Мы уже упоминали, что можно говорить об изменении во времени многих величин, характеризующих солнечную активность. Общепринятой величиной является число Вольфа, то есть относительное число солнечных пятен. Вторым, эквивалентным индексом солнечной активности является суммарная площадь солнечных пятен. Она измеряется в миллионных долях солнечного диска.

Было показано, что циклические изменения солнечной активности с продолжительностью цикла примерно в 11,1 года происходили неизменно в продолжение по крайней мере сотен миллионов лет. Этот факт был установлен конечно же не по данным наблюдений самого Солнца. Таких данных просто нет. Мы уже говорили, что с изменением солнечной активности меняются и условия роста растений, а также меняется количество полярных сияний. Но не только эти явления зависят от уровня солнечной активности. От него зависят практически все явления в окружающем Землю пространстве и в ее биосфере. Атмосферные осадки также выявляют зависимость от уровня солнечной активности. Поэтому при исследовании осадочных отложений очень отдаленных геологических эпох (сотни миллионов лет) и было показано, что они также отражают 11-летнюю цикличность. 11-летний солнечный цикл характеризуется не только продолжительностью цикла, которая в среднем равна 11–13 годам. Каждый такой цикл характеризуется и той максимальной солнечной активностью (то есть максимальным относительным числом солнечных пятен), которая достигается в данном цикле. А эти значения отличаются от цикла к циклу очень существенно. Так, за период с 1700 по 1980 год максимальные среднегодичные числа Вольфа менялись в пределах от 45,8 до 236 (в конце 1957 года).

Было установлено по данным за этот период, что чем выше максимум солнечной активности в данном 11-летнем цикле, тем он быстрее достигается, то есть тем ветвь роста данного 11-летнего цикла короче. Но с другой стороны, спадает солнечная активность «правильно», то есть чем она выше в максимуме, тем она дольше затухает и, таким образом, тем продолжительнее ветвь спада данного 11-летнего цикла.

Представляют интерес не только и не столько эти и подобные закономерности, сколько их физический смысл. Ведь важно прежде всего понять, что происходит в недрах и атмосфере Солнца. Было высказано мнение, что каждый 11-летний цикл изменения солнечной активности представляет собой отдельный независимый взрыв.

ДВАДЦАТИДВУХЛЕТНИЙ ЦИКЛ

Этот цикл солнечной активности часто называют качественным, поскольку он связан прежде всего с качественным изменением магнитного поля солнечных пятен — меняется на противоположную их полярность. Как уже было сказано, каждый солнечный 11-летний цикл имеет свой номер. Если он нечетный, то в северном полушарии магнитное поле головных пятен имеет северную полярность, а в южном полушарии — южную. В четных циклах направления магнитных полей меняются на противоположные. Меняются направления не только магнитных полей пятен, но и фонового магнитного поля Солнца. При максимальной солнечной активности (в эпоху максимума) магнитное поле в северной полярной шапке Солнца имеет такую же полярность, как и магнитное поле головных солнечных пятен этого же полушария. Распределение полярностей меняется через два 11-летних цикла, то есть через 22 года.

Имеется и более продолжительный цикл солнечной активности, который называют по-разному: длинный, долгий, вековой, 80 — 90-летний. Наиболее часто его называют вековым. Он был обнаружен еще в середине прошлого столетия. Сейчас его существование подтверждается как по данным за последние 2000 лет, так и косвенными данными о земных процессах. Проявление векового цикла за период с 1720 по 1950 год показано на рис. 49.

Вековой цикл солнечной активности меняется в очень больших пределах, от 30 до 120 лет. Наиболее вероятная его продолжительность составляет 79 лет. Был выявлен также солнечный цикл продолжительностью 44 года. Проявляется этот цикл весьма своеобразно. Так, чем больше сумма относительных чисел солнечных пятен в данном 22-летнем цикле, тем больше и продолжительность следующего 22-летнего цикла.

Были обнаружены также циклы продолжительностью от 168 до 190 лет, а также более продолжительные циклы (280, 400 и 600 лет).

Обнаружен был также цикл продолжительностью около 900 лет. По геологическим, геофизическим и физико-географическим данным был обнаружен цикл продолжительностью 1700–1800 лет.

В истории были такие периоды, когда солнечная активность длительное время находилась на очень низком уровне. Один из таких периодов охватывает годы с 1645-го по 1716-й. Сейчас он известен как минимум Маундера, ученого, который в начале нашего века очень много сделал, чтобы доказать существование этого минимума солнечной активности.

Что касается явлений в атмосфере, то можно использовать сведения о полярных сияниях, которые связаны с активностью Солнца и содержатся в разных хрониках и других материалах.

Английский исследователь Дж. Шове собрал такие сведения о солнечных пятнах и полярных сияниях за период от 200 года до н. э. до наших дней. За это время прошло 198 одиннадцатилетних циклов. Этот самый продолжительный ряд наблюдений называют рядом Шове. Он показан на рис. 50. Ряд Шове также выявляет наличие векового цикла солнечной активности. Было показано, что с периодом в 80–90 лет изменяется средняя продолжительность существования групп солнечных пятен. Другими словами, с периодом 80–90 лет изменяется мощность солнечной активности, о которой свидетельствует эта продолжительность.

Было установлено также существование 600-летнего цикла солнечной активности. Это подтверждают и данные ряда Шове. Интересно, что именно примерно 600 лет назад на Земле произошло сильное похолодание. С того времени зеленая (об этом говорит и ее название) страна Гренландия стала страной, покрытой льдами.

Следует указать, что для исследования солнечной активности используют также данные об изменении толщины годовых колец на срезе деревьев. Известно, что имеются деревья, которые живут многие сотни лет.

Эти данные очень информативны, они обрабатываются с помощью самых современных математических методов и ЭВМ и позволяют установить изменения уровня солнечной активности не только от года к году, но и за более короткие интервалы времени, например сезонный ход. Если данная древесина датирована, то уровень солнечной активности можно определить уверенно по анализу концентрации в ней радиоуглерода.

СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ПОЛОЖЕНИЕ ПЛАНЕТ

Все тела Солнечной системы очень тесно взаимосвязаны (недаром они составляют «систему»). Их движения взаимообусловлены, так как каждое из них оказывает влияние на все остальные. Это люди начали понимать очень давно.

Так, еще в IV веке до н. э. вавилонский историк и жрец Берос попытался определить те периоды, когда диски всех планет выстраиваются вдоль одной прямой. Такую ситуацию называют «великим» годом. Она повторяется только через 179 лет, и не каждое поколение людей может быть свидетелем великого года. Скажем сразу, что ни разу в истории великий год, если на него было обращено внимание населения, не вызывал оптимизма. Совсем наоборот, часто предсказывали, что в такой год наступит «конец света».

Проблема связи положения планет с Солнцем, а точнее — с солнечной активностью, — была поставлена на научную основу только в прошлом веке. Многие астрономы, в том числе и сам Р. Вольф, обратили внимание на то, что Юпитер обращается вокруг Солнца практически с таким же периодом (11,86 года), с каким изменяется солнечная активность (11,13 года). Тут было над чем подумать. Тем более оказалось, что имеется также определенная связь между числом солнечных пятен и изменением расстояния от Солнца до Юпитера. Ученые приступили к детальной проработке этого вопроса. Надо было определить, к каким изменениям на Солнце приведет различное расположение планет.