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

К моменту, когда радиоастрономы осознали все эти обстоятельства, произошло событие, во многом определившее судьбы изучения магнитных полей галактик. К этому времени хозяйство ФРГ восстановилось после военной катастрофы и руководители немецкой науки стали обдумывать, как можно хотя бы отчасти восстановить славные традиции немецкой науки. Предусмотрительные ученые мужи справедливо решили, что нет смысла догонять ушедших вперед конкурентов и гораздо лучше заняться чем-то принципиально новым. Были выделены деньги на строительство очень большого радиотелескопа. Он был построен недалеко от Бонна, в горах, в местечке с красивым названием Эффельсберг. Для научного руководства новым телескопом был приглашен Рихард Вилебинский. По происхождению он поляк, но вырос и выучился радиоастрономии в Австралии – стране, которая традиционно является одним из лидеров в этой области науки. Между прочим, он всегда был горячим сторонником научного сотрудничества с астрономами нашей страны.

Вилебинский правильно выбрал направление для научного прорыва – наблюдение магнитных полей внешних галактик (то есть не Млечного Пути) с помощью вычисления мер фарадеевского вращения и других характеристик поляризованного излучения межзвездной среды спиральных галактик.

Вилебинскому удалось сформировать работоспособную научную группу, которая со временем выросла в сообщество замечательных радиоастрономов, на несколько десятилетий ставших абсолютными лидерами в этой области.

Трудно описать всех членов этой группы, поэтому назову только некоторых. Прежде всего это Райнер Бек, ставший на несколько десятилетий безусловным лидером в наблюдении магнитных полей галактик, а также крупные ученые Марита Краузе и Элли Бергхьюзен, нидерландский радиоастроном, выпускница Лейденского университета, знаменитого своими традициями радиоастрономии. Все эти люди – яркие индивидуальности, о которых в кругах специалистов ходят легенды. Когда встречаются два эксперта в области магнитных полей галактик, то тут же вспоминают, как оба в одно и то же время были в гостях у Элли и как она кормила всех супом, сделанным из одного пакетика концентрата.

Именно группа Института радиоастрономии в Бонне получила основные наблюдательные сведения о магнитных полях спиральных галактик. Кроме спиральных, есть и другие виды галактик, но именно спиральные наиболее интересны для понимания галактического магнетизма.

Очевидно, никакое научное лидерство не может продолжаться бесконечно долго. Сменяются научные поколения и научные приоритеты. Со временем к немецкой группе присоединились и коллеги, и конкуренты. Расскажу об одной из групп, которые конкурируют с немецкими астрономами. В 90-х гг. прошлого века радиообсерватория Ягеллонского университета в Кракове, в Польше, представляла собой коллекцию ретротехники. Не было ни оборудования, ни тематики, ни денег: в стране выполнялся план Бальцеровича, что было тяжелее реформ Гайдара. Берусь утверждать это на основании личного опыта.

Руководство Ягеллонского университета и обновленное руководство обсерватории поставили цель сохранить обсерваторию и найти для нее научную нишу, в которой можно было бы занять лидирующие позиции в науке. Реализацию плана они видели в тесном сотрудничестве с группой из Бонна (где не хватало исследователей младшего поколения) и в концентрации усилий по изучению магнитных полей карликовых галактик. План блестяще удалось воплотить. Не берусь утверждать, надолго ли, но магнитные поля карликовых галактик теперь польская тематика.

Мне почему-то кажется, что это поучительные истории.

Можно спросить, стоило ли тратить столько сил на наблюдения каких-то слабых магнитных полей далеких галактик? Конечно, с помощью этих наблюдений нельзя прямо решать народнохозяйственные проблемы. Однако на опыте изучения магнитных полей спиральных галактик выросло новое поколение радиоастрономов, которое поставило перед собой совершенно новые планы, потребовавшие новых достижений в наблюдательной технике. При планировании и строительстве новых радиотелескопов пришлось решать очень сложные задачи с помощью методов, которые обязательно пригодятся при решении совершенно земных проблем.

Магнитные поля галактик слабые, но это не значит, что они неинтересны астрономии и астрофизике. Судить о том, важно или неважно магнитное поле, приходится не по абсолютным значениям его напряженности, а по сопоставлению этой величины с другими сходными величинами: Солнце и галактики – очень разные объекты. И в Солнце, и в спиральных галактиках плотность энергии магнитных полей сопоставима с плотностью энергии движений (исключая общую энергию вращения), так что магнитные поля могут влиять на течения вещества и Солнца, и галактик и воздействовать на другие физические процессы. А кроме того, интересно, что бывают магниты размером с целую галактику.

Есть и еще один резон изучать магнитные поля галактик. Считается, что природа магнетизма галактик, звезд и планет имеет много общего (мы еще вернемся к этому вопросу). Существует много теоретических работ, в которых строятся различные модели происхождения этих магнитных полей. Нет сомнений, что космический магнетизм связан с процессами, происходящими не на поверхности, а внутри небесных тел. Интересно сравнивать эти модели с наблюдениями. Для Солнца, звезд и планет мы вынуждены использовать косвенные приемы, чтобы узнать, что именно происходит в глубинах этих тел, даже если мы хорошо знаем, что происходит на поверхности. Причина понятна: Солнце и Земля непрозрачны и мы не можем наблюдать то, что происходит в их глубинах. Галактики представляют собой счастливое исключение: они прозрачны (по крайней мере, частично) и для оптического, и для радиоизлучения, так что мы можем заглянуть прямо в ту область, в которой работает огромная динамо-машина, создающая магнитное поле. Обидно было бы упустить эту возможность!

Казалось бы, мы уже обсудили этот вопрос. Магнитное поле Солнца наблюдают прежде всего по эффекту Зеемана. Это, конечно, правда, но не вся. Оказывается, нам очень интересно не только состояние магнитного поля Солнца сегодня и в прошедшие несколько лет. На Солнце происходят важные процессы, длительность которых интересно проследить на протяжении десятилетий и столетий, – мы расскажем о них позже.

Оказывается, узнать, как вело себя магнитное поле Солнца до того, как люди научились измерять его, можно по данным о солнечных пятнах.

«Взирая на солнце, прищурь глаза свои, и ты смело разглядишь в нем пятна», – проницательно заметил Козьма Прутков. Это, пожалуй, все-таки преувеличение. Смотреть на Солнце опасно, пятна на нем видны не всегда, но, действительно, большие солнечные пятна можно наблюдать невооруженным глазом. Люди делали это с незапамятных времен и писали об этом в разнообразных летописях. В частности, русские летописи упоминают пятна как «гвозди на Солнце» (так написано в Никоновской летописи под 1365 и 1371 гг.) [1] Полное собрание русских летописей. Т. IX–XIV. СПб, 1863 – Пг., 1918. Переизд.: М., 2000. .