«Аномальная» активность Солнца в «слабых» циклах 20 и 23 как проявление инвариантности 11-летнего цикла

« Аномальная » солнечная активность в 1972, 2003, 2004 г . объясняется затягиванием нестационарного переходного колебательного процесса переполюсовки общего магнитного поля Солнца в « слабых » циклах ( № 20 и № 23). Это связа но с проявлением инварианта « амплитуда – длительность », т . е . постоянством площади под кривой 11- летнего цикла . Наличие инварианта указывает на солитоноподобный характер 11- летнего цикла ( солитон огибающей ). Постоянство энергии , высвобождаемой в единичном цикле , означает , что 11- летняя цикличность – автоколебательный механизм ре гуляции температуры Солнца . В минимуме нечетных 11- летних циклов с отрицательным знаком общего магнитного поля Солнца определяющим является вклад годовой вариации , что мы и наблюдаем в минимуме текущего 23 цикла сол нечной активности в 2005–2007 гг .

«Anomalous» solar activity in 1972, 2003, 2004 can be explained by the delay in transient oscillation process of polarity reversal of the Sun’s total magnetic field in the weak 20th and 23rd cycles. This is associated with the manifestation of the invariant «amplitude–duration»; i.e., with constancy of the area, enclosed by the 11-year-cycle curve. This invariant indicates that the 11-year cycle is soliton-like (the envelope soliton). Constancy of the energy, released in a single cycle, implies that the 11-year cyclicity is the self-oscillating mechanism of solar temperature regulation. The annual variation contribution is significant in the minimum of odd 11-year cycles with a negative sign of the Sun’s total magnetic field. This can be observed in the minimum of the current 23rd solar cycle in 2005–2007.

Результаты

Известно , что знак общего магнитного поля ( ОМП ) Солнца определяет структуру 11- летнего цикла интенсивности галактических космических лучей ( ГКЛ ) в целом , что проявляется в различии формы четных и нечетных циклов [1]. Сам же про цесс смены знака определяет , очевидно , тонкую структуру ОМП . По результатам анализа 5- минутных значений интенсивности ГКЛ за весь период их ре гистрации с высоким 5- минутным разрешением в 1968–2007 гг . в окрестности максимума солнечного цикла нами обнаружен нестационарный переходный колебательный процесс смены знака ОМП Солнца длительностью τ =3 ± 1 год : нестационарная модуля ция полугодовой вариации [2]. При этом для всех четырех последних 11- летних циклов была установ лена обратная зависимость длительности переходно го колебательного процесса от его амплитуды , что , возможно , означает наличие инварианта 11- летнего цикла амплитуда – длительность . Аномальная солнеч ная активность в 1972 и 2003 г . объясняется затягива нием нестационарного переходного колебательного процесса в « слабых » 11- летних циклах (20 и 23). Это связано , очевидно , с проявлением инварианта амплитуда – длительность .

Важность полученного вывода определяет необ ходимость проведения контрольного расчета . Аль тернативным способом формализации динамики флуктуаций ГКЛ является параметризация гисто грамм флуктуаций интенсивности космических лу чей . Как известно , в вероятностной теории разруше ния сплошных сред и в теории надежности обоб щенная функция распределения Вейбулла описыва ет выход системы на предельный , критический ре жим ( распределение Гаусса является частным слу чаем распределения Вейбулла ). Параметр формы экспериментальных гистограмм рассчитывался по 7776 точкам 5- минутных значений интенсивности

ГКЛ, т. е . за каждый оборот Солнца 23 цикла. Затем по аналогии с индексом мерцаний ГКЛ параметр формы был усреднен за три солнечных оборота. Сопоставление параметра формы распределения Вейбулла и соответствующих 27-дневных значений интенсивности ГКЛ за текущий 23 цикл солнечной активности приведено на рисунке. Данный контрольный расчет подтверждает наш вывод, полученный в [2] по индексу мерцаний ГКЛ, об обнаружении нестационарной полугодовой вариации в окрестности максимума и на ветви спада текущего 11-летнего цикла (см. также . Как было показано в [2], этот вывод подтверждается и анализом геоэффективных параметров межпланетной среды. В частности, изменчивости межпланетного магнитного поля и потока низкоэнергичных протонов с энергией ~1 МэВ.

Усредненные за три солнечных оборота 27- дневные зна чения параметра формы гистограмм интенсивности ГКЛ , аппроксимируемых обобщенным распределением Вейбулла ( сплошная кривая – кружки , шкала слева ), и интенсивности ГКЛ ( пунктирная кривая , шкала справа ) по 5- минутным дан ным ст . Оулу с 1996–2008 гг . По оси абсцисс время : номера солнечных оборотов ( по Бартельсу ) и годы .

« Аномальная » активность Солнца в « слабых » циклах 20 и 23…

На существование обратной зависимости между временем достижения максимума 11- летнего цикла и его амплитуды указывал ранее Вальдмайер [3]. Об ратная зависимость между временем достижения максимума цикла и квадратным корнем из макси мальной амплитуды цикла выявлена и в недавней работе [4]. Но известно , что похожая зависимость характерна для группового солитона , или солитона огибающей : ширина солитона обратно пропорцио нальна квадратному корню из его амплитуды . Все вышеизложенное указывает на возможную солито ноподобную природу 11- летнего цикла . Наличие ин варианта амплитуда – длительность для « слабых » циклов неизбежно приводит к « затягиванию » их дли тельности [2]. Что мы , очевидно , и наблюдали в 20 цикле с небольшой амплитудой ( в максимуме цикла ) чисел Вольфа и наблюдаем сейчас , в текущем 23 цикле : интервал времени с минимума 22 цикла в 1996 по 2008 г . уже составляет почти 12 лет !