Небесные сполохи и земные заботы.
Шрифт:
Вспомним, что говорилось об Х-точке: пересоединение в ней может идти, когда силовые линии, ее образующие, имеют противоположные направления, и "запрещено", когда они направлены одинаково. Силовые линии дипольного магнитного поля Земли встречают поток солнечного ветра своей наиболее удаленной от Земли, экваториальной, частью. Они тянутся от Южного полушария к Северному и в месте встречи с солнечным ветром направлены с юга на север (см. рис. 6). Значит, по Данжи, пересоединение возможно лишь в те моменты, когда поток солнечного ветра приносит с собой магнитные силовые линии противоположного направления — с севера на юг. Отсюда важность межпланетного магнитного поля южного
Специалисты часто говорят о важности южной составляющей межпланетного магнитного поля. Действительно, взглянув с более широкой точки зрения, легко представить себе пересоединение соприкасающихся семейств скрещенных силовых линий. Очевидно, оттянутость "тетивы", получившейся при таком пересоединении, зависит от угла между соприкасающимися силовыми линиями: когда в Х-точке силовые линии направлены противоположно, сила натяжения "тетивы" наибольшая; когда направлены в одну сторону, она нулевая; при других углах между линиями она имеет промежуточные значения.
Чем больше напряженность магнитного поля, которую характеризуют густотой силовых линий, тем больше должно образовываться "изломанных", пересоединенных линий. Поэтому чем больше величина южной составляющей магнитного поля в солнечном ветре, тем эффективнее, заметнее пересоединение, тем больше силовых линий становится хвостовыми, тем больше полярная шапка и тем дальше отъезжает авроральный овал от полюса, сползая в низкие широты.
Напрашивается вопрос: не было ли связано зарево, встревожившее Древний Рим, с таким расширением овала? Точный ответ дать нельзя. Авроральный овал был обнаружен лишь в 60-х годах нашего столетия, и за время его наблюдений не случалось, чтобы он уходил в такие низкие широты. Но в средних и низких широтах бывают сияния другой природы, связанные с высыпанием в атмосферу частиц из внутренних, близких к Земле районов магнитосферы (из плазмосферы). Эти сияния крайне редки, поэтому они остаются плохо изученными по сравнению с сияниями аврорального овала, которые горят всегда.
Обратный вопрос: может ли авроральный овал так близко подойти к магнитному полюсу, что стянется в точку? Такого тоже никто не видел. По наблюдениям, он достигает некоторого предельного размера и меньше уже никогда не бывает. Впрочем, крайне сжатым овал бывает нечасто, и свойства магнитосферы при таком состоянии овала пока еще плохо выявлены.
Нет необходимости перечислять другие важные следствия из гипотезы Данжи, объясняющие реально наблюдаемые черты магнитосферы. Их много. Трудно даже назвать какую-либо космофизическую теорию, которая могла бы сравниться с этой гипотезой по количеству подтвердившихся выводов. Почему же все-таки ее продолжают называть гипотезой, концепцией, но не теорией?
Вернемся к тому месту, где мы впервые заговорили о пересоединении. Все ли там понятно? Пересоединение мы вообразили, но есть ли оно на самом деле? По сей день далеко не ясно, какой физический механизм может обеспечить достаточно быстрое пересоединение достаточно большого количества силовых линий, чтобы благодаря этому получился достаточно быстрый отток вещества из окрестности Х-точки. Судить об этом можно, лишь зная числа, а числа остаются неизвестными.
От физической теории ждут описания явления не только с качественной, но и с количественной стороны. Физики проверяют себя числом. Даже очень грубое его определение полезно, хотя бы как взгляд на неизвестную картину через плохо подобранные очки: можно потерять детали, можно что-то перепутать, но все-таки исключается случай, что мы видим существенное там, где вообще ничего нет. Поэтому теории более частные, отрывочные, но дающие
А что говорят наблюдения? Если интересоваться глобальными чертами магнитосферы, то, как мы уже видели. с их описанием концепция Данжи прекрасно справляется. Обратимся теперь к самой Х-точке. Соответствует ли то, что там происходит, идее пересоединения?
Космические аппараты предоставили науке замечательную возможность вести измерения непосредственно в космосе. Приборы подробно информируют исследователя о состоянии той точки космического пространства, где находится корабль, в тот момент, когда он там находится. Это позволило выявить очертания магнитосферы, распределение электрического и магнитного поля в ней, общий характер движения заполняющих магнитосферу частиц. Но изучение изменений, происходящих в магнитосфере, — несравненно более трудная задача.
Представим себе, что человеку часто приходится пересекать в разных направлениях какой-нибудь лесок. Довольно скоро он станет представлять себе его очертания, несмотря на то что из-за деревьев, как известно, леса не видно. Но вот человеку, многократно пересекающему стадион во время репетиции массового выступления спортсменов на празднике, намного труднее понять, какие фигуры будет видеть на поле стадиона зритель, сидящий на трибуне. Даже если потом этот человек во время праздника все увидит своими глазами, ему трудно будет уловить, какие именно моменты перестроения участников он наблюдал, двигаясь среди них.
Недавно были проведены спутниковые наблюдения в области предполагаемой Х-точки на дневной стороне магнитосферы. Оказалось, что состояние частиц плазмы в самой этой области не так уж сильно зависит от межпланетного магнитного поля. Означает ли это, что пересоединение не происходит вовсе и качественные выводы Данжи лишь случайно совпадают с опытом, или мы просто не улавливаем общую картину пересоединения, когда следим за поведением частиц вдоль траектории космического аппарата (этого "микроприбора" по отношению к глобальной картине ближнего космоса), — это покажет будущее. Острая полемика ведется и по поводу спутниковых наблюдений в области, где должна находиться ночная Х-точка.
Итак, Данжи, не углубляясь в проблему воздействия потоков солнечного вещества на магнитосферу, предположил, что она решена, и пошел дальше. Это позволило ему блестяще объяснить строение околоземного пространства и изменения в нем. Он не распутал гордиев узел современной космофизики — явления в Х-точке, он решительно разрубил его. Но проблема, которую Данжи обошел, настолько важна, что разобраться с Х-точкой необходимо. Гордиев узел еще предстоит распутать.
6. Там, где исчезает голубой цвет неба
Природа наделена гораздо более богатым воображением, чем мы.
Аудитория физфака МГУ. В глубине амфитеатра — длинный массивный стол, за ним — две доски во всю стену. Если нажать кнопку, полотно доски с шуршанием уходит вверх, поднимая только что написанные формулы и открывая место для новых.