7. Существует ли иерархия солнечных циклов?

В начале 50-х годов нынешнего столетия широкое распространение нашла гипотеза иерархии циклов солнечной активности. В основе ее лежала вполне здравая мысль о том, что вся солнечная активность безотносительно к масштабам времени обусловлена единой причиной. Отсюда был сделан вывод, что все солнечные колебания представляют собой ритмы и составляют единую физическую систему, т. е., по-видимому, генетически едины. Доказывалось это положение следующим образом. Одиннадцатилетний цикл солнечной активности, который наиболее устойчив во времени, является как бы «атомом, квантом или элементом» циклов большей длительности. Все циклы солнечных пятен в общем отличаются сходством формы циклических кривых и их средние продолжительности примерно кратны друг другу. В свою очередь 11-летний цикл тоже состоит из более кратковременных элементов-импульсов солнечной активности (или, как мы привыкли говорить, активных областей, которые составляют основу солнечных флуктуации), т. е. является импульсом импульсов. Наконец, импульсы, состоящие на уровне солнечной фотосферы из групп пятен, представляют собой группу групп.

При всей своей привлекательности гипотеза иерархии солнечных циклов не выдержала испытания временем, хотя и до сих пор порой мы сталкиваемся с попытками ее возрождения. Начнем с того, что ни циклы, ни флуктуации солнечной активности не могут рассматриваться как ритмы. Существует по крайней мере пять типов колебаний природных показателей, в частности, и индексов солнечной активности: случайные колебания, возмущения, ритмы, периодические колебания и периодичность с возмущениями (или скрытая периодичность). Случайные колебания являются независимыми во времени. Возмущения тоже носят случайный характер, но показывают некоторую связь внутри определенных промежутков времени. Ритмы представляют собой чередование возмущений разных знаков, которое имеет какой-то средний период, но каждое следующее возмущение обязательно зависит от предыдущего. Через определенное время при ритмических колебаниях происходит накопление разности фаз по сравнению с колебаниями со средним периодом. Периодические колебания определяются строгим чередованием периодов с сохранением их размаха (т. е. амплитуды) и фазы. Скрытая периодичность отличается от них тем, что в этом случае мы имеем дело только со средним периодом колебания. Амплитуда таких колебаний изменяется, но зато, в отличие от ритмов, не происходит накопления разности фаз. В обычной речи нередко не придают значения различию смысла слов период, цикл, ритм, употребляя их, когда необходимо подчеркнуть более или менее регулярную повторяемость явлений в природе. Но, как читатель мог убедиться, на этом сходство их и кончается. Ранее мы уже говорили о том, что циклы солнечной активности лучше всего представляются как периодические колебания с возмущениями, тогда как ее флуктуации являются случайными колебаниями. Следовательно, даже по этой одной причине их нельзя сводить в единую систему.

Более того, и сами солнечные циклы различной длительности во многих отношениях принципиально отличаются друг от друга, не говоря уже о том, что кратность их тоже оказывается иллюзорной, если продвигаться дальше 22-летнего цикла. В самом деле, сравним 11-летний и вековой циклы. Как уже отмечалось, строго говоря, 80 - 90-летний цикл кратен не 11-летнему, а 10-летней составляющей его тонкой структуры. Более того, не очевидно, что он кратен 22-летнему циклу, который составляет физическую основу солнечной цикличности. Но не будем больше задерживаться на таком, в какой-то мере формальном вопросе, тем более, что мы имеем дело с циклами, а не со строгими периодами. Рассмотрим теперь форму их циклических кривых. Хотя читатель уже получил об этом представление напомним, что кривые 11-летнего и 80 - 90-летнего циклов сходны только в самых общих чертах. А на деле похожи только ветви спада этих циклов. Что же касается ветви роста, то в 11-летнем цикле она тем короче, а в 80 - 90-летнем тем длиннее, чем больше его интенсивность, определяемая максимальным числом Вольфа. Но и это еще не все. Если 11-летний цикл, судя по его циклической кривой, имеет характер взрыва с дальнейшим постепенным затуханием, то вековой цикл скорее представляет собой свободное почти гармоническое колебание. Основные свойства 11-летнего цикла, как и 22-летнего, закладываются в последние три-четыре года ветви спада предшествующего ему цикла. Для 80 - 90-летнего цикла определяющим оказывается первый год после эпохи максимума 11-летнего цикла. Имеются еще более глубокие различия между этими циклами. 11-летний цикл характерен для индексов частоты, а 80 - 90-летний - для индексов средней мощности явлений солнечной активности. Для 11-летнего цикла солнечные флуктуации служат возмущающим фактором, тогда как для векового они имеют немаловажное значение. Таким образом, 11-летний и 80- 90-летний циклы не могут рассматриваться как генетически единые колебания солнечной активности.

Как мы уже видели, во многих отношениях 22-летний цикл стоит особняком среди циклов солнечной активности. Пока его гораздо лучше выделяют по качественным характеристикам, таким, как полярности магнитных полей групп пятен и областей вблизи полюсов Солнца, чем по количественным. Может быть, в будущем удастся обнаружить его достаточно четко и в других показателях солнечной активности. Но сейчас для нас он прежде всего магнитный цикл. И поскольку это так, именно он должен рассматриваться в качестве основного, хотя никто не собирается умалять «достоинств» 11-летнего цикла. Во всяком случае, в настоящее время особенности 22-летнего цикла солнечной активности не способствуют поддержке гипотезы иерархии солнечных циклов. Что же касается циклов продолжительностью больше векового, то сначала надо убедиться в их существовании и определить их характер, а потом уже судить о их сходстве или различии с этим циклом.

Итак, к сожалению, приходится расстаться с довольно привлекательной идеей, которая стремилась объединить различные аспекты солнечной цикличности в единое целое. Утешим себя тем, что ее фиаско еще не означает отсутствия единой причины, вызывающей солнечную активность.