Индексы солнечной активности
И́ндексы со́лнечной акти́вности, интегральные показатели, характеризующие солнечную активность в заданный момент времени.
Введение различных индексов для характеристики солнечной активности продиктовано её сложностью и большим разнообразием проявлений. Так, солнечные пятна, являющиеся важным элементом солнечной активности, имеют различную величину, объединяются в группы. Кроме пятен, активность Солнца проявляется, например, в солнечных вспышках. Ещё одна мотивация введения индексов солнечной активности обусловлена тем, что в любой конкретный момент времени наблюдениям доступна лишь половина видимой поверхности Солнца, что порождает необходимость тем или иным способом упорядочивать имеющиеся неполные сведения. Более того, природа солнечной активности связана не только с поверхностью Солнца, но и во многом определяется физическими процессами внутри Солнца. Это дополнительно увеличивает неполноту имеющихся знаний и, соответственно, делает необходимой их систематизацию.
Рис. 1. Среднемесячное число групп солнечных пятен как функция времени по реконструкции Д. Хойта и К. Шаттена (США) на основе архивных данных наблюдений. При построении диаграммы интерполированы сравнительно небольшие участки, для которых отсутствуют наблюдательные данные. В области минимума Маундера реконструкция основана на работах французских астрономов. Выполнено по данным из статьи: Wavelet analysis of solar activity recorded by sunspot groups / Frick P. [et al.] // Astronomy and Astrophysics. 1997. Vol. 328. P. 670–681.Одним из первых индексов солнечной активности было число Вольфа, введённое в 1849 г. Р. Вольфом и названное его именем. Оно определяется как сумма числа солнечных пятен, видимых в данный момент на диске Солнца, и удесятерённого числа их групп. Для того чтобы практически вычислить число Вольфа, нужно каким-либо образом фиксировать понятие солнечного пятна и группы солнечных пятен. Эта фиксация зависит от разрешающей способности телескопа, на котором ведётся наблюдение. Кроме того, пятна и их группы заметно разнятся по своим свойствам, поэтому трудно сформулировать общепринятое и практически применимое определение этих понятий. По этим причинам вычисление числа Вольфа зависит от опыта и квалификации наблюдателя. Для того чтобы сделать полученные разными наблюдателями значения числа Вольфа сравнимыми, вводят нормировочные коэффициенты, специфические для каждого наблюдателя. Интенсивно развиваются различные подходы к алгоритмическому определению чисел Вольфа и других индексов солнечной активности.
Другие часто используемые индексы солнечной активности – число солнечных пятен, число групп солнечных пятен (рис. 1), общая площадь солнечных пятен (рис. 2), а также индексы, связанные с излучением Солнца в различных диапазонах электромагнитного спектра. При вычислении и публикации индексов используются их ежедневные, среднемесячные и другие подобные значения.
Рис. 2. Сверху: диаграмма, показывающая зависимость гелиографической широты появления солнечных пятен от времени их появления (широтно-временна́я диаграмма). Разными цветами показаны относительные площади солнечных пятен (как доля поверхности соответствующих широтных полос равной площади). Внизу: усреднённые ежесуточные площади солнечных пятен (в процентах от площади видимого полушария Солнца) как функция времени. Перевод и адаптация: БРЭ.Важна также протяжённость эпохи, для которой имеются данные о конкретном индексе солнечной активности. Индексы, связанные с наблюдением солнечных пятен и их групп с помощью телескопов, восстанавливаются с той или иной степенью определённости с начала 17 в., т. е. с эпохи изобретения телескопа. Степень их достоверности возрастает по мере приближения к нынешней эпохе. Начиная с последней четверти 19 в. стала возможной проверка данных разных обсерваторий путём их сравнения друг с другом и взаимной калибровки. Долговременный мониторинг индексов солнечной активности требует длительной рутинной работы и плохо вписывается в практику современной грантовой науки, так что задача поддержания и пополнения баз данных по индексам солнечной активности становится проблемой для современной астрономии. В целом получение индексов солнечной активности является очень консервативной областью науки.