[go: up one dir, main page]

RU2010266C1 - Method of long-term prediction of duration of solar activity period - Google Patents

Method of long-term prediction of duration of solar activity period Download PDF

Info

Publication number
RU2010266C1
RU2010266C1 SU5031560A RU2010266C1 RU 2010266 C1 RU2010266 C1 RU 2010266C1 SU 5031560 A SU5031560 A SU 5031560A RU 2010266 C1 RU2010266 C1 RU 2010266C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
planets
duration
solar activity
solar
long
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Васильевич Бухаров
Original Assignee
Михаил Васильевич Бухаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Васильевич Бухаров filed Critical Михаил Васильевич Бухаров
Priority to SU5031560 priority Critical patent/RU2010266C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010266C1 publication Critical patent/RU2010266C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: metrology. SUBSTANCE: method of long-term prediction of duration of solar activity period includes determination of longitudes of planets of solar system for duration of prediction, determination of value of amplitude of variable component of speed of oscillations of the Sun under action of gravitational attraction of planets for each predicted value of longitudes of planets. Duration of solar activity period is found by timed when amplitude of variable component of speed reduces to zero. EFFECT: improved accuracy of prediction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к метеорологии, а точнее к способам предсказания экстремальных погодных условий (тайфунов, ураганов, засух, дождливых сезонов и др. ) на Земле, появление которых зависит от изменения уровня солнечной активности и наиболее эффективно может быть использовано в сельском хозяйстве для прогноза урожайности, в медицине - для оценки вероятности вспышек различных эпидемий, а также в других областях человеческой деятельности, на которую заметное влияние оказывают возмущения в атмосфере, ионосфере и магнитосфере Земли, возникающие под влиянием вариаций солнечной активности. The invention relates to meteorology, and more specifically to methods for predicting extreme weather conditions (typhoons, hurricanes, droughts, rainy seasons, etc.) on Earth, the occurrence of which depends on changes in the level of solar activity and can be most effectively used in agriculture to predict yield in medicine - to assess the likelihood of outbreaks of various epidemics, as well as in other areas of human activity, which are noticeably influenced by disturbances in the atmosphere, ionosphere and magnetosphere of the Earth, repenting under the influence of variations in solar activity.

Известно большое число публикаций по изучению особенностей изменения во времени уровня солнечной активности и возможных механизмов такой изменчивости [1, 2] . There are a large number of publications on the study of the peculiarities of time-varying levels of solar activity and possible mechanisms of such variability [1, 2].

При этом установлено, что период даже самого значительного (примерно 11-летнего) цикла солнечной активности не является постоянным, а подвержен значительным колебаниям в интервале примерно от 7-9 до 14-17 лет. Учитывая, что до настоящего времени еще не известны причины таких колебаний и нет теории, способной точно предсказать длительность текущего цикла солнечной активности, разработка методов их прогноза ведется на основе различных подходов. It was found that the period of even the most significant (approximately 11-year) cycle of solar activity is not constant, but is subject to significant fluctuations in the interval from about 7-9 to 14-17 years. Considering that the causes of such fluctuations are not yet known and there is no theory that can accurately predict the duration of the current cycle of solar activity, the development of methods for their prediction is based on various approaches.

Известен способ долгосрочного прогноза длительности цикла солнечной активности, заключающийся в проведении длительного (в 100 лет и более) ряда измерений значений индексов (чисел Вольфа, суммарной площади пятен и др. ) солнечной активности и математическом представлении их в виде суперпозиции циклов с различными периодами, по которому прогнозируют возможную длительность текущего цикла [2] . There is a method for long-term forecasting the duration of the solar activity cycle, which consists in conducting a long (100 years or more) series of measurements of index values (Wolf numbers, total spot area, etc.) of solar activity and their mathematical representation in the form of a superposition of cycles with different periods, according to which predict the possible duration of the current cycle [2].

Несмотря на то, что этот способ позволяет математически удовлетворительно описать уже измеренные значения индексов солнечной активности и их периодичность, он не обеспечивает достоверного прогноза длительности текущего цикла, так как погрешность любой (даже наиболее точной) математической аппроксимации конкретных данных быстро возрастает за пределами анализируемого ряда измеренных частиц. Despite the fact that this method allows one to mathematically satisfactorily describe the already measured values of the solar activity indices and their frequency, it does not provide a reliable forecast of the duration of the current cycle, since the error of any (even the most accurate) mathematical approximation of specific data rapidly increases outside the analyzed series of measured particles.

Известен способ долгосрочного прогноза длительности цикла солнечной активности, основанный на эмпирически выявленной связи между яркостью затменной Луны и фазой примерно 11-летнего цикла солнечных пятен [2] . A known method for long-term forecasting the duration of the solar activity cycle, based on an empirically identified relationship between the brightness of the eclipsing moon and the phase of an approximately 11-year cycle of sunspots [2].

Недостатком этого способа является его невысокая достоверность, возникающая из-за статического (регрессионного) характера установленной связи, вследствие чего при каждом конкретном прогнозе возможны значительные ошибки в определении длительности цикла. The disadvantage of this method is its low reliability, arising due to the static (regression) nature of the established relationship, as a result of which, with each specific forecast, significant errors in determining the duration of the cycle are possible.

Из известных наиболее близким аналогом является способ долгосрочного прогноза длительности цикла солнечной активности, основанный на определении значений долгот планет солнечной системы на срок прогноза [2] . При этом выделяют долготы планет в моменты "квадратур" Юпитера и Сатурна, по ним, используя некоторые произвольные и неочевидные допущения, строят сложную математическую функцию, на основе которой рассчитывают возможную продолжительность соответствующих циклов. The best-known analogue is the method for long-term forecasting the duration of the solar activity cycle, based on the determination of the longitudes of the planets of the solar system for the forecast period [2]. At the same time, the longitudes of the planets are distinguished at the moments of the “quadratures” of Jupiter and Saturn, using them, using some arbitrary and non-obvious assumptions, a complex mathematical function is constructed, based on which the possible duration of the corresponding cycles is calculated.

Известными недостатками указанного способа являются его сложность и невысокая достоверность, возникающая в результате произвольности некоторых используемых допущений. Known disadvantages of this method are its complexity and low reliability resulting from the arbitrariness of some of the assumptions used.

Целью изобретения является упрощение и повышение достоверности прогноза. The aim of the invention is to simplify and increase the reliability of the forecast.

Цель достигается тем, что в способе долгосрочного прогноза длительности цикла солнечной активности, основанном на определении значений долгот планет солнечной системы на срок прогноза, для каждого прогнозируемого значения долгот планет определяют значение амплитуды переменной компоненты скорости колебания Солнца под влиянием изменяющегося во времени результирующего гравитационного притяжения планет, а длительность цикла солнечной активности определяют по срокам, при которых амплитуда переменной компоненты скорости обращается в ноль. The goal is achieved by the fact that in the method for long-term forecasting the duration of the solar activity cycle, based on determining the values of the longitudes of the planets of the solar system for the forecast period, for each predicted value of the longitudes of the planets, the amplitude of the variable component of the solar oscillation velocity is determined under the influence of the resulting time-dependent gravitational attraction of the planets, and the duration of the solar activity cycle is determined by the dates at which the amplitude of the variable velocity component turns into ol.

Согласно проведенному анализу модели гравитационного воздействия планет на Солнце установлено, что средний уровень солнечной активности, изменяющийся со средним (за длительное время) периодом примерно 11 лет, оказывается однозначно связан с величиной скорости медленных механических колебаний Солнца под влиянием сложным образом изменяющегося результирующего гравитационного притяжения планет. Причем минимумы солнечной активности наблюдаются в интервалы времени, соответствующие изменению знаков амплитуды переменной компоненты скорости колебаний и ее второй производной во времени. При этом погрешность особенно сверхдолгосрочного прогноза (и эпигноза) сроков минимума солнечной активности зависит не только от гравитационного воздействия Юпитера, Венеры, Земли и Сатурна, дающих основной вклад в величину механических колебаний Солнца, но и от всех остальных планет, включая Нептун и Плутон. According to the analysis of the model of the gravitational effects of the planets on the Sun, it was found that the average level of solar activity, which varies with the average (over a long time) period of about 11 years, is uniquely related to the value of the speed of the slow mechanical vibrations of the Sun under the influence of the complexly changing resulting gravitational attraction of the planets. Moreover, solar activity minima are observed at time intervals corresponding to a change in the signs of the amplitude of the variable component of the oscillation velocity and its second derivative in time. Moreover, the error of a particularly long-term forecast (and epignosis) of the periods of minimum solar activity depends not only on the gravitational effects of Jupiter, Venus, Earth, and Saturn, which make the main contribution to the magnitude of the mechanical vibrations of the Sun, but also on all other planets, including Neptune and Pluto.

Выявленные закономерности полностью учтены в изобретении. При этом определение скорости механических колебаний Солнца оказывается значительно проще и физически обоснованнее, чем составление слабо обоснованных математических функций долгот планет в моменты "квадратур". В свою очередь, физически обоснованный в изобретении учет влияния всех планет повышает достоверность прогноза сроков наступления каждого минимума солнечной активности. Identified patterns are fully taken into account in the invention. Moreover, the determination of the speed of mechanical oscillations of the Sun is much simpler and physically justified than the compilation of weakly substantiated mathematical functions of the longitudes of the planets at the moments of "quadratures". In turn, physically justified in the invention, taking into account the influence of all the planets increases the reliability of forecasting the timing of each minimum solar activity.

В результате реализации предложенного способа оказывается возможным повысить достоверность определения не только сроков минимума солнечной активности, а следовательно, и длительности всего цикла, но и сроков возникновения максимума, а также наиболее значимых изменений солнечной активности, связанных с более быстрыми (чем 11-летний период) изменениями скорости Солнца под влиянием биений между периодами гравитационного воздействия различных планет (например, Юпитера и Венеры, Земли и Венеры, Юпитера и Земли и т. д. ). As a result of the implementation of the proposed method, it is possible to increase the reliability of determining not only the terms of the minimum solar activity, and therefore the duration of the entire cycle, but also the timing of the maximum, as well as the most significant changes in solar activity associated with faster (than the 11-year period) changes in the speed of the Sun under the influence of beats between periods of gravitational influence of various planets (for example, Jupiter and Venus, Earth and Venus, Jupiter and Earth, etc.).

Необходимым и достаточным условием для реализации предложенного способа является наличие данных по параметрам планет и их орбит, которые ежегодно публикуются, например, в астрономических ежегодниках. A necessary and sufficient condition for the implementation of the proposed method is the availability of data on the parameters of the planets and their orbits, which are published annually, for example, in astronomical yearbooks.

Способ поясняется чертежом, на котором представлены результаты определения значений амплитуды переменной компоненты скорости Δ V медленных колебаний Солнца под влиянием гравитационного притяжения планет и соответствующие им значения среднегодичных индексов (чисел Вольфа) солнечной активности W за период с 1950 по 1990 г. The method is illustrated in the drawing, which shows the results of determining the values of the amplitude of the variable velocity component Δ V of the slow oscillations of the Sun under the influence of gravitational attraction of the planets and the corresponding values of the average annual indices (Wolf numbers) of solar activity W for the period from 1950 to 1990.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Вначале, например, на наземных обсерваториях проводят текущие измерения координат каждой планеты солнечной системы и (для контроля) значений индексов солнечной активности, соответствующих текущему положению планет. При этом по результатам текущего измерения координат планет проверяют точность определения их положения, спрогнозированного по ранее проведенным измерениям. С учетом результатов проверки составляют прогноз значений долгот (например, в гелиоцентрической системе координат) планет на срок до 15-20 лет вперед по отношению к текущему моменту времени. First, for example, at ground-based observatories, current measurements of the coordinates of each planet of the solar system and (for monitoring) the values of the solar activity indices corresponding to the current position of the planets are carried out. Moreover, according to the results of the current measurement of the coordinates of the planets, the accuracy of determining their position, predicted from previous measurements, is checked. Based on the results of the verification, a forecast is made of the values of longitudes (for example, in the heliocentric coordinate system) of the planets for a period of up to 15-20 years in advance with respect to the current moment in time.

Под влиянием гравитационного притяжения от каждой планеты масса Солнца в каждый момент времени t испытывает ускорение величиной:

Figure 00000001
/t =
Figure 00000002
/t·γ·Mп/R 2 п с(t), (1) где
Figure 00000003
- единичный вектор направления от центра массы Солнца к центру массы планеты (т. е. зависящий от долготы и широты планеты в гелиоцентрической системе координат); γ - постоянная тяготения; Мп- масса планеты; Rпс - расстояние от Солнца до планеты.Under the influence of gravitational attraction from each planet, the mass of the Sun at each moment of time t experiences an acceleration of magnitude:
Figure 00000001
/ t =
Figure 00000002
/ t · γ · M p / R 2 P c (t), (1) where
Figure 00000003
is the unit direction vector from the center of mass of the sun to the center of mass of the planet (i.e., depending on the longitude and latitude of the planet in the heliocentric coordinate system); γ is the constant of gravity; M p - the mass of the planet; R ps - the distance from the Sun to the planet.

Используя (1), для результирующего ускорения Солнца под влиянием гравитационного притяжения всех планет можно записать следующее соотношение:

Figure 00000004
(t) =
Figure 00000005
(t) (2)
Воздействующее на Солнце результирующее ускорение
Figure 00000006
приводит к тому, что Солнце в каждый момент времени t будет дополнительно перемещаться со скоростью
Figure 00000007
(t) =
Figure 00000008
(t)dt (3)
При этом среднее за некоторый интервал времени Т (например, за месяц, год и т. д. ) значение скорости составляет
Figure 00000009
= (ti)=
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
(t)dt. (4)
Поскольку изменения модуля скорости Солнца определяются только ее переменной компонентной, то значение амплитуды переменной компоненты (как мгновенной, так и средней за интервал Т скорости) можно определить следующим образом:
ΔV =
Figure 00000013
-
Figure 00000014
, (5) где
Figure 00000015
- среднее за длительное время (не меньше нескольких оборотов планет вокруг Солнца) значение модуля скорости перемещения Солнца под влиянием гравитационного притяжения планет.Using (1), for the resulting acceleration of the Sun under the influence of the gravitational attraction of all planets, we can write the following relation:
Figure 00000004
(t) =
Figure 00000005
(t) (2)
Resulting Acceleration Affecting the Sun
Figure 00000006
leads to the fact that the Sun at each moment in time t will additionally move with speed
Figure 00000007
(t) =
Figure 00000008
(t) dt (3)
Moreover, the average value over a certain time interval T (for example, for a month, a year, etc.) is
Figure 00000009
= (t i ) =
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
(t) dt. (4)
Since changes in the solar velocity modulus are determined only by its variable component, the amplitude value of the variable component (both instantaneous and average velocity over the interval T) can be determined as follows:
ΔV =
Figure 00000013
-
Figure 00000014
, (5) where
Figure 00000015
- the average over a long time (not less than a few revolutions of the planets around the Sun) the value of the module of the speed of movement of the Sun under the influence of gravitational attraction of the planets.

Используя выражение (5) и соотношения (1)-(4), для каждого момента времени или любого интервала оказывается возможным без каких-либо предположений (использованных в прототипе [2] ) в явном виде определить значения амплитуд переменной компоненты скорости колебания Солнца под влиянием результирующего гравитационного притяжения планет. Using expression (5) and relations (1) - (4), for each moment of time or any interval, it is possible without any assumptions (used in the prototype [2]) to explicitly determine the amplitudes of the variable component of the speed of oscillation of the Sun under the influence of the resulting gravitational attraction of the planets.

Конкретный пример определения изменения со временем среднегодичных значений амплитуды переменной компоненты скорости перемещения Солнца под влиянием гравитационного притяжения планет за период с 1950 по 2000 г представлен на фиг. 1а. Сравнение моментов времени, когда Δ V обращается в ноль, с периодами минимумов измеренных значений чисел Вольфа W на фиг. 1б показывает их хорошее соответствие. Причем более детальный анализ изменения среднемесячных значений W показал, что интервал времени, в течение которого устойчиво наблюдается каждый минимум солнечной активности, полностью согласуется со значениями ti, при которых Δ V, а также ее вторая производная по времени обращаются в ноль.A specific example of determining the change over time of the annual average values of the amplitude of the variable component of the speed of movement of the Sun under the influence of gravitational attraction of the planets for the period from 1950 to 2000 is presented in FIG. 1a. A comparison of the times when Δ V vanishes with the periods of the minima of the measured values of the Wolf numbers W in FIG. 1b shows their good agreement. Moreover, a more detailed analysis of the change in the monthly average values of W showed that the time interval during which each minimum of solar activity is stably observed is completely consistent with the values of t i at which Δ V and its second time derivative become zero.

Полученное полное соответствие между наблюдавшимися сроками минимумов солнечной активности и результатами их определения по предложенному способу свидетельствует не только о его высокой достоверности, но и доказывает справедливость модели гравитационного влияния планет на солнечную активность, которая использована для разработки предложенного способа. The obtained full correspondence between the observed dates of solar activity minima and the results of their determination by the proposed method not only indicates its high reliability, but also proves the validity of the model of the gravitational influence of planets on solar activity, which was used to develop the proposed method.

Как показал анализ соотношений (1)-(5) и конкретного примера реализации предложенного способа, чем точнее определяются значения долгот планет в интервалах времени вблизи Δ V≈ 0, тем меньше абсолютная величина погрешности определения длительности цикла солнечной активности. Основной причиной этого является то, что сроки наступления минимума солнечной активности оказываются зависящими не от средних (за период обращения), а от мгновенных значений угловой скорости обращения планет вокруг Солнца, которые (из-за эксцентриситета орбит) меняются со временем. As the analysis of relations (1) - (5) and a specific example of the implementation of the proposed method showed, the more accurately the values of the planet longitudes are determined in time intervals near Δ V≈ 0, the smaller the absolute value of the error in determining the duration of the solar activity cycle. The main reason for this is that the dates of the minimum solar activity turn out to depend not on the average (over the period of revolution), but on the instantaneous values of the angular velocity of the planets around the Sun, which (due to the eccentricity of the orbits) change with time.

Таким образом, предложенный способ позволяет не только физически обоснованно и достоверно прогнозировать длительность циклов солнечной активности, но и полученные с его помощью результаты позволили впервые объяснить ранее не известную причину наблюдающихся изменений длительности таких циклов. (56). 1. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. М. : Мысль, 1976, с. 367. Thus, the proposed method allows not only physically sound and reliable to predict the duration of the cycles of solar activity, but also the results obtained with its help made it possible for the first time to explain the previously unknown cause of the observed changes in the duration of such cycles. (56). 1. Chizhevsky A. L. Earth echo of solar storms. M.: Thought, 1976, p. 367.

2. Втинский Ю. И. Цикличность и прогнозы солнечной активности. Л. : Наука, 1973, с. 257. 2. Vtinsky Yu. I. Cyclicity and forecasts of solar activity. L.: Science, 1973, p. 257.

Claims (1)

СПОСОБ ДОЛГОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ , основанный на опpеделении значений долгот планет солнечной системы на сpок пpогноза, отличающийся тем, что для каждого пpогнозиpуемого значения долгот планет опpеделяют значение амплитуды пеpеменной компоненты скоpости колебания Солнца под влиянием изменяющегося во вpемени pезультиpующего гpавитационного пpитяжения планет, а длительность цикла солнечной активности опpеделяют по сpокам, пpи котоpых амплитуда пеpеменной компоненты скоpости обpащается в ноль. METHOD FOR LONG-TERM FORECAST OF DURATION OF THE SOLAR ACTIVITY CYCLE, based on the determination of the values of the longitudes of the planets of the solar system for the forecast period, characterized in that for each predicted value of the longitudes of the planets, the amplitude of the variable speed component of the growth rate of rotation is determined the solar activity cycle is determined according to the time period for which the amplitude of the variable velocity component vanishes.
SU5031560 1992-03-10 1992-03-10 Method of long-term prediction of duration of solar activity period RU2010266C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031560 RU2010266C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Method of long-term prediction of duration of solar activity period

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031560 RU2010266C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Method of long-term prediction of duration of solar activity period

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010266C1 true RU2010266C1 (en) 1994-03-30

Family

ID=21598951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5031560 RU2010266C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Method of long-term prediction of duration of solar activity period

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010266C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2390807C2 (en) * 2005-10-20 2010-05-27 Сухонин Сергей Данилович Method of detection of z-shaped twenty-four hour variations of ionospheric indicators in many-years section of f-layer of ionosphere

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2390807C2 (en) * 2005-10-20 2010-05-27 Сухонин Сергей Данилович Method of detection of z-shaped twenty-four hour variations of ionospheric indicators in many-years section of f-layer of ionosphere

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berdyugina et al. Magnetic activity in the young solar analog LQ Hydrae-I. Active longitudes and cycles
Stairs Testing general relativity with pulsar timing
Shapiro et al. Measurement of the de Sitter precession of the Moon: A relativistic three-body effect
Ray et al. Tidal models in a new era of satellite gravimetry
Williams et al. The past and present Earth-Moon system: the speed of light stays steady as tides evolve
Kasahara Simulation experiments for meteorological observing systems for GARP
Seto et al. Searching for primordial black hole dark matter with pulsar timing arrays
Gizon et al. Measuring stellar differential rotation with asteroseismology
Donahue et al. Stellar active region evolution–I. Estimated lifetimes of chromospheric active regions and active region complexes
Wood et al. Relation between earthquakes, weather, and soil tilt
RU2010266C1 (en) Method of long-term prediction of duration of solar activity period
Hobbs Pulsars and gravitational wave detection
Shirley et al. Sun's inertial motion and luminosity
Ferrari et al. Lunar gravity: A long‐term Keplerian rate method
Knoll et al. Estimation of local vertical and orbital parameters for an earth satellite using horizon sensor measurements
Cheney et al. Monitoring equatorial Pacific sea level with Geosat
Slade The orbit of the moon.
CN119717471B (en) Method for improving long-term stability of atomic time by pulsar
CN105424048A (en) Spacecraft autonomous navigation method based on periodic variable star
Feldstein The atmospheric dynamics of intraseasonal length-of-day fluctuations during the austral winter
Burgay The double pulsar system in its 8th anniversary
RU2255356C1 (en) Method for predicting earthquake parameters
Gottschling Solar surface flows during active region emergence
Lucchesi et al. Non-gravitational accelerations measurements by means of an on-board accelerometer for the Second Generation Galileo Global Navigation Satellite System
Elsberry et al. Height and kinetic energy oscillations in a limited-region prediction model