Дневная звезда. Рассказ о нашем Солнце

Вид Солнца со стороны полюсов может быть еще более интересным. В настоящее время мы не можем с легкостью заглянуть на Солнце со стороны его северного или южного полюсов, хотя кое-что восстановить можно, внеся соответствующие геометрические коррективы в вид тех чрезвычайно искаженных перспективой приполярных областей Солнца, которые доступны нашим наблюдениям с Земли. Случается, что дыры существуют и на полюсах. Во время полета «Скайлэба» в 1973 году одну из таких дыр можно было наблюдать в течение восьми месяцев. Она была настолько устойчива, что должна была быть очень эффективным источником солнечного ветра. Радиоастрономы, проводящие наблюдения далеких галактик и квазаров, подтверждают, что с их полюсов дует ветер. Вполне возможно, что этот основной поток с полюсов значительно более впечатляющ, чем та доля солнечного ветра, которую мы в виде экваториального потока и можем лишь измерять с Земли с помощью спутников или космических зондов. Существует интересное предложение послать космический корабль таким образом, чтобы он вышел из плоскости эклиптики и прошел над Солнцем с тем, чтобы посмотреть на один из полюсов. Этот внеэклиптический зонд необходимо, вероятно, направить сначала к гигантской планете Юпитер. Затем, как при игре в гигантский межпланетный биллиард, сильное гравитационное поле Юпитера должно резко развернуть корабль при его сближении с Юпитером и направить вверх от плоскости эклиптики. Тогда астрономы смогут провести прямые измерения плотности и скорости ветра над полюсами.

Солнце и Земля

Очевидно, что для человечества Солнце — небесное тело, оказывающее наибольшее влияние на Землю. В этой главе мы рассмотрим некоторые из путей воздействия излучения и частиц от Солнца на Землю, ее атмосферу и даже на нас.

Тепло и свет от Солнца согревают и освещают космический корабль «Земля», который был бы просто покрытой льдом холодной скалой, если бы его отодвинули от Солнца на расстояние, в десять раз превышающее теперешнее. Кроме этого хорошо знакомого теплового воздействия, Солнце влияет на Землю и другими, более тонкими способами: оно меняет состав и структуру внешних слоев атмосферы, деформирует магнитное поле в окрестности Земли и создает незабываемые картины полярных сияний. Ветвь астрономии, которая пытается понять сложные и многообразные взаимодействия между Землей и Солнцем, мы будем называть солнечно-земной физикой.

Примерно в 80 километрах над континентами и океанами начинается слой нашей атмосферы, называемый ионосферой. Ионосфера может простираться вплоть до высоты 1000 км. В этой области коротковолновое излучение Солнца, а также естественное космическое излучение (высокоэнергичные частицы, приходящие к нам из областей Вселенной, находящихся далеко за пределами Солнечной системы) взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферы. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, высокоэнергичные частицы обладают энергией, достаточной для того, чтобы выбить электроны из атмосферных атомов и молекул и превратить их в свободные частицы. Поэтому эта часть атмосферы ионизована; она состоит из электрически заряженных атомов и молекул, а также свободных электронов. Область ионосферы богата кислородом и имеет высокую температуру—свыше 1000 К. Но воздух здесь столь разрежен, что, вопреки этой высокой температуре, он ничего не нагревает; температуру следует рассматривать лишь как меру скорости движения ионов и электронов. Так как Солнце является основным источником ионизующего излучения, разнообразные измеренные характеристики ионосферы меняются с изменением степени активности Солнца. Когда на Солнце мир и спокойствие, электронная плотность и протяженность ионосферы уменьшаются. Однако большие солнечные вспышки меняют это состояние и приводят ионосферу в возбужденное состояние.

До ракетного века ионосферу можно было исследовать лишь с помощью радиоволн. Однако в настоящее время, в эру спутниковых трансконтинентальных телевизионных передач телефонной и радиосвязи, легко забыть, что когда-то радиопередачи на большое расстояние полностью зависели от ионосферы. Так как эта область содержит много свободных электронов, она является хорошим проводником электричества. вследствие чего радиоволны с большой длиной волны отражаются от нее, как и от металлического экрана. Таким образом, радиосвязь с пунктами, находящимися за горизонтом, осуществляется за счет отражения радиоволн от нижней поверхности электропроводящей ионосферы. Такая связь причиняет довольно много неудобств, потому что ионосферный слой меняется в течение дня и зависит от времени года и уровня солнечной активности.