ГРЯДЕТ ЛИ СБОЙ 11-ЛЕТНЕГО СОЛНЕЧНОГО ЦИКЛА?

Улыбка Моны Лизы Таилась на губах. Какая Мона Лиза? Увы и Ах! Но что за наважденье, Что на меня нашло? Конечно, показалось, Мелькнуло и... прошло. И снова Леонардо В ее глазах! Так, может, Леонардо Живет в веках? Я глаз поднять не смею, Боясь спугнуть его - Прекрасное видение - Улыбку Леонардо, Сквозь образ Моны Лизы Видение мое. В. Козлов, 1996.

Валерий Игнатьевич Козлов , доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории теории космической плазмы Института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН.

ВОПРОСЫ БЕЗ ОТВЕТОВ

Максимум и минимум солнечной активности, 11-летний цикл, солнечные пятна, магнитные бури - вот далеко не полный список узнаваемых терминов, появляющихся в печати, на радио и телевидении с завидным постоянством примерно через каждые 11 лет. Светимость Солнца (или полный поток солнечного излучения в видимом и инфракрасном диапазоне, подпитываемый термоядерным источником в центре) практически неизменна. В связи с этим ее часто так и называют - солнечная постоянная. В чем секрет удивительного постоянства светимости Солнца, какова природа цикличности солнечной активности и, что не менее важно, какова причина ее длительных сбоев ? Однозначного ответа на эти вопросы до сих пор нет. Объясняют 11-летний цикл, исходя из точки зрения, что он является свойством динамо-процессов. Механизм его неясен, но представляется, что он действует независимо от динамо, модулируя активность последнего . Ниже предлагается гипотеза автора о природе цикличности Солнца, которая в состоянии дать ответ на поставленные выше вопросы с единой позиции.

НОВЫЙ ИНДЕКС СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

Принято считать, что 11-летняя цикличность Солнца была установлена в середине XIX в. известным немецким ученым Р. Вольфом по данным систематических наблюдений за солнечными пятнами, открытыми Галилео Галилеем после изобретения им телескопа. С тех пор так
называемые числа Вольфа W (суммарное число пятен на видимой части солнечного диска) и служат характеристикой активности Солнца, хотя и не единственной (рис. 1). В наше время были предложены и другие, более физические характеристики. Такие, например, как поток радиоизлучения на фиксированной длине волны. После открытия космических лучей была установлена взаимосвязь чисел Вольфа в 11-летнем цикле с интенсивностью галактических космических лучей (ГКЛ). По сравнению с субъективностью оценок чисел Вольфа, поток солнечного радиоизлучения и поток космических лучей являются более объективными, хотя и опосредованными характеристиками активности Солнца. Подобно тому, как все живое в процессе эволюции «научилось» видеть земные объекты в обычном свете (словно зная, что движения со скоростью, большей скорости света быть не может), мы тоже научились «видеть » взрывные ударные волны от
солнечных вспышек в «свете » космических лучей, движущихся, кстати, также с околосветовой скоростью. В этой, возможно, единственной ситуации термин «лучи » (космические) оправдывает свое название. В действительности космические лучи - это частицы. Протоны, например, из которых преимущественно эти лучи и состоят. Но в отличие от фотонов (квантов света) они обладают массой и зарядом. Очевидно, что космические лучи, как и все заряженные частицы, подвержены воздействию магнитного поля, в данном случае межпланетного. Искажения магнитного поля, вызванные взрывами на Солнце, практически мгновенно сказываются на космических лучах. В этом смысле можно сказать, что своеобразный «пульс Солнца» давно уже передается нам через модуляцию шумоподобного фона космического излучения. Оставалось только его услышать! В начале восьмидесятых годов автором был введен индекс мерцаний (усиленных флуктуации) интенсивности ГКЛ . Использование нового индекса позволило получить и новые результаты. Если говорить кратко, то они заключаются в обнаружении гигантской волны переполюсовки общего магнитного поля Солнца. Точнее, речь идет об обнаружении нестационарного переходного колебательного процесса смены знака общего поля Солнца, длительностью т = 3 + 1 год . Причем продолжительность такого переходного процесса обратно пропорциональна амплитуде 11-летнего цикла.

В ОЖИДАНИИ ИСЧЕЗНОВЕНИЯ ЦИКЛИЧНОСТИ СОЛНЦА

Выявленная нами обратная зависимость длительности переходного процесса от амплитуды 11-летнего цикла указывает на наличие инварианта «длительность - амплитуда ». Нечто похожее было установлено ранее и другими авторами. На существование обратной зависимости между временем достижения максимумов 11-летнего цикла и его амплитуды указывалось ранее Вальдмайером . Обратная зависимость между временем достижения максимума цикла и квадратным корнем из максимальной амплитуды цикла выявлена и в недавней работе Э.В. Коно-новича . Все вышеотмеченное указывает на наличие инварианта или, другими словами, на неизменность площади под кривой единичного 11-летнего цикла. Это означает, что уменьшение амплитуды неизбежно влечет за собой увеличение продолжительности цикла и наоборот. Временной ход 11-летней вариации в индексе мерцаний ГКЛ показан в верхней части рис. 2. Для каждого 11-летнего цикла (с условно принятыми номерами 20-23) отмечены моменты смены знака общего магнитного поля Солнца. В исходных данных предварительно исключен низкочастотный тренд. В течение трех циклов 20-22 в индексе мерцаний ГКЛ доминирует отчетливо выраженная 11-летняя гармоника. Ее местоположение на шкале периодов вариаций показано горизонтальной стрелкой слева (№1). Начиная с 23 цикла, точнее, с конца предыдущего 22 цикла (ориентировочно с 1991 г.) происходит разрушение 11-летней цикличности. Момент начала ее сбоя показан вертикальной стрелкой (№ 2). Сбой проявляется в дрейфе максимума 11-летней гармоники в область больших периодов вариаций, то есть в низкочастотную область. Она отмечена горизонтальной стрелкой справа (№ 3). Только при наличии инварианта «амплитуда - длительность » уменьшение амплитуды 23 цикла будет сопровождаться увеличением его продолжительности, а в пределе - нарушением 11-летней цикличности . Один из длительных сбоев солнечной цикличности носит название «минимум Маундера» (см. рис. 1). И именно перед минимумом Маундера было зарегистрировано увеличение периода солнечного цикла . Имеются еще два аргумента в пользу вывода о начавшемся сбое 11-летней цикличности. Во-первых, существует известное правило Гневышева - Оля, согласно которому амплитуда нечетного цикла больше амплитуды предыдущего четного. Не оправдавшиеся прогнозы о большой амплитуде текущего 23 цикла были основаны на использовании именно этого правила. И нарушено оно именно в 23 цикле , а по нашим данным еще раньше - в конце предыдущего 22 цикла (см. рис. 2). Такое случается нечасто, и только перед длительными сбоями 11-летнего цикла. Нарушение цикличности Солнца означает снижение его активности. О том, что такое возможно, указывает независимо и ожидаемый минимум вековой (-100 летней) вариации солнечной активности, достоверность которой (в числах Вольфа) подтверждается современными методами вейвлет-анализа . В отличие от традиционного спектрально-временного представления, вейвлет-анализ (вейвлет, дословно - маленькая волна) позволяет наиболее точно передать амплитудно-частотную динамику процесса во времени.

11-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ - МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Постоянство площади, заключенной под кривой единичного 11-летнего цикла, означает неизменность величины энергии, «стравливаемой» в единичном цикле. Это указывает, в свою очередь, на возможную природу цикличности Солнца: 11-летняя в среднем цикличность -автоколебательный механизм регуляции температуры, предотвращающий Солнце от «перегрева». Автоколебательной называют динамическую систему, преобразующую энергию источника в энергию незатухающих колебаний, характеристики которых определяются в основном параметрами самой системы. В качестве возможной модели 11-летнего цикла, в рамках которой можно объяснить как возникновение, так и исчезновение 11-летней цикличности, предлагается модель термогравитационной конвекции Рэлея-Бенара. Подобная модель, описываемая системой уравнений Навье-Стокса и теплопроводности, сводится к известной системе Лоренца с тремя независимыми переменными : где переменная X пропорциональна скорости циркуляции жидкости; У характеризует разность температур между восходящими и нисходящими потоками жидкости; переменная Z пропорциональна отклонению вертикального профиля температуры от равновесного значения; b - безразмерный параметр, определяющий геометрию системы; число Прандтля σ -физический параметр жидкости, показывающий отношение коэффициентов кинематической вязкости и температуропроводности; r -управляющий параметр, пропорциональный разности температур, или число Рэлея, нормированное на свое критическое значение. Система Лоренца в состоянии
описывать различные этапы эволюции системы: от возникновения конвекции - появления автоколебаний в системе при превышении критического значения температуры, до ее исчезновения при понижении температуры в результате стравливания избытка энергии путем конвекции. Как известно, конвекция в проводящей среде приводит к генерации магнитного поля посредством механизма гидромагнитного динамо, в результате чего, возможно, и наблюдается 11-летняя цикличность . С другой стороны, были получены указания на то, что фазы солнечного цикла коррелируют с интенсивностью потока солнечных нейтрино. Этот удивительный результат, если он верен, разрушил бы все существующие концепции происхождения солнечного цикла. Это означало бы, что солнечный цикл регулируется процессами, происходящими в глубоких слоях Солнца , например, термогравитационной конвекцией Рэлея-Бенара. В рамках предложенной модели природа зарождения 11-летней цикличности не связана с механизмом гидромагнитного динамо. Описанная выше картина соответствует, очевидно, режиму регулярного аттрактора - области устойчивых траекторий установившихся движений в фазовом пространстве. В этом случае автоколебания носят регулярный характер. Дальнейшее повышение температуры, или увеличение числа Рэлея, играющего роль управляющего параметра, приводит к срыву режима автоколебаний в результате неустойчивости, связанной с неоднозначностью решений при достижении критического значения числа Рэлея.

НЕОДНОЗНАЧНОСТЬ В ПРИРОДЕ И... НЕ ТОЛЬКО

С испокон веков нас завораживает вихревое движение ниспадающих потоков водопада, журчание горного ручья, неуловимые сполохи пламени ночного костра. И также вечно одной из нерешенных проблем, стоящих перед естествознанием уже сотни лет, является описание турбулентности. Многочисленные попытки доказать корректность ряда задач, описываемых уравнениями Навье-Стокса, и, в частности, теоремы существования и единственности в трехмерном случае, предпринимались ведущими математиками в течение десятков лет. Они оказались безрезультатными. Это привело Ж. Лере и других исследователей к мысли, что причина возникших трудностей кроется не в недостатках существующего математического аппарата, а в фундаментальных свойствах самих уравнений Навье-Стокса. Альтернативная гипотеза, связанная с возможной причиной некорректности задачи гидродинамической турбулентности, состоит в том, что решение уравнения Навье-Стокса существует, однако оно не единственно. Другими словами, одни и те же начальные данные могут определять несколько решений . Неоднозначность - не есть досадное исключение из правил, а удивительный механизм совершения Природой качественных скачков! Естественно, что подмеченное естествоиспытателями у Природы своеобразное «ноу-хау» - неоднозначность -
находит свое отражение и в творениях гениальных художников и музыкантов, в частности, в картинах Сальвадора Дали «Невольничий рынок с исчезающим бюстом Вольтера» и Леонардо да Винчи «Джоконда». Не менее интересны в этом плане и удивительные картины-метаморфозы М. К. Эшера (рис. 3). Иллюстрацией действия механизма неоднозначности может служить рис. 4, где 2-образная кривая ((г) представляет собой сечение так называемой «поверхности отклика» динамической системы при непрерывном изменении управляющего параметра г . Зависимость ((г) является неоднозначной функцией переменной г. Для наглядности приводится и характерный вид потенциальной энергии системы при различных значениях управляющего параметра. Устойчивому состоянию соответствует минимум потенциальной энергии (он показан жирной точкой в нижней части кривой потенциала). Внезапные изменения состояния системы, или «скачки», происходят в точках г, и г2, где внезапно меняется число возможных откликов системы. Рис. 5 достаточно наглядно иллюстрирует подобные скачки в области психологии восприятия (в том числе и известных художественных произведений). Среди представленных фигур четвертая слева в верхнем ряду воспринимается с равной вероятностью как мужское лицо и как фигура девушки. Таким образом, имеем неоднозначность, то есть два возможных отклика при одних и тех же значениях управляющих параметров .

МАУНДЕРОВСКИЙ МИНИМУМ - СТРАННЫЙ АТТРАКТОР!

Срыв автоколебательного режима в системе Лоренца связывается со скачкообразным выходом на странный аттрактор. Наиболее наглядно регулярные и особенно нерегулярные аттракторы можно представить посредством фазовых портретов. Например, колебаниям маятника на фазовой плоскости (в координатах «угол отклонения - скорость маятника») будет соответствовать предельный цикл - регулярный аттрактор. Внезапный срыв автоколебаний (регулярной конвекции) возможен при превышении критического значения числа Рэлея г = 24,74, то есть при выходе системы Лоренца на хаотический, или странный аттрактор (рис. 6,7) . Для сравнения на рис. 7, а показана трехмерная картина фазовой траектории в случае автоколебаний - предельный цикл (г = 17). Разрушению автоколебаний (или предельного цикла) при г = 28 соответствует режим хаотических метаний, или рысканье траектории в трехмерном фазовом объеме в области неоднозначности (рис. 7, б). Важнейшим свойством хаотического аттрактора Лоренца является его грубость, или структурная устойчивость, которая сохраняется при вариации параметров и начальных условий, так как аттрактор является единственным -
бассейном притяжения служит все фазовое пространство. Таким образом, если уж произошел захват динамической системы (Солнца) в область хаотического аттрактора Лоренца, то это надолго - реализуется очередной маундеровский минимум!? В такой ситуации горизонт предсказуемости ничтожно мал. Существуют, по меньшей мере, четыре возможных сценария срыва регулярной конвекции (или предельного цикла). Но независимо от сценария, во всех случаях срыва регулярных колебаний в хаотическом спектре появляется так называемая низкочастотная «подложка», или низкочастотный «пьедестал» . Очевидно, это мы и наблюдаем в текущем 23 цикле. Имеется в виду обнаруженный нами дрейф периода солнечной цикличности в низкочастотную область. Важно заметить, что с позиций предлагаемой модели причина подобных сбоев кроется в особенностях самой системы, в данном случае Солнца, а не в каких-либо внешних факторах (приливного воздействия «парада планет», влияния Юпитера и т. д.). В этой связи следует напомнить, что модель термогравитационной конвекции Рэлея-Бенара, описываемая системой Лоренца (с ее удивительными свойствами) не является частным случаем динамических систем, а есть следствие уравнений движения, выведенных из законов сохранения, вытекающих, в свою очередь, из наблюдаемых свойств пространства-времени, его однородности (во времени и пространстве) и изотропности.

ОЧЕРЕДНОЙ МИФ О ГЛОБАЛЬНОМ ПОТЕПЛЕНИИ?

Сбой 11-летней цикличности может иметь для земной цивилизации далеко идущие последствия. Ослабление солнечной активности будет сопровождаться понижением температуры на Земле, обусловленным, например, механизмом, предложенным академиком РАН Г.Ф. Крымским . Известно, что понижение солнечной активности неизбежно сопровождается повышением интенсивности ГКП. Космические лучи ионизируют воздух на высотах облаков и способствуют образованию там капелек воды. Этим и объясняется тесная связь облачности с космическими лучами. Облачность, в свою очередь, регулирует поступление солнечной энергии на Землю. Эффект понижения средней температуры воздуха в периоды снижения солнечной активности установлен достаточно надежно. Он наиболее выражен в периоды затяжных минимумов солнечной активности. Так, во время минимума Маундера средняя температура воздуха на Земле снизилась на 1 градус . Как уже говорилось выше, увеличение продолжительности солнечного цикла предшествует сбою 11-летней цикличности (минимуму Маундера, в частности) . В таком случае известный эффект глобального потепления за счет антропогенных факторов может оказаться не таким катастрофичным, как это утверждается в средствах массовой информации. Более того, вполне вероятен другой сценарий событий: вместо глобального потепления произойдет глобальное похолодание! А это уже совершенно другая история и в буквальном, и переносном смысле. В случае, если прогнозируемый нами сбой 11-летней цикличности в ближайшее десятилетие подтвердится, то можно будет сделать вывод в пользу солнечной обусловленности не только погоды, но и климата на Земле, причем на интервалах в сотни, тысячи и десятки тысяч лет. Основные положения изложенной выше гипотезы были доложены автором на всероссийской конференции, проходившей в подмосковном г. Троицке в октябре 2005г.(ИЗМИРАН).

Литература

1. Фрик П.Г. Турбулентность. Подходы и модели. Москва - Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2003.-292 с.
2. Козлов В.И. Космическая Погода. Мифы и реальность //Наука и техника в Якутии. - № 1 (2). - 2002. -С. 17-20.
3. Козлов В.И. Горизонты предсказуемости. Очевидное - Невероятное // Наука и техника в Якутии. -№2(5).-2002.-С. 11-14.
4. Kozlov V.I., Kozlov V.V., Markov V.V. Effect of polaririty reversal of solar magnetic field in cosmic ray fluctuations// Proceeding on ISCS-2003 simposium "Solar variaability as an input to the Earth`s enviroment". Taranska Lomnica. Slovakia. 23-28 June,2003 -P.117-120.
5. Витинский Ю.И., Копецкий М., Куклин Г.В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. - Москва: Наука, 1986. -201с.
6. Кононович Э.В. Аналитические представления средних вариаций солнечной активности в течение цикла // Геомагнетизм и аэрономия. - 2005. - Т. 45.-№3.-С. 316-323.
7. Комитов Б.П., Кафтан В.И. Изменения солнечной активности последних тысячелетий. Возможен ли очередной долгопериодический солнечный минимум? // Геомагнетизм и аэрономия. - 2003. - Т. 43. - № 5. -С. 592-601.
8. Морозов А.Д., Драгунов Т.Н. Визуализация и анализ инвариантных множеств динамических систем. -М.: Институт компьютерных исследований, 2003. -304 с.
9. Зельдович Я.Б., Рузмайкин А.А. Гидромагнитное динамо как источник планетарного, солнечного и галактического магнетизма // Успехи физических наук. - 1987. -Т. 152.- Вып. 2. - С. 263-284.
10. Долгинов А.З. О происхождении магнитных полей Земли и небесных тел // Успехи физических наук. - 1987. -Т. 152.- Вып. 2. - С. 231-262.
11. Малинецкий Г.Г. Математические основы синергетики. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент. - Москва: Эдиториал УРСС, 2000. - 256 с.
12. http://www.esher.ru/index.php
13. Данилов Ю.А. Лекции по нелинейной динамике. -Москва: Постмаркет, 2001. -192 с.
14. Крымский Г.Ф. Космические лучи и погода // Наука и техника в Якутии.-№ 1(8).-2005.-С. 3-6.
15. http://www.polotsk.nm.ru/nep1.htm
16. Козлов В.И., Марков В.В. Вейвлет-образ волны переполюсовки общего магнитного поля Солнца по исследованию флуктуации космических лучей за циклы ХХ-ХХШ // Геомагнетизм и аэрономия. - 2006 (в печати).
17. http://www.сайт

Тема как бы большая, но, думаю, основные точки над "i" я здесь расставлю, - чтоб два раза не вставать.

Циклы солнечной активности, это и есть циклы Чижеского.

С циклами Чижевского отлично коррелируют циклы урожайности зерновых, инфекционных заболеваний и даже аварийности - особенно в тот короткий период, когда электроника еще была молода и не умела толком защищаться от помех.

Однако цели у Александра Леонидовича Чижевского были откровенно расистские. Однажды постулировав наличие высших и низних рас, он был вынужден искать этому научного обоснования у коллег, например, у Ломброзо.

Понятно, что сказав "а", приходилось говорить и "б".
Чижевский установил, что цивилизованные и многолюдные города лежат между двумя крайними изотермическими линиями в +16 и +4. На главной оси климатического и цивилизованного пояса с изотермой в +10 лежат Чикаго, Нью-Иорк, Филадельфия, Лондон, Вена, Одесса, Пекин…

Санкт-Петербург, Мурманск, Архангельск, Омск, Томск, Новосибирск и вообще 70-80 % русских городов по Чижевскому должны бы иметь худшие расовые показатели, чем населенные пункты Огненной Земли или, тем более, Лондона и Вены. И тот факт, что Чижевского это не остановило и ничего не заставило переосмыслить, говорит сам за себя.

Закончив в 1917 году Московский археологический институт, Чижевский уже в 1918 году защитил две диссертации и представил третью (уже на докторскую степень) с красноречивым названием «Исследование периодичности всемирно-исторического процесса ». Чижевский загнал в прокрустово ложе солнечной активности все: от урожайности и экономических циклов до психических заболеваний и вопроса самого наличия "низших рас".

Как бы научная периодичность намертво цементировала существовавшую к тому времени хронологию, а заодно давала право на ранжирование рас на высшие и низшие с опорой на эталонное местоположение Лондона и Вены. Более того, само поведение людей Чижевский, по сути, четко ассоциировал с движением криля:

Пригрело солнышко, и народ кинулся резать священников и насиловать монашек;
- приостыло в небесах, и люди всей массой кинулись выдвигать над собой тиранов.

Ну разве можно с такой теорией относиться к людям, как к людям? Это же - тот же криль, планктон, морепродукты.
Доктором Чижевский стал - в 21 год. Профессором - в 24 года. К столетию - монеты с ликом в позе роденовского "Мыслителя".

Строго говоря, Чижевский шел след в след за англичанами. Теорию о связи между промышленными кризисами и периодичностью солнечной активности уже излагал английский экономист Джевонс (W.S. Jevons, 1835-1882) - как минимум, за 36 лет до Чижевского. А все свои выводы А. Л. Чижевский сделал на основании данных, которые вчерашнему студенту любезно предоставили обсерватории Mount Willson Solar Observatory, Eidgenossische Sternwarte в Цюрихе, Королевская обсервтория в Гринвиче; Steward Observatory в Аризоне и ряд других. Точные наблюдения за активностью Солнца коллеги Чижевского предоставили ему аж с 1610 года.

В итоге Чижевский создал систему измерения истории посредством физических единиц (историометрия).
Именно 11-летний цикл по Чижевскому лежит в основе всех исторических процессов, причем, плотность событий в периодах, согласно Чижевскому, распределяется следующим образом:
в 1-м периоде цикла (3 года) начинаются 5% всех исторических событий;
во 2-м (2 года) — 20%;
в 3-м (3 года) — 60%;
в 4-м (3 года) — 15%.

Здесь надо приостановиться.
То есть, к 1917 году в официальной хронологии на первые 3 из 11 (27 %) лет приходилось начало только 5 % исторических событий.
А на другие 27 % лет в каждой 11-летке приходилось начало 60 % исторических событий.

Это и есть то, к чему пришел я: история передела за достаточно короткий промежуток времени и с очень яркими характерными деталями была разложена по единому шаблону на все историческое пространство. К 1917 году эта вопиющая разница - в 5 % и в 60 % - еще не была нивелирована, - просто не успели.

Ну, а поскольку у Чижевского все равно плохо срасталось, пришлось принять, что 11-летний солнечный цикл может плавать в диапазоне от 6 до 17 лет. Классическая сова на глобусе, даже если не учитывать сомнительное происхождение данных о наблюдениях с 1610 года. Напомню, что у меня есть пост, показывающий подложный характер якобы непрерывных наблюдений за погодой - причем, на самом высоком международном уровне.

ЧТО МЫ ИМЕЕМ НА СЕГОДНЯ
Закономерности распределения сохраняются, что с базами ни делай. Покажу графиком.
Поэтому чтобы не напрягаться, возьму базу как она есть, - 138 596 событий с 1 по 2015 год.

138 596 событий разбил на 12 групп по 11,5 тысяч событий.
Ясно, что в прошлом дат больше: и между 1 и 1242 годом лежат 11.5 тысяч событий, и между 1981 и 2015 годом.
Делю даты на 19 типов циклов - от 2 лет до 20 лет. Так, чтобы и циклы Чижевского туда угодили, и лунный 19-летний, да еще и год сверху.

ДВУХЛЕТНИЙ ЦИКЛ
В четных годах событий стабильно больше, чем в нечетных, - от 10 % в средние века до 2-4 % ныне.
Равенство в 1796 году указывает на искусственный и продуманный характер этого фрагмента хронологии.

ТРЕХЛЕТНИЙ ЦИКЛ
После 1833 года распределение событий между каждым из трех лет цикла меняется.
Второй год цикла стабильно отстает от первого и третьего. В 1935 разница достигает 21 % - это повлияли конкретные годы типа 1917-го.

ЧЕТЫРЕХЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Здесь в какой-то мере (как и вообще в четных циклах) проявляются намеки на систему.
Но это, сама по себе, не система, это вторичное проявление доминанты четных лет.
Общие резкие пики не значат ничего. Мне приходится брать только целые циклы, и это иногда добавляет или убавляет цифр.

Этот же график можно представить и по-другому. Так не особо наглядно, но именно зрительно честнее .
Намеки на систему есть, но они не выходят за рамки вторичного проявления доминанты четных лет.

ПЯТИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Здесь из-за обилия линий уже начинают мешать данные с середины 19 века. Они достоверны, а потому сбивают впечатление.
Так - во всех графиках: достоверное мешает.
В следующем графике их уберу.

Теперь только до 1830 года. Намного лучше. Видны тенденции.

ШЕСТИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
На сегодня этот цикл у меня в работе, отсюда будет проистекать пристрастность.
Лишним выглядит 1794 год - эпоха Великой Французской революции, изготовленная во второй половине 19 века.
Ниже уберем.

Убираем и приближаем. Впервые четко видна система.
Вплоть до 1740 года шестилетки подчиняются общим правилам на 92 %. Подкачали только 2 точки из 24 - то есть, 8 %.
Мы просмотрим все, но, насколько помню, этот феномен более нигде не повторится.

СЕМИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Тот же период, а разброс куда как выше. Подкачали 11 точек из 28, то есть, 39 %. И это уже - почти хаос.

ВОСЬМИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Очень хорош. Как и все четные, он в выигрыше. 4 непопавших из 32 это всего 12,5 %.

ДЕВЯТИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Разнобой.

ДЕСЯТИЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Учитывая большое число лет цикла, он изумителен, однако причина банальна: юбилейные годы.
Человек склонен к округлениям. Говорим: это было в 1990-х или в 1830-х, и в выборке стоит 1990 или 1830.
С пятилетиями - то же самое. Если точной даты нет, а событие произошло в середине 10-летия, ставили именно середину.
Обратите внимание на пятый год. Совершенно та же ситуация с крайним годом в 5-летнем цикле.
Отчасти мы видим его двойное повторение - в 5-м и 10-м годах. И все равно хорош!

11-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ. ТОТ САМЫЙ ЦИКЛ ЧИЖЕВСКОГО
Или хронология событий тотально поменяла расклады, или А. Л. Чижевский натягивал обоснование для расизма изо всех сил.
На первые три года приходится не 5 % событий, а 28 %, а на 6-8 годы не 60 %, а 27 %.
Здесь где начало цикла ни возьми, а такого результата, как у Чижевского, не получить.
Да, Чижевский специально оговорил "начало событий", а не сами события. Но - вот беда - общего цикла для этих четырех периодов не видать. А если добавить данные после 1738, вообще каша получается. Я сейчас добавлю.

Вот с добавленным. Если бы гипотеза Чижевского работала, било бы и в 21 веке. Но - не судьба.

12-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Как и все четные, определенно выигрывает, но хаос остается хаосом.

13-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Есть одно удачное попадание, но и только. Статистически перед нами хаос.

14-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Вот этот - красив!

15-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Чрезвычайно красив!
Хм... я, кстати, встречал именно 15-летний цикл в династических историях Испании. Странный цикл. я его так и не переварил.

16-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Неплохо. Но статистика явно против него.

17-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Хаос.

18-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Очень интересен! Мешают регулярные противостояния. но интересен.

19-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ. ЛУННЫЙ
Я ожидал большего.

20-ЛЕТНИЙ ЦИКЛ
Красив, но, как и 10-летний, это юбилейный цикл, в работе от него толку не будет.

ФИНАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Итак, на первом месте чисто визуально и отчасти статистически - взятый мной в работу 6-летний шаблон.
Но здесь как раз тот случай, когда циферки не помешали бы. Попробую оценить количественно.
Самое простое - средний коэфициент корреляции тех самых линий, что мы наблюдаем.
Корреляции неперекрестные, а только соседних линий, - этого вполне достаточно.
Взял два варианта: обычный, на четыре линии и пожестче - на 5 линий, с заходом в 1790-е.
Разница оказалась несущественной. Хорошим считается коэффициент более 0,5.

Двухлетнего цикла не брал; у него везде коэффициент 1 - лучше не бывает.
Абсолютно рулят графики с циклами, кратными пяти: 5, 10, 15 и 20. Но мы уже знаем, что это из-за страсти человека к округлениям.
И очень хорошие показатели у 4-летнего и 6-летнего циклов.
Объяснять можно по-разному. Главное здесь то, что стало предельно ясно, что является незначащим.
11-летний цикл Чижевского имеет средний коэффициент корреляции около минус 0,3.
На этом графике он такой один - внизу по центру.

Как известно не так давно мы с вами, уважаемые коллеги стали свидетелями очередного 23-го максимума 11-го летнего цикла солнечной активности. Но существуют ли еще, какие либо циклы активности, кроме вышеупомянутого 11-те летнего?

Прежде чем отвечать на этот вопрос, напомню вкратце, что же такое солнечная активность. В Большой Советской Энциклопедии данному термину дается следующее определение: Солнечная активность - совокупность явлений наблюдаемых на Солнце… К этим явлениям относятся образование солнечных пятен, факелов, протуберанцев, флоккулов, волокон, Изменением интенсивности излучения во всех участках спектра.

В основном эти явления связанны с тем, что на солнце имеются участки с отличающимся от общего магнитным полем. Данные области называются активными. Их количество, размеры, а так же распределение их на Солнце не являются постоянными, а изменяются со временем. Следовательно, со временем, меняется, и активность нашего дневного светила. Причем это изменение активности циклическое. Так вкратце можно пояснить суть предмета нашего разговора.

В периоды максимума цикла Активные области расположены по всему солнечному диску, их много и они хорошо развиты. Период минимума они располагаются вблизи экватора их не много, и они развиты слабо. Видимым проявлением активных областей являются солнечные пятна, факелы,

протуберанцы, волокна, флоккулы и пр. Наиболее известным и изученным является 11 летний цикл, открытый Генрихом Швабе и подтвержденным Робертом Вольфом, который исследовал изменение активности солнца при помощи предложенного им индекса Вольфа, за два с половиной столетия. Изменение Активности солнца с периодом равным 11,1 года носит название закона Швабе - Вольфа. Также предполагается существовании 22, 44 и 55 летних циклов изменения активности. Установлено что величина максимума циклов меняется с периодом около 80 лет. Эти периоды проявляются непосредственно на графике активности солнца.

Но ученые, изучив кольца на спилах деревьев, ленточную глины, сталактитам, залежам ископаемых, раковинам моллюсков и другие признаки, предположили существование и более продолжительных циклов, длительностью около 110, 210, 420 лет. А так же и так называемые вековые продолжительностью и сверхвековые циклы 2400, 35000, 100 000 и, даже, 200 - 300 миллионов лет.

Но зачем уделять так много внимания изучению активности Солнца? Ответ заключается в том, что наше дневное светило оказывает огромное влияние на землю и на земную жизнь.

Увеличение интенсивности так называемого "солнечного ветра" - потока заряженных частиц - корпускул - испускаемых Солнцем, может вызвать не только прекрасные полярные сияния, но и возмущения в магнитосфере земли - Магнитные бури - которые влияют не только на оборудование, что может привести к техногенным авариям, Нои непосредственно не здоровье человека. Причем не только физическое, но и психическое.

В периоды максимума, например, учащаются случаи самоубийств. Активность солнца влияет так же на урожайность, рождаемость и смертность, и многое другое.

Вообще любой астроном - любитель может, проводя регулярные наблюдения Солнца сравнивать ее график с графиками интенсивности каких либо явлений связанных с атмосферой, биосферой и другие.

11-летний цикл. («цикл Швабе» или «цикл Швабе-Вольфа») является наиболее заметно выраженным циклом солнечной активности. Соответственно, утверждение о наличии 11-летней цикличности в солнечной активности иногда называют «законом Швабе-Вольфа».

На примерно десятилетнюю периодичность в увеличении и уменьшении количества солнечных пятен на Солнце впервые обратил внимание в первой половине XIX века немецкий астроном Г. Швабе, а затем -- Р. Вольф. «Одиннадцатилетним» цикл называют условно: его длина за XVIII--XX века менялась от 7 до 17 лет, а в XX веке в среднем была ближе к 10,5 годам.

Этот цикл характеризуется довольно быстрым (в среднем примерно за 4 года) увеличением числа солнечных пятен, а также другими проявлениями солнечной активности, и последующим, более медленным (около 7 лет), его уменьшением. В ходе цикла наблюдаются и другие периодические изменения, например -- постепенное сдвижение зоны образования солнечных пятен к экватору («закон Шпёрера»).

Для объяснения подобной периодичности в возникновении пятен обычно используется теория солнечного динамо.

Хотя для определения уровня солнечной активности можно использовать различные индексы, чаще всего для этого применяют усреднённое за год число Вольфа. Определённые с помощью этого индекса 11-летние циклы условно нумеруются начиная с 1755 года. 24-й цикл солнечной активности начался в январе 2008 года (по другим оценкам -- в декабре 2008 или январе 2009 года ).

22-летний цикл («цикл Хейла») является, в сущности, удвоенным циклом Швабе. Он был открыт после того, как в начале XX века была понята связь между солнечными пятнами и магнитными полями Солнца.

При этом оказалось, что за один цикл пятенной активности общее магнитное поле Солнца меняет знак: если в минимуме одного цикла Швабе фоновые магнитные поля преимущественно положительны вблизи одного из полюсов Солнца и отрицательны -- вблизи другого, то примерно через 11 лет картина меняется на противоположную.

Каждые 11 лет меняется и характерное расположение магнитных полярностей в группах солнечных пятен. Таким образом, для того, чтобы общее магнитное поле Солнца вернулось к своему исходному состоянию, должно пройти два цикла Швабе, то есть около 22 лет.

Вековые циклы активности Солнца по радиоуглеродым данным.

Вековой цикл солнечной активности («цикл Гляйсберга») имеет длину около 70--100 лет и проявляется в модуляциях 11-летних цикла. Последний максимум векового цикла наблюдался в середине XX века (вблизи 19-го 11-летнего цикла), последующий должен прийтись примерно на середину XXI века.

Наблюдается также двухвековой цикл («цикл Зюсса» или «цикл де Врие»), в качестве минимумов которого можно рассматривать происходящие примерно раз в 200 лет устойчивые снижения солнечной активности, длящиеся многие десятки лет (так называемые глобальные минимумы солнечной активности) -- минимум Маундера (1645--1715), минимум Шпёрера (1450--1540), минимум Вольфа(1280--1340) и другие.

Тысячелетние циклы. Солнечный цикл Холлстатта с периодом 2 300 лет по данным радиоуглеродного анализа.

Радиоуглеродный анализ указывает также на существование циклов с периодом около 2300 лет («цикла Холлстатта») и более.

Наблюдение за Солнцем велось с момента появления самого человека, однако с развитием технологий все более человечество приближалось к понимаю его природы. Возникновение телескопа в 17 веке повлекло за собой открытие солнечных пятен – совершенно неожиданного на тот момент явления, так как Солнце считалось неким идеалом, который не способен иметь какие-либо недостатки, особенно пятна. Несмотря на большие сомнения по поводу существования пятен на Солнце, один из первооткрывателей их – Галилео Галилей начал вести наблюдение за пятнами. Это привело к тому, что было обнаружена периодичное изменение их количества. Так наибольшее количество пятен наблюдалось примерно каждые 11 лет.

То есть в некоторый момент, когда количество пятен достигает максимального количества называется годом максимума пятен. Вслед за максимумом начинается уменьшение количества солнечных пятен, и в среднем через шесть лет можно наблюдать минимальное количество пятен. Далее их число снова начинает возрастать.

Чтобы вести счет солнечных циклов было принято, что максимум, наблюдаемый в 1761-м году является максимумом первого цикла Солнца.

В связи с циклами Солнца были замечены периодические изменения и других солнечных явлений. К таким относятся другие объекты, возникающие на Солнце – флоккулы, факелы и протуберанцы. Флоккулы – яркие и плотные волокнистые образования в одном из слоев Солнца – хромосфере. Факелы – яркие поля, которые обычно окружают солнечные пятна. Количество обоих этих наблюдаемых объектов меняется так же, как и количество пятен, и в те же годы достигает максимума и минимума.

Другим явлением, которое также имеет 11-летний период, являются протуберанцы – пучки солнечного вещества, которые поднимаются над поверхностью звезды и некоторое время находятся в таком положении посредством воздействия магнитного поля Солнца. Однако, в отличие от флоккул и факелов, наибольшее количество протуберанцев наблюдается не в годы максимума Солнца, а за 1-2 года до этого.

Еще одно явление, которое, как оказалось, изменяется с 11-летним периодом это форма солнечной короны – внешний слой Солнца, который можно частично наблюдать без специального инструментария, закрыв перед собой нашу звезду круглым предметом, например, монеткой. В годы максимума она имеет наибольшее развитие и ее многочисленные пучки лучей и струй расходятся во всех направлениях, образуя сияние примерно округлых очертаний. В годы минимума она оказывается состоящей только из двух ограниченных пучков, распространяющихся в плоскости экватора.

В связи с периодизацией наблюдаемых вышеупомянутых явлений, которые хоть и имеют одинаковый период, отличаются своими годами максимума/минимума, принято говорить не об одиннадцатилетнем периоде пятен, а об одиннадцатилетнем периоде солнечной активности. Под этим подразумевается как вся совокупность наблюдаемых на Солнце образований и явлений, так и неизвестная нам причина, заставляющая их периодически меняться.

Причина циклов Солнца

Несмотря на то, что солнечные явления несомненно изменяются периодично, 11 лет – это лишь среднее значение такого периода, который может расположиться в диапазоне от 7-ми до 17-ти лет.

Известно, что Солнце влияет не только на освещенность и температуру Земли, но также и на ее магнитное поле. Так иногда можно наблюдать неправильные, как бы случайные, колебания стрелки в ту или другую сторону. В разные дни они достигают разной величины. Бывают дни, когда амплитуда колебаний настолько значительна, что колебания можно наблюдать даже при помощи обычного компаса. Такие быстрые изменения земного магнетизма называются магнитными бурями. Энергия магнитных бурь изредка даже способна вызывать аварии в электрических сетях.

Если подсчитать число магнитных бурь за каждый год, а потом построить график, представляющий ход годвого числа бурь со временем, то получится кривая с максимумами, чередующимися через 11 лет. На данном графике I – амплитуды суточных колебаний склонения магнитной стрелки, II – амплитуды суточных колебаний горизонтальной составляющей магнитного поля, III – относительные числа солнечных пятен.

График солнечного цикла

Таким образом, причина, вызывающая периодизацию солнечных пятен, также периодично влияет на изменение магнетизма Земли. Кроме того, было замечено, что магнитная буря случается чаще всего после того, как через середину видимого полушария Солнца проходи группа крупных и бурно развивающихся пятен.

Позже была заметна и 11-летняя периодичность количества полярных сияний, и некоторых других явлений, протекающих в атмосфере Земли. Примечательно, что указанные изменения на Земле запаздывают против соответствующих им явлений на Солнце примерно на 1-2 суток. Так как солнечный свет доходит до Земли за 8 минут, причина периодизации указанных явлений на Земле не связана с ним.

В связи с развитием технологий, в 1908-м году американский астроном Джордж Хейл обнаружил магнитное поле Солнца. Дальнейшее его изучение привело к тому, что именно магнитное поле нашей звезды, а также его изменения вызывают описанные выше явления.

Периодизация магнитного поля Солнца

Изучение связи магнитного поля Солнца с явлением солнечных пятен привело к следующему выводу: пятна возникают в результате «пронизывания» магнитными линиями верхних слоев Солнца. Дальнейшее изучение природы других солнечных явлений и образований также позволило обнаружить связь этих явлений и изменениями магнитного поля Солнца. Вскоре подробное изучение самого магнитного поля и его силовых линий привело к следующей картине его динамики.

В начале магнитного цикла Солнца, что есть серединой цикла солнечных пятен, имеется магнитное поле некоторой формы, силовые линии которого постепенно «наматываются» на поверхность нашей звезды вследствие того, что экваториальные области вращаются быстрее, нежели полярные. Со временем они «запутываются» и в некоторый момент начинают пронизывать поверхность Солнце во множестве точек, которые обычно расположены ближе к экватору. Именно в этот момент наблюдается максимальное количество солнечных пятен, причем подавляющее большинство которых располагается ближе к экватору. Таким образом пятна образуются вследствие пронизывания магнитными линиями верхних слоев Солнца.

Далее часть магнитного поля как бы отрывается и отбрасывается от Солнца, увлекая за собой часть звездного вещества, которую составляют в основном заряженные частицы. Этот поток заряженных частиц и называется солнечным ветром, который в дальнейшем влечет изменения природных явлений на Земле. После «отрыва» от магнитного поля некоторой его части, происходит так называемая смена направления азимутального поля, то есть магнитное поле как «переворачивается». Это является концом 11-летнего цикла магнитного поля Солнца и серединой цикла солнечных пятен. Таким образом, полный солнечный цикл составляет около 22-х лет, по истечению которых магнитное поле Солнца возвращается к исходному положению.

Согласно модели, называющейся Солнечное динамо, наша звезда самостоятельно генерирует магнитное поле в результате осесимметричного вращения ее различных слоев, которые представлены в виде плазмы, по определению имеющей заряд.

Магнитное поле солнца

Другие солнечные циклы

Помимо 11-тилетнего и 22-хлетнего солнечных циклов наблюдаются и другие периодичные изменения солнечной активности. Так, например, солнечные максимумы и минимумы также демонстрируют колебания в масштабах века, что называется «цикл Гляйсберга» и имеет период 70 — 100 лет. Существует также двухсотлетний солнечный цикл («цикл Зюсса» или «цикл де Врие»), минимум которого называется «глобальным» и определяется как заметное снижение солнечной активности в течении десятков лет раз в два века.

Примечательно, что во время «глобальных минимумов» наблюдается не только уменьшение количества солнечных пятен, но также и значительные похолодания на Земле. Наиболее известным таким периодом является минимум Маундера (1645-1715), во время которого длился так называемый «малый ледниковый период». Однозначная взаимосвязь этих явлений не обнаружена, однако наблюдается совпадение (корреляция) вековых солнечных циклов с изменениями температуры на Земле. Причины самих вековых циклов Солнца также явно не определены. Вполне вероятно, что эти циклы вызваны не природой звезды, а динамикой неких внешних объектов, например, вращением крупного звездного скопления в центре Млечного Пути.

В последнее время Солнце было необычно «тихим». Причину малоактивности раскрывает нижеприведенный график.

График числа Вольфа с 2000 до 2019 годы (красной линией показан прогноз). NOAA

Как видно из графика, в 11-летнем цикле солнечной активности произошел спад. В течение последних двух лет количество солнечных пятен сокращалось по мере перехода солнечной активности от максимума к минимуму. Уменьшение числа солнечных пятен означает, что стало меньше солнечных вспышек и корональных выбросов массы.

Фото Солнца, сделанные космической обсерваторией SOHO с 1996 года. NASA

Таким образом 24-й солнечный цикл становится самым слабым за последние 100 лет.

Что такое 11-летний цикл активности?

Одиннадцатилетний цикл, также называемый цикл Швабе или цикл Швабе-Вольфа — это заметно выраженный цикл солнечной активности, длящийся примерно 11 лет. Он характеризуется довольно быстрым (примерно за 4 года) увеличением числа солнечных пятен, и затем более медленным (около 7 лет), его уменьшением. Длина цикла не равна строго 11 годам: в XVIII–XX веках его длина составляла 7–17 лет, а в XX веке — примерно 10,5 года.

Что такое число Вольфа?

Число Вольфа — это показатель солнечной активности, предложенный швейцарским астрономом Рудольфом Вольфом. Он не равен числу пятен, наблюдаемых в данный момент на Солнце, а вычисляется по формуле:

f — количество наблюдаемых пятен;
g — количество наблюдаемых групп пятен;
k — коэффициент, выводящийся для каждого телескопа, с помощью которого проводятся наблюдения.

График среднемесячных чисел Вольфа с 1750 года. Leland McInnes | Wikipedia

Насколько спокойна обстановка на самом деле?

Широко распространенное заблуждение состоит в том, что космическая погода «замирает» и становится неинтересной для наблюдения во время низкой солнечной активности. Однако и в такие периоды происходит много любопытных явлений. Например, верхние слои атмосферы Земли разрушаются, позволяя космическому мусору накапливаться вокруг нашей планеты. Гелиосфера сжимается, в результате чего Земля становится более открытой межзвездному пространству. Галактические космические лучи проникают через внутреннюю часть Солнечной системы с относительной легкостью.

Ученые следят за ситуацией, поскольку количество солнечных пятен продолжает снижаться. По данным на 29 марта, число Вольфа равно 23.