Небесные сполохи и земные заботы

Почему привычные к сияниям северяне не видят их в одни и те же часы на одном и том же месте? Иногда, растягиваясь, овал «заезжает» в средние широты. Чему обязаны жители этих широт редким для них зрелищем? Что управляет такими движениями овала?

Теперь уже установлено, что отвечает за них магнитное поле, «вмороженное» в плазму солнечного ветра, — межпланетное магнитное поле. Точнее, не все поле, а лишь одна его характеристика — составляющая вектора его напряженности, перпендикулярная плоскости магнитного экватора Земли. Тот факт, что от этой тонкой характеристики (к тому же переменчивой и пока непредсказуемой) так сильно зависит состояние земной магнитосферы, казался бы совершенно удивительным, если бы он не был уже теоретически предсказан Данжи. Космофизики считают это предсказание поразительным. Посмотрим, как это получается.

Вспомним, что говорилось об Х‑точке: пересоединение в ней может идти, когда силовые линии, ее образующие, имеют противоположные направления, и «запрещено», когда они направлены одинаково. Силовые линии дипольного магнитного поля Земли встречают поток солнечного ветра своей наиболее удаленной от Земли, экваториальной, частью. Они тянутся от Южного полушария к Северному и в месте встречи с солнечным ветром направлены с юга на север (см. рис. 6). Значит, по Данжи, пересоединение возможно лишь в те моменты, когда поток солнечного ветра приносит с собой магнитные силовые линии противоположного направления — с севера на юг. Отсюда важность межпланетного магнитного поля южного направления.

Специалисты часто говорят о важности южной составляющей межпланетного магнитного поля. Действительно, взглянув с более широкой точки зрения, легко представить себе пересоединение соприкасающихся семейств скрещенных силовых линий. Очевидно, оттянутость «тетивы», получившейся при таком пересоединении, зависит от угла между соприкасающимися силовыми линиями: когда в Х‑точке силовые линии направлены противоположно, сила натяжения «тетивы» наибольшая; когда направлены в одну сторону, она нулевая; при других углах между линиями она имеет промежуточные значения.

Чем больше напряженность магнитного поля, которую характеризуют густотой силовых линий, тем больше должно образовываться «изломанных», пересоединенных линий. Поэтому чем больше величина южной составляющей магнитного поля в солнечном ветре, тем эффективнее, заметнее пересоединение, тем больше силовых линий становится хвостовыми, тем больше полярная шапка и тем дальше отъезжает авроральный овал от полюса, сползая в низкие широты.

Напрашивается вопрос: не было ли связано зарево, встревожившее Древний Рим, с таким расширением овала? Точный ответ дать нельзя. Авроральный овал был обнаружен лишь в 60‑х годах нашего столетия, и за время его наблюдений не случалось, чтобы он уходил в такие низкие широты. Но в средних и низких широтах бывают сияния другой природы, связанные с высыпанием в атмосферу частиц из внутренних, близких к Земле районов магнитосферы (из плазмосферы). Эти сияния крайне редки, поэтому они остаются плохо изученными по сравнению с сияниями аврорального овала, которые горят всегда.

Обратный вопрос: может ли авроральный овал так близко подойти к магнитному полюсу, что стянется в точку? Такого тоже никто не видел. По наблюдениям, он достигает некоторого предельного размера и меньше уже никогда не бывает. Впрочем, крайне сжатым овал бывает нечасто, и свойства магнитосферы при таком состоянии овала пока еще плохо выявлены.

Нет необходимости перечислять другие важные следствия из гипотезы Данжи, объясняющие реально наблюдаемые черты магнитосферы. Их много. Трудно даже назвать какую–либо космофизическую теорию, которая могла бы сравниться с этой гипотезой по количеству подтвердившихся выводов. Почему же все–таки ее продолжают называть гипотезой, концепцией, но не теорией?

Вернемся к тому месту, где мы впервые заговорили о пересоединении. Все ли там понятно? Пересоединение мы вообразили, но есть ли оно на самом деле? По сей день далеко не ясно, какой физический механизм может обеспечить достаточно быстрое пересоединение достаточно большого количества силовых линий, чтобы благодаря этому получился достаточно быстрый отток вещества из окрестности Х‑точки. Судить об этом можно, лишь зная числа, а числа остаются неизвестными.

От физической теории ждут описания явления не только с качественной, но и с количественной стороны. Физики проверяют себя числом. Даже очень грубое его определение полезно, хотя бы как взгляд на неизвестную картину через плохо подобранные очки: можно потерять детали, можно что–то перепутать, но все–таки исключается случай, что мы видим существенное там, где вообще ничего нет. Поэтому теории более частные, отрывочные, но дающие в итоге некоторую численную оценку, нередко рассматриваются как вполне конкурентоспособные по отношению к «широкоохватным», но качественным гипотезам вроде концепции Данжи. Хорошо это или плохо — другой вопрос, философский.