистических закономерностей пятнообразования на Солнце Георгий Вячеславович Куклин писал, что коэффициент 10 был взят Вольфом не «от фонаря». 10 – это среднее количество отдельных пятен, входящих в группу пятен.

Получившееся число следует умножить на собственный коэффициент k, приписываемый конкретному телескопу. Дело в том, что некоторые телескопы не позволяют разглядеть мелкие поры, и это означает, что число Вольфа может оказаться заниженным. Субъективный разброс при определении числа Вольфа может составить до 25 %! Поэтому международная служба при выводе ежедневных чисел использует суммарные данные многих обсерваторий, и в первую очередь тех, где проводятся тщательные и качественные исследования по выверенной единой методике. Многие десятилетия мировым центром по определению числа Вольфа традиционно оставался швейцарский Цюрих, в настоящее время центром является Королевская астрономическая обсерватория в бельгийском городе Уккле.

Число Вольфа – на первый взгляд, достаточно произвольно сконструированный индекс, – на самом деле оказалось очень удачным. Современные определения уровня солнечного радиоизлучения на волне 10,7 сантиметров, например, показали, что этот индекс и число Вольфа изменяются со временем практически одинаково. Сходным образом меняются и многие другие индексы солнечной активности, поэтому относительное число солнечных пятен остается и по сей день главным, наиболее простым образом определяемым индексом, описывающим уровень солнечной активности.

Оказалось, что среднемесячное число Вольфа на фазе минимума цикла падает почти до нуля, а затем, на протяжении 3–4 лет начинает нарастать. Как и многие другие процессы на Солнце, нарастание происходит быстрее, чем спад. Мой дед, астроном Иван Наумович Язев (1895–1955), в 1943 году обнаружил любопытную закономерность: в среднем продолжительность фазы роста солнечного цикла в √‾2 раза короче фазы спада.