Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма

Однако, как говорят герои мультфильма «Приключения капитана Врунгеля», «порой не верится, друзья, и все-таки бывает». Все дело в том, что в школе нам рассказывают о системах, находящихся в равновесии или близком к нему состоянии. Там действительно среднее значение случайной величины дает представление о типичных значениях, а среднеквадратичное отклонение – о том, насколько эти значения отклоняются от среднего.

Динамо занимается системами, очень далекими от равновесия. В них магнитное поле растет экспоненциально, подобно взрыву. При их изучении систематически возникают ситуации, когда средние, среднеквадратические и типичные значения всяких входящих в теорию величин начинают вести себя совсем по-разному.

Такое явление называется перемежаемостью. Слово пришло из медицины, где оно означает состояние, в котором пациент скорее жив, чем мертв. Печальная аналогия, но слово прижилось.

Явление перемежаемости встречается при развитии неустойчивостей в самых разнообразных системах с флуктуирующими, случайными параметрами, но динамо было одним из тех явлений, в котором сформировалось представление о перемежаемости.

3. Несколько слов о современных радиотелескопах

В популярных книгах любят рассказывать о том, как прогресс теории вызывает к жизни новые возможности наблюдений и эксперимента, а они, в свою очередь, помогают развивать теорию. Поговорим и об этом.

Для понимания магнитных полей галактик было бы очень интересно наблюдать магнитные поля не только ближайших, но и более удаленных галактик. Дело в том, что свет распространяется с конечной скоростью, поэтому, наблюдая все более удаленные галактики, мы видим их магнитные поля на все более ранней стадии эволюции галактик. Так можно составить представление не только о мгновенном состоянии магнитных полей галактик, но и об их динамике. Дело в том, что характерное время эволюции магнитных полей галактик меньше, но все же сопоставимо с их возрастом. Поэтому, наблюдая достаточно удаленные галактики, мы должны бы увидеть в них гораздо более слабые магнитные поля, чем сегодня. Интересно проверить это важное предсказание теории.

Чтобы наблюдать далекие галактики, нужны телескопы с высокой чувствительностью и большим диаметром. Улавливается больше излучения, а разрешающая способность телескопов выше – вспомним Аббе.

Многие радиотелескопы похожи внешне на параболические телевизионные антенны, которые стоят на многих деревенских домах. Точнее, телевизионные антенны сделаны по образцу этих телескопов.

Телескоп в Эффельсберге был и остается одним из самых больших телескопов с одним большим параболическим зеркалом. Их так и называют – single dish. Конечно, в словарях есть перевод этого выражения, но на практике его употребляют без перевода. Вспоминается пушкинское: «Шишков, прости, не знаю, как перевести». Диаметр зеркала – 100 метров. Понятно, что размер нельзя существенно увеличить просто по техническим причинам: махину надо держать на весу и наводить на нужную область неба.

Следующим этапом в развитии радиотелескопов стали интерферометры: два сравнительно небольших зеркала расположены на большом расстоянии друг от друга. Так можно существенно – до космических масштабов – увеличить диаметр системы, который – опять ссылка на Аббе – определяет разрешающую способность инструмента. Такие телескопы называются интерферометрами. По этому пути пошла, с легкой руки Н. С. Кардашёва, отечественная радиоастрономия. Это привело к созданию космического радиотелескопа «Радиоастрон», использование которого в совокупности с наземными радиотелескопами позволило создать интерферометр с рекордным угловым разрешением.

Однако для исследования космического магнетизма, да и много для чего другого еще, важна и чувствительность, которую трудно обеспечить на интерферометре. Возникает идея создания огромного телескопа, состоящего из многих индивидуальных приемников радиоизлучения.

Первый радиотелескоп такого типа – знаменитый теперь LOFAR – был разработан в Нидерландах. (Нас учат в таком случае не говорить «в Голландии».) Это совершенно правильно: деревня Двингелоо, где установлена его центральная часть, находится в провинции Дренте. Нидерланды очень населенная страна, но Двингелоо – глухая деревня, не хуже той, в которой я сейчас отбываю режим самоизоляции.

А вот в целом телескоп LOFAR установлен почти во всем Европейском союзе, вплоть до Кракова и Ирбене в Латвии. Помните про успехи польских радиоастрономов? Вот они. А деньги на этот телескоп пришли от нефтяных сверхдоходов, которые когда-то получили Нидерланды. Берет зависть.

Жители Нидерландов на редкость экономные люди. Каждый, кто там бывал, может подтвердить. Поэтому при строительстве этого инструмента был применен трюк, когда-то предложенный украинским радиоастрономом С. Я. Брауде, который уже очень давно построил прототип такого радиотелескопа в Харькове.