Кіріспе

Күннің дифференциалдық айналуы

Күннің айналуы ендікке қарай өзгереді. Күн қатты дене емес, газ тәрізді плазмадан тұрады. Әртүрлі ендіктер әртүрлі мерзімдерде айналады. Бұл дифференциалдық айналудың себебі күн астрономиясының қазіргі зерттеу нысаны болып табылады. Беткі айналу жылдамдығы экваторда (0 градус ендікте) ең жоғары, ал ендік артқан сайын төмендейтіні байқалады. Күннің айналу периоды экваторда 24,47 күн, ал полюстерде шамамен 38 күнге жетеді. Орташа айналу периоды 28 күнді құрайды. Осы мақала жүктелген кездегі Карингтон айналымы (UTC) CR болды.

Сидериялық айналу

Экваторда Күннің айналу периоды 24,47 күнге тең. Бұл сидерикалық айналу периоды деп аталады және 26,24 күндік синодикалық айналу периодымен шатастырылмауы керек, ол Күндегі белгілі бір нысанның Жерден қарағандағы бірдей көзге көрінетін орнына айналуға кеткен уақыт (Жердің орбиталық айналысы Күннің айналысымен бір бағытта). Синодикалық период ұзаққа созады, себебі Күн сидерикалық период бойы айналуы керек, сондай-ақ Жердің Күнді айналу орбиталық қозғалысынан туындаған қосымша уақытты да ескеру қажет. Астрофизикалық әдебиеттерде экваторлық айналу периоды көбінесе қолданылмайды, оның орнына Карингтон айналысының анықтамасы жиі қолданылады: 27,2753 күндік синодикалық айналу периоды немесе 25,38 күндік сидерикалық период. Бұл таңдалған период шамамен 26° солтүстік немесе оңтүстік ендіктегі проградтық айналысқа сәйкес келеді, бұл күн дақтарының және оларға байланысты мерзімді күн активтілігінің әдеттегі ендігімен үйлеседі. Күнді «солтүстік» жақтан (Жердің солтүстік полюсінен жоғарыдан) қарағанда, Күннің айналысы сағат тіліне қарсы (шығысқа қарай) болады. Күн мен түн теңелген кезде Жердің Солтүстік полюсінде тұрған адамға күн дақтары Күннің бетімен солдан оңға қарай жылжиғандай көрінеді. Стонихерст гелиографиялық координаттарында Күн бетінің сол жағы Шығыс, ал оң жағы Батыс деп аталады. Сондықтан күн дақтары Күн бетімен шығыстан батысқа қарай қозғалады делінеді.

Бартелдің ротациялық нөмірі

Бартельс айналу саны – Жерден қаралғанда Күннің көзге көрінетін айналыстарын тізбектей санайтын сан. Ол Күннің белсенділігінің қайталап тұратын немесе өзгеріп отыратын белгілі бір үлгілерін қадағалау үшін қолданылады. Осы мақсатта әрбір айналыстың ұзақтығы дәл 27 күнге тең, бұл Каррингтонның синодикалық айналу жылдамдығына жақын. Джулиус Бартельс 1832 жылдың 8 ақпанына бірінші айналыс күнін кездейсоқ тағайындады. Тізбектелген сан күн және геофизикалық параметрлердің қайталану мерзімдерін белгілейтін күнтізбе қызметін атқарады.

Карингтон айналуы

Карингтон айналымы – Күндегі орналасуларды уақыт өте келе салыстыруға арналған жүйе, ол күн дақтарының топтарын немесе бұрынғы жарылыстардың кейінірек қайта пайда болуын бақылауға мүмкіндік береді. Күннің айналуы ендік, тереңдік және уақытқа байланысты өзгеретіндіктен, мұндай кез келген жүйе сөзсіз шартты болып табылады және салыстыруды тек орташа мерзімдерде ғана мағыналы етеді. Карингтон айналымы үшін Күннің айналу кезеңі 27.2753 күн деп есептеледі (төменде қараңыз). Осы схема бойынша Күннің әр айналымына 1853 жылдың 9 қарашасынан бастап бірегей Карингтон айналым нөмірі беріледі. (Бартельс айналым нөмірі – дәл 27 күндік кезеңді пайдаланатын және 1832 жылдың 8 ақпанынан басталатын ұқсас нөмірлеу схемасы.) Күндегі белгінің гелиографиялық бойлық координатасы әдетте Күн-Жер радиалдық сызығымен қиылысатын орталық меридианға қатысты оның бұрыштық қашықтығын көрсетеді. Ал "Карингтон бойлық координатасы" Ричард Кристофер Карингтонның бастапқы анықтамасы бойынша, көзге көрінетін қатты айналудың кездейсоқ, бірақ бекітілген нүктесін білдіреді. 1850 жылдары Карингтон төмен ендіктегі күн дақтары арқылы Күннің айналу жылдамдығын анықтады және сидериялық айналу кезеңі үшін 25.38 күнге қол жеткізді. Сидериялық айналу жұлдыздарға қатысты өлшенеді, бірақ Жер Күнді айналып өтетіндіктен, біз бұл кезеңді 27.2753 күн ретінде көреміз. Күн дақтарының бойлық координатасын көлденең, ал уақытты тік осьтерде көрсететін диаграмма құруға болады. Бойлық координатасы орталық меридианды кесіп өтетін уақыт бойынша өлшенеді және Карингтон айналымдарына негізделген. Әр айналымда, одан бұрынғы айналымдардың үстіне салынатын кескінде, көптеген күн дақтары немесе басқа құбылыстар алдыңғы айналымдағы сол құбылыстың астында қайта пайда болады. Ұзақ мерзім ішінде солға немесе оңға қарай шағын ауытқулар болуы мүмкін. Бартельс жасаған "музыкалық диаграмма" немесе Кондеграмма спиральді графигі – Күн бетінен бастау алатын әртүрлі құбылыстардың шамамен 27 күндік периодыктығын көрсетудің басқа да әдістері.

Күн дақтарының айналуын өлшеу

Оралу константалары Күн бетіндегі әртүрлі нысандардың ("трассерлер") қозғалысын өлшеу арқылы анықталды. Алғашқы және ең көп қолданылатын трассерлер – күн дақтары. Күн дақтары ежелгі заманнан бері байқалғанмен, телескоп пайдаланғаннан кейін ғана олардың Күнмен бірге айналатыны анықталды, соның арқасында Күннің айналу периоды белгіленді. Ағылшын ғалымы Томас Харриот, 1610 жылғы 8 желтоқсандағы жазбасындағы суретінен көрініп тұрғандай, телескоп арқылы күн дақтарын алғашқылардың бірі болып байқады. Алғашқы жарияланған байқаулар (1611 жылғы маусымда) "De Maculis in Sole Observatis, et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio" ("Күнде байқалған дақтар туралы хабарлама және олардың Күнмен айналуы") деп аталып, Иоганнес Фабрициус жүзеге асырды. Ол бірнеше ай бойы дақтарды жүйелі түрде бақылап, олардың Күн дискісімен қозғалысын да анықтады. Бұл Күннің айналысын байқау арқылы алынған алғашқы дәлел саналады. Кристоф Шейнер ("Rosa Ursine sive solis", 4-том, 2-бөлім, 1630) Күннің экваторлық айналу жылдамдығын алғашқы болып өлшеді және жоғары ендіктерде айналудың баяу екенін байқады. Сондықтан оны Күннің дифференциалдық айналысын ашқан деп санауға болады. Әрбір өлшеу сәл өзгеше нәтиже береді, нәтижесінде жоғарыда көрсетілген стандартты ауытқулар (+/− түрінде) шығады. Сент-Джон (1918) жарияланған Күннің айналу жылдамдықтарын тұңғыш рет жинақтаған және әртүрлі жылдары өлшенген сериялар арасындағы айырмашылықтарды жеке байқауларға немесе Күндің жергілікті бұзылыстарына байланыстыру қиын екенін, және олар айналу жылдамдығының уақыт бойынша өзгеруіне байланысты болуы мүмкін деген қорытындыға келді. Хабрехт (1915) Күннің екі жарты шарының әртүрлі айналатындығын алғашқы болып анықтады. Магнитограф деректерін зерттеу нәтижесінде экваторда 26,24 күнге, ал полюстерде шамамен 38 күнге тең синодикалық кезең анықталды.

Ішкі күн айналуы

Күндегі толқын тербелістерін зерттейтін гелиосейсмология пайда болғанға дейін, Күннің ішкі айналысы туралы өте аз мәлімет болды. Бұрынғысы, Күн бетінің дифференциалдық профилі тұрақты бұрыштық импульспен айналатын цилиндрлер түрінде Күннің ішкі қабаттарына дейін созылады деп есептелген. Бірақ гелиосейсмология арқылы бұл пікірдің дұрыс еместігі анықталды және Күннің айналу профилі анықталды. Күн бетінде полюстерде айналу баяу, ал экваторда жылдам болады. Бұл профиль күн конвекциялық аймағы арқылы шамамен радиалды бағытта ішкі қабаттарға дейін созылады. Тахоклинде айналу күрт өзгеріп, күннің сәулелену аймағында қатты дене айналысына ауысады.