Важно, что при этом действие альфа-эффекта не прекращается, что приводит, в свою очередь, к усилению нового полоидального поля. Так будет продолжаться до тех пор, пока не исчезнет тороидальное поле. Солнце приходит к новому минимуму активности с обращенным полоидальным полем (см. рис. 23, справа).
Дальнейшее действие солнечного динамо повторит уже рассмотренный цикл, но с противоположным направлением магнитных полей. После этого система вернется к состоянию, с которого началось наше обсуждение солнечного цикла. Этот процесс, по всей вероятности, начался на Солнце около четырех миллиардов лет назад и будет продолжаться еще приблизительно столько же.
Рассмотренная схема, разумеется, дает лишь общее и довольно поверхностное представление о солнечном динамо. Реальные процессы намного сложнее. Обращение направлений тороидальных либо полоидальных полей происходит в различных областях Солнца в разные моменты времени, а не на всем Солнце одновременно. Тороидальные поля по мере развития магнитного цикла мигрируют к экватору, а вместе с ними перемещаются к экватору и области появления новых солнечных пятен (закон Шперера). Полоидальные поля, напротив, рождаются на низких широтах и затем мигрируют к полюсам.
Механизм солнечного динамо не до конца понятен ученым. До сих пор между ними имеются разногласия, в том числе и весьма существенные. Детальную картину магнитной активности можно получить с помощью сложных математических расчетов, проводимых на современных компьютерах. Надо признать, что результаты таких расчетов далеко не во всем согласуются с наблюдениями.
Тем не менее, показанная на рис. 23 схема солнечного цикла позволяет понять основные наблюдаемые явления – это изменение знака полярных полей в максимуме активности, факт наличия противоположных полярностей групп солнечных пятен, находящихся в северном и южном полушариях Солнца (это связано с изменением направления тороидального поля при переходе через экватор). Кроме того, приведенный сценарий объясняет полное обращение направления глобального магнитного поля Солнца за два последующих 11-летних цикла активности.
Итак, под воздействием дифференциального вращения, которое порождается конвекцией, в недрах конвективной зоны осуществляется процесс непрерывных циклических изменений магнитного поля: полоидальное превращается в тороидальное, которое порождает многочисленные явления солнечной активности. Эволюция тороидального поля приводит к его постепенному затуханию. Часть энергии передается полоидальному полю (но уже с обратным знаком), которое по мере исчезновения тороидальных полей, наоборот, усиливается.
Такие параметры Солнца, как его размеры, габариты конвективной зоны, скорость вращения, характеристики дифференциального вращения и многое другое, определяют скорость протекания данных процессов. Этими параметрами и определяется в конечном итоге периодичность в 11 лет, которая требуется для завершения полуцикла полного обращения магнитного поля. Обеспечение всех этих процессов энергией осуществляется конвекцией, которую, в свою очередь, поддерживает непрерывный поток энергии из глубин Солнца, – пока там текут термоядерные реакции».
Как указал выше Л. Л. Кичатинов, многое в этих процессах уже понятно, но остается много неясного. Во всяком случае, такие явления, как маундеровский минимум и другие подобные сбои режима генерации солнечной активности, а также существование более длинных периодов (80 или 2400 лет), еще требуют объяснения. Еще раз хочется подчеркнуть: мы знаем о Солнце очень много, о многом догадываемся, но целый ряд существенных деталей жизни светила остается для нас загадочным. Работы для гелиофизиков хватит еще надолго.
Лекция десятая
Солнце: всплески и их земные проявления
И вновь и вновь взошли на Солнце пятна,
И омрачились трезвые умы,
И пал престол, и были неотвратны
Голодный мор и ужасы чумы.
И вал морской вскипел от колебаний,
И норд сверкал, и двигались смерчи,
И родились на ниве состязаний
Фанатики, герои, палачи.
И жизни лик подернулся гримасой:
Метался компас – буйствовал народ.
А над землей и над людскою массой
Свершало Солнце свой законный ход.
О ты, узревший солнечные пятна
В великолепной дерзости своей —
Не ведал ты, как будут мне понятны
И близки твои скорби, Галилей!
Александр Чижевский
Я не стыжусь, что ярый скептик
и на душе не свет, а тьма:
сомненье – лучший антисептик
от загнивания ума.
Игорь Губерман
Тысячи путей ведут к заблуждениям, к истине – только один.
Ж.-Ж. Руссо
Основная ошибка, которой следует остерегаться, – полагать, что мы знаем больше, чем на самом деле.
Сократ
Влияет ли Солнце на происходящее на Земле? Ответ очевиден. Можно сказать так: все, что происходит на поверхности Земли, осуществляется благодаря трансформированной солнечной энергии. Факт наличия газообразной атмосферы и жидкой гидросферы на Земле обусловлен постоянным приходом солнечного тепла. Движения воды в океане и воздуха в атмосфере, круговорот воды в природе, ток рек, жизнь биосферы – все это питается солнечной энергией. Небольшой вклад в энергобаланс земных оболочек вносит тепло, просачивающееся из глубин Земли. Поэтому, с учетом последней оговорки, можно утверждать: облик нашей планеты нарисован Солнцем.
Стабильность средней температуры на Земле обеспечивается высоким постоянством солнечного энерговыделения. Напомним: поток солнечной энергии колеблется на короткой временной шкале, но не больше чем на 0,5 %.
Впрочем, все это люди интуитивно понимали уже очень давно, задолго до возникновения науки. Вопрос, на самом деле, состоит в другом. Понятно, что спокойное Солнце обеспечивает на Земле те стабильные условия, которые позволяют нам на ней существовать. Но влияет ли на эти условия Солнце активное? Оказывает ли воздействие на земные процессы сложная и многогранная солнечная активность, – или эти причудливые игры солнечных магнитных полей в 150 миллионах километров от нас никак на нас не влияют – как ни на что не влияют (кроме наших эстетических чувств) сменяющиеся картинки в калейдоскопе?
Этот вопрос возник давно, и вокруг него до сих пор идут бурные споры. На первый взгляд, влиять вроде бы нечему. Замкнутые петли магнитного поля солнечных пятен до Земли не достают. Если же во время вспышек заряженные частицы и выбрасываются в космос, то магнитное поле Земли не пускает их в атмосферу. Усиление потока ультрафиолетового и рентгеновского излучения во время вспышек также не пропускается к поверхности Земли ее воздушной оболочкой. В результате даже во время мощных солнечных вспышек загорать не опаснее, чем обычно: поток ультрафиолета у поверхности Земли почти не меняется. В общем, от Солнца мы достаточно далеки и вдобавок прикрыты от всплесков его излучений щитами атмосферы и магнитного поля.
