Цикл Швабе был открыт Самуэлем Генрихом Швабе в 1843 году, когда он заметил, что количество солнечных пятен, видимых на поверхности Солнца, увеличивается, а затем уменьшается в течение приблизительно 10 лет.
На самом деле, фактическая длина цикла Швабе может варьироваться от примерно 9 до 14 лет, хотя и колеблется относительно долгосрочного среднего значения около 11,1 года.
Обычно продолжительность цикла солнечных пятен измеряется от одного солнечного минимума до следующего.
Синодический резонанс?
Простая причина этого заключается в том, что легче определить время солнечного минимума более точно, чем время солнечного максимума.
Действительно, есть некоторые солнечные системы, которые имеют два различных пика, что затрудняет определение фактического времени максимальной солнечной активности.
По соглашению, время солнечного минимума вычисляется с использованием сглаженного числа солнечных пятен. Сглаженное число солнечных пятен получается путем взятия 12-месячной скользящей средней месячного числа солнечных пятен.
Общепризнано, что солнечный минимум имеет место, когда сглаженное число солнечных пятен достигает минимума. Строго говоря, это означает, что продолжительность солнечного цикла не была точно определена до января 1749 года, поскольку до этой даты систематически сообщалось только о ежегодных числах солнечных пятен.
Однако можно использовать либо годовое число солнечных пятен Вольфа (Цюриха), либо групповое число солнечных пятен, чтобы сделать разумные оценки времени солнечного минимума до начала солнечного цикла.
Если мы измерим среднюю длину циклов Швабе, от одного солнечного минимума до следующего, для чисел циклов от -4 до 23, мы получим 11,1 ± 1,2 года, используя числа Вольфа солнечных пятен и получим 11.0 ± 1.1 г.
Джордж Хейл обнаружил, что требуется два цикла Швабе (или один цикл Хейла) для того, чтобы магнитная полярность пар солнечных пятен обратилась и затем вернулась в исходное состояние. Это означает, что цикл активности солнечных пятен на самом деле занимает примерно 22 года, чтобы повторить себя.
Опять же, если мы измерим среднюю длину цикла Хейла для пар солнечных циклов, начиная с цикла № 4 и заканчивая циклом № 23, мы получим 22,0 ± 2,0 года, используя числа Вольфа солнечных пятен получим 22,1 ± 1.9 года.
Существует две доминирующие "фиксированные" шкалы времени, связанные с крутящими моментами, приложенными к Солнцу планетами Юпитера.
- Один из них - 19.858-летний синодический период Юпитера и Сатурна.
- Другой - шкала времени повторения для планетарных моментов в целом, которая составляет 178,8 года.
Это ставит вопрос о том, почему существует близкий резонанс между синодическим периодом Юпитера и Сатурна и периодом времени (≈22,3 года), который близко соответствует долгосрочной средней длине цикла Хейла (22,1 ± 1,9 года), такой что: 22,34 × 19,859 22,34-19,859 = 178,8 года кажется очень маловероятным, что это произошло случайно.
Гораздо более правдоподобным объяснением является то, что существует резонанс 8:9 между средней длиной цикла солнечных пятен Хейла и синодическим периодом Юпитера и Сатурна, причем восемь циклов Хейла равны девяти синодическим периодам для Юпитера и Сатурна, равным 178,8 года (один цикл Де Фриза или Суэза).
Средняя продолжительность цикла солнечных пятен Хейла определяется периодом меридионального течения в конвективном слое Солнца. Если они верны, то возможно, что средний период меридионального потока (≈22,3 года) зафиксирован в синодическом резонансе с 19,86-летним синодическим периодом Юпитера и Сатурна и 178,7-летним периодом для планетарных индуцированных моментов, действующих на Солнце.
Планетарные Сизигии
Время противостояния и объединения (т. е. сизигии) для Юпитера и Сатурна близко соответствует времени, в которое Солнце испытывает свое максимальное изменение крутящего момента около центра масс (ЦМ) Солнечной системы.
Таким образом, если существует какая-либо связь между планетарными индуцированными крутящими моментами и циклом солнечных пятен, можно ожидать увидеть эффекты этих периодических пиков сдвиговой силы в записи числа солнечных пятен.
Если сравнить годовое число солнечных пятен за определенный период времени для сизигий Юпитера и Сатурна, можно обнаружить, что амплитуда данного солнечного цикла зависит от того, является ли сизигия до или после этого солнечного максимума.
Заметим, что для данного солнечного цикла мы имеем в виду сизигию, которая происходит между двумя последовательными минимумами. В том редком случае, когда между последовательными солнечными минимумами есть две сизигии (т. е. циклы -3, 6 и 14), мы выбрали ту, которая ближе всего к максимуму.
Если сизигия происходит после солнечного максимума, то сила солнечного максимума нормальна. Это верно для циклов 2, 3 и 4. Однако, если сизигия происходит до солнечного максимума, то амплитуда солнечного максимума коллапсирует. Это верно для циклов 5 и 6.
И всякий раз, когда сизигии происходят до солнечного максимума, число солнечных пятен становится меньше 80, т. е. когда движущая сила от планет Юпитера находится в фазе с солнечным циклом (или фазе блокировки), тогда амплитуда циклов нормальна. Однако, если происходит потеря фазовой блокировки (или фазовый дрейф), амплитуда циклов коллапсирует.
Исключением является первый солнечный цикл, следующего за восстановлением фазовой блокировки. Пиковое число солнечных пятен для этих циклов "стартера" остается ниже 80, несмотря на то, что фазовая блокировка была восстановлена.
Это может просто означать, что требуется, по крайней мере, один 11-летний солнечный цикл, чтобы восстановить нормальную солнечную активность с фазовой блокировкой.
Восстановление солнечной активности с фазовой блокировкой
Обратите внимание, что солнечный цикл -3 с максимумом в 1718,2, вероятно, является первым циклом после восстановления блокировки фазы.
В этом цикле две сизигии, одна в 1713,4, а другая в 1723,1. Разница во времени между временами сизигии и солнечного максимума составляет всего 0,1 года. Эта разница находится в пределах погрешности измерений времени.
Следовательно, возможно, что разница во времени между сизигией и солнечным максимумом может составлять +4,9 года вместо -4,8 года.
Между концом 17-го века и 2004 годом амплитуда солнечных циклов коллапсировала в трех случаях из-за потери фазовой блокировки. Эти потери фазовой блокировки (или фазовые катастрофы) произошли:
- некоторое время до цикла – 4.
- между циклами 4 и 5 в начале 1790-х годов.
- между циклами 11 и 12.
В конце 1870-х годов амплитуды трех циклов, следующих за каждой потерей фазовой блокировки, значительно уменьшаются, например циклы 5, 6 и 7 после потери блокировки в начале 1790-х годов и циклы 12, 13 и 14 после потери блокировки в конце 1870-х гг.