Непостоянство солнечной постоянной

https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2018/10/zaglushka-e1538748301621.png
Михаил Рябов
Старший научный сотрудник Одесской обсерватории радиоастрономического института НАН Украины, кандидат ф.-м. наук, сопредседатель Международного астрономического общества

Солнечно-земные связи
Поделиться

Интегральный поток солнечного излучения в видимом диапазоне, называемый «солнечная постоянная», определяет условия формирования погоды, климата и в целом существования жизни на Земле. Ее наземные измерения содержали большие неточности из-за влияния состояния атмосферы.  И только данные, полученные искусственными спутниками, показали, что эта постоянная на самом деле не является стабильной величиной, а меняется интересным и даже загадочным образом в каждом цикле солнечной активности.

Коллаж, показывающий как менялась солнечная активность в период с 1996 по 2017 г.  Источник: SOHO (ESA & NASA)

Основная закономерность сводится к тому, что солнечная постоянная меняется в полном соответствии с 11-летним циклом активности нашего светила. Однако спутники NASA, ведущие ее наблюдения с 1978 г., отмечают снижение общего потока солнечного излучения за минувшие 40 лет (точность космических измерений составляет 0,01%). Сейчас она почти на 0,1% по сравнению с величиной в максимуме 24-го солнечного цикла в 2012-2014 гг.

На приведенном графике видны увеличение и снижение величины солнечной постоянной, а также трендовые изменения, связанные с циклами активности. Резкие уменьшения обусловлены прохождением по диску светила больших групп пятен и их комплексов. В свою очередь, увеличение потока определяется наличием на Солнце ярких факельных площадок, характерных для фазы роста и максимума солнечного цикла. Трендовая составляющая демонстрирует наличие процессов, вызывающих общий рост энергетического потока в максимуме активности.

График, построенный на основе данных девяти спутников NASA, показывает снижение TSI с 1978 г. Источник: NASA

Таким образом, рост и падение яркости Солнца является естественной частью солнечного цикла. Изменение в 0,1% не является критичным по сравнению со средней величиной солнечной постоянной в 1361 Вт/м2. В то же время при суммировании по всему земному шару эта величина превышает мощность других источников энергии нашей планеты (например, естественной радиоактивности в земном ядре).

В 2013 г. в докладе «Воздействие солнечной изменчивости на климат Земли», опубликованном Национальным советом исследований (National Research Council — NRC), описываются способы определения влияния циклических изменений TSI на химию верхней атмосферы Земли и, возможно, на изменения региональных погодных условий, особенно в районе Тихого океана.

В настоящее время основной инструмент, уже более шести лет обеспечивающий измерения TSI, солнечной радиации и изменений климата — спутник NASA, функционирующий на околоземной орбите в рамках эксперимента Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE). В декабре 2017 г. корабль снабжения Dragon доставил на Международную космическую станцию (МКС) новый датчик TSIS-1 (Total and Spectral Solar Irradiance Sensor).

TSIS-1 должен перенять эстафету у SORCE. Его предназначением является измерение солнечной постоянной с беспрецедентной точностью. Инструмент будет функционировать в течение пяти лет, захватывая период глубокого солнечного минимума, ожидаемого в 2019-2020 гг. Таким образом, ученые получат возможность возможность наблюдать за продолжающимся снижением светимости Солнца.

TSIS-1 уже интегрирован в структуру МКС и прошел все необходимые тесты. В марте 2018 г. инструмент был введен в строй и приступил к регулярным наблюдениям нашего светила.


Поделиться