Среднее Магнитное Поле Солнца

Под средним магнитным полем Солнца ("М.П. Солнца как звезды") понимают среднее значение магнитного потока с диска Солнца. При этом область за лимбом затемняется. Данное понятие введено Северным в 1968 [1]. Систематичное наблюдение ведется каждый день, начиная с 1975 в Wilcox Solar Observatory. До 1975 года измерения СМПС проводились менее систематично, что вносит дополнительные трудности при объединении рядов по разным станциям.

Таким образом, длина ряда составляет около 25 лет, что включает в себя один магнитный цикл Хейла.

Рассмотрим среднесглаженные значения магнитного поля Солнца как звезды за 23-ий цикл солнечной активности

Рис.1 Среднее магнитное поле Солнца за 23 цикл

 

Ниже показаны Фурье-спектры данного временого ряда. Для удобства частотная область Фурье-спектров разделена на две области: низкочастотную и высокочастотную

Рис.2 Фурье-спектр СМПС в низкочастотной области [1]

Рис.3 Фурье-спектр СМПС в высокочастотной области [1]

 

Данные спектры свидетельствуют о наличии нескольких компонент, имеющих различную природу. Рассмотрим их подробней.

  • Период P1=26.92 (+- 0.02 дн.). Данный период соотноситься со вращением крупномасштабного магнитного поля на фотосфере вблизи экватора.
  • Период P2=27.13 (+- 0.02 дн.). Данный период имеют такую же природу, что и Период P1
  • Период P3=28.13 (+- 0.02 дн.). Данный период предположительно отвечает "ригидному" вращение глобального магнитного поля Солнца под основанием конвективной зоны [3]
  • Период P4=160.5 (+- 0.05 дн.). Данный период близок к 150-160 дней, широко обсуждаемые в литературе (см., Ikhsanov & Miletsky 1990; Bai & Sturrock 1993)
  • Период P5=1.03 (+- 0.01 дн.). Природа данного периода до конца не известна. Тот факт, что P5 очень близок к году, может намекать на сезонную зависимость наблюдений связанную либо с самим Солнцем, либо с погодными условиями. С другой же стороны, данный период отличается от года на статически весомую величину 0.03 [2]
  • Период P6,7=1.6, 1.9 Данные периоды лежат на пределе статистической значимости, поэтому само их наличие остается под вопросом
  • Период P8=24 Данный период соответствует циклу Хейла, но важно помнить, что его статистическая значимость низка в связи с тем, что длина исследуемого ряда того же порядка, что и период.

Данные результаты подтверждают прошлые предположения (Hoeksema & Scherrer 1987; Kotov 1987; Antonucci, Hoeksema, & Scherrer 1990) о том, что крупномасштабное солнечное магнитное поле вращается преимущественно на двух периодах около 27 и 28 суток. Время жизни обоих сравнимо со всей длиной ряда (СМПС).

Важно отметить, что в спектре СМПС нет пика в 11 лет ( Rivin & Obridko (1992). )

 

Также интересно сравнить крупномасштабное магнитное поле Солнца с полем в пятнах.

Рис.4 Наверху: магнитное поле Солнце как звезды. Внизу: Суммарное магнитное поле солнечных пятен [2]

 

Следует отметить, что магнитные поля пятен находятся в противофазе с магнитным полем Солнце как целого. Крпномасштабное поле возможно является более прямым индикатором солнечного цикла (они у дна конвективной зоны) нежели мелкомасштабные поля, которые разрушаются турбулентностью [2]


Солнечная активность и среднее поле Солнца

Рис.5 Числа Вольфа и модуль среднего поля Солнца

Из графика видно, что модуль среднего поля Солнца изменяется в фазе с числами Вольфа. С другой стороны наблюдаемое поведение носит лишь качественный характер. Коэффициент корреляции данных рядов равен 0.4.


Среднее поле Солнца и ММП

Был посчитан коэффициент корреляции среднего поля Солнца и модуля межпланетного магнитного поля. В связи с низким коээфициентом корреляции можно предположить, что связь между этими величинами отсутствует

Ниже представлены диаграммы Бартеля для поля Солнца как звезды и секторной структуры ММП [7]. Их структуры, как видно из диаграмм, подобны. Можно предположить что объединение этих данных позволит более точно определить структуру ММП

Рис.6 Диаграммы Бартеля. Справа: полярность среднего поля Солнца [5]. Слева: секторная структура ММП [7].

 

 

Используемая литература:

  • [1] Severny - Is The Sun a Magnetic Rotator? 1968
  • [2] V. A. Kotov, P.H.Scherrer, R.F.Howard, V.I.Haneychuk - Magnetic field of the Sun as a star: The mount Wilson observatory catalog, 1987
  • [3] Kotov - Izv. Krimskoi Astrofiz. 1987
  • [4] Wilcox Solar Observatory
  • [5] Solar Geophysical Data - Stanford Mean Solar Magnetic Field
  • [6] OMNIWeb - Magnetic Field data
  • [7] Вохмянин М. - Секторная структура ММП.Эффект Свальгаарда-Мансурова, 2008 г. СПбГУ
free-templates.ru