Диалоги (сентябрь 2003 г.)
Шрифт:
На самом деле проблема состоит еще и в том, что даже многие солнечники, не говоря уже о специалистах в других направлениях астрономии, солнечную активность воспринимают чрезвычайно упрощенно. Спроси я вас, что вы знаете о солнечной активности? Вы же, наверное, скажете: «Я знаю, солнечные пятна есть на Солнце».
А.Г. Я знаю о солнечных циклах, я знаю о солнечных пятнах.
В.О. Прекрасно. То есть вы знаете следующее: на Солнце бывают солнечные пятна, которых в какие-то годы больше, в какие-то годы меньше. Таким образом возникает 11-летний цикл солнечной активности: есть максимум, есть минимум. Но кроме того, на Солнце бывают вспышки, о чём большинство уже знают гораздо меньше. Такое представление о солнечной активности настолько распространено,
На самом деле это уже не совсем так. За последние, скажем, лет 20-30 мы несколько поумнели и поняли, что Солнце и вообще солнечная активность – это комплекс сложнейших и взаимосвязанных явлений. С одной стороны, мы научились понимать взаимодействие полей разных характерных масштабов. Есть поля относительно малые, локальные поля, они и образуют солнечные пятна, они перемещаются, двигаются, их действительно в какие-то годы больше. Скажем, в районе 2000 года их было больше, сейчас их число уменьшается, становится всё меньше и меньше, и, по-видимому, мы придем к минимуму числа солнечных пятен в 2007 году.
Но это отнюдь не значит, что одновременно с этим уменьшается солнечная активность. На самом деле она переходит в явление другого характерного масштаба. Есть магнитные поля меньших размеров, меньшей напряженности – в пятнах напряженность составляет 3–5 тысяч Гаусс. Для сравнения скажу, что магнитное поле Земли, это пол-Гаусса. То есть поле Солнца на 4 порядка больше, гигантское магнитное поле. Это, собственно, и определяет сущность солнечного пятна. Но на поверхности Солнца есть поля других масштабов и другой напряженности – всего лишь в сотни Гаусс. Главное – они охватывают всю поверхность Солнца, и они меняются в противофазе. То есть тогда, когда мы видим минимум солнечной активности по пятнам, мы видим своего рода максимум солнечной активности по крупномасштабным полям. И поэтому говорить о том, что есть какой-то период «спокойного Солнца» или «активного Солнца» можно только, если вы дополнительно определяете, что вы имеете в виду в данном случае под термином «солнечная активность».
А.Г. То есть единого, стабильного – такого как у Земли – магнитного поля у Солнца нет, это некая система магнитных полей.
В.О. В общем, да. Можно сказать следующее. Есть то, что мы называем квазидипольным полярным магнитным полем, которое в какие-то периоды времени напоминает магнитное поле Земли. Но оно, во-первых, непостоянное, каждые 11 лет меняется его знак, чего совершенно нет у Земли. У Земли переполюсовки магнитного поля тоже бывают, но у них характерные времена – миллионы лет. И во-вторых, оно не является таким мощным, как на Земле. Ведь на Земле магнитные полюса по своей напряженности – всё, они определяют основу. На Солнце же гораздо более сложное взаимодействие.
Но здесь ещё надо обратить внимание вот на что. Эти крупномасштабные поля раньше несколько пренебрежительно назывались фоновыми полями и раньше даже и не очень-то изучались. Кстати, и изучать их гораздо труднее, потому что они гораздо слабее, напряженность у них меньше, и нужны специальные инструменты для того, чтобы их изучать. Но оказалось, что, несмотря на то, что они более слабые, они и определяют собой более мощные локальные поля. Если мы возьмем развитие по времени, то увидим, что эволюция глобальных магнитных полей, как мы их называем, или крупномасштабных магнитных полей, примерно на пять лет опережает развитие локальных полей, более мощных, но занимающих на поверхности Солнца площадь, не превышающую, скажем, одной десятой процента.
А.Г. Причем они локализованы.
В.О. Они локализованы в пятнах, а вокруг пятен ещё есть яркие образования, которые называются факелы или флоккулы, в зависимости от того, в какой линии они наблюдаются. Сейчас, я вижу, показывается картинка: так выглядит Солнце, если его наблюдать в рентгеновских лучах, в лучах, в которых мы видим верхнюю часть атмосферы Солнца, наиболее горячие слои. Тут видны и пятна, и активная область.
А.Г. То есть всё Солнце состоит из пятен, по сути дела.
В.О. Не совсем так. Я бы сказал, что всё Солнце состоит, скорее, из петель, из магнитных трубок. Если ещё раз посмотреть, то видны такие тончайшие прожилочки. Всё Солнце на самом деле – и это парадоксально – состоит из тонких трубок, очень малых характерных размеров, которые организованы, в свою очередь, неким очень крупномасштабным полем. Вот такая своеобразная иерархия. Сейчас вы видите эти тонкие трубки, как они развиваются, как они движутся, переливаясь, переходя одна в другую, взаимодействуя.
А.Г. Они оформлены в петли.
В.О. Они оформлены в петли, это типичная структура петли, типичная структура магнитного поля на Солнце. И когда эти петли взаимодействуют между собой, возникают солнечные вспышки, о которых многократно говорилось и о которых знают уже почти все. Это кратковременные, длящиеся в течение нескольких минут или десятков минут, выделения очень мощной энергии с выбросом вещества в космос, во все стороны, в том числе и к Земле.
Это сложный вопрос, природу вспышек мы до конца тоже ещё не знаем. На самом деле можно определенно утверждать, что это опять же выделение всё той же магнитной энергии. Когда магнитная петля закручивается сложными движениями вещества… Но надо сказать, что на Солнце есть специфика, дело в том, что вещество в фотосфере тащит за собой магнитное поле, и поэтому магнитное поле закручивается сложнейшим образом, при этом возникают области накопления энергии в этих петлях, и энергия в какой-то момент может резко выделиться, как иногда говорят, происходит пересоединение. До конца неясен вопрос: происходит ли это пересоединение в результате нестационарного процесса, само собой, как своего рода самовозгорание или есть какие-то дополнительные движения, дополнительные толчки, которые приходят снизу и вызывают это пересоединение, это выделение вещества. Но определенно энергия идет из магнитного поля, и эта энергия магнитного поля перерабатывается в выброс вещества, в выделение протонов, частиц высоких энергий, которые идут к Земле.
А.Г. Магнитная пушка своего рода получается.
В.О. Своего рода да. Здесь многое зависит от особенностей вспышки, от конструкции, иногда это действительно выглядит как магнитная пушка, особенно если это происходит при выделении энергии в большом пространственном масштабе. Как мы говорили, аналогом солнечного пятна является корональная дыра, а аналогом вспышки, которая чаще происходит в локальных полях, является так называемый корональный выброс массы. Мы ещё увидим это на некоторых картинках. Тогда происходит выброс вещества. Иногда как бы возгорается всё Солнце (на самом деле, конечно, не всё Солнце), это мы называем корональный выброс типа гало. Что это значит? Это значит, что выброшено вещество, и оно идет к Земле и тогда нам кажется, что Солнце со всех сторон окружено этим веществом.
А.Г. У вас есть иллюстрация, по-моему, которую у вашего коллеги из Германии специально попросили для нашего разговора.
В.О. Да, да, мы её увидим несколько позднее. Я хочу публично поблагодарить моего коллегу профессора Райнера Швенна, который специально для этой передачи разрешил использовать эту подготовленную им проекцию. Здесь происходит выброс вещества типа гало, и вещество идет дальше, распространяясь по межпланетной среде, к Земле, и наталкивается на земную магнитосферу. Собственно, так возникает магнитная буря – происходит пересоединение уже теперь в окрестностях Земли, в хвосте магнитосферы и…