Солнечные крутильные колебания и прогноз циклов активности

Авторы – Пипин В.В. (ИСЗФ СО РАН), Косовичев А.Г. (2Центр численной гелиофизики технологического института Нью Джерси, США )

Крутильные колебания Солнца это чередующиеся по широте зоны ускоренного и за­медленного вращения. Эти волны распространяются от высоких широт к экватору из глуби­ны конвективной оболочки Солнца за время полного магнитного цикла. На поверхности Солнца волны ускоренного и замедленного вращения мигрируют во время солнечных циклов к экватору, следуя широте появления солнечных пятен.  На высоких широтах волны ускоре­ния/замедления появляется вблизи широты 50о  примерно во время окончания предыдущего  цикла пятен (см. Рисунок a).

Рис. a) Широтно-временные вариации магнитного поля (серая шкала) и зон ускоренного (красный и синий цвет) вращения Солнца. Метки SC24 и SC25 обозначают начало 24-го и 25-го цикла на высоких широтах. b) Корреляция зонального ускорения на высоких широтах с амплитудой тороидального поля в максимуме цикла.

Численное моделирование показало что, длительный цикл крутильных колебаний Солнца (20-летние зональные вариации вращения) возбуждается при достаточном сильном пере­крытии динамо волн, когда начало магнитного цикла на высоких широтах примерно совпа­дает с окончанием  предыдущего цикла того знака на экваторе. Ещё один механизм обеспе­чивающий 20 летние крутильные колебания это  влияние магнитных полей на конвективный теплоперенос.  Модель предсказывает 20 летние колебания меридиональной циркуляции, сопровождающие зональные вариации скорости вращения. Вариации меридиональной циркуляции вместе с другими драйверами крутильных колебаний, такими как магнитные напряжения и сила Лоренца, поддерживают миграцию крутильных колебаний от высоких широт к экватору  в течение полного магнитного цикла.  Модели динамо, (см.  Рисунок b), показывают значительный уровень корреляции высокоширотного зонального ускорения скорости вращения в близи дна конвективной зоны  с амплитудой последующих  магнитных циклов циклов на поверхности Солнца. Таким образом, методы гелиосейсмологии и численные модели динамо могут быть использованы для долгосрочного прогноза активности на  1–2 цикла вперёд.

b)Корреляция зонального ускорения на высоких широтах с амплитудой тороидального поля в максимуме цикла

Публикации:

Pipin A.A.,  Kosovichev A.G. On the Origin of Solar Torsional Oscillations and Extended Solar Cycle // The Astrophysical Journal-2019 (December). Vol. 887. P. 215. DOI 10.3847/1538-4357/ab5952.

Pipin A.A.,  Kosovichev A.G. Torsional Oscillations in Dynamo Models with Fluctuations and Potential for Helioseismic Predictions of the Solar Cycles //  The Astrophysical Journal-2020. Vol. 900. P. 26. DOI 10.3847/1538-4357/aba4ad.