Александр Гордон - Диалоги (сентябрь 2003 г.)
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. И черные образования, которые проходят по диску, это так называемые «корональные дыры». Это тоже объект, который мы раньше не знали, он был открыт меньше 30 лет назад. Оказалось, что это очень интересные образования. В какой-то мере они напоминают солнечные пятна крупномасштабных магнитных полей. В локальных полях в малом масштабе мы видим области большой напряженности. А если мы уберем все локальные поля, оставим только фоновые, то в них тоже будут какие-то холмы, и эти холмы связаны с корональными дырами.
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…
А.Г. И часть энергии возвращается по магнитным полям в область полюсов Земли.
В.О. Энергия, скажем так, попадает в область полюсов Земли и, в частности, таким образом возникает полярное сияние. Это основной механизм, который вызывает магнитные бури на Земле. На этой картине вы видите, как трепещет магнитосфера под действием налетающего солнечного ветра. Так меняются силовые линии. А внизу – возникновение полярного сияния в полярной зоне Земли.
Следует сказать о еще одной специфическом моменте. Проблемы, с которыми мы сталкиваемся, затруднены ещё и тем, что вся наша область исследований, к сожалению, пока ещё не стоит на экспериментальном пути – мы не можем поставить эксперимент. Вся наша работа, это работа как бы пассивная, мы воспринимаем приходящее к нам излучение в электромагнитном диапазоне, измеряем приходящие к нам частицы, можем их измерить, можем получить характеристики солнечной активности в самом широком диапазоне. Но во всей астрономии – и у нас, в физике Солнца, – пока ещё невозможен никакой активный эксперимент. Это специфика, которая отличает наши работы от лабораторных экспериментов, поэтому там есть определенные трудности.
А.Г. Но иногда природа сама ставит эксперименты, как это было, например, тогда, когда осколки кометы Шумейкера–Леви ворвались в атмосферу Юпитера.
В.О. Действительно – но это специфика уже планетных исследований. В планетных исследованиях мы уже напрямую подошли к таким исследованиям, там это действительно есть. Более того, и в планируемых нами экспериментах по физике Солнца есть некоторые работы, которые предполагают если не активный эксперимент, то, по крайней мере, уход с Земли. То есть предполагают наблюдение Солнца с трех точек в пространстве, это так называемый эксперимент «Стерео». Это предполагает подлёт к Солнцу на очень короткие расстояния. Выход на такую орбиту, на которой космический аппарат зависнет над определенной точкой на Солнце, и мы будем одну точку наблюдать в течение длительного времени, в отличие оттого, что мы имеем сейчас, ведь Солнце всё время вращается с периодом 27 дней. Поэтому мы не можем проследить один объект на Солнце в течение всего времени его жизни. Обычное время жизни этих объектов – несколько оборотов. Он уходит на обратную сторону, и мы его не видим.
Но эта 27-дневка, с другой стороны, очень для нас полезна с точки зрения прогноза. Стоит поговорить о задаче прогнозирования магнитных бурь. Я знаю, что и в ваших передачах было уже это обсуждение. Строго говоря, непосредственный приход плазмы к Земле, то есть возникновение магнитной бури, мы можем уверенно прогнозировать только за один-полтора дня, а на самом деле, за несколько часов, когда мы уже видим приходящий поток.
Но вопрос ведь вот в чем: что прогнозировать? Как мы говорили и до сих пор, надо сформулировать задачу. Если мы прогнозируем величину магнитной бури и точный день и час, это действительно можно сделать только за день-полтора. За неделю с довольно большой степенью уверенности мы можем указать период, несколько дней, когда эти бури более вероятны. За 27 дней мы тоже можем указать примерно трех-четырехдневный интервал высокой вероятности магнитной бури.
Более того, сейчас (я об этом не говорил, это совершенно отдельная задача) методами так называемой гелиосейсмологии мы можем наблюдать активные области на обратной стороне Солнца, то есть те, которые придут к нам ещё только через 2 недели. Это совершенно отдельная, совершенно фантастическая возможность, о которой мы даже не могли мечтать ещё 3-4 года назад, эта возможность возникла совсем недавно. И таким образом мы можем указать момент наступления магнитных бурь за 27 дней и за 2 недели, указать период, когда высока вероятность возникновения магнитной бури.
Я перед тем, как с вами здесь встретится, специально в Интернете посмотрел данные. В частности, сейчас период довольно активный. Весь май и июнь – высокая геомагнитная активность при относительно невысокой солнечной активности, здесь нет стопроцентно однозначной связи. Потому что выброс вещества Солнца может миновать Землю. Тем не менее, на протяжении всего мая и 10 дней июня – очень высокий уровень геомагнитной активности. Бури идут одна за другой. Если традиционно интервал между бурями составляет несколько дней, 5–6 дней, то сейчас практически день-два – и мы наталкиваемся на хотя бы слабую бурю, а иногда и на очень мощную бурю. Например, сегодня в середине дня была буря, точнее сказать так: был трехчасовой интервал, в течение которого на Земле было подобие небольшой бури (обычно состояния измеряются такими трехчасовыми интервалами).
