Ciclul solar

Un ciclu solar este o perioadă în care activitatea Soarelui variază prin reproducerea acelorași fenomene ca și în perioada cu aceeași durată anterioară. Această activitate solară se caracterizează prin intensitatea câmpului magnetic al Soarelui și prin numărul de pete de pe suprafața sa.

Istorie

Văzută de pe Pământ , influența Soarelui variază în principal în funcție de o perioadă zilnică și anuală. În termeni absoluți, activitatea este reglementată de un ciclu solar  (in) cu o perioadă medie de 11,2 ani - de la un maxim la următorul - dar durata poate varia între 8 și 15 ani. Amplitudinea maximelor poate varia de la simplu la triplu. Ciclul de 11 ani a fost determinat pentru prima dată de astronomul amator german Heinrich Schwabe în jurul anului 1843 .

În 1849 , astronomul elvețian Johann Rudolf Wolf ( 1816 - 1893 ) a stabilit o metodă de calcul al activității solare pe baza numărului de pete. Ciclurile Schwabe sunt numerotate de la maximum 1761 (vezi tabelul).

Ciclul 24 a început în 2008 și s-a încheiat la începutul anului 2020, așa cum sugerează inversarea câmpului magnetic solar raportat de o echipă indiană. Maximul ciclului 25 este prevăzut de Centrul de predicție a vremii spațiale pentru 2025 și se așteaptă să aibă 115 locuri.

Cicluri solare începând cu 1755
Numărul maxim și minim de pete solare este numărul de pete solare listate lunar.
n o  start Sfârșit Durată Maxim Număr maxim de locuri Număr minim de locuri (sfârșitul ciclului) Numărul de zile fără pete Comentarii
1 August 1755 Martie 1766 11.3 Iunie 1761 86,5 11.2
2 1766 1775 1770
3 1775 1784 1778
4 1784 1798 1788 Poate că în realitate două cicluri, dintre care unul ar fi durat mai puțin de 8 ani.
5 1798 1810 1804
6 1810 1823 1816
7 1823 1833 1828
8 1833 1843 1838
9 1843 1855 1848
10 1855 1867 1860
11 1867 1878 1872
12 1878 1890 1884
13 1890 1902 1894
14 1902 1913 Februarie 1906 64.2 Cicl de activitate scăzut.
15 1913 1923 1917 Începutul maximului modern .
16 1923 1933 1928
17 1933 1944 1939
18 1944 1954 1947
19 1954 1964 1958 ~ 190 Maximul maximului modern .
20 1964 1976 1968
21 1976 1986 nouăsprezece optzeci și unu
22 1986 Mai 1996 1991
23 Mai 1996 4 ianuarie 2008 11.6 Martie 2000 120,8 805 Minim mediu lunar: 1,7. Posibil ultimul ciclu al maximului modern .
24 4 ianuarie 2008 decembrie 2019 2011 ( 1 st  vârf)
începutul anului 2014 ( 2 d de vârf)		 99
101		 Cicl de activitate scăzut.
25 decembrie 2019 Așteptat în jurul anului 2031 Planificat spre Iulie 2025 Așteptat la 115 +/- 10

În legătură cu ciclul de 11 ani, există un ciclu de 22 de ani care se referă la câmpul magnetic solar. Într-adevăr, polaritățile celor din urmă sunt inversate cu fiecare nou ciclu de 11 ani. Un ciclu de 179 de ani poate fi, de asemenea, evidențiat în raport cu ciclul planetelor gigant gazoase Jupiter și Saturn. O teorie dezvoltată de Nelson (1951), Takahashi (1967), Bigg (1967), Wood (1968), Blizard (1969), Ambroz (1971), Grandpierre (1996) și Hung (2007) oferă drept motiv acest ciclu Solar „mareele“ cauzate de planete ale Sistemului Solar , în principal , Venus , Pământ , Mercur , Marte , Jupiter și Saturn . Ching-Cheh Hung de la NASA a arătat o relație între poziția planetelor producătoare de maree , Mercur, Venus, Pământ și Jupiter, și 25 de furtuni solare dintre cele 38 cele mai importante din istorie (probabilitatea ca o astfel de asociere să fie datorată întâmplării ar fi 0,039%). Hung a izolat, de asemenea, un ciclu de 11 ani descris de grupul Venus-Pământ-Jupiter corespunzător ciclului petelor solare.

Wolf a observat, de asemenea, un ciclu de variație a maximelor unei perioade de 90 de ani.

În anii de activitate maximă, există o creștere a:

Observarea regulată a activității Soarelui prin pete solare, datează XVII - lea  secol. Această activitate este, de asemenea, înregistrată în inelele copacilor prin concentrația inițială de carbon-14 (direct legată de intensitatea razelor cosmice ), care poate fi cunoscută din concentrația lor actuală atunci când inelele sunt datate cu precizie. În 2020, un studiu de acest tip reconstituie istoria concentrației de 14 C în aer pe întreaga perioadă 969–1933. Studiul confirmă prezența ciclului Schwabe din 969, precum și evenimentul deosebit de energic din 993 . De asemenea, apar două evenimente similare care nu au fost raportate anterior: în 1052 și 1279.

Petele solare

Acum două mii de ani, astronomii greci și chinezi vorbeau în scrierile lor despre petele întunecate ale Soarelui a căror formă și locație s-au schimbat. În aprilie 1612, Galileo a fost primul care le-a observat în detaliu folosind un telescop astronomic . Ulterior, Observatorul din Zurich a continuat să observe.

Ele apar în fotosferă ca o zonă întunecată (umbra) înconjurată de o regiune mai deschisă (penumbra), sunt mai reci decât fotosfera ambientală ( 4.500  K față de aproximativ 5.800  K pentru fotosferă ) și se datorează răcirii rezultate din inhibarea convecția suprafeței prin creșterea locală a câmpului magnetic. Cea mai mare dimensiune a acestora poate ajunge la zeci de mii de kilometri .

Petele apar adesea în grupuri și sunt adesea însoțite de alte pete de polaritate magnetică opusă (grup bipolar de pete). La începutul ciclului solar, petele apar de preferință la latitudine ridicată în ambele emisfere (în jur de 40 °  ; în plus, primele pete ale unui grup sunt, în general, de aceeași polaritate. Se apropie de ecuator până la începutul ciclului următor ; în acel moment, polaritatea petelor ar trebui să se schimbe. Studiind mișcările acestor pete solare, astronomii au reușit să concluzioneze că regiunile ecuatoriale ale Soarelui se învârteau mai repede decât zonele sale polare, înainte de a fi așa prin alte mijloace mai moderne, precum efectul Doppler-Fizeau .

Petele solare sunt mai întunecate și mai reci decât suprafața soarelui și, prin urmare, scad intensitatea radiației solare. Dar ele sunt însoțite de puncte luminoase care cresc intensitatea radiației solare. Efectul punctelor de lumină este cel care predomină, astfel încât radiația solară este mai mare în perioadele de activitate solară puternică (radiația peste normal cu un factor de aproximativ 0,1%).

Observarea petelor solare este ușoară și vă permite să observați rotația Soarelui asupra sa în 27 de zile. Astronomii recomandă să nu privească niciodată direct Soarele fără ochelari corespunzători, din cauza riscului ridicat de arsuri la nivelul retinei. Un sistem simplu de observare indirectă constă, de exemplu, în proiectarea imaginii Soarelui pe o foaie de hârtie folosind binoclu.

Numărul lupului sau numărul petelor solare

Următoarea formulă face posibilă cuantificarea activității solare, notat R , în funcție de numărul de pete t , de numărul de grupuri de pete g și de un coeficient k care corectează rezultatul în funcție de mijloacele de observare (observator, instrument  etc. ): .

În timpul ciclului 19, numărul Lupului a ajuns la 190, în timp ce nu a depășit 70 în ciclul 14. În ciuda impreciziei sale, numărul Lupului are interesul să existe de 250 de ani, în timp ce omul de știință cu mijloace moderne are doar câteva cicluri în baze de date.

Măsurarea fluxului radioelectric solar

Radioastronomie sa născut cu radarul în 1942 în timpul al doilea război mondial . Undele radio emise de Soare provin din cromosferă , unde materia este complet ionizată ( plasmă ) și din coroană . Frecvența undei emise depinde de n e , numărul de ioni pe metru cub .

Perturbările solare ( erupție , explozii ) variază spectrul emisiilor radio.

Măsurarea amplitudinii radiației solare peste 2800  MHz (în W / Hz m²) oferă un indice de activitate solară mai fiabil decât numărul Wolf. Măsurătorile se efectuează și pe alte frecvențe (245  MHz , 410  MHz ... 15,4  GHz ).

Studiul activității solare face posibilă înțelegerea fenomenelor de propagare a undelor și prezicerea posibilelor perturbări ale comunicațiilor radioelectrice pe Pământ.

Origine

Originea ciclului solar, a cvasi-periodicității sale ca a fluctuațiilor sale, este în general atribuită funcționării interne a dinamului solar , dar fără a fi stabilită astăzi o teorie fiabilă. Influența factorilor externi, cum ar fi forțele mareelor (datorate în principal lui Jupiter , Venus și Pământ), a fost invocată de unii cercetători încă din 1918 și este și astăzi.

Consecințe

Modificări în rezultatul activității solare în fluctuații în propagarea de unde radio . Cea mai afectată gamă de frecvențe acoperă așa-numitele unde HF sau unde scurte care se propagă pe distanțe mari datorită ionosferei . În timpul furtunilor magnetice, ionizarea foarte puternică a straturilor superioare ale atmosferei poate perturba sau chiar întrerupe comunicațiile cu sateliții cu consecințele grave pe care ni le putem imagina pentru telecomunicații , navigație, poziționare geografică ...

Note și referințe

  1. (în) Dibyendu Nandy , Aditi Bhatnagar și Sanchita Pal , „  Ciclu 25 al petelor solare se prepară: Early Signs Herald icts Onset  ” , Note de cercetare ale AAS , vol.  4, n o  22 martie 2020, p.  30 ( ISSN  2515-5172 , DOI  10.3847 / 2515-5172 / ab79a1 , citit online , accesat 10 mai 2020 )
  2. Nathalie Mayer , „  Noul ciclu de activitate al Soarelui a început!  » , On Futura (accesat la 10 mai 2020 )
  3. "  Progresia ciclului solar | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center  ” , la www.swpc.noaa.gov (accesat la 10 mai 2020 )
  4. Numărul lunar mediu pe o perioadă de 12 luni.
  5. Rémy Decourt, „  The Sun a început ciclul său de 25 de activitate, anunta NASA: Ce înseamnă asta?  » , Pe Futura ,16 septembrie 2020(accesat la 16 septembrie 2020 )
  6. Nelson, JH, Corelarea propagării radio cu unde scurte cu poziții planetare, RCA Review, Princeton, NJ, martie 1951.
  7. Takahashi, K., Despre relația dintre ciclul activității solare și forța mareelor ​​solare indusă de planete, Solar Physics, 3, 598-602, 1967.
  8. Bigg, EK, Influența planetei Mercur asupra petelor solare, The Astronomical Journal, 72, 4, 463-466, 1967.
  9. Predicție cu rază solară la distanță mare: predicție la distanță lungă a ciclului solar pe baza efectelor planetare pe Google Books KD Wood, Denver Research Institute, 1968 - 23 de pagini
  10. Blizard JB, Predicție de rază solară pe termen lung, Raport NASA, CR-61316, 1969.
  11. Ambroz, P., Influențe planetare asupra distribuției pe scară largă a activității solare, Solar Physics, 19, 482-482, 1971.
  12. Grandpierre, A., Despre originea periodicității ciclului solar, Astrofizică și știința spațiului, 243, 393-400, 1996.
  13. CC Hung (2007) Relații aparente între activitatea solară și mareele solare cauzate de planetele Raportul NASA, TM-214817, 2007
  14. (în) Nicolas Brehm, Alex Bayliss Marcus Christl, Hans-Arno Synal Florian Adolphi și colab. , „  Cicluri solare de unsprezece ani din ultimul mileniu dezvăluit de radiocarbon în inelele copacilor  ” , Nature Geoscience , vol.  14,Ianuarie 2021, p.  10-15 ( DOI  10.1038 / s41561-020-00674-0 ).
  15. Pagina oficială a telescopului THEMIS
  16. Pagina oficială a bazei de date solare BASS 2000
  17. (în) John Weier Robert Cahalan , Fișa informativă „  Experimentul de radiații solare și climă (SORCE): Articole de bază  ” pe earthobservatory.nasa.gov ,21 ianuarie 2003(accesat la 30 noiembrie 2016 )
  18. Jean Malburet, „  Peste perioada activității solare maxime  ”, Comptes Rendus Géoscience , vol.  351, nr .  4,Aprilie-mai 2019, p.  351-354 ( DOI  10.1016 / j.crte.2019.04.001 ), reproducerea unei coperte sigilate din 1918.
  19. (în) N. Scafetta, "  Probleme in Modeling and Forecasting Climate Change: CMIP5 General Circulation Models versus a Semi-Empirical Model Based on Natural Oscilations  " , International Journal of Heat and Technology , vol.  34, n o  2 (număr special),2016, S435-S442 ( DOI  10.18280 / ijht.34S235 ).

Vezi și tu

Bibliografie

Articole similare

linkuri externe