ВНИМАНИЕ: СОЛНЦЕ СПОКОЙНО!
Год спокойного Солнца. Не правда ли, это звучит как-то по-восточному? Напоминает не то «Страну утренней свежести», не то «Страну восходящего солнца», как в древности называли Корею и Японию. А между тем Международный год спокойного Солнца (МГСС) вовсе не образное поэтическое словосочетание, а строгий термин. Это название нового научного международного мероприятия, свидетелями которого мы скоро станем.
Каждые сутки на нашей планете происходит не такое уж заурядное астрономическое явление. Ночная тень постепенно (а в тропиках — довольно быстро) отступает, небо светлеет, и из-за горизонта появляется гигантский светящийся газовый шар. Свет его заливает все кругом, и начинается новый день.
«Постойте, какое же это «астрономическое явление»? Это просто рассвет, а «газовый шар» — это Солнце!»
Да, конечно. Но только потому, что это чудо ежедневное, что такое событие случается каждые 24 часа, мы так к нему привыкли.
В далекие времена детства человеческого рода, когда люди еще не умели по-научному объяснять явления природы, они поклонялись этим явлениям. И в честь самого величественного из них — Гелиоса, Ярлла, Молоха или Ра (так каждый народ по-своему называл Солнце) — строили храмы, ваяли статуи, высекали изображения. Жрецы творили молитвы великому богу жизни. Теперь не религия, а наука занялась явлениями на небе. И новые научные «храмы» — астрономические обсерватории, разбросанные по всему свету, несут «Службу Солнца».
Первыми встречают день Австралия и Японские острова. Астрономы Токийской обсерватории ежесуточно первыми берут светило под контроль. Земля поворачивается, подставляя живительным лучам все более западные свои края, и светило попадает в сферу действия советской Дальневосточной станции Службы Солнца, расположенной на берегах Уссури. Проходит час-другой, и к наблюдению приступают астрономы в Иркутске, Алма-Ате, Ташкенте. Утро шагает через Каспий, и на Солнце нацеливают свои приборы азербайджанские ученые в Пирку-ли, близ Баку, и грузинские астрономы в Абастумани. Вслед за Горной астрономической станцией под (а вернее сказать — над) Кисловодском, в работу включаются Крым и Красная Пахра, Москва и Пулково, Киев и Львов.
Далее эстафету принимают астрономы в Потсдаме и Пльзене, в Любляне и Вроцлаве, в Пик-дю-Миди (по-французски это значит «Пик Полудня») и в Гринвиче. А там, за Атлантикой, Солнце встречают телескопы Смитсониан-ской обсерватории в Вашингтоне, обсерватории Тонанцинтла в Мексике (не здесь ли ацтеки приносили жертвы светилу?), Боулдерской в Колорадо, Оттавской в Канаде, Сакраменто Пик в Калифорнии. Одновременно в южном полушарии Солнце «передают» друг другу астрономы Аргентины и Перу, пока оно не погрузится в волны Тихого океана, чтобы снова встать над Дальним Востоком.
А зачем, спрашивается, ученые так старательно «конвоируют» наше светило?
Солнце — ближайшая к нам звезда, «обычная», «нормальная» звезда, по-видимому, мало чем отличающаяся от многих других. Значит, если хочешь познать законы звездного мира, проникнуть в тайны вселенной, исследуй сперва ближайшую из звезд — Солнце.
Но дело не только и не столько в этом. Дело еще и в том влиянии, которое оказывает Солнце на наши земные дела. Наше существование настолько связано со светилом, что не будет преувеличением сказать: мы живем «по милости» Солнца. Оно единственный источник света и тепла в нашей планетной системе, и никакая жизнь без него не была бы возможной. Наконец, слишком многие физические явления находятся в прямой или косвенной связи с Солнцем. И чем дольше ученые следят за светилом, тем больше таких связей они замечают.
Больше трех веков назад Гали-лео Галилей впервые направил телескоп в небо. Он заметил, что пятна на Солнце (а об их существовании было известно и раньше) как бы движутся от одного края светила к другому. Поэтому Галилей заключил, что Солнце вращается вокруг своей оси. С начала XVII века ученые начали собирать сведения о появлении и исчезновении пятен на Солнце. Сведения накапливались и накапливались — в последние два столетия наблюдения над солнечными пятнами ведутся постоянно, и вот произошел тот скачок, который мы называем открытием.
В своем обширном труде «Космос» немецкий ученый Александр Гумбольдт рассказал о наблюдениях астронома-любителя, провинциального аптекаря Швабе, которые тот со скрупулезностью, свойственной его профессии, вел ежедневно в продолжение более сорока лет. Швабе оставил тетрадь, где были зарисованы все виденные им пятна на Солнце за первую половину XIX- века.
При сопоставлении этих рисунков стало очевидно, что Солнце ведет себя по-разному. Год-полтора царит относительное спокойствие, и пятен на «лице» светила немного. Потом, как веснушки к весне, они «высыпают», и от года к году их становится все больше. Такое нарастание длится четыре года, а затем постепенно число пятен убывает. И примерно каждые 11 лет вся эта история повторяется. Так были открыты одиннадцатилетние циклы солнечной активности, подлинные причины которых и по сей день точно не установлены.
А что она вообще собой представляет, эта активность? В поверхностном слое нашей звезды — он называется фотосферой — температура достигает примерно 6 тысяч градусов. Фотосфера бурлит, составляющие ее гранулы — «пузыри», диаметром больше тысячи километров каждый — рождаются и исчезают.
Но вот между гранулами появляется одна менее яркая область, за ней другая, и еще, и еще. Темные зерна «ищут» друг друга, как капли ртути, сливаются вместе и образуют пятно. Температура его на целую тысячу, а то и на полторы тысячи градусов ниже, чем у бушующего вокруг огненного моря, и на его фоне пятно выглядит темным. Такие пятна, как правило, небольшие — относительно небольшие, конечно, — ведь поверхность Солнца в 12 тысяч раз превосходит земную. А иной раз пятна бывают огромными: в июле 1946 года, например, наблюдалась темная область поперечником в 280 тысяч километров, то есть, в десятки раз больше земного. Вот какие «родинки» бывают у нашего светила!
Одни пятна существуют лишь несколько часов, а другие — целые месяцы. Такие пятна-«ветера-ны» узнают по их очертаниям, когда, повернувшись за 27 суток очередной раз вокруг оси, Солнце опять покажет нам свою «запятнанную» сторону.
Другое проявление солнечной активности наблюдается в газовой оболочке светила — хромосфере, которая окутывает фотосферу слоем толщиною в 15 тысяч километров. Некоторые ее участки вдруг начинают особенно сердито бурлить, возникают быстрые яркие вспышки, резко усиливается поток ультрафиолетовых лучей, выбрасываемых Солнцем. Такие вспышки носят характер взрыва — так они быстры, внезапны и недолговечны. Возможно, причина этих вспышек — ядерный распад, нечто вроде взрыва естественной водородной бомбы; кстати, вспышки сопровождаются усилением излучения, испускаемого атомами водорода.
Наконец надо сказать и о протуберанцах. Это гигантские светящиеся облака, или всплески, которые поднимаются над поверхностью светила, двигаясь со скоростью сотен километров в секунду. Такие огненные языки могут вырываться в космос на сотни тысяч километров, а иногда они даже вообще отрываются от звезды и уходят в пространство.
Все эти явления: пятна, вспышки, протуберанцы — и составляют то, что именуется солнечной активностью.
«Ну, хорошо, солнечная активность — это понятно, и то, что она переживает циклы, это тоже ясно. Но какое дело до нее нам, обыкновенным земным жителям? Ведь это должно интересовать только астрономов. »
Вы, наверное, замечали, слушая радио, что временами в эфире начинает твориться что-то непонятное. Ближняя станция, которую вы отчетливо слышите каждый вечер, куда-то исчезает. Зато иной раз удается услышать любителя или широковещательную станцию, расположенную на краю света. А в высоких широтах иногда случается полное «радиозатемнение»: в эфире вообще не удается ничего поймать. Это уже посерьезнее: ведь в полярных районах радиосвязь — подчас вопрос жизни и для летчиков, и для моряков, и для тех, кто ушел в тундру с походным рюкзаком.
А тем, кому случалось иметь дело с компасом, известно, что стрелка его иногда начинает колебаться и скакать без всякой видимой причины.
Во всем этом часто виновато Солнце, потоки невидимых частиц, которые исходят от него вместе с видимым светом.
Итак, за Солнцем необходим тщательный «присмотр». Нужно больше знать о том, как оно себя ведет, составлять прогнозы его деятельности на будущее, уметь применяться к последствиям повышения или понижения его активности. Этим и заняты гелиофизики и геофизики.
Бдительно следили ученые за светилом в период Международного геофизического года (МГГ), который недаром . был назначен на 1957 —1959 годы, когда солнечная активность, как и ожидали исследователи, была повышенной. В первый же день МГГ — 1 июля 1957 года — разыгрались «драматические» события.
Еще накануне обсерватория в Красной Пахре под Москвой отметила большую вспышку на Солнце. По специальной телетайпной сети известие облетело все станции Службы Солнца.
Наблюдатели насторожились. Новые телеграммы, на этот раз из Калифорнии: «Обсерватория Сакраменто Пик обнаружила еще одну вспышку».
«Тревога, научная тревога!» — пронеслось по всей сети.
Подчиняясь всемирному сигналу, гигантская труба Крымской астрофизической обсерватории запечатлевает сверкающий диск Солнца на кинопленку. В Перуанских Кордильерах специалист по распространению радиоволн приникает к экрану своего прибора. В Якутии исследователь космических лучей спешит запустить в хмурое небо шар-пилот со счетчиком космических частиц.
Весь МГГ оказался периодом высокой активности. Такого количества пятен ученые еще никогда не видели. И сила бурь на Солнце была незаурядной.
Тридцать месяцев подряд, в период МГГ, каждую четверть часа, на сотнях научных станций, производилось зондирование верхнего заряженного слоя атмосферы, чтобы установить, как он в данный момент отражает радиоволны. Два с половиной года через каждые пять минут щелкали затворы сотен специальных фотоаппаратов, предназначенных для съемки полярных сияний, этих во многом еще загадочных ночных зорь, появляющихся по прихоти Солнца. С окончанием МГГ график наблюдений и экспериментов стал менее напряженным. Но это не значит, что для геофизиков наступили легкие дни — ведь теперь нужно было изучить десятки тысяч таблиц, заполненных наблюдателями, километры пленки, нескончаемые ленты ионограмм, на которых запечатлелся каждый электромагнитный «вздох» нашей планеты. Три года продолжалась тщательная обработка, внимательное сопоставление, скрупулезный анализ всех фактов, ставших известными благодаря МГГ.
ФОТО. Во многих уголках земного шара несут ученые Службу Солнца: и в саваннах Австралии, и на Кольском полуострове, и в горах Чехословакии.
И границы неведомого отодвинулись. До МГГ считалось, что магнитное поле Земли кончается в 30—60 тысячах километров от центра нашей планеты. Но спутники и космические ракеты сообщили: «Нет, границы магнитного поля лежат не менее чем в 90 тысячах километров». Раньше ученые были уверены, что на большом расстоянии от Земли атмосфера состоит из незаряженных частичек газа, которые разбросаны так редко, что почти не сталкиваются друг с другом. И в космос эти частицы не уходят — таково было мнение — только благодаря силе притяжения нашей планеты. Оказалось, однако, что частицы эти не нейтральны, что они несут электрические заряды и в космос их не «пускает» не тяготение, а в основном магнитное поле Земли.
Были открыты и измерены два огромных пояса радиации, которые «надеты» на нашу планету. Один пояс «надет» на нее в районе экватора на высоте примерно 3 600 километров, а другой — в приполярных районах — охватывает Землю на высоте около 30 — 50 тысяч километров. Эти пояса и есть то самое место, где Солнце «выясняет свои взаимоотношения» с Землей, именно здесь фабрикуется вся «электрическая погода» Земли. И именно это воздействие «ответственно» за то, в какой мере будет заряжена ионосфера — огромное зеркало, отражающее радиоволны, без которого мы не могли бы слушать радиопередачи. И полярные сияния тоже готовятся в этой «кухне»: космические частицы с разгону врываются в магнитное поле Земли, застревают в нем, мечутся по магнитным силовым линиям. Многие из них, наконец, вырываются и гибнут, зажигая яркое полярное сияние.
Наконец во время МГГ по-новому решился и такой, казалось бы, ясный вопрос: как велика Земля? Здесь, кажется, запротестуют школьники. Кто из них не читал в учебнике: еще 2 тысячи лет назад Эратосфен измерил земной шар, и было установлено, что его радиус составляет около 6 тысяч километров.
Это, конечно, так. Но ведь твердое тело нашей планеты и ее жидкая часть, гидросфера, — это еще не вся планета. Газообразная оболочка — атмосфера — ведь и она тоже неотъемлемая часть Земли. И если до МГГ полагали, что атмосфера кончается в 1—2 тысячах километров над нами, то теперь стало ясно, что она обволакивает земной шар слоем толщиной в несколько десятков тысяч километров. Значит, «дом человечества» — если считать его от «фундамента» до «крыши», — куда больше, чем нам казалось.
Совсем недавно ученые открыли еще одно проявление солнечной «погоды» — по аналогии с земным его назвали «солнечным ветром». Яростные порывы этих ураганов могут «откромсать» от Солнца огромные сгустки плазменной материи. Эти «ветры» прогибают и на много тысяч километров смещают с места большие участки магнитного поля Земли.
Однако чем глубже зарывались ученые в горы материалов МГГ, тем яснее становилось, что, как ни ценны эти сведения сами по себе, но они одни ответить на все вопросы не могут. Ведь нельзя забывать, что период МГГ был необычным — то были годы максимума солнечной активности. Конечно, бурное поведение светила дало возможность проследить, на что оно способно «в крайнем раздражении». Но, чтобы оценить подлинную, постоянную природу солнечно-земных связей, нужно накопить сведения и о том периоде, когда Солнце спокойно.
Так родилась идея Международного года спокойного Солнца (МГСС). Ученые решили начать его проведение с 1 января 1964 года.
То, что мы уже знаем о Солнце, позволяет специалистам предполагать, что в спокойное время его влияние на Землю меньше. Значит, наверное, меньше будет в 1964—1965 годах магнитных бурь, полярные сияния реже будут озарять небеса Арктики и Антарктики, станет слабее ливень заряженных частиц, которыми бомбардирует нас светило, радиоволны будут охотнее слушаться радистов. Наконец, хотя это и не так уж очевидно, должны измениться и некоторые гидрометеорологические явления — уменьшится число сильных ураганов и больших наводнений.
В отличие от МГГ, в котором участвовали представители ряда наук, прямо с солнечной активностью не связанных, МГСС будет «специализирован» более узко. Исследователи займутся только электромагнитными явлениями, охватывающими Землю, да метеорологией верхних слоев атмосферы, где четче ощущается вмешательство Солнца в дела нашей планеты.
Сейчас ученые ведут последние приготовления к научному походу. Хлопот при этом предстоит еще немало. Например, оказалось, что геомагнитную обсерваторию Хе-луан в ОАР придется перевозить в другое место: проходящую рядом железную дорогу недавно электрифицировали, и ее помехи могут сорвать важные наблюдения в тропиках.
А на другом конце планеты — в Антарктиде «спокойное Солнце» не дает покоя французским зимовщикам на станции Дюмон-Дюрвиль. Специалисты по полярным сияниям и по распространению радиоволн спешат установить на ледяном континенте новое оборудование, чтобы вовремя начать свои исследования.
В тесной связи готовятся работать советские геофизики, зимующие на станции Восток, и их американские коллеги на станции Туле в Гренландии. Ведь наши ученые находятся у Южного геомагнитного полюса, а американцы — у Северного. И от сопоставления их наблюдений магнитологи ждут много интересного.
На одной из кавказских вершин — горе Цхрацкаро — советские ученые создали новую станцию для наблюдения за тем, как изменяется интенсивность космических лучей. Высокогорные условия позволяют перехватывать частицы, несущиеся из просторов вселенной, пока они еще не успели вступить во взаимодействие с нижними слоями атмосферы. А в известной всему миру Абастуманской обсерватории строится новая башня, где будет установлен коронограф — совершенный прибор для наблюдения за Солнцем.
В Индии, на побережье Аравийского моря, создается полигон для запуска геофизических ракет. Индийские ученые в сотрудничестве со специалистами других стран будут проводить здесь исследования по программе Международного года спокойного Солнца.
Уже 63 страны откликнулись на призыв участвовать в новом содружестве ученых, которое послужит благородным целям познания природы для блага человечества, целям укрепления связей между народами.
Встретившись в апреле этого года в Риме для того, чтобы обсудить последние приготовления к МГСС, ученые многих стран решили, что все результаты исследований должны поступать в «общий котел». Таким «котлом» будут служить созданные еще во время МГГ Мировые центры сбора данных, один из которых работает у нас в Москве. Ученый из любого уголка земного шара, обратившись в какой угодно из этих центров, сможет получить интересующие его материалы для сопоставления их с другими.
Так возникает возможность ви-деть нашу планету целиком, как единое физическое тело, так рождается возможность точнее определить природу связей между Землей и нашей ближайшей звездой.
Слово за Международным годом спокойного Солнца.
Опять ученые встанут на неусыпную вахту. И опять всякое событие на Солнце будет поднимать геофизиков по тревоге. И снова будут взлетать шары-зонды со сложной аппаратурой, и фотокамеры будут фиксировать любое свечение в ночном небе, и поднимутся в космическую высь ракеты с приборами.
И на полусотне языков — на всех широтах, во всех концах Земли — прозвучат слова: «Внимание: Солнце спокойно!»
Источник