Смерть с небес

Прежде всего, так как линии поля и газ взаимосвязаны, когда линии спутываются и уплотняются, движение газа затрудняется. Это как если бы на него набросили гигантскую сеть, не дающую ему двигаться свободно. Более горячий газ, поднимающийся из глубин, не может достичь поверхности, и области, в которых линии особенно плотные, начинают остывать. Поскольку яркость Солнца зависит от его температуры, более холодный участок становится тусклее, образуя темную область на Солнце, которая называется солнечным пятном. Так как по своей сути солнечные пятна — явление магнитное (на самом деле это поперечное сечение линий магнитного поля в том месте, где они пересекают поверхность Солнца), они всегда появляются парами с разной полярностью: одно как северный полюс магнита, а второе — южный полюс.

Солнечные пятна могут быть маленькими, еле заметными в телескопы на Земле, а могут быть гигантскими, гораздо больше размеров Земли, при этом некоторые из них настолько большие, что их можно видеть невооруженным глазом, когда Солнце находится у горизонта[9].

Собственно, именно наблюдения за солнечными пятнами дали астрономам первый ключ к пониманию магнитного поля Солнца. Генрих Швабе наблюдал за Солнцем в начале XIX в., десятилетиями, день за днем подсчитывая количество солнечных пятен. Он обнаружил, что оно увеличивается и уменьшается с периодичностью примерно 11 лет — сегодня мы называем этот период циклом солнечной активности. На максимуме на Солнце может быть свыше сотни пятен, но на минимуме это число уменьшается практически до нуля.

В 1859 г. Швабе решил опубликовать свои результаты, и очень скоро выяснилось, что периоды пикового количества солнечных пятен совпадали с периодами пиковой геомагнитной активности на Земле, указывая на связь между солнечными пятнами и магнетизмом. В 1908 г. астроном Джордж Эллери Хейл выяснил, что магнитные поля на солнечных пятнах могут быть в тысячи раз сильнее земного, что свидетельствовало о значительных запасах энергии в тех областях.

И мы возвращаемся к равновесию. Когда магнитные силовые линии спутываются, между давлением, нарастающим за счет накопленной в них магнитной энергии, и напряжением, существующим в силовых линиях, устанавливается равновесие. Магнитные силовые линии можно представить в виде витых стальных пружин, сваленных в кучу и спутанных между собой. Пружины сжаты и стремятся распрямиться, но не могут этого сделать, потому что переплетены друг с другом. Теперь продолжим сжимать их и добавлять новые и новые пружины. При этом накапливается очень впечатляющая энергия.

Что произойдет, если взять болторез и перекусить одну из пружин?

Правильно. Лучше отойти в сторону.

То же самое происходит и в солнечном пятне — на самом деле физические процессы тут практически такие же, как и в клубке витых пружин, с аналогичными напряжением и давлением. По мере того как силовые линии все больше переплетаются и к ним добавляются новые, давление нарастает. Иногда давление сбрасывается в начале этого процесса, и тогда практически ничего не происходит. Но в других случаях оно накапливается и накапливается…

Сейчас что-то не выдержит.

В конце концов что-то действительно не выдерживает. Силовые линии вырываются из Солнца высокими, грациозными петлями, при этом один их конец является северным магнитным полюсом, а второй — южным. Если газовый поток внезапно меняет характер движения, концы линий могут сойтись или переплестись. Давление в витках нарастает, но напряжение не может компенсировать его. Линия обрывается.

В силовой линии накапливается очень большая энергия (как и в пружине). Когда она обрывается — гелиофизики называют это магнитным пересоединением, — энергия высвобождается. Огромная энергия. Титанический взрыв, но в целом он ограничен одной областью, генерируя то, что называется вспышкой.

Вспышка — знак опасности

По совпадению, первую вспышку на Солнце увидели в 1859 г. — в том же году Генрих Швабе опубликовал свое открытие цикла солнечной активности.

1 сентября 1859 г. астрономы Ричард Каррингтон и Ричард Ходжсон независимо друг от друга вели наблюдения за Солнцем. Прямо на их глазах небольшой, обычно спокойный участок солнечного диска внезапно вспыхнул, став гораздо ярче. Этот всплеск излучения длился 5 минут, и даже по сей день, возможно, является самой яркой вспышкой за всю историю наблюдений. Через несколько часов после наблюдавшейся вспышки, магнитометры (приборы, измеряющие силу и направление магнитного поля) на Земле сошли с ума, регистрируя масштабные флуктуации магнитного поля Земли.

Тогда они об этом и не подозревали, но в тот момент родилось научное направление, изучающее космическую погоду.