Читать книгу "В погоне за Солнцем - Ричард Коэн"

Вернемся немного назад. В 1951 году немецкий астроном Людвиг Бирман (1907–1986) предположил, что хвосты комет постоянно повернуты от Солнца не в результате действия света, а благодаря потоку частиц, которые отражают ионы кометных хвостов. Отталкиваясь от идеи Бирмана, физик-теоретик Юджин Н. Паркер (р. 1927) из Чикаго предположил, что такой поток частиц вызван постоянным колоссальным расширением короны (на миллионы миль в час), которое он назвал солнечным ветром, чтобы подчеркнуть динамический характер процесса. Этот ветер движется внутрь на северном полюсе Солнца и вовне – на южном. Как утверждает Паркер, на яркость солнечной поверхности особенно воздействуют вертикальные течения. Воздействие ветра на Землю крайне слабо в сравнении с солнечным излучением (от него не шевельнется даже волосок на голове), но он воздействует на магнитные поля в межпланетном пространстве, продолжая силовые линии короны вглубь солнечной системы. Среди различных гипотез Паркера была и такая: собственное магнитное поле Земли было “вытянуто” этими ветрами таким образом, что стало по форме ближе к капле, чем к сфере.

В конце 1950-х немецкий геофизик Юлиус Бартельс сопоставил солнечный ветер с его потенциальным источником на Солнце – “М-областями” (М здесь вполне уместно, от англ. mystery – тайна), зонами необъяснимо низкой корональной эмиссии. Ученые в МТИ (Массачусетском технологическом институте) предприняли попытки измерить эти области с помощью зонда, запущенного с Explorer 1 25 февраля 1961 года; он замерял плотность потока, его скорость и направление. Mariner 2, запущенный годом позже, установил, что Солнце постоянно извергает на скорости 400–700 км / с (иногда доходя до 1250 км / с) потоки плазмы, температура которой растет или падает вместе со скоростью. У короны оказалось достаточно энергии, чтобы выплескиваться далеко в космос.

За этим в исследованиях последовала заметная пауза, в том числе, возможно, из-за сокращений, но заведомо и по той причине, что многие ученые не приняли предположений Паркера. В августе 1977-го был запущен Voyager 2, который обнаружил еще более сильный солнечный ветер на еще более далеких от Солнца планетных орбитах. Стало совершенно очевидно, что из внешней атмосферы Солнца действительно без устали извергаются постоянные волны частиц. Паркер получил признание: материя разбрызгивалась Солнцем “как струи воды, бьющие из вращающейся насадки газонного фонтанчика”[900].

В 1978 году в докладе для Совета по космическим исследованиям Национальной академии Паркер заявил: “Наше дневное светило находится на пороге того, чтобы открыть нам ряд явлений, на первый взгляд не поддающихся рациональному объяснению… но в конечном итоге стимулирующих понимание новых процессов… как в физике, так и в астрофизике”. В более поздней работе он заключил, что физика Солнца – “мать астрофизики”[901]. Ведь

температура, светимость, масса и радиус Солнца должны были стать известны прежде, чем появились серьезные основания утверждать, что далекие звезды также являются солнцами. Так и газообразная природа Солнца установилась прежде, чем концепция светящейся газовой сферы, самоподдерживающейся и воздействующей на самое себя гравитацией, смогла получить количественное развитие и позволить оценить физические условия в глубине звезды[902].

Если вкратце, наблюдается естественный прогресс в постижении Солнца. Этот прогресс значительно ускорился полувековой чередой открытий. Когда Паркер писал эти слова, ученые уже создали трехмерные модели, разметили на них межпланетные магнитные линии и начали исследовать динамику солнечных бурь. Voyager 1 (запущенный через две недели после своего преемника, 5 сентября 1977 года) до сих пор действует, хотя и уходит все дальше от Солнца, находясь от него уже на расстоянии в 15,5 млрд км. Он вошел в зону гелиопаузы, где солнечный ветер находится в равновесии с окружающей межзвездной средой. Около 2015 года он покинет солнечную систему и направится в открытое межзвездное пространство[903].

Сейчас почти каждый год запускается по новому аппарату. Вероятно, самой важной из всех солнечных миссий стал проект SOHO (декабрь 1995-го) – среди множества его функций было раннее предупреждение о массовых выбросах, могущих повредить астронавтам, а также предупреждение (за три дня) о солнечных волнениях, направленных в сторону Земли[904]. Проект TRACE (Transition Region and Coronal Explorer, 1998) фотографирует солнечную фотосферу, переходную зону и корону. Stardust (1999) вернулся на Землю в начале 2006 года с миллионом пылинок (весящих в совокупности не больше нескольких крупинок соли), собранным за время трех оборотов вокруг Солнца; Cluster 2 (2000), совместный проект НАСА и европейских космических структур, запустил четыре аппарата для анализа происхождения солнечных пятен, а также наблюдения за взаимодействием солнечного ветра и прочих намагниченных частиц. В августе 2003-го, после двадцати трех лет подготовки, на орбиту был выведен космический телескоп “Спитцер”. Эта четвертая и последняя из крупнейших обсерваторий НАСА мониторит тепло, излучаемое небесными телами, и фиксирует то, как первичная материя образует галактики: одна из галактик, Сомбреро, предположительно содержит 800 млрд солнц[905]. Впоследствии, в конце 2006 года, к ним присоединились еще две: STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory – Обсерватория солнечно-земных отношений, два космических аппарата НАСА, которые в стереорежиме отслеживают масштабные солнечные электромагнитные бури), и японская Hinode (“Восход”; в японской традиции спутники получают имя только после благополучного выхода на орбиту). Телескоп Hinode вскоре начал посылать эффектные изображения солнечных пятен и бурь, одни из самых красивых в истории. В 2010 году НАСА запустило Обсерваторию солнечной динамики, спроектированную для изучения причин вариабельности Солнца и его воздействия на Землю; это был первый запуск в рамках программы “Жизнь со звездой” (Living with a Star, LWS).