Небесные сполохи и земные заботы

Теперь, когда ясно, что солнечно-атмосферные связи существуют, становятся интересными их свойства. Имеет смысл просмотреть заново, без предубеждения и более непосредственно, работы предыдущих поколений гелиогеофизиков. Какой характер солнечно-атмосферных связей прорисовывается в их, пусть и разрозненных исследованиях? Прежде всего, эти связи часто оказываются региональными, то есть проявляются определенным образом в одних районах Земли, действуют совершенно иначе в других и полностью отсутствуют в третьих. Им свойственна изменчивость во времени: замеченный в одном районе Земли характер связи вдруг может резко измениться на противоположный; кроме того, со временем эта связь может исчезнуть вовсе. Об этих же особенностях связей, но более конкретно, говорят современные исследования.

Уже знакомый нам космофизик Роберте недавно исследовал с гелиогеофизической точки зрения региональную закономерность - повторяемость засух в американском штате Канзас. Это важный сельскохозяйственный район страны, гибель урожая в нем - весьма заметное событие. Запись аномально засушливых лет ведется здесь давно. И вот о чем она говорит: уже более 150 лет засухи в Канзасе повторяются через 20-22 года. Робертс проанализировал эти данные, сопоставив их с солнечной активностью.

Что же именно меняется на Солнце с периодом в 22 года? Мы уже говорили, что о частоте и мощности солнечных вспышек, а также о степени развития некоторых других процессов на Солнце можно судить по числу пятен на его диске. Путем наблюдения за их числом был открыт 11-летний цикл солнечной активности. Но оказывается, есть признак, который делает похожими друг на друга не все циклы, а выбранные через один. Иными словами, если мы всем циклам дадим порядковые номера, то по этому признаку нужно будет сгруппировать отдельно все четные и все нечетные циклы. Признак этот - магнитные полярности пятен.

Поговорим об этом поподробнее.

Пятна не разбросаны по диску Солнца как попало. Чаще всего они бывают собраны в так называемые биполярные группы. В каждой такой группе есть два самых крупных пятна, окруженных более мелкими. Солнце вращается, и земному наблюдателю кажется, что пятна движутся по солнечному диску. В целом группа пятен вытянута более или менее параллельно солнечному экватору, поэтому одно из главных пятен как бы шествует впереди, а другое следует за ним. Их так и называют: одно предшествующим, головным или ведущим, другое последующим или хвостовым. Как правило, головное пятно бывает самым большим. Хвостовое поменьше, вместо него иногда виден просто сгусток мелких пятен.

Все без исключения пятна "намагничены": это места, где наблюдаются самые сильные на Солнце магнитные поля. Теперь вообразим, что мы взяли подходящих размеров подковообразный магнит и погрузили его в солнечное вещество так, чтобы наружу выглядывали только концы - полюса магнита, причем выглядывали в тех самых местах, где находятся головное и хвостовое пятна. Не пускаясь в рассуждения о том, что делается внутри. Солнца, скажем, что магнитное поле, которое наш магнит создает вблизи солнечной поверхности, похоже на поле биполярной группы. Потому ее и назвали биполярной, что в ней имеются два магнитных полюса.

Оказывается, в расположении солнечных "магнитов" существует закономерность, которая очень хорошо выдерживается. В течение всего 11-летнего цикла, от минимума до минимума, то есть от появления первых пятен и до исчезновения последних, по одну сторону от солнечного экватора все головные пятна групп имеют одну и ту же магнитную полярность, а по другую сторону - противоположную. Ясно, что полярность хвостовых пятен данного полушария совпадает с полярностью головных пятен другого. Когда же вслед за периодом затишья, солнечного минимума, когда пятен на Солнце почти не бывает, зарождается новый цикл, оказывается, что солнечные полушария поменялись ролями: в каждом полушарии головные полярности стали хвостовыми. И так будет до следующего минимума.

Подобным же образом меняется от цикла к циклу знак слабых фоновых магнитных полей вблизи солнечных полюсов.

Вот почему каждый очередной солнечный цикл повторяет не предыдущий, а предпредыдущий: для того чтобы вновь увидеть Солнце не только таким же запятнанным, как сейчас, но и с таким же магнитным полем, нам нужно подождать 22 года.