Небесные сполохи и земные заботы

Данжи предположил, что силовые линии собственного дипольного магнитного поля Земли, того поля, что создано глубинными токами внутри нашей планеты, пересоединяются в космосе с теми силовыми линиями, которые приносит с собой к Земле хороший проводник — плазма солнечного ветра. С этих пор название «Х‑точка», отражающее всего лишь вид магнитного поля вблизи нее, вполне можно считать символическим: это то неизвестное, о котором космофизики ведут самые напряженные споры.

Во времена, когда вышла работа Данжи, знания о ближнем космосе были скудны. Знали, что есть радиационные пояса. Советские космические зонды, запущенные в 1959–1961 годах, обнаружили потоки плазмы от Солнца.

Но не было ясно, эпизодическое это явление или постоянно существующий солнечный ветер.

Гипотеза Данжи уверенно предсказывала еще не открытые черты околоземного пространства.

Хвост магнитосферы. Согласно Данжи, у магнитосферы должен существовать очень длинный хвост. Действительно, если на Землю набегает поток солнечной плазмы — солнечный ветер, то магнитное поле, которое он несет с собой, приходит в соприкосновение с магнитным полем токов, текущих в глубине ее, — с дипольным магнитным полем. Временами должны образовываться Х‑точки, в которых допустимо пересоединение силовых линий соприкасающихся полей. Получившиеся при пересоединении силовые линии одним «концом» уходят в Землю, другим — в солнечный ветер. Поток солнечного ветра относит проходящую по нему часть силовой линии далеко в противосолнечную, ночную сторону Земли (рис. 6). Пересоединению должны подвергнуться в первую очередь периферийные магнитные силовые линии дипольного поля, пересекающие поверхность планеты вблизи магнитного полюса, высокоширотные. Две пряди таких линий из Южного и Северного полушарий тянутся далеко в межпланетное пространство. Это и есть хвост магнитосферы.

Рис. 6. Круговорот вещества в магнитосфере Земли (широкие стрелки указывают направление движения) и пересоединение силовых линий в дневной и ночной Лоточках по гипотезе Данжи

Как мы видели раньше, вытянутость магнитосферы в ночную сторону можно понять и без привлечения гипотезы Данжи, просто как след в потоке за обтекаемым препятствием. Однако объяснить «невероятную» длину этой вытянутости — хвоста — без обращения к гипотезе Данжи современная наука не может.

Хвост магнитосферы — явление уникальное: это самый длинный след за препятствием в потоке из числа известных науке (необыкновенно велико отношение его длины к размерам головной части). Причем речь идет о длине хвоста, известной на сегодняшний день; какая она на самом деле, мы пока не знаем, так далеко еще не залетали космические корабли.

(Иногда необычную вытянутость хвоста магнитосферы объясняют существованием поперек него электрического тока: известно, что между противоположно направленными семействами магнитных силовых линий всегда течет ток, в данном случае два таких семейства представляют собой «пряди» Северного и Южного полушарий. Но это все равно, что объяснять существование курицы существованием яйца. Мы имеем здесь дело с отражением все того же дуализма полей и частиц — магнитного поля и частиц, носителей тока. И вопрос о длине хвоста — двух прядей силовых линий магнитного поля — заменяется вопросом о необыкновенной длине слоя с током между ними.)

Круговорот вещества в околоземном пространстве. Из гипотезы Данжи следует также, что в магнитосфере должен идти постоянный круговорот вещества, при котором с ночной стороны плазма движется на дневную и обратно. В самом деле, если бы только шло пересоединение на дневной стороне магнитосферы, то число хвостовых силовых линий все время увеличивалось бы, а дипольных — уменьшалось. Такого постоянного увеличения — уменьшения не наблюдается. Данжи объяснил это тем, что в хвосте магнитосферы, вблизи плоскости экватора (то есть там, где соприкасаются противоположно направленные хвостовые линии из Южного и Северного полушарий), могут также образовываться Х‑точки, в которых идет пересоединение (см. рис. 6). При этом со стороны Земли появляются «замкнутые», уходящие обоими «концами» внутрь планеты силовые линии, они похожи на дипольные, только более вытянуты. Однако этот вид сохраняется недолго: силовые линии сокращаются, как резинки, и вытянутость исчезает.