Сергей Язев - Лекции о Солнце

Как указал выше Л. Л. Кичатинов, многое в этих процессах уже понятно, но остается много неясного. Во всяком случае, такие явления, как маундеровский минимум и другие подобные сбои режима генерации солнечной активности, а также существование более длинных периодов (80 или 2400 лет), еще требуют объяснения. Еще раз хочется подчеркнуть: мы знаем о Солнце очень много, о многом догадываемся, но целый ряд существенных деталей жизни светила остается для нас загадочным. Работы для гелиофизиков хватит еще надолго.

Влияет ли Солнце на происходящее на Земле? Ответ очевиден. Можно сказать так: все, что происходит на поверхности Земли, осуществляется благодаря трансформированной солнечной энергии. Факт наличия газообразной атмосферы и жидкой гидросферы на Земле обусловлен постоянным приходом солнечного тепла. Движения воды в океане и воздуха в атмосфере, круговорот воды в природе, ток рек, жизнь биосферы – все это питается солнечной энергией. Небольшой вклад в энергобаланс земных оболочек вносит тепло, просачивающееся из глубин Земли. Поэтому, с учетом последней оговорки, можно утверждать: облик нашей планеты нарисован Солнцем.

Стабильность средней температуры на Земле обеспечивается высоким постоянством солнечного энерговыделения. Напомним: поток солнечной энергии колеблется на короткой временной шкале, но не больше чем на 0,5 %.

Впрочем, все это люди интуитивно понимали уже очень давно, задолго до возникновения науки. Вопрос, на самом деле, состоит в другом. Понятно, что спокойное Солнце обеспечивает на Земле те стабильные условия, которые позволяют нам на ней существовать. Но влияет ли на эти условия Солнце активное? Оказывает ли воздействие на земные процессы сложная и многогранная солнечная активность, – или эти причудливые игры солнечных магнитных полей в 150 миллионах километров от нас никак на нас не влияют – как ни на что не влияют (кроме наших эстетических чувств) сменяющиеся картинки в калейдоскопе?

Этот вопрос возник давно, и вокруг него до сих пор идут бурные споры. На первый взгляд, влиять вроде бы нечему. Замкнутые петли магнитного поля солнечных пятен до Земли не достают. Если же во время вспышек заряженные частицы и выбрасываются в космос, то магнитное поле Земли не пускает их в атмосферу. Усиление потока ультрафиолетового и рентгеновского излучения во время вспышек также не пропускается к поверхности Земли ее воздушной оболочкой. В результате даже во время мощных солнечных вспышек загорать не опаснее, чем обычно: поток ультрафиолета у поверхности Земли почти не меняется. В общем, от Солнца мы достаточно далеки и вдобавок прикрыты от всплесков его излучений щитами атмосферы и магнитного поля.

Но так ли верен этот первый взгляд?.. 6 мая 1852 года на заседании Лондонского королевского общества (академии наук) был зачитан мемуар Эдуарда Сабина, в котором говорилось об удивительном совпадении циклов солнечных пятен и циклов так называемых магнитных бурь . Этот термин предложил выдающийся немецкий естествоиспытатель, барон Александр фон Гумбольдт (1769–1859). Магнитные бури проявлялись в том, что иногда стрелки компасов начинали беспорядочно поворачиваться. При этом выяснилось, что это явление имеет глобальный характер: международная сеть первых магнитометров, введенная в строй по настоянию Александра фон Гумбольдта и выдающегося математика физика и астронома Карла Гаусса (1777–1855), фиксировала магнитные бури одновременно на пяти континентах! Сабин указал, что эпохи минимумов и максимумов для циклов солнечных пятен, обнаруженных Швабе, и циклов магнитных бурь полностью совпадают. 31 июля того же года об аналогичном выводе заявил Рудольф Вольф в Берне, 18 августа – Альфред Готье в Сионе. Это тройное открытие подтверждало объективность сделанных выводов.

Со временем статистика пополнялась. Появление аномально крупных групп пятен на Солнце неоднократно сопровождалось магнитными бурями и полярными сияниями. В феврале 1892 года наблюдалась просуществовавшая на протяжении пяти оборотов Солнца самая крупная группа пятен за всю предыдущую историю наблюдений. Прохождение этой группы пятен по солнечному диску сопровождалось мощным полярным сиянием. Новые и новые случаи подтверждали обнаруженную закономерность.

Как было указано выше, 1 сентября 1859 года Кэррингтон впервые в мире наблюдал на Солнце «белую вспышку». В этот период, с 28 августа по 4 сентября, на всем земном шаре бушевала магнитная буря. Направление и напряженность магнитного поля Земли стремительно и бессистемно менялись. Стрелки компасов беспорядочно метались. Прервались телеграфные сообщения, телеграфные аппараты искрились. Наблюдались мощнейшие полярные сияния, которые охватили огромные площади, спустившись до низких широт. Магнитометры зарегистрировали сильнейший всплеск магнитного поля Земли как раз в тот момент, когда Кэррингтон и Ходжсон наблюдали вспышку на Солнце…

Рис. 25. Вид группы пятен воспроизведен по зарисовке Кэррингтона. Гигантская группа пятен в сентябре 1859 года породила серию мощных вспышек, на Земле разразилась сильнейшая магнитная буря

По выражению Бальфура Стюарта, наблюдателя Солнца в обсерватории Кью, «Солнце было захвачено на месте преступления!»

Сегодня мы знаем, что причиной магнитных бурь и полярных сияний являются не сами пятна, но результаты мощных солнечных вспышек, которые происходят вблизи пятен. Мощные потоки протонов спустя сутки-двое после вспышки достигают внешней магнитной оболочки Земли – так называемой магнитосферы, вызывая в ней сильные изменения (магнитные бури). Но поскольку мощных вспышек без пятен не бывает, цикличность пятен определила и цикличность магнитных бурь.