Книга: Земля и космос. От реальности к гипотезе

Глава 2 Кривообразное солнце

Глава 2

Кривообразное солнце

Прошлой осенью один многотиражный журнал сообщил о намерении напечатать статью о затмениях. Эта статья была вызвана солнечным затмением, которое должно было произойти в Соединенных Штатах следующей весной.

Редакция решила обратиться ко мне, чтобы я сделал эту работу. Вы наверняка решите, что я встретил эту идею с радостью, и будете совершенно правы. Для меня писать о затмениях — это просто бальзам, к тому же я никогда не печатался в данном журнале, а я этого очень хотел.

Но тот факт, что мои статьи в этом журнале никогда не публиковались, вызывал у руководства некоторую тревогу, и потому со мной решили поговорить, пригласив в свой офис.

Я пришел на беседу и очень внимательно выслушал все, что от меня хотят, пообещав учесть все пожелания.

Но тут вдруг один из редакторов произнес:

— Вы можете дать нам описание полного затмения? Как оно выглядит? Что бы мы увидели? На что оно похоже?

— Хорошо, — сказал я и призвал себе на помощь все мастерство, что приобрел за годы литературного труда. В самых живописных эпитетах я дал описание полного солнечного затмения. Когда мое красочное описание завершилось, работники редакции были готовы разрыдаться.

— Хорошо, — сказали они. — Напишите нам эту статью точно так, как вы сейчас рассказали.

Я написал, статья им понравилась, я получил за нее деньги. Ее опубликовали, и все было замечательно.

Только одно меня тревожило все это время. Описывая полное затмение в самых мельчайших подробностях, очень боялся, что все пойдет насмарку, если кто-нибудь задаст один-единственный вопрос.

А вопрос был такой: «А вы сами, доктор Азимов, видели полное затмение?»

Конечно же я мог ответить только отрицательно.

Но в редакции я призвал себе в помощь все свое литературное мастерство, а моим ремеслом, надо заметить, является фантастика.

Больше я не позволю себе так волноваться, как волновался в редакции газеты, когда поспешно придумывал отговорки на тот случай, если мне зададут каверзный вопрос. Пусть я что-то не видел, но я не буду этого бояться. Вот таким, нераскаявшимся, я снова приглашаю читателя обратиться к Солнцу.

Те, кто неразумно попытается вглядеться в полуденное Солнце, увидят круг, внутри которого нет ничего, кроме ослепительно белого цвета. Когда-то между теологами шел спор: является ли Солнце несовершенным творением Бога или же Бог не имеет несовершенных творений вообще.

И потому многих теологов весьма обеспокоило, когда в 1610 году Галилей сообщил о своем открытии, что на Солнце есть пятна. Как только этот тревожный факт был обнародован, несмотря на весь гнев служителей церкви, многие тут же увидели эти пятна. В самом деле, некоторые пятна достаточно велики, чтобы можно было разглядеть их невооруженным глазом. Когда в ясный день Солнце находится близко к горизонту, оно приобретает красный цвет и на него можно смотреть без риска повредить глаза. В это время иногда вполне можно разглядеть большие пятна.

Эти пятна заметны потому, что на Солнце есть области, которые холоднее окружающих. Такие области выглядят более темными. Темное на светлом невозможно не заметить.

Ну а что, если какая-нибудь область на Солнце будет горячее, чем окружающий ее район? В этом случае область станет необычно яркой. Но яркое пятно на ярком фоне заметить гораздо труднее, и, видимо, потому за два с половиной столетия после обнаружения на Солнце холодных пятен горячие пятна никто не мог определить.

Обнаружил их Ричард Кристофер Кэррингтон, английский астроном. Он взял на себя трудную задачу наблюдения за пятнами на Солнце на протяжении длительного времени и определил точное время вращения Солнца на различных широтах (газообразное тело не вращается единой массой, как тело твердое).

В 1859 году Кэррингтон заметил на поверхности Солнца короткую яркую вспышку. Это выглядело так, словно перед Солнцем зажглась маленькая звездочка. Кэррингтон сообщил об этом к дал свое объяснение. В то время астрономы рассматривали возможность того, что Солнце может быть источником метеоров, которым за счет своей энергии придает большую скорость, — и Кэррингтон решил, что наблюдал исход особо крупного метеора.

Это была очень интересная гипотеза, но неверная.

Хотя светлое пятно на светлом фоне разглядеть трудно, с помощью длины световых волн сделать это несколько проще. Если же наблюдать Солнце во всем диапазоне частот, то распознать более светлый участок сложно, а порой и невозможно.

В 1889 году американский астроном Джордж Эллери Хейл изобрел спектрогелиограф, устройство, при помощи которого можно было бы фотографировать Солнце в узком диапазоне частот. Устройство позволяло отфильтровать лишь свечение водорода или кальция. Свечение кальция давало возможность, к примеру, определить на Солнце районы с большим содержанием кальция; они выглядели на фотографиях подобно изображениям летних облаков в небе над Землей.

Используя спектрогелиограф, можно было получить статические изображения Солнца, но при этом терялась возможность уловить скоротечные события, если только не производилось значительное число снимков за сравнительно короткий промежуток времени.

В 1926 году Хейл реконструировал спектрогелиограф таким образом, что стало можно наблюдать спектральные линии за определенный промежуток времени. Этот прибор позволил фиксировать быстрые изменения намного эффективнее.

И еще не настали 1930-е годы, как уже при помощи свечения водорода было определено, что вспышки на Солнце довольно часто совпадают с солнечными пятнами. Было похоже на то, что на Солнце происходят взрывы, внезапные вспышки раскаленного водорода, которые продолжаются пять — десять минут и окончательно пропадают примерно через полчаса-час.

Это явление назвали солнечными вспышками. Стало понятно, что Кэррингтон семьюдесятью годами ранее наблюдал необычно яркую вспышку.

Когда вспышка происходит на обращенной к нам стороне Солнца, видно только несколько более яркое свечение и расширяющееся пятно. Однако иногда случается видеть вспышку на самом краю солнечного диска. В этом случае мы видим «в профиль» огромный взрыв ярко светящегося газа, всего за секунду поднимающегося на высоту 600 миль. Этот газ может подниматься на высоту около 5000 миль над поверхностью Солнца.

Небольшие вспышки случаются довольно часто, в некоторых районах на поверхности Солнца их довольно много; за день можно заметить около ста, особенно когда пятна растут. Однако очень сильные вспышки, которые выдает яркий белый свет (наподобие той, что наблюдал Кэррингтон), крайне редки. В год их наблюдается всего несколько.

По спектру удалось определить, что вспышки имеют температуру около 20 000°, тогда как на «спокойной» поверхности Солнца температура составляет 6000°, а в центре темных пятен она равна 4000°.

Вспышки на Солнце — важный фактор солнечной активности. При них энергия определенным образом переходит от пылающей солнечной поверхности в тонкую атмосферу Солнца, или корону. На эту энергию оказывают воздействие атомы короны, которых намного меньше, чем на поверхности Солнца. Это значит, что энергии на один атом гораздо больше в короне, чем на солнечной поверхности, а под «энергией на один атом» мы подразумеваем температуру.

И потому нет ничего удивительного в том, что если на поверхности Солнца температура составляет 6000°, то в короне она может достичь 2 000 000°. Интенсивность излучения и его частота зависят от температуры, потому корона на единицу массы излучает больше, чем солнечная поверхность. Только потому, что корона имеет малую массу, она выглядит столь слабой. Более того, излучение короны несет намного больше энергии, чем излучение с поверхности, и именно из короны исходит рентгеновское излучение.

Но не вся электромагнитная энергия исходит непосредственно от Солнца. Турбулентная солнечная атмосфера имеет свои потоки материи, и часть этой материи улетает от Солнца, даже несмотря на колоссальную солнечную гравитацию. Из солнечной атмосферы постоянно исходят частицы, которые уже никогда не возвращаются обратно.

В абсолютных величинах масса потерянных таким образом частиц просто колоссальна по земным стандартам, поскольку составляет миллионы тонн в секунду. Но по солнечным меркам это ничто — если бы даже потери Солнца всегда происходили с той же скоростью, что и сейчас, то потребовалось бы 600 триллионов лет, чтобы Солнце потеряло 1 % массы.

Эти частицы, разлетаясь во все стороны от Солнца, составляют так называемый солнечный ветер.

Солнечный ветер достигает Земли и, конечно, идет дальше. Непосредственно на Землю попадает лишь ничтожная часть испущенных Солнцем частиц, а именно лишь три четверти фунта в секунду. Это немного с точки зрения массы, но с чисто количественной точки зрения говорит о том, что каждую секунду окрестностей Земли достигает 100 триллионов солнечных частиц.

Если бы Земля не имела атмосферы или магнитного поля, частицы, достигающие окрестностей Земли, попали бы непосредственно на поверхность планеты. К примеру, они свободно достигают поверхности Луны, и потому образцы доставленного астронавтами грунта с планеты содержат большое число гелия, появившегося здесь только благодаря солнечному ветру, частицы которого, разумеется, содержат элементы, существующие на Солнце. Солнце состоит в основном из водорода, из прочих же элементов главное место занимает гелий. Температура короны, через которую проходит солнечный ветер, превращает эти элементы в мешанину электронов и атомных ядер. Ядром водорода является протон, а ядром гелия — альфа-частица.

Протоны массивнее электронов, и их намного больше, чем еще более массивных альфа-частиц, — и если принимать во внимание как число, так и массу, то главный компонент солнечного ветра — протоны. Любое увеличение плотности ветра из-за какого-либо события на Солнце можно назвать «протонным событием».

Поскольку Земля имеет магнитное поле, электрически заряженные частицы солнечного ветра (один положительный заряд у протонов, два — у альфа-частиц и один отрицательный заряд у электронов) обходят Землю по силовым магнитным линиям. Это значит, что они идут по спирали от одного магнитного полюса к другому, наматывая виток за витком. Эти движущиеся по силовым линиям магнитного поля частицы составляют магнитосферу.

Магнитосфера наиболее близко подходит к поверхности Земли у магнитных полюсов, и именно в этом месте частицы могут легко проникнуть под магнитосферу и попасть в верхние слои земной атмосферы. Взаимодействие заряженных частиц и атомов верхних слоев атмосферы приводит к появлению полярного сияния в виде перемещающихся в небе «потоков» и «занавесов».

Но что же происходит, когда на солнечной поверхности появляется вспышка? Локально поднимается температура, и в данном месте увеличивается турбулентность, а в результате высвобождается энергия и частицы переходят в корону над местом вспышки. Температура короны увеличивается, усиливается ультрафиолетовое излучение и испускание рентгеновских лучей из этого места. Поток дополнительных частиц также приводит к появлению солнечного ветра. Другими словами, вспышка на Солнце становится причиной «протонного события».

Усиление солнечного ветра над особенно большой вспышкой может быть столь великим, что ускорившиеся протоны приобретают достаточно энергии, чтобы считаться слабыми космическими лучами.

Если вспышка на Солнце происходит в направлении Земли или близко к этому, через несколько минут до нас доходит выброс радиационного излучения, а через пару дней добирается и «порыв» солнечного ветра. То, что солнечный ветер дошел до нашей планеты, можно заметить по внезапному расширению северного сияния и увеличению его яркости.

Излучение от вспышки и последующий поток заряженных частиц заметно меняет ситуацию в верхних слоях земной атмосферы. А это может привести к сильным помехам в электронном оборудовании и даже временно разрушить заряженные слои в верхних слоях атмосферы, из-за чего радиоволны перестают отражаться вниз к Земле и уходят в космос. Радиоприем может совершенно прекратиться, а радары стать бесполезными.

Подобные явления обычно называют магнитными бурями, потому что один из признаков вспышки на Солнце — быстрая смена направления магнитной стрелки, которая перестает постоянно указывать на магнитные полюса.

Изменения направления магнитной стрелки и усиление северного сияния — явления довольно интересные, но в наше время они не имеют особого значения. Другое дело — прекращение радиосвязи. Это может серьезно навредить промышленности и населению в связи с широким распространением электроники. В особенно ответственные моменты (к примеру, во время войны или локального конфликта) может оказаться, что радары покажут неверную картину, управляемые по радио ракеты собьются с курса, все виды радиосвязи могут прекратить работу или работать с перебоями.

Понятно, как важно предсказать появление вспышек, чтобы не оставлять в открытом космическом пространстве или на поверхности Луны астронавтов, а также чтобы в случае необходимости перейти на альтернативные виды связи в зоне боевых действий на Земле.

Было бы лучше всего отыскать причины вспышек — их мы еще не знаем. Поскольку вспышки характеризуются тем, что возникают в районе солнечных пятен, можно предположить, что если бы мы знали причину появления солнечных пятен, то смогли бы понять, что их вызывает, но мы не знаем и причины появления солнечных пятен.

Однако попытаемся рассуждать следующим образом…

Солнечные пятна говорят о несимметричности Солнца. Они возникают в определенном месте на поверхности, что свидетельствует об отличии этого места от других. Но как это может произойти? Почему все части солнечной поверхности не имеют одинаковые свойства? Ведь Солнце представляет собой сферу, причем довольно совершенную. Относительно центра любое изменение должно быть симметричным.

На Земле мы наблюдаем изменения погоды. Шторм может возникнуть в одном месте и разрядиться в другом. В одном месте дует легкий ветерок, в другом бушует мощный торнадо. В одном месте засуха, а в другом — наводнение. Но все это — результат значительной асимметрии, потому что одна сторона Земли нагревается солнечным теплом, а другая остывает. И даже на обращенной к Солнцу стороне разные участки поверхности Земли нагреваются с разной интенсивностью и в разное время.

На Солнце же не видно причин для значительной асимметрии. Почему же и здесь есть что-то вроде нашей погоды: возникающие и исчезающие пятна?

Но следует заметить, что Солнце вращается, а разница центробежных сил на различных широтах различна. На полюсе центробежных явлений нет, максимальное же действие центробежные силы оказывают на экваторе; промежуточные участки имеют и промежуточные значения. Вращение может также внести асимметрию и в более глубинные слои Солнца.

Не было бы ничего удивительного, если бы солнечные пятна имели какое-то отношение к широте. Наше предположение совершенно верно: солнечные пятна, как правило, появляются между 5° и 30° как северной, так и южной широты.

В пределах этих широт пятна появляются с определенной регулярностью. Их число возрастает до максимума, затем снижается до минимума, после чего снова достигает максимума, с периодом в одиннадцать лет. Немедленно после минимума пятна появляются примерно на 30° северной и южной широт. Увеличиваясь численно, они год за годом медленно перемещаются по направлению к экватору, близ которого их количество уменьшается. Когда в 5° от экватора пятна исчезают, в 30° появляются новые.

Никто не знает, почему цикличность появления пятен именно такова, но не может ли это быть обусловлено какой-нибудь асимметрией, более сложной, чем вызванная вращением Солнца? Если это так, то откуда может появиться эта асимметрия? Скорее всего, причина этого — воздействие какой-нибудь из планет.

Но как планеты могут оказывать влияние на Солнце? Без сомнения, только при помощи гравитационных полей. Эти поля вызывают приливы на Солнце и некоторую его кривообразность.

К примеру, Луна вызывает приливы на Земле по причине того, что обращенная к Луне поверхность Земли притягивается сильнее, чем обратная сторона Луны. Именно разница в притяжении приводит к появлению эффекта прилива.

Величина приливного эффекта зависит от трех факторов. Первый — масса вызывающего приливы тела: чем она больше, тем больше сила притяжения. Второй фактор — это диаметр тела, на которое действует притяжение: чем больше диаметр, тем больше разность в силе притяжения на противоположных участках. Третий фактор — расстояние между телами: чем больше расстояние, тем слабее притяжение и, следовательно, меньше разница в силе притяжения на противоположных сторонах.

Принимая к рассмотрению все эти три фактора, мы можем составить следующую таблицу:

Приливное воздействие Земли на Солнце составляет всего одну десятитысячную от эффекта, который Солнце и Луна оказывают на Землю, но, возможно, этот эффект отнюдь не малозначителен.

А как насчет приливного эффекта других планет? Если взять приливное воздействие Земли за единицу, совсем нетрудно найти относительное приливное воздействие других планет на Солнце. Ниже приведены результаты:

Из таблицы видно, что самый большой приливной эффект у Меркурия, Венеры, Земли и Юпитера. Все остальные планеты, вместе взятые, оказывают воздействие примерно в пять раз меньшее, чем Меркурий, самый последний из первой четверки. Таким образом, мы можем назвать Меркурий, Венеру, Землю и Юпитер «приливными планетами».

Когда эти планеты совершают оборот вокруг Солнца, каждая из них вызывает на Солнце пару выпуклостей (одна по направлению к планете, другая с противоположной стороны). Эти выпуклости могут быть очень малы, буквально в несколько сантиметров, но даже такая небольшая разность в уровне может оказаться важной.

В случае движения четырех отдельных возвышений по поверхности Солнца возможно возникновение особых критических моментов, когда в результате наложения нескольких возвышенностей какая-то часть поверхности Солнца поднимается или опускается с необычайной скоростью. Может ли это заставить перемещаться солнечные пятна? Возможно также, что существует периодически повторяющийся цикл в перемещении выпуклостей, который совпадает с перемещением солнечных пятен по широте.

Конечно, очень трудно найти соответствие в появлении солнечных пятен с комбинациями приливных выпуклостей, поскольку движение пятен очень медленно, а вспышки на Солнце крайне кратковременны, причем большие вспышки исключительно редки. А могут ли большие вспышки совпадать с какими-нибудь особенно необычными положениями планет?

Возможно!

Доктор Близард, физик из университета Денвера, изучил связь между «протонными событиями» и определенными комбинациями положений планет. Среди таких комбинаций в первую очередь были рассмотрены случаи, когда планеты выстраивались на одной линии относительно Солнца. Приливные волны могли накладываться друг на друга; если подобное необычайно большое возвышение возникало около турбулентности в районе солнечного пятна, это могло вызвать вспышку.

За период с 1956-го по 1961 год Близард зафиксировал значительное число совпадений. Когда планеты были близки к тому, чтобы встать в линию, иногда происходили вспышки. Но подсчет показал, что полное совпадение происходило только в одном случае из двух тысяч. На основе полных совпадений Близард попытался рассчитать новые вспышки — и его прогнозы оправдались в 60 % случаев.

Здесь мы можем вернуться к астрологии, которую обсуждали в первой главе. Я писал в ней, что астрологи пытались подвести рациональное обоснование — хотя бы и слабое — под свои измышления, и я подозреваю, что работы Близарда во многом бы им помогли.

На протяжении уже многих лет астрономы и те, кто не связан с астрономией, пытались понять, какое воздействие оказывают на Землю солнечные пятна. Увеличивают ли они солнечное излучение? Приводят ли к засухам, неурожаям, воздействуют ли на цены, вызывают ли экономическую депрессию или денежную инфляцию, провоцируют ли войны и так далее?

Когда были обнаружены вспышки на Солнце, поначалу казалось, что они влияют на Землю даже больше, чем солнечные пятна. Ведь они буквально пронизывают земную атмосферу заряженными частицами, а это может привести к дождям, что, в свою очередь, влияет на урожай… Кроме того, неизвестно, какие еще, малозначительные на первый взгляд, изменения могут произойти, когда большое число заряженных частиц обрушивается на Землю?

Трудно сказать, почему доктор Близард пришел к мысли, что усиление и ослабление солнечного ветра может зависеть от положения планет и что положение планет, как утверждали астрологи, и в самом деле оказывает воздействие на судьбу. Я думаю, что Близард рассуждал следующим образом:

1. Положение планет влияет на возникновение вспышек на Солнце.

2. Солнечные вспышки, в свою очередь, влияют на солнечный ветер.

3. Солнечный ветер влияет на Землю.

4. В силу этой взаимосвязи положение планет в момент рождения ребенка может повлиять на всю его последующую жизнь.

Я уверен, что астрологи с удовольствием используют эту логическую цепочку, чтобы оправдать составленные астрологические прогнозы вроде этих:

«Овен. Окажите моральную — но не денежную — поддержку своему другу при решении им материальных вопросов. От этой поддержки не ожидайте взаимности».

«Скорпион. Не верьте своему советчику по инвестированию — есть факты, о которых он не знает».

Конечно, даже среди самых просвещенных моих читателей найдутся такие, кто послушается подобных советов и посчитает, что все же существует некая связь между положением планет и Овном, который должен оказать моральную поддержку, и Скорпионом, который не должен верить советчику по инвестированию.

Если подобная мысль у вас появилась, то постарайтесь от нее избавиться. Я совершенно уверен, что искать какую-то взаимосвязь между положением планет и человеческой судьбой так же нелепо, как искать связь между отрыжкой стада гиппопотамов в камышах Нила и колебаниями выпуска стали на заводах Гэри в штате Индиана.