Исследование проявлений солнечной активности на протяжении нескольких десятилетий позволили обнаружить еще один интересный и во многом загадочный эффект.
На первый взгляд, возникновение активных областей на разных долготах происходит хаотично, чего и следует ожидать. Казалось бы, нет никаких оснований предполагать, что какие-то долготы Солнца должны отличаться от других с точки зрения интенсивности пятнообразования. Газовый шар Солнца представляется осесимметричным, и все долготы должны быть с этой точки зрения равноправными. Во всяком случае, так вроде бы должно быть при усреднении на временах, существенно бóльших, чем средняя продолжительность жизни единичной группы пятен…
Однако на практике дело обстоит иначе. Если мы будем суммировать число или общую площадь групп пятен за множество оборотов в разных диапазонах долгот, мы обнаружим, что на каких-то долготах пятна систематически возникают в бóльших количествах (либо с бóльшими площадями), чем на других. Попытки анализировать такие распределения на протяжении одного, двух и более циклов показывают, что существуют некие сравнительно стабильные, особые интервалы долгот, где групп пятен наблюдается больше, чем по соседству. Такие долготные интервалы получили название «активные долготы». Этим феноменом глубоко и серьезно многие годы занимался пулковский астроном Юрий Иванович Витинский.
Существование активных долгот известно давно, но по-прежнему вызывает некоторое недоумение. Строго говоря, причина их существования окончательно неизвестна до сих пор.
Одна из гипотез, которую предложили финские гелиофизики Джетсу, Похолайнен, Пелт и Туоминен, заключается в том, что в недрах Солнца (лучистом ядре) существует некое реликтовое (древнее) магнитное поле, и ось его симметрии не совпадает с осью вращения нашей звезды. Взаимодействуя с основным осесимметричным полем, оно должно приводить к наблюдаемому явлению северно-южной асимметрии солнечной активности и некоей неравномерности распределения магнитных структур по долготе.
Гипотеза была поддержана и развита отечественными исследователями Леонидом Леонидовичем Кичатиновым и Александром Вениаминовичем Мордвиновым. Они привели ряд результатов наблюдений, которые можно трактовать как свидетельства в пользу существования таинственного реликтового поля. В общем, идея выглядит интересной, но, мягко говоря, не является общепризнанной. Прозвучали и серьезные критические замечания в ее адрес.
Еще одно замечание по поводу феномена активных долгот заключается в следующем. Один из ведущих российских гелиофизиков Владимир Нухимович Обридко показал, что генерация магнитных полей активных областей в южном и северном полушариях происходит в определенном смысле независимо. Это значит, что выделение активных долгот (равно как и изучение статистики других проявлений солнечной активности) следует выполнять раздельно по южному и северному полушариям.
Таким образом, выделяются три уровня организации основных типов солнечной активности. Во-первых, это, конечно, активные области – основной «кирпичик» феномена. Во-вторых, это комплексы активности – системы из нескольких одновременно и последовательно возникающих активных областей. В-третьих, это так называемые «активные долготы» – некие интервалы долгот на Солнце, где активные области почему-то имеют обыкновение возникать чаще или оказываются более мощными. Такие интервалы существуют на протяжении многих десятилетий. Как указано выше, природа и механизмы образования многих типов солнечной активности, равно как и их свойства организовываться на солнечной поверхности так, как это происходит, окончательно не выяснены.
Теперь, когда мы знаем, как располагается проявление солнечной активности (активные области) в пространстве (на поверхности Солнца), обратимся к теме изменений солнечной активности во времени. Это значит, что пришла пора рассказать о ее цикличности.
Дело было в далеком 1826 году. В небольшом немецком городке Дессау жил некий аптекарь по имени Генрих Швабе (1789–1875), который, как утверждалось, тяготился доставшимся ему по наследству ремеслом. Когда это стало возможным, Швабе освободился, как от кошмара, от своего аптекарства, заказал в Мюнхене небольшой телескоп и занялся астрономическими наблюдениями. Гёттингенский астроном Гардинг посоветовал своему другу заняться систематическими наблюдениями солнечных пятен.
Этот совет оказался необычайно удачным. Дело в том, что появление и исчезновение пятен на Солнце вот уже два столетия считались абсолютно случайным процессом. Динамика пятен выглядела как капризная игра природы. Считать и зарисовывать пятна на Солнце казалось астрономам бессмысленным и совершенно безнадежным занятием – типа зарисовывания и подсчета облаков. Многие выдающиеся астрономы – например, Кассини, Лемонье, Лаланд, – утверждали, что в появлении и исчезновении пятен на Солнце невозможно увидеть какую-либо закономерность. Астроном Деламбр прямо утверждал, что «на пятна стоит посмотреть, но изучать в них нечего». Даже Гершель, большое количество времени потративший на изучение морфологии солнечных пятен и (справедливо) выражавший уверенность, что пятна являют собой важнейший симптом деятельности светила, признавал отсутствие каких-либо закономерностей в процессе появления пятен.
Сколько их еще было, подобных примеров в истории науки, когда выводы оказывались преждевременными!..
Неопытный астроном Швабе, конечно, и не подозревал, какое открытие ему предстоит сделать. Впоследствии он говорил, ссылаясь на библейский сюжет, что его судьба похожа на судьбу Саула, который отправился искать пропавших ослов своего отца, а нашел царскую корону. Швабе, наблюдая Солнце, надеялся обнаружить новую неизвестную планету, находящуюся, как он надеялся, вблизи Солнца, ближе к нему, чем Меркурий. Для этого он взялся ежедневно (если позволяли погода и здоровье) с немецкой пунктуальностью регистрировать все, даже самые мельчайшие, пятна на солнечном диске, какие только можно было обнаружить в его телескоп. Результаты своих наблюдений он тщательно заносил в журнал. Эти наблюдения Швабе вел на протяжении 43 лет! Это, безусловно, выдающийся научный подвиг. Был накоплен уникальный и чрезвычайно ценный научный материал.
Просматривая свои многолетние записи, в 1843 году он обнаружил удивительную вещь. Число солнечных пятен периодически изменялось! В разные годы их количество существенно отличалось друг от друга. Так, например, в 1828 году Швабе насчитал на Солнце 225 пятен, а в 1833 году – всего 33. В течение 1837 года, согласно наблюдениям Швабе, возникло 333 пятна, а в 1843 году – только 34. Получалось, что число пятен периодически меняется, причем максимумы и минимумы повторяются примерно через 10 лет.
Вот почему предшественники Швабе не могли уловить эту закономерность: чтобы ее почувствовать, недостаточно было изредка смотреть на Солнце; нужно было десятилетиями вести непрерывные наблюдения!
Публикация первого сообщения о цикличном изменении числа пятен на Солнце практически не обратила на себя внимания, – цифрами Швабе мало кто заинтересовался. Бывший аптекарь продолжал наблюдать, уже вполне сознательно обращая внимание на циклические изменения пятнообразовательной деятельности Солнца. Каждый год приносил новые доказательства правоты открывателя. В 1851 году знаменитый естествоиспытатель Гумбольдт издал третий том своего фундаментального труда «Космос», где поместил таблицу чисел солнечных пятен по годам, составленную Генрихом Швабе. Открытый закон выглядел поражающе ясным и убедительным! Количество пятен на Солнце подчинялось могучему «дыханию» светила, существенно (более чем в 10 раз) изменяясь примерно за 10 лет. Были периоды, когда ни одного пятна на Солнце не было видно в течение многих недель, но были и другие периоды, когда Солнце напоминало лицо больного оспой, покрываясь многочисленными группами пятен.
