Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres]

На этом этапе Штеенбек, видимо, решил, что пора заняться чем-то менее людоедским. Он собрал группу из двух студентов и стал изучать с ними вопросы переноса магнитных полей в хорошо проводящей движущейся жидкости. Видимо, он полагал, что эта тема достаточно нейтральная, так как не хотел опять ввязаться во что-нибудь сомнительное.

Студенты оказались хорошими. Один из них, Фриц Краузе, на излете войны был мобилизован, попал в советский плен, вернулся оттуда не очень скоро и теперь хотел заняться мирной наукой. Из плена он вынес любовь к русской классической музыке. Когда мы гуляли с ним по Киеву, он удивлялся, что вид Золотых ворот не вызывает у меня четких ассоциаций с музыкой Мусоргского. Другой студент, Карл-Хайнц Рэдлер, во время войны был еще ребенком. У него дома, совсем, между прочим, рядом с дачей Эйнштейна, хранится детский альбом с потрясающими марками мая 1945 г. – я видел сам! На марках нет ни цены, ни названия страны, а значится лишь набранное большими буквами русское слово «Почта». А при выходе с железнодорожного вокзала в то время можно было увидеть надпись тоже по-русски: «Сапожник-портной».

Видимо, Штеенбеку не так легко давалось научное руководство. Сохранились слова, с которыми он, заядлый курильщик, обращался к своим некурящим студентам: «Вы живете как свиньи – те тоже не курят».

Несмотря на все трудности, работа пошла. Статья была написана с немецкой тщательностью и педантичностью. В ней было перечислено много всевозможных величин, которые авторы последовательно обозначили буквами греческого алфавита. Самым первым в тексте шел именно тот коэффициент, существование которого предполагал Паркер, естественно обозначенный греческой буквой альфа. Под таким несколько диким названием этот важный эффект вошел в науку. Теперь он так и называется – альфа-эффект.

Так был открыт основной механизм, с которым связано происхождение магнитных полей небесных тел.

Рассказывают, что в молодости Колмогоров колебался, будучи не в состоянии решить, чем заняться – математикой или историей. История отпала якобы потому, что в ней одно и то же утверждение нужно доказывать разными способами, а лишь одного способа недостаточно. Не так существенно, насколько правдива эта легенда, однако в физике тоже очень важно обосновывать свои мысли, используя максимальный набор точек зрения.

Поэтому необходимо объяснить, как же представление о динамо совмещается с представлением о вмороженности магнитного поля. Ведь, в самом деле, если магнитные линии «приклеены» к частицам движущейся жидкости, то как может случиться, что на том месте, где была одна магнитная линия, их окажется сначала две, потом четыре и т. д.?

Простое и понятное объяснение этому удвоению магнитного потока дал Я. Б. Зельдович. Произошло это не совсем обычным образом. Зельдович был одним из руководителей советского атомного проекта. Поэтому ему нельзя было ездить за границу. Возможно, по мнению читателя, это нелогично. Я с этим соглашусь, но такие тогда были правила. Должен сказать, что одна моя иностранная коллега, с которой мы вместе работали несколько десятков лет, вдруг призналась, что она долгое время не могла рассказывать мне о своем отце: оказывается, он тоже работал в какой-то интересной организации, а разговор у нас с ней шел о проблемах с престарелыми родителями.

Прошло время, и Якова Борисовича все-таки иногда стали выпускать за границу. В социалистические страны, естественно. Выпустили в Польшу, на конференцию в Краков. Нам сейчас трудно оценить то состояние эйфории, в котором находился по этому поводу академик.

На конференции в Кракове как раз и возникла дискуссия о том, как же можно удвоить магнитный поток при соблюдении вмороженности. Зельдович мгновенно отреагировал. Он сказал оппоненту: «Дайте-ка мне ваш ремень. Смотрите: я его сначала вытягиваю вдвое, потом складываю в восьмерку, а потом накладываю две петли восьмерки друг на друга так, чтобы направления магнитных полей в них совпадали. Ну а потом небольшая диффузия чуть-чуть сгладит мелкие детали – и магнитный поток удвоится».

Демонстрация была очень наглядной. Оппонент Зельдовича особенно возражать не мог: приходилось поддерживать брюки руками. Случай запомнился всем, и восьмерка Зельдовича – так стали называть этот процесс – вошла в жизнь. Самому Зельдовичу не пришло в голову написать про это объяснение специальную статью: казалось, что рассказать о новой мысли в таком прекрасном месте, как Краков, уже более чем достаточно. Повезло, что в науке все-таки в основном работают интеллигентные люди, которые запоминают авторов открытий и пишут о них в своих работах.

Альфа-эффект играет решающую роль при генерации магнитных полей на Солнце, да и в других небесных телах, но чему же равна альфа? Этот вопрос, естественно, возник на самых первых же этапах изучения этого механизма генерации.

Рассказывают, что, когда к Паркеру заходили научные друзья и знакомые, они спрашивали: «Юджин, ты говоришь о каком-то коэффициенте альфа. (Точнее, Паркер называл этот коэффициент гаммой – до работ Штеенбека и сотрудников было еще далеко.) Чему же равна эта альфа?» – «Да бери 10 % от скорости (они измеряются в одних и тех же единицах) – и не ошибешься», – советовал Паркер.

Это, конечно, совершенно ненаучный совет, но, как показало время, он очень близок к тому, что действительно происходит на Солнце.

Следующим шагом в поисках оценок для альфы стала дипломная работа Фрица Краузе. Видимо, рецензент потребовал придумать хоть что-то для такой оценки. Краузе рассуждал примерно так: «Формулу для силы Кориолиса я знаю. Эта сила – вектор, точнее псевдовектор. Из него нужно построить скаляр [15] Скаляр – величина, выражающаяся одним числом, не зависящим от выбора системы координат, псевдоскаляр меняет знак при переходе от правой системы координат к левой. – Прим. авт. , точнее псевдоскаляр. Простейший путь для этого – помножить этот вектор на какой-нибудь другой вектор, возникающий в задаче. Понятно, что во всех реальных небесных телах меняется плотность. А ее градиент – вектор. Умножу-ка я мой псевдовектор на градиент плотности, а потом поделю на что-нибудь входящее в задачу, что дает правильную размерность (размерность скорости)!» Так получилась знаменитая формула Краузе, которой несколько десятилетий пользовались все специалисты по динамо за неимением лучшего.

Дипломные работы студентов, как правило, не публикуют в хороших журналах. К счастью, в Германии эти дипломы все-таки печатают в специальных сборниках. Это очень труднодоступная литература. Естественно, на немецком языке. Тем не менее прочитали и много лет ссылались на формулу Краузе, правда, часто как на элемент физического фольклора.