Лилия Алексеева - Небесные сполохи и земные заботы Страница 25

Так что отсутствие реакции со стороны научной общественности вовсе не было связано с сомнением в правильности полученных результатов. Просто требуется время, чтобы каждый исследователь так или иначе смог вписать новый эффект в собственную картину мира. Обнародовать же просто свою эмоциональную реакцию в науке не принято (возможно, поэтому очень редко можно услышать, как слушатели аплодируют докладчику после выступления на научном семинаре или конференции). Лишь года через четыре имена Мансурова и Свалгаарда запестрели на страницах журналов.

Теперь, когда нужно описать космический фон какого–либо явления, приводят магнитограмму станций Восток (в Антарктиде) или Туле (Гренландия), широта которых примерно 89°. Чем выделены эти магнитные широты? На Земле — ничем. Но их выделенность станет понятной, если вспомнить строение магнитосферы Земли (см. рис. 3). Силовые линии магнитного поля, пронизывающие поверхность Земли в низких и средних широтах, имеют дипольный характер, два пучка высокоширотных линий образуют хвост магнитосферы. Граница раздела между дипольными линиями и линиями, уходящими в хвост, на поверхности Земли с ее дневной стороны соответствует широте примерно 80°. Полярнее этой области лежит станция Туле в Северном полушарии, Восток — в Южном. Заметим, кстати, что вся эта геометрия магнитосферы выявилась лишь благодаря запускам космических аппаратов. Если бы мы были вынуждены обходиться только наземными наблюдениями, то утверждение, что в некоторой точке Земли в определенное время суток можно по показаниям обычного обсерваторского магнитографа судить о межпланетном магнитном поле — таком слабом и таком далеком от нас, — казалось бы столь же сомнительным, какими кажутся порой утверждения сторонников гелиогеофизики. А рекомендация отправиться для наблюдения за 80‑й градус широты и дожидаться там околополуденных часов отдавала бы чистым кладоискатель–ством.

Разглядывая магнитограммы, снятые в различных точках Земли, можно заметить, что в некоторые промежутки времени, длящиеся по нескольку дней, многие станции регистрируют уменьшенную величину магнитного поля. Это периоды магнитных бурь. Так же как и переход Земли через секторную границу, их удобно использовать в качестве космических меток времени при изучении солнечно–атмосферных связей. Мы знаем уже, что бури начинаются, когда Земля встречает быстрый по сравнению с обычным солнечным ветром поток солнечной плазмы.

Есть два сорта таких потоков.

Одни выбрасываются Солнцем при вспышке и всегда неожиданны. Но мы почти сразу узнаем, что такая вспышка произошла. Известие о ней приносит электромагнитное излучение Солнца, оно доходит до Земли за 8,3 минуты. Тогда–то и видит земной наблюдатель, что на диске Солнца вспыхнула точка. Коротковолновая часть этого излучения, разрушая встреченные нейтральные частицы верхней атмосферы, приводит к появлению дополнительных зарядов в ионосфере. Уменьшается ее электрическое сопротивление и увеличивается текущий через нее ток. Его чувствуют земные магнитографы. Вспышку замечают также радисты: из–за изменения состояния ионосферы ухудшается связь на коротких волнах на освещенной стороне Земли. Это все предвестники будущих событий. Они начнутся через один–два дня, когда к Земле подойдет солнечная плазма, выброшенная в момент вспышки. Быстродвижущаяся плазма (точнее, ударная волна, которая бежит перед ней, — волна, подобная той, что движется перед самолетом, летящим быстрее звука, и воспринимается на земле как орудийный выстрел) обжимает магнитосферу Земли. Сжимается магнитосферная плазма, гуще становятся «вмороженные» в нее силовые линии магнитного поля; ясно, что в этот момент магнитографы на Земле должны регистрировать увеличение магнитного поля. И в самом деле, они отмечают его практически одновременно. Последует за этим магнитная буря или нет — тонкий вопрос, на который пока нет внятного ответа. Она начнется, если разразится серия суббурь, но почему случаются суббури, определенно мы сказать еще не можем. Но если буря состоится, отличительным ее признаком будет внезапное увеличение магнитного поля вначале, которое уже потом сменится его глобальным понижением.

Другой тип высокоскоростных потоков — это мощные струи в солнечном ветре, которые истекают из определенных областей на Солнце. Такая область может существовать несколько месяцев, и поскольку Солнце оборачивается вокруг своей оси, примерно каждые 27 дней Земля входит в одну и ту же струю. Поэтому характерным признаком бурь, порожденных такими потоками, является их 27‑дневная повторяемость.

Так как магнитные бури легко опознаются на магнитограммах, можно привлечь старые магнитные записи и сопоставить с ними данные о состоянии атмосферы за прошедшие годы. Это сильно расширяет диапазон исследований. Такая работа была проделана членом–корреспондентом АН СССР Э. Р. Мустелем и его сотрудниками.

Оказалось, что через два–четыре дня после начала магнитной бури того или другого типа давление на поверхности Земли начинает меняться характерным для циклонов образом. Это служит признаком развития внутренних неустойчивостей в атмосфере. Такой результат согласуется с представлением о космическом воздействии как о спусковом крючке, разрешающем внутренне напряженные состояния атмосферы. В этих работах исследовано большое количество событий, и потому выводы их не могут быть случайными. Они говорят о том. что солнечно–атмосферные связи реально существуют.

11. Подробности

…Каждая подробность имеет смысл,

логику, выразительность…

Теперь, когда ясно, что солнечно–атмосферные связи существуют, становятся интересными их свойства. Имеет смысл просмотреть заново, без предубеждения и более непосредственно, работы предыдущих поколений гелиогеофизиков. Какой характер солнечно–атмосферных связей прорисовывается в их, пусть и разрозненных исследованиях? Прежде всего, эти связи часто оказываются региональными, то есть проявляются определенным образом в одних районах Земли, действуют совершенно иначе в других и полностью отсутствуют в третьих. Им свойственна изменчивость во времени: замеченный в одном районе Земли характер связи вдруг может резко измениться на противоположный; кроме того, со временем эта связь может исчезнуть вовсе. Об этих же особенностях связей, но более конкретно, говорят современные исследования.

Уже знакомый нам космофизик Роберте недавно исследовал с гелиогеофизической точки зрения региональную закономерность — повторяемость засух в американском штате Канзас. Это важный сельскохозяйственный район страны, гибель урожая в нем — весьма заметное событие. Запись аномально засушливых лет ведется здесь давно. И вот о чем она говорит: уже более 150 лет засухи в Канзасе повторяются через 20–22 года. Робертс проанализировал эти данные, сопоставив их с солнечной активностью.

Что же именно меняется на Солнце с периодом в 22 года? Мы уже говорили, что о частоте и мощности солнечных вспышек, а также о степени развития некоторых других процессов на Солнце можно судить по числу пятен на его диске. Путем наблюдения за их числом был открыт 11‑летний цикл солнечной активности. Но оказывается, есть признак, который делает похожими друг на друга не все циклы, а выбранные через один. Иными словами, если мы всем циклам дадим порядковые номера, то по этому признаку нужно будет сгруппировать отдельно все четные и все нечетные циклы. Признак этот — магнитные полярности пятен.

Поговорим об этом поподробнее.

Пятна не разбросаны по диску Солнца как попало. Чаще всего они бывают собраны в так называемые биполярные группы. В каждой такой группе есть два самых крупных пятна, окруженных более мелкими. Солнце вращается, и земному наблюдателю кажется, что пятна движутся по солнечному диску. В целом группа пятен вытянута более или менее параллельно солнечному экватору, поэтому одно из главных пятен как бы шествует впереди, а другое следует за ним. Их так и называют: одно предшествующим, головным или ведущим, другое последующим или хвостовым. Как правило, головное пятно бывает самым большим. Хвостовое поменьше, вместо него иногда виден просто сгусток мелких пятен.

Все без исключения пятна «намагничены»: это места, где наблюдаются самые сильные на Солнце магнитные поля. Теперь вообразим, что мы взяли подходящих размеров подковообразный магнит и погрузили его в солнечное вещество так, чтобы наружу выглядывали только концы — полюса магнита, причем выглядывали в тех самых местах, где находятся головное и хвостовое пятна. Не пускаясь в рассуждения о том, что делается внутри. Солнца, скажем, что магнитное поле, которое наш магнит создает вблизи солнечной поверхности, похоже на поле биполярной группы. Потому ее и назвали биполярной, что в ней имеются два магнитных полюса.