Озонные дыры и гибель человечества

Мы уже убедились в том, что Солнце очень неспокойно. Поэтому и частицы, которые выбрасываются из него, имеют разные скорости. Солнечный ветер меняется по своей силе не только во времени. Он неоднороден и в пространстве. В определенных направлениях бьют струи заряженных частиц, скорости которых намного больше скоростей частиц солнечного ветра. Эти струи-потоки называют высокоскоростными потоками солнечных заряженных частиц. Частицы этих потоков, имея очень высокие энергии, переносят значительную энергию от Солнца в межпланетное пространство.

Эти потоки-струи высокоскоростных частиц можно по их форме сравнить со струей воды из вращающегося поливального устройства. Аналогия оправдывается тем, что Солнце, из которого бьет струя, вращается наподобие поливального устройства. Естественно, что струя при этом закручивается, как это показано на рис. 45. При этом силовые линии магнитного поля, которые вытягиваются от Солнца потоком заряженных частиц, также вытягиваются и приобретают форму спиралей Архимеда. На орбите Земли угол между их направлением и радиусом, который соединяет Солнце и Землю, равен примерно 45^о.

_{Рис. 45. Схема, показывающая закручивание магнитных силовых линий в виде спиралей Архимеда. Показаны только силовые линии на границах секторов.}

Магнитное поле Солнца в экваториальной плоскости и вблизи нее весьма своеобразно. Поскольку оно является продолжением магнитного поля Солнца, то в одних секторах оно направлено от Солнца, а в других — к нему. Это можно видеть на рис. 44, где приведена секторная структура межпланетного магнитного поля, измеренная на ИСЗ еще в 1964 году. Видно, что в это время межпланетное магнитное поле делилось естественным путем на четыре сектора, в двух из которых магнитное поле было направлено от Солнца (сектор с таким направлением межпланетного магнитного поля принято называть положительным и обозначать знаком «+»), а в остальных двух секторах — к Солнцу. Эти сектора называют отрицательными («-»). Количество секторов может меняться от двух до шести. Ясно, что это определяется магнитными полями Солнца.

Как видно из рис. 46, высокоскоростной поток по мере удаления от Солнца расширяется. Уже на орбите Земли его угловой размер может составлять 60^о. Скорость частиц в потоке — 800 км/с. Поток не только достигает орбиты Земли, но и уходит по крайней мере в пять раз дальше.

_{Рис. 46. Схема строения высокоскоростного потока солнечных частиц;}

_{1 — более плотная часть потока;}

_{2 — менее плотная его часть.}

Любопытна структура высокоскоростного потока, которая формируется за счет его взаимодействия с солнечным ветром. В результате этого взаимодействия на ведущем крае высокоскоростного потока сильно (быстро) увеличиваются основные характеристики потока (его скорость, плотность и температура плазмы), а также напряженность магнитного поля.

Высокоскоростные потоки солнечных частиц пронизывают межпланетное пространство далеко не всегда. В среднем их наблюдается примерно около 50 в течение года. Но каждый из потоков, один раз возникнув, может просуществовать в течение нескольких оборотов Солнца. Это значит, что Земля может почувствовать наличие такого потока несколько раз, то есть каждый раз, когда он проходит мимо Земли. Что при этом происходит на Земле и в окружающем Землю пространстве, мы рассмотрим позднее. Здесь только укажем, что высокоскоростные потоки чаще всего наблюдаются в периоды спада солнечной активности и в эпохи минимумов. Любопытно, что неодинаково вероятен выброс высокоскоростного потока из разных областей Солнца. В короне имеются области, простирающиеся с севера на юг вдоль всего солнечного меридиана, в которых солнечное излучение меньше, чем в соседних областях. Поэтому их изображение воспринимается как дыры. Эти области так и были названы «корональными» дырами.

Высокоскоростные заряженные частицы успешно вырываются из короны Солнца именно в области корональных дыр потому, что здесь этому не препятствуют магнитные поля. Как известно, силовые линии магнитного поля в области корональных дыр направлены практически радиально, поэтому они не оказывают никакого влияния на радиальное движение заряженных частиц. Заряженные частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля беспрепятственно.