Небесные сполохи и земные заботы

Мысль об электрической природе полярных сияний была высказана Ломоносовым на заседании конференции Академии наук в 1751 году. Независимо от него и почти одновременно с ним к выводу о близости природы газового разряда и свечения неба при полярных сияниях пришли Ж. Кэнтон в Англии и Б. Франклин в Америке. Примерно в то же время епископ Бергена Э. Понтопидан написал книгу под названием «Первая естественная история Норвегии», в которой был затронут необыкновенно широкий круг вопросов — от месторождений нефти в Северном море до происхождения мух, червей и полярных сияний. Понтопидан также указывал на электрическую природу сияний: по образному сравнению автора, Земля, вращающаяся в межпланетной среде, напоминает крутящуюся сферу в электрофорной машине, а электрические разряды в такой машине соответствуют вспышкам полярных сияний. Повидимому, это первая точка зрения на полярные сияния как на результат взаимоотношений Земли и окружающей ее межпланетной среды. Нам еще много предстоит говорить об этих взаимоотношениях. С космосом связывала полярные сияния и замечательная экспериментальная работа французского ученого Ж. де Мерана, относящаяся к 1733 году. Он обнаружил статистическую связь явлений на Солнце и на Земле: среднее число крупных полярных сияний соответствовало среднему числу солнечных пятен! Этот факт оказался фундаментальным для современной нам науки о полярных сияниях. Но, опираясь на него, нельзя забывать слово «среднее»: эта закономерность существует только, как говорят физики, в среднем. Если же рассматривать причинно–следственную связь, то закономерность размывается: утверждение, что у каждого сияния есть прямая солнечная причина, о которой можно судить по числу солнечных пятен, неверно. Чтобы не пускаться сейчас в детали, я просто сошлюсь на газетные заметки о попытках чисто наземными средствами спровоцировать полярные сияния.

Насколько продвинуло науку выявление электрической природы сияний и их космического происхождения, видно по такому факту. Практически в то же время, в 1733 году, вышла работа шведского физика и астронома А. Цельсия — имя его известно всем благодаря предложенной им шкале температур. И работа эта была написана с позиции идеи, что полярные сияния представляют собой отблески горных вершин!

Впрочем, автор не особенно настаивал на своей трактовке, поскольку вообще считал существовавшие тогда гипотезы легковесными. Он утверждал, что «гораздо полезнее оставить после себя потомкам правильные наблюдения, Чем легко опровергаемые теории», и призывал ученых сосредоточить внимание на тщательных наблюдениях. Ему многим обязана наука о полярных сияниях. К истине этот исследователь шел своим путем: он настойчиво добивался создания разветвленной сети станций, на которых можно было бы вести одновременные наблюдения за полярными сияниями. Ему удалось организовать ее, но он не дожил до того времени, когда его дело стало приносить весомые плоды.

Из наблюдений сетью станций постепенно стала вырисовываться общая, глобальная картина полярного сияния: сначала на уровне «чаще — реже видно», потом на уровне размазанного изображения, которое получается, когда снимают движущиеся предметы с большей, чем нужно, выдержкой, еще позже был выявлен «мгновенный портрет» всей системы сияний — авроральный овал. Внутри этого кольца полярных сияний — магнитный полюс Земли. Эта черта, если рассматривать сияние как телепередачу из космоса, отражает принцип устройства космического телевизора: он работает на магнитном поле.

Земля потому и располагает своим телевизионным аппаратом для показа репортажей из космоса, что обладает собственным магнитным полем. У ее соседей–планет с этим обстоит по–разному. Значительные магнитные поля есть у Юпитера и Меркурия, и многие процессы вблизи этих планет идут так же, как на Земле. Открыто небольшое магнитное поле у Марса. Из исследованных пока крупных небесных тел Солнечной системы лишь Луна и Венера лишены заметного собственного магнитного поля.

3. Полярная звезда и маленькие упрямые стрелки

Ориентация стрелки не зависела от того,

кто ее подвешивал, его уровня

образования, религиозных убеждений

и характера, от высоты места,

от времени или погоды.

Е. Паркер. Космические магнитные поля

Незримое присутствие магнитного поля Земли люди ощущали давно. В их руках был простенький прибор — компас. Если держать его на ладони, то стрелка, установившись, всегда показывает одно направление. Упрямство стрелки производило впечатление чуда.