доповіді 2001
Про кореляції циклічність сонячної активності і зміщення центру мас тіл сонячної системи.
Автор: Менькова Юлія Євгенівна, учениця 11 класу середньої школи №2 м Дзержинська Нижегородської області. Науковий керівник: к.ф.-м.н. Фрідман Володимир Матвійович - в.н.с. науково - дослідного радіофізичного інституту (НІРФІ). Нижній Новгород.
Сонячна активність має циклічністю, природа якої до теперішнього часу не знаходить задовільного пояснення.
Існуючі теорії знаходять пояснення періодичності явищ сонячної активності як в процесах всередині Сонця, так і у впливі галактичних факторів [1,2]. Ряд учених пов'язує 11-ти річний цикл активності, з рухом Юпітера (тому що період обертання Юпітера навколо Сонця і, відповідно, центру мас сонячної системи -11,86 року) [3]. У той же час, якщо планетна гіпотеза вірна, то це повинно проявитися в наявності і інших характерних періодів в сонячної активності.
Кожні 179 років повторюється ситуація, коли планети шикуються в одну лінію. У зв'язку з цим, цікавий факт наявності 179-ти річного циклу сонячної активності. У даній роботі розглянуто, як впливає розташування тіл сонячної системи на положення центру мас сонячної системи. Основна відмінність цієї роботи від раніше опублікованих, полягає в тому, що вивчається, як зміщується центр мас сонячної системи від взаємного розташування всіх 8 планет (крім Плутона, тому що його вплив дуже малий), і розглядається при цьому діапазон виникають циклічність від 11 до 2000 років.
На даному етапі роботи був необхідний якісний аналіз. Він полягав у тому, щоб виявити можливу циклічність зміщення центру мас, яка, в свою чергу, може впливати на сонячну активність. Тому для спрощення розрахунків було зроблено ряд припущень. Прийнято, що планети рухаються навколо Сонця по кругових орбітах, радіуси яких дорівнюють їх середньої віддаленості від Сонця, а Сонце знаходиться на початку координат, а все орбіти планет знаходяться в одній площині.
Складено комп'ютерна програма, яка розраховує зміна положення центру мас щодо центру Сонця, в часі S (t).
У програмі проводяться такі розрахунки:
1) Розрахунок положення кожної планети, в залежності від часу.
T- період обертання планети навколо Сонця.
t- крок часу для якого робиться розрахунок.
α- кут в геліоцентричних координатах планети, при t = 0.
β - кут на який зміститься планета від?, за час t.
Х = соs (360º • t / T + α) • R
Y = sin (360º • t / T + α) • R
2) Розрахунок координати загального центру мас сонячної системи.
Хц = Σmi • Xi / mсолн. сист
Yц = Σmi • Yi / mсолн. сист
3) Розрахунок відстані від центру мас до центру Сонця.
S = √ (Xц2 + Yц2)
4) Побудова графіка S (t).
За допомогою даної програми показано, як змінюється положення центру мас системи щодо центру Сонця, в часі, починаючи з 1750 року по 1999 рік, представлене на верхній частині малюнка. Нижня частина малюнка представляє графік зміни чисел Вольфа за той же період.
Графіки зміни відстані між центром мас сонячної системи і центром Сонця (верхній) і чисел Вольфа (нижній), за період з 1750 р по 1999 р
Порівняння верхнього графіка, де відкладено положення Ц.М. (В радіусах Сонця) щодо центру Сонця, з графіком відносних змін чисел Вольфа - індексу сонячної активності показує наявність певного взаємозв'язку між ними. Спостерігається переважне збіг екстремумів (максимумів і мінімумів) обох графіків для 11-ти річного сонячного циклу, що особливо яскраво видно в циклах III - VII, IX - XI і XVIII XX. Крім цього видно, що поверх 11-ти річного, накладається більш тривалий цикл, з характерним періодом, що збігається зі 179-ти літньому циклом (позначений огинають на обох графіках), мінімуми якого також збігаються на обох графіках.
Можливості створеної програми дозволили також, задаючи різні кроки по шкалі абсцис і використовуючи розширені інтервали часу, виявити і інші гармоніки зміни S в часі. У таблиці наведено виявлені гармоніки S і відомі цикли сонячної активності, розкид даних, за якими взято з роботи [1].
Таблиця Виявлені гармоніки S Відомі цикли сонячної активності 7,39 - 15,8 років пор. 11,6 7,9 - 17,6 років пор. 11,3 2 21,36 - 24,09 року пор. 23,86 17,75 - 27,5 років пор. 22,6 39, 29 - 39,7 років - пор. 39,5 30 - 57,8 років пор. 43,9 року - 80 - 90 років пор. 79 177,98 - 181,1 пор. 179, 54 169 - 189 років пор. 179 260 - 330 років пор. 290 270 - 290 років пор. 280 1836 - 1920 років пор. 1878 1700 - 1900 років
Як видно з таблиці, спостерігається гарна відповідність між усіма відомими циклами сонячної активності (крім 79-ти річного "вікового" циклу) і розрахованими періодами зміщення центру мас сонячної системи. При цьому найбільш збігаються є 11-ти річний і 179-ти річний цикли.
Відомо, що робилися спроби пояснити збіг механічного стану сонячної системи і активності Сонця впливом приливних сил [4], або електромагнітним взаємодією. [5].
Нам є неможливою наступна схема механізму впливу зміщення Ц.М. сонячної системи на циклічні процеси сонячної активності, що враховує найбільш визнану динамо-теорію сонячних циклів. Якщо виходити з уявлень про диференціальному обертанні різних областей Сонця, що визначають спливання його магнітних полів за рахунок закручування, то при зсуві центру мас Сонячної системи крім обертання навколо своєї осі, Сонце обертається по орбіті навколо загального центру мас, положення якого варіюється в межах, порівнянних з радіусом Сонця. При цьому струмові системи Сонця зазнають просторові зміни і змінюються сили, що призводять до спливання магнітних полів. Змінюється також характерний час такого спливання, залежне від періоду обертання центру мас. Так, наприклад, виникають додаткові відцентрові сили повинні «витягувати» Сонце уздовж лінії, що проходить через його центр і центр мас сонячної системи, виникають також додаткові сили для областей Сонця, розташованих поза площиною обертання планет. Крім зазначеного ефекту будь-які додаткові сили можуть змінювати схему конвекції і впливати на процеси активності у поверхні Сонця, що теж може, на наш погляд, відбуватися під дією перерахованих вище факторів.
1 - Ю. І. Вітинський, М. Копецький, Г. В. Куклін. Статистика пляма- освітньої діяльності Сонця. М. Наука, гл. ред. Фіз.-мат. Література, 1986, 296 стор.
2 - Г.Зірін. Сонячна атмосфера (пер з англ. Під ред. Е. В. Кононовича). М. Изд. Світ, 1969, 504 стор.
3 - Б. Ф. Гордієць, М. Н. Марков, Л. А. Шелепін. Сонячна активність і Земля. Зб. Знання (Нове у житті, науці, техніці), серія Фізика, №5, 1980. М. Изд. Знання 1980, 64 стор.
4 - Ю. І. Вітинський. Сонячна активність. М. Наука, гл. ред. Фіз.-мат. Література, 1983, 192 стор.
5 - Г. Я. Васильєва, Д. А. Кузнєцов, А. А. Шпитальна. До питання про вплив галактичних факторів на сонячну активність. Сонячні дані. 1972, стор. 99 - 106.
Зв'язок з клубом:
Поштова - 420008, Казань 8, вул. Кремлівська 18, кафедра астрономії
Телефон - (8432) 643092
E-mail - [email protected]