Чтение онлайн

Вот пример. Мы только что убедились, насколько полезно использовать данные о секторной структуре межпланетного магнитного поля. Откуда же брать эти данные? Постоянное патрулирование солнечного ветра с борта космического корабля обошлось бы довольно дорого. Но природа сделала неожиданный подарок своим исследователям: оказалось, что за межпланетным полем можно следить с поверхности Земли. Обнаружено это было так. В 1965 году магнитологи супруги Л. Г. и С. М. Мансуровы заметили, что даже в магнитоспокойное время, когда самописцы магнитографов выписывают плавные кривые, вертикальная составляющая магнитного поля на поверхности Земли в полярных районах (полярнее магнитной широты 80°) оказывается в дневные часы пониженной у одного магнитного полюса и повышенной у другого. Проходит дней восемь, и картина меняется на обратную.

С чем связаны эти систематические изменения магнитного поля, тогда никто не знал. Но вскоре появились сообщения о секторной структуре магнитного поля в межпланетном пространстве — в солнечном ветре. Они были обнаружены с помощью приборов, установленных на борту космического корабля. Затем американский исследователь Л. Свалгаард и независимо от него чуть позже С. М. Мансуров показали, что изменение картины на обратную соответствует переходу Земли в другой сектор межпланетного магнитного поля. Оказалось даже, что такие изменения магнитного поля на Земле во много раз превосходят величину межпланетного поля. Эта закономерность получила название эффекта Свалгаарда — Мансурова (или Мансурова — Свалгаарда).

Открытие позволило судить не только о том, в каком секторе межпланетного магнитного поля находится Земля в настоящий момент, но и получать данные о солнечном ветре, относящиеся к тем доспутниковым временам, когда сам солнечный ветер был лишь смутной догадкой теоретиков. Эту информацию предоставили старые записи показаний наземных магнитографов.

В научных публикациях коллег довольно долго не было заметно какого-либо отклика на это открытие.

По-видимому, Мансурова это несколько смущало. Так, однажды он попросил меня завести об этом эффекте речь с Б. А. Тверским, видным теоретиком, работающим у нас в институте (сам Сергей Михайлович вместе со своей женой Лидией Георгиевной были сотрудниками Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн). Мансурова интересовало, что скажет Тверской.

Борис Аркадьевич меня выслушал, посмотрел задумчиво и произнес: "Да-а, я слышал про этот эффект". Это было все, что я смогла тогда передать Сергею Михайловичу.

Через год к этому прибавилась еще одна фраза, Тверской обронил ее, выступая на семинаре: "Вот Мансуров заметил интересный эффект…" И еще через два года — в разговоре со мной — сказал: "Я думаю об этом уже несколько лет по двенадцать часов в сутки и ничего не могу придумать". Это, конечно, была гипербола, за несколько лет Тверской получил много важных результатов. Но был в его словах и прямой смысл: все размышления о магнитосфере так или иначе затрагивают проблему воздействия на нее солнечного ветра, а эффект Свалгаарда — Мансурова как раз проявление такого воздействия.

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 кладоискательством.

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.

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.