Mail
Chat
Drive
     

Solar-Terrestrial Relationships

Sun Activity

История наблюдений за солнечной активностью насчитывает более 300 лет. В качестве количественного параметра используется число Вольфа, предложенное в 1849 году Рудольфом Вольфом из Цюриха (Швейцария) и определяемое формулой:

W = k * (f + 10 * g),

где k - нормировочный коэффициент; f - число отдельных солнечных пятен; g - число групп солнечных пятен.
Нормировочный коэффициент зависит от типа используемого оптического телескопа и особенностей наблюдателя.

В 1946 году в Оттаве (Канада) с помощью радиотелескопа были произведены первые измерения потока радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см (частота 2800 МГц), которые показали, что интенсивность излучения меняется со временем, имеет нетепловую природу и формируется в областях солнечных пятен [1]. Между потоком радиоизлучения (F10.7) и числом Вольфа (W) имеется высокая степень корреляции. Зависимость потока радиоизлучения от числа Вольфа, полученная на основе статистической обработки среднемесячных значений, имеет вид [2]:

F10.7 = 67.0 + 0.572 * W + 0.00330625 * W 2 - 0.000009129 * W3,

где F10.7 выражено в единицах, которые необходимо домножить на 10-22, чтобы получить значения потока в Вт/(м2*Гц). Например, сейчас F10.7 = 80.9, при этом поток радиоизлучения равен 80.9*10-22 Вт/(м2*Гц). Использование данной зависимости позволяет оценить значения F10.7 по существенно более длинным рядам значений чисел Вольфа.

Тропосферные облака

Тропосферные облака расположены в слое от земной поверхности до 10-16 км и состоят из капель воды и/или кристаллов льда, которые образуются в результате конденсации водяного пара. Для оценки глобального распределения облаков по земному шару удобно использовать данные проекта спутниковой климатологии облаков (ISCCP) [3a, 3b ]. В данном проекте для выделения трех ярусов облаков по данным в ИК диапазоне приняты следующие значения давления на верхней границе облаков:
- верхний ярус – менее 440 гПа;
- средний ярус – от 440 до 680 гПа;
- нижний ярус – более 680 гПа.

Температура воздуха

Глобальные значения температуры воздуха и подстилающей поверхности с 1850 года по настоящее время в узлах сетки 5x5 градусов [7]. Имеются также многолетние данные наблюдений за температурой воздуха в центральной Англии с 1659 года по настоящее время [8]. Данные о количестве осадков над сушей с 1900 по 1998 год в узлах сетки 5x5 градусов [9]. Информация о температуре и солености океана [10].

Данные многолетних наблюдений

Для количественной оценки степени солнечной активности используются значения чисел Вольфа, определяемые в обсерватории г.Цюрих (Австрия) с 1749 года по настоящее время [4]. Кроме того, имеются данные о потоке радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см, которые регистрируются на станции Пентиктон (Канада) с февраля 1947 года по настоящее время [5].

Начало периода
Окончание периода
Шаг по времени
Параметры Порядковый номер
Время
Число Вольфа
Поток радиоизлучения Солнца на длине волны 10.7 см
Поток нейтронов на ст. Оулу (Финляндия), импульсов/мин
Поток нейтронов на ст. Москва (Россия), импульсов/мин
Полное содержание электронов в ионосфере на ст. Томск (Россия), TECU
Общее количество облаков, %
Количество облаков верхнего яруса, %
Количество облаков среднего яруса, %
Количество облаков нижнего яруса, %
Количество капельных облаков среднего яруса, %
Количество кристаллических облаков среднего яруса, %
Количество капельных облаков нижнего яруса, %
Количество кристаллических облаков нижнего яруса, %
Влагосодержание атмосферы, кг/м2
Температура подстилающей поверхности, K
Температура воздуха на уровне 740 гПа, K
Температура воздуха на уровне 500 гПа, K
Температура воздуха на уровне 375 гПа, K
Температура воздуха на уровне тропопаузы, K
Температура воздуха на уровне 50 гПа, K
Атмосферное давление на уровне тропопаузы, гПа
Интенсивность осадков, кг/(м2*с)
Солнечная постоянная, Вт/м2
Пространственные данные над океаном и сушей
над океаном
над сушей
Значения без обработки
отклонения от линии тренда
 
* При использовании данных интерактивной формы ссылка на сайт Лаборатории метеотехнологий (http://www.meteolab.ru) обязательна.

Для постороения графика зависимости одного из указанных параметров от времени удобно использовать файл команд графического редактора Gnuplot: clouds.plot

Дополнительные источники данных наблюдений

Числа Вольфа и поток радиоизлучения Солнца (начиная с 1991 года)
Поток радиоизлучения Солнца (начиная с 28.10.2004)
Прогноз на месяц значений потока радиоизлучения Солнца
Прогноз на десять лет значений потока радиоизлучения Солнца
Данные потока радиоизлучения Солнца по нескольким станциям

Модель "Солнце-Облака"

Полученные в 1998 году Генрихом Свенсмарком [6] данные о высокой корреляции между потоком космических лучей и количеством облаков нижнего яруса подтвердились дальнейшими исследованиями, которые показывают, что наблюдается положительная корреляция между потоком космических лучей и средним по земному шару количеством облаков нижнего яруса (коэффициент корреляции равен 0.80, при критическом значении 0.45 при уровне значимости 0.05). В тоже время для облаков среднего и верхнего яруса отмечается менее отчетливая отрицательная корреляция с потоком космических лучей (­-0.54 и -­0.48, соответственно).



Рисунок - Зависимость количества облаков нижнего яруса от вариаций потока космических лучей

Анализ полученных данных показывает, что изменению потока космических лучей в течение 11-­летнего цикла солнечной активности на ±10% от среднего значения, соответствует изменение количества облаков более чем на ±1% (процент облачности).


Список источников по теме

    1977

  1. Сочнев В.Г., Тулинов В.Ф., Яковлев С.Г. Некоторые аспекты воздействия корпускулярного излучения на атмосферу Земли в спокойных и возмущенных условиях // Эффекты солнечной активности в нижней атмосфере / Под.ред. Л.Р. Ракиповой. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – С.47-54.
  2. Дмитриев А.А., Ломакина Т.Ю. Облачность и рентгеновское излучение космоса // Эффекты солнечной активности в нижней атмосфере / Под ред. Л.Р. Ракиповой. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – С.70-77.
  3. 1990

  4. Крауклис В.Л., Никольский Г.А., Сафронова М.М., Шульц Э.О. Об условиях возникновения аномальных особенностей аэрозольного ослабления ультрафиолетового излучения при высокой прозрачности атмосферы // Оптика атмосферы. – 1990. – Т.3, №3. – С.227–241.
  5. 1992

  6. Пудовкин М.И., Распопов О.М. Механизм воздействия солнечной активности на состояние нижней атмосферы и метеопараметры // Геомагнетизм и аэрономия. – 1992. – Т.32, №5. – С.1-22.
  7. 1995

  8. Кондратьев К.Я., Никольский Г.А. Солнечная активность и климат. 1. Данные наблюдений. Конденсационная и озонная гипотезы // Исследование Земли из космоса. – 1995. – №5. – С.3-17.
  9. Кондратьев К.Я., Никольский Г.А. Солнечная активность и климат. 2. Прямое воздействие изменений внеатмосферного спектрального распределения солнечной радиации // Исследование Земли из космоса. – 1995. – №6. – С.3-20.
  10. 1996

  11. Tinsley B.A. Solar wind modulation of the global electric circuit and apparent effection cloud microphysics, latent heat release, and tropospheric dynamics // J. Geomagn. Geoelectr. – 1996. – V.48. – P.165.
  12. 2000

  13. Kirkby J., Laaksonen A. Solar variability and clouds // Space Sci. Rev. – 2000. – V.94, №1/2. – Р.397-409.
  14. 2001

  15. Швейгерт В.А., Александров А.А. Колебательные режимы конденсации пара // Журнал технической физики. – 2001. – Т.71. – Вып.7. – С.124-127.
  16. 2002

  17. Carslaw K.S., Harrison R.G., Kirkby J. Cosmic rays, clouds, and climate // Science. – 2002. – V.298. – P.1732-1736. DOI:10.1126/science.1076964.
  18. Grach S.M., Fridman V.M., Lifshits L.M. et al. UHF electromagnetic emission stimulated by HF pumping of the ionosphere // Ann. Geophys. – 2002. – V.20, №10. – P.1687-1691.
  19. Гончаренко Ю.В., Кивва Ф.В. О размерах частиц атмосферного аэрозоля в отражающих слоях, появляющихся после сильных солнечных вспышек // Радиофизика и электроника. – 2002. – Т.7, №3. – С.509-512.
  20. 2003

  21. Тимофеев В.Е., Григорьев В.Г., Морозова Е.И., Скрябин Н.Г., Самсонов С.Н. Воздействие космических лучей на скрытую энергию атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. – 2003. – Т.43, №5. – С.683-687.
  22. 2004

  23. Slanger T.G., Cosby P.C., Huestis D.L. Oxygen atom Rydberg emission in the equatorial ionosphere from radiative recombination // J. Geoph. Res. – 2004. – V.109. – A10309. doi:10.1029 / 2004JA010556.
  24. Хорозов С.В., Будовый И.И., Медведев В.А., Белоголов В.С. Колебания солнечной активности – основной климатообразующий фактор в масштабе тысячелетия // Международный симпозиум стран СНГ "Атмосферная радиация" (МСАР-04), 22-25 июня 2004 г., Санкт-Петербург.
  25. S.K.Solanki, I.G.Usoskin, B.Kromer, M.Schussler, J.Beer Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years // Nature. – 2004. – V.431. – P.1084-1087.
  26. 2005

  27. Кондратьев К.Я., Никольский Г.А. Воздействия солнечной активности на структурные компоненты Земли 1. Метеорологические условия // Исследование Земли из космоса. – 2005. – № 3. – C.1-10.
  28. Lean J. Living with a variable Sun // Physics Today. – 2005, June. – P.32-38.
  29. Авакян С.В. Микроволновое излучение ионосферы как фактор воздействия солнечных вспышек и геомагнитных бурь на биосистемы // Оптический журнал. – 2005. – Т.72, №8. – С.41-48.
  30. Смирнов В.В. Факторы изменчивости концентрации средних ионов в приземной атмосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2005. – Т.41, №6. – С.824-835.
  31. Семенов А.И., Шефов Н.Н., Перминов В.И., Хомич В.Ю., Фадель Х.М. Отклик температур средней атмосферы на солнечную активность для различных сезонов года // Геомагнетизм и аэрономия. – 2005. – Т.45, №2. – С.250-254.
  32. 2006

  33. Авакян С.В., Воронин Н.А. Возможные механизмы влияния гелиогеофизической активности на биосферу и погоду // Оптический журн. – 2006. – Т.73, №4. – C.78-83.
  34. Богданов М.Б., Сурков А.Н., Федоренко А.Н. Влияние космических лучей на атмосферное давление в высокогорных условиях // Геомагнетизм и аэрономия. – 2006. – Т.46, №2. – С.268-274.
  35. 2007

  36. Огурцов М.Г. Вековая вариация в аэрозольной прозрачности атмосферы как возможное звено, связывающее долговременные изменения солнечной активности и климата // Геомагнитизм и аэрономия. – 2007. – Т.47, №1. – С.126-137.
  37. Веретененко С.В., Дергачев В.А., Дмитриев Б.П. Солнечная активность и вариации космических лучей как фактор изменчивости циклонических процессов в умеренных широтах // Геомагнитизм и аэрономия. – 2007. – Т.47, №3. – С.399-406.
  38. Авакян С.В., Воронин Н.А. О возможном физическом механизме воздействия солнечной и геомагнитной активности на явления в нижней атмосфере // Исследование Земли из космоса. – 2007. – №2. – С.28-33.
  39. 2008

  40. Авакян С.В. Физика солнечно-земных связей: результаты, проблемы и новые подходы // Геомагнетизм и аэрономия. – 2008. – Т.48, №4. – С.1-8.
  41. 2010

  42. Авакян С.В., Воронин Н.А. О радиооптическом и оптическом механизмах влияния космических факторов на глобальное потепление климата // Оптический журнал. – 2010. – №2 – С.90-93.
  43. Салагаева А.В., Хлебопрос Р.Г., Шабанов В.Ф. Предотвращение негативного воздействия глобального потепления путем изменения альбедо планеты // Доклад в Доме ученых и специалистов Реховота
  44. Разное (не сортировано по годам)

  45. Forsyth P.A., Petrie W., Currie B.W. On the origin of the centimeter radiation from the polar aurora // Can. J. of Research. 1950. V. 28. Ser. A. № 3. P. 324–325.
  46. Смирнов Б.М. Комплексные ионы. – М.: Физматгиз, 1983. – С.31-32.
  47. Bates D.R. Electron-ion recombination in an ambient molecular gas // J. Phys. B. 1981. V. 14. № 18. P. 3525–3534.
  48. Mark T.D., Castle A.W. Jr. Experimental studies on cluster ions // Adv. in Atomic and Molec. Phys. 1985. V. 20. P. 65–172.
  49. Biondi M.A. Electron-ion recombination in gas phase // Appl. Atomic Collision Phys / Eds E.W. McDaniel, W.L. Nighan. 1982. V. 3. P. 173–189.
  50. Senhavser E.S., Armstrong D.A., Warman J.M. The temperature dependence of three-body electron-ion recombination in gaseous H2O, NH3 and CO2 // Radiat. Phys. and Chem. 1980. V. 15. № 2/3. P. 479–483.
  51. Gallas J.A.C., Leuch G., Wallher H., Figger H. Rydberg atom: high-resolution spectroscopy and radiation interaction–Rydberg molecules // Adv. in Atomic and Molec. Phys. 1985. V. 20. P. 413–466.
  52. Гордиец Б.Ф., Марков М.Н., Шелепин Л.А. Связь верхней и нижней атмосферы потоком ИК-излучения в проблеме влияния солнечной активности на погоду // Тр. ФИАН. 1978. Т. 105. С. 109–121.
  53. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Свойства кластерных ионов // Успехи физич. наук. 1989. Т. 159. № 1. С.45–81.
  54. Авакян С.В., Воронин Н.А., Серова А.Е. Роль ридберговских атомов и молекул в верхней атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 3. С. 99–106.
  55. NCEP/NCAR Reanalysis 1
  56. Kalnay E. and etc. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project
  57. Kistler R. and etc. The NCEP/NCAR 50-Year Reanalysis