Небесные сполохи и земные заботы

Теперь, когда нужно описать космический фон какого–либо явления, приводят магнитограмму станций Восток (в Антарктиде) или Туле (Гренландия), широта которых примерно 89°. Чем выделены эти магнитные широты? На Земле — ничем. Но их выделенность станет понятной, если вспомнить строение магнитосферы Земли (см. рис. 3). Силовые линии магнитного поля, пронизывающие поверхность Земли в низких и средних широтах, имеют дипольный характер, два пучка высокоширотных линий образуют хвост магнитосферы. Граница раздела между дипольными линиями и линиями, уходящими в хвост, на поверхности Земли с ее дневной стороны соответствует широте примерно 80°. Полярнее этой области лежит станция Туле в Северном полушарии, Восток — в Южном. Заметим, кстати, что вся эта геометрия магнитосферы выявилась лишь благодаря запускам космических аппаратов. Если бы мы были вынуждены обходиться только наземными наблюдениями, то утверждение, что в некоторой точке Земли в определенное время суток можно по показаниям обычного обсерваторского магнитографа судить о межпланетном магнитном поле — таком слабом и таком далеком от нас, — казалось бы столь же сомнительным, какими кажутся порой утверждения сторонников гелиогеофизики. А рекомендация отправиться для наблюдения за 80‑й градус широты и дожидаться там околополуденных часов отдавала бы чистым кладоискатель–ством.

Разглядывая магнитограммы, снятые в различных точках Земли, можно заметить, что в некоторые промежутки времени, длящиеся по нескольку дней, многие станции регистрируют уменьшенную величину магнитного поля. Это периоды магнитных бурь. Так же как и переход Земли через секторную границу, их удобно использовать в качестве космических меток времени при изучении солнечно–атмосферных связей. Мы знаем уже, что бури начинаются, когда Земля встречает быстрый по сравнению с обычным солнечным ветром поток солнечной плазмы.

Есть два сорта таких потоков.

Одни выбрасываются Солнцем при вспышке и всегда неожиданны. Но мы почти сразу узнаем, что такая вспышка произошла. Известие о ней приносит электромагнитное излучение Солнца, оно доходит до Земли за 8,3 минуты. Тогда–то и видит земной наблюдатель, что на диске Солнца вспыхнула точка. Коротковолновая часть этого излучения, разрушая встреченные нейтральные частицы верхней атмосферы, приводит к появлению дополнительных зарядов в ионосфере. Уменьшается ее электрическое сопротивление и увеличивается текущий через нее ток. Его чувствуют земные магнитографы. Вспышку замечают также радисты: из–за изменения состояния ионосферы ухудшается связь на коротких волнах на освещенной стороне Земли. Это все предвестники будущих событий. Они начнутся через один–два дня, когда к Земле подойдет солнечная плазма, выброшенная в момент вспышки. Быстродвижущаяся плазма (точнее, ударная волна, которая бежит перед ней, — волна, подобная той, что движется перед самолетом, летящим быстрее звука, и воспринимается на земле как орудийный выстрел) обжимает магнитосферу Земли. Сжимается магнитосферная плазма, гуще становятся «вмороженные» в нее силовые линии магнитного поля; ясно, что в этот момент магнитографы на Земле должны регистрировать увеличение магнитного поля. И в самом деле, они отмечают его практически одновременно. Последует за этим магнитная буря или нет — тонкий вопрос, на который пока нет внятного ответа. Она начнется, если разразится серия суббурь, но почему случаются суббури, определенно мы сказать еще не можем. Но если буря состоится, отличительным ее признаком будет внезапное увеличение магнитного поля вначале, которое уже потом сменится его глобальным понижением.

Другой тип высокоскоростных потоков — это мощные струи в солнечном ветре, которые истекают из определенных областей на Солнце. Такая область может существовать несколько месяцев, и поскольку Солнце оборачивается вокруг своей оси, примерно каждые 27 дней Земля входит в одну и ту же струю. Поэтому характерным признаком бурь, порожденных такими потоками, является их 27‑дневная повторяемость.

Так как магнитные бури легко опознаются на магнитограммах, можно привлечь старые магнитные записи и сопоставить с ними данные о состоянии атмосферы за прошедшие годы. Это сильно расширяет диапазон исследований. Такая работа была проделана членом–корреспондентом АН СССР Э. Р. Мустелем и его сотрудниками.

Оказалось, что через два–четыре дня после начала магнитной бури того или другого типа давление на поверхности Земли начинает меняться характерным для циклонов образом. Это служит признаком развития внутренних неустойчивостей в атмосфере. Такой результат согласуется с представлением о космическом воздействии как о спусковом крючке, разрешающем внутренне напряженные состояния атмосферы. В этих работах исследовано большое количество событий, и потому выводы их не могут быть случайными. Они говорят о том. что солнечно–атмосферные связи реально существуют.

11. Подробности