1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 3, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 3, стр. 284-297

Влияние цикла Глейсберга на вариации периода 11-летнего цикла солнечной активности в 1700–2021 гг.

Н. Г. Птицына 1, *, И. М. Демина 1

1 Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН)
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: nataliaptitsyna@ya.ru

Поступила в редакцию 02.09.2022
После доработки 04.10.2022
Принята к публикации 28.11.2022

Аннотация

При помощи вейвлет-анализа проведено исследование спектрального состава числа солнечных пятен SN в течение 1700–2021 гг. Кроме доминирующей 11-летней составляющей, в спектре прослеживаются две мощные составляющие цикла Глейсберга: до 1880 г. ветвь с периодом ~60 лет, с 1850 г. ~115 лет. Найдено, что ряды длины и амплитуды солнечного цикла в целом находятся в обратной зависимости (коэффициент корреляции k = –0.5…–0.63). Лаг между рядами, при котором достигается максимум антикорреляции, зависит от времени. В XVIII–начале XIX века лаг равен одному циклу, в XIX в. – двум циклам, а начиная с 1950 г. и до нашего времени лаг уменьшается до 2 лет. Выделены квазипериодические структуры, которые характерны для длительных периодов пониженной солнечной активности. Такая спектральная особенность в ~1800 г. (минимум Дальтона) вызвана влиянием 60-летней ветви, а формирующаяся с начала XXI в. – более слабым влиянием околостолетней. Поэтому следует ожидать, что ближайшие солнечные циклы будут более высокими и менее длинными, чем в период минимума Дальтона. Показано, что вариации длины солнечного цикла за последние 321 год могут быть описаны в рамках модели, представляющей собой 11-летнее колебание, которое подвергается частотной модуляции ветвями цикла Глейсберга (60 и 115 лет) с изменяющимся во времени влиянием модулятора.

Список литературы

  1. – Витинский Ю.И., Копецкий М., Куклин Г.В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. М.: Наука, 296 с. 1986.

  2. – Гоноровский И.С. Частотная модуляция и ее применения. М.: Связьиздат, 286 с. 1948.

  3. – Ишков В.Н., Шибаев И.Г. Циклы солнечной активности: общие характеристики и современные границы прогнозирования // Изв. РАН. Сер. физич. Т. 70. № 10. С. 1439–1442. 2006.

  4. – Наговицын Ю.А. Солнечная активность двух последних тысячелетий: “Служба Солнца” в древнем и средневековом Китае // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 41. № 5. С. 711‒720. 2001.

  5. – Наговицын Ю.А., Певцов А.А. Нелинейная математическая модель пятенной цикличности Солнца / Тр. XXII Всероссийской конф. “Солнечная и солнечно-земная физика-2018”, Санкт-Петербург, Пулково, 8–12 октября 2018 г. Ред. А.В. Степанов и Ю.А. Наговицын. СПб.: изд-во ГАО РАН. С. 307−310. 2018. https://doi.org/10.31725/0552-5829-2018-307-310

  6. – Обридко В.Н., Наговицын Ю.А. Солнечная активность, цикличность и методы прогноза. СПб.: ВВМ, 466 с. 2017.

  7. –Птицына Н.Г., Демина И.М. Реконструкция солнечной активности в 1000–1700 гг. по данным о полярных сияниях с учетом вклада главного магнитного поля Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 60. № 3. С. 515− 527. 2020. https://doi.org/10.31857/S0016794020030153

  8. – Птицына Н.Г., Демина И.М. Цикличность солнечной активности, реконструированной из статистики полярных сияний с учетом вклада главного магнитного поля Земли, 1000−2000 гг. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 61. № 2. С. 295−308. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021020127

  9. – Птицына Н.Г., Демина И.М. Частотная модуляция как причина возникновения дополнительных ветвей векового цикла Глейсберга в солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 1. С. 48–61. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022010163

  10. – Шибаев А., Шибаев И. Влияние длины ряда WSN на период “цикла Гляйсберга” / Proс. 16 th Intern. Conference on Space, Ecology, Safety–SES 2020. Sofia, Bulgaria, 4–6 November 2020. P. 40–44. 2020.

  11. – Abreu J.A., Beer J., Ferriz-Mas A., McCracken K.G., Steinhilber F. Is there a planetary influence on solar activity? // Astron Astrophys. V. 548. № A88. 2012. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201219997

  12. – Bertolucci S., Zioutas K., Hofmann S., Maroudas M. The Sun and its Planets as detectors for invisible matter // Physics of the Dark Universe. V. 17. P. 13−21. 2017. https://doi.org/10.1016/j.dark.2017.06.001

  13. – Clette F., Lefèvr L. The new sunspot number: assembling all corrections // Solar Phys. V. 291. P. 2629−2651. 2016. https://doi.org/10.1007/s11207-016-1014-y

  14. – Clilverd M.A., Clarke E., Ulich T., Rishbeth H., Martin J. Predicting solar cycle 24 and beyond // Space weather. V. 4. № 9. 2006. S09005. https://doi.org/10.1029/2005SW000207

  15. – Daubechies I. Ten lectures on wavelets. Philadelphia, Pennsylvania. USA: Society for industrial and applied mathematics. 369 p. 1992. https://doi.org/10.1137/1.9781611970104

  16. – Gleissberg W. Evidence for a long solar cycle // The Observatory. V. 65. № 282. P. 123−125. 1944.

  17. – Gleissberg W. The eighty-year solar cycle in auroral frequency numbers // J. Br. Astron. Assoc. V. 75. P. 227–231. 1965.

  18. – Grossman A., Morlet J. Decomposition of Hardy functions of constant shape // SIAM J. Math. V. 15. № 4. P. 723–736. 1984. https://doi.org/10.1137/0515056.m

  19. – Hathaway D.H. The Solar Cycle // Living Rev. Sol Phys. V. 12. lrsp-2015-4. https://doi.org/10.1007/lrsp-2015-4. 2015. http://www.livingreviews.org/lrsp-2015-4. arXiv:1502.07020

  20. – Komitov B., Sello S., Duchlev P., Dechev M., Penev K., Koleva K. Sub- and Quasi-Centurial Cycles in Solar and Geomagnetic Activity Data Series // Bulgar. Astron. J. V. 25. P. 78–103. 2016.

  21. – McCracken K.G., Beer J., Steinhilber F., Abreu J. A phenomenological study of the cosmic ray variations over the past 9400 years, and their implications regarding solar activity and the solar dynamo // Solar Phys. V. 286. № 2. P. 609−627. 2013.

  22. – Nagovitsyn Y.A., Pevtsov A.A. Duffing oscillator model of solar cycles // Astrophys. J. Letters. V. 888. № 2. L26. 2020. doi https://orcid.org/0000-0003-0489-0920

  23. – Nandy D. Progress in Solar Cycle Predictions: Sunspot Cycles 24–25 in Perspective // Solar Phys. V. 296. № 54. 2021. https://doi.org/10.1007/s11207-021-01797-2

  24. – Obridko V.N., Katsova M.M., Sokoloff D.D. Solar and stellar activity cycles – no synchronization with exoplanets // Mon. Notices Royal Astron. Soc. stac2286. 2022. https://doi.org/10.1093/mnras/stac2286

  25. – Ogurtsov M.G., Nagovitsyn Yu.A., Kocharov G.E., Jungner H. Long-period cycles of the sun’s activity recorded in direct solar data and proxies // Solar Phys. V. 211. P. 371−394. 2002. https://doi.org/10.1023/A:1022411209257

  26. – Owens M.J., Lockwood M., Riley P. Global solar wind variations over the last four centuries // Sci. Rep. 2017. https://doi.org/10.1038/srep41548

  27. – Richards M.T., Rogers M.L., Richards D.St.P. Long-term variability in the length of the solar cycle // Astron. Soc. Pac. PASP. V. 121. № 881. P. 797−809. 2009.

  28. – Scafetta N. Multi-scale harmonic model for solar and climate cyclical variation throughout the Holocene based on Jupiter–Saturn tidal frequencies plus the 11-year solar dynamo cycle // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. V. 80. P. 296−311. 2012. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2012.02.016

  29. – Scargle J.D. Wavelet and other multi-resolution methods for time series analysis / Statistical challenges in modern astronomy II. Eds. G.J. Babu and E.D. Feigelson. P. 333−347. N.Y. USA: Springer-Verlag. 1997.

  30. – Silverman S.M. Secular variation of the aurora for the past 500 years // Rev. Geophys. V. 30. № 4. P. 333–351. 1992.

  31. – Solanki S.K., Krivova N.A., Schüssler M., Fligge M. Search for a relationship between solar cycle amplitude and length // Astron Astrophys. V. 396. P. 1029–1035. 2002. https://doi.org/10.1051/0004-6361:20021436

  32. – Sonett C.P. Sunspot index infers a small relict magnetic field in the Sun’s core // Nature. V. 306. P. 670−673. 1983.

  33. – Svalgaard L. Up to nine millennia of multimessenger solar activity. 2018. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1810/ 1810.11952.pdf

  34. – Usoskin I.G. A history of solar activity over millennia // Living Rev. Sol. Phys. V. 14. № 3. P. 1–94. 2017. https://doi.org/10.1007/s41116-017-0006-9

  35. – Usoskin I.G., Mursula K. Long-term solar cycle evolution: review of recent developments // Solar Phys. V. 218. P. 319–343. 2003. https://doi.org/10.1023/B:SOLA.0000013049.27106.07

  36. – Wilson S.G. Digital modulation and coding. Charlottesville, Virginia, USA: Prentice-Hall. 667 p. ISBN: 1258629917. 1996.

  37. – Wolf R. Extract of a letter to Mr. Carrington. M.N.R.A.S. V. 19. P. 85. 1859.

  38. – Zioutas K.M., Tsagri Y.K., Semertzidis T., Papaevangelou D., Hoffmann H.H., Anastassopoulos V. The 11-years solar cycle as the manifestation of the dark Universe // Modern Phys. Lett. A. V. 29. P. 1–37. 2013. https://doi.org/10.1142/S0217732314400082

  39. – Zharkova V., Shepherd S., Popova E., Zharkov S.I. Heartbeat of the Sun from Principal Component Analysis and prediction of solar activity on a millenium timescale // Sci. Rep. V. 5. 15689. 2015. https://doi.org/10.1038/srep15689

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал