Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма

Оказывается, солнечная активность записана в изотопном составе некоторых элементов «в слоях земных», как говорил М. В. Ломоносов. Происходит это так. Землю постоянно бомбардирует поток очень быстрых частиц, прилетающих из глубин нашей Галактики – Млечного Пути, а может быть, и откуда-нибудь подальше. На Земле эти частицы – их называют космические лучи – вступают в реакции с ядрами различных химических элементов, в результате чего образуются другие изотопы, например радиоактивный изотоп углерода. Чем больше космических лучей, тем выше его содержание в атмосфере и на поверхности Земли. Оттуда он попадает в деревья и откладывается в их годичных кольцах. Он попадает в полярные льды и тоже откладывается в годичных слоях этих льдов. Это очень интересно само по себе, но пока не имеет отношения к Солнцу.

Космические лучи должны как-то долететь до Земли. А этому мешает магнитное поле Солнца: в нем так или иначе запутываются заряженные частицы, из которых и состоят космические лучи. Поэтому, чем сильнее магнитное поле Солнца, тем меньше космических лучей долетает до Земли и тем ниже содержание радиоактивного изотопа углерода в соответствующем древесном кольце. Так можно пытаться проследить изменения солнечной активности за время, существенно превышающее четыреста лет.

Что тут сказать? Это очень косвенные измерения. Мы привыкли говорить о том, что астрономия, физика и математика – точные науки. Но мы входим в область геологии, странным образом пересекающейся с ботаникой. Известна шутка: если есть два геолога, то высказано три мнения по любому вопросу. Тем не менее геология доказала свою практическую важность – это особенно чувствуется в нашей стране, благосостояние которой, уж какое ни есть, основано главным образом на достижениях геологии. Мы почему-то до сих пор больше любим физику, с некоторой иронией относимся к химикам и совсем мало ценим коллег-геологов, не говоря уже о всяких ботаниках и историках, но нам приходится учиться у геологов, а конкретно – у геохимиков.

Геохимики подтверждают, что связь между солнечной активностью и содержанием радиоактивных изотопов действительно существует. Она их, правда, не очень интересует. Гораздо важнее знать, когда именно образовались те или иные геологические структуры – от этого прямо зависит разведка, скажем, новых нефтяных месторождений. До Солнца ли тут?! На этом фоне в качестве интересной, но побочной задачи изучаются и следы солнечной активности. Определение содержания радиоактивного углерода само по себе очень важно для геологии и, как ни странно, для археологии. По тому, как в процессе радиоактивного распада изменяется содержание радиоактивного углерода, определяется возраст разных геологических, а главное, археологических объектов. Археология появляется потому, что время, за которое распадается изотоп углерода (более аккуратно – период полураспада), сопоставимо скорее с временами, интересными археологам, а не геологам – у тех свои любимые изотопы.

Нужно, конечно, пересчитать и годичные кольца. С этим тоже непросто: есть старые деревья, но их возраст не беспределен. Однако дендрохронологи – люди, научившиеся хорошо считать эти кольца, – умеют сопоставлять кольца различных ископаемых стволов и так достраивать шкалу.

В итоге совокупные усилия специалистов разных наук позволяют отслеживать и дополнять запись солнечной активности до 10 000 лет. Безусловно, это гораздо более суммарная и приблизительная запись, чем та, которую дают прямые наблюдения с помощью телескопа.

Однако у научного доказательства есть своя специфика. В конце концов, наука родилась в жарких спорах древнегреческих мыслителей, имевших избыток свободного времени, на рыночной площади древних Афин. Поэтому элемент чисто человеческой убедительности сохраняется в науке до сих пор. В частности, широкие научные массы поверили в то, что сохранившиеся в астрономических архивах сведения о старых наблюдениях с помощью телескопов представляют интерес, только после того, как данные были подтверждены изотопными данными. Столь велик был и остается авторитет ядерной физики.

5. Что мы знаем о магнитных полях звезд

Солнце – более или менее рядовая звезда. Было бы странно, если бы солнечный магнетизм представлял собой уникальное явление во Вселенной. Однако это утверждение нуждается в доказательстве. Великий Аристотель завещал нам правило: в науке нужно доказывать. На каком уровне строгости и полноты – это уже другой вопрос.