В погоне за Солнцем - Ричард Коэн

За следующие двадцать лет Вольф собрал статистику глубиной до 1745 года. По мере реконструкции данных еще более ранних периодов он понял, что в интервале между 1645 и 1715 годами было замечено крайне мало пятен. Это совпадало с самой холодной частью так называемого малого ледникового периода в Европе и Северной Америке, когда даже такие подверженные приливам водоемы, как Темза и каналы Венеции, покрывались льдом. Но ввиду отсутствия интереса к солнечным пятнам прошло более двух веков, прежде чем кто-то связал эти два события.

Впрочем, научное сообщество не сразу приняло корреляции Швабе и “измерение солнечной сыпи” Вольфа[363]. И тут на сцену вышел энергичный прусский барон Александр фон Гумбольдт (1769–1859), которого описывали как “сочетание взвешенного усердия астронома Карла Сагана и ничем не гнушающегося энтузиазма открывателя “Титаника” Роберта Балларда”[364]. Гумбольдта заинтересовали исследования Швабе. В юности он сам провел пять лет в путешествиях по Южной и Центральной Америке (в европейских газетах трижды сообщалось о его смерти при разных обстоятельствах), где помимо изучения растений, животных, рек и вулканов он регулярно проводил магнитные измерения и обнаружил, что сила магнитного поля довольно сильно варьируется. Солнечные пятна казались вполне вероятной причиной этого. Энтузиазм Гумбольдта сделал исследование связей между солнечными пятнами и магнитными полями вполне уважаемой научной дисциплиной (настолько, что сейчас по земному шару рассыпано более двух сотен магнитных обсерваторий), а в 1851 году он включил обновленную таблицу Швабе в свой “Космос” – энциклопедическое естественно-научное издание в пяти томах. Его поддержка способствовала тому, что ученые всего мира всерьез восприняли результаты Швабе[365].

Швабе также повлиял на англичанина Ричарда Кэррингтона (1826–1875), опытного астронома, опубликовавшего свои многолетние наблюдения в сочинении Observations of the Spots of the Sun (“Наблюдения за солнечными пятнами”, 1863). 1 сентября 1859 года Кэррингтон отслеживал группу пятен в своей обсерватории, когда внезапно, как он сообщал, “прорвались два пятна ослепительно-яркого белого света”. Перед его изумленными глазами два пятна стали еще интенсивнее и приобрели форму фасолин. Он выскочил наружу, надеясь найти других свидетелей, но вспышка была краткой, всего пять минут – результат, как мы теперь знаем, столкновения и замыкания магнитных потоков на скорости 420 тыс. миль в час. Менее чем 17 ч спустя (свет и рентгеновское излучение от вспышки достигли Земли всего за восемь минут, но более тяжелым частицам требуется на это от 18 до 48 ч) гигантская магнитная буря разразилась над земным шаром, полярные сияния украсили небо вплоть до широт Кубы. Была ли связь между вспышкой и штормом случайной? Кэррингтон так не думал, но отметил, что “одна ласточка еще не делает весны”, и не стал делать дальнейших выводов.

Однако, как писал Стюарт Кларк, “вспышка Кэррингтона стала важной вехой в астрономии”. Внезапная демонстрация Солнцем своей возможности разрушить жизнь на Земле толкнула астрономов на “безрассудную гонку за проникновением в суть солнечной природы”[366]. К 1890-м годам общим мнением о пятнах было то, что они возникали из-за сильных циклонов, что сподвигло великого американского астронома Джорджа Эллери Хейла (1868–1938) исследовать их магнитную активность. Используя для этой цели спектрогелиограф (прибор, объединяющий спектрограф и нечто подобное кинокамере), он сделал снимки Солнца, где были видны огромные сгустки водорода, затягиваемые в центр солнечного пятна словно в водоворот[367]. Хейл наблюдал две крупные вспышки, каждая из которых сопровождалась серьезными магнитными бурями на Земле, 19,5 и 30 ч спустя. В 1908 году он показал, что пятна в действительности были гигантскими циклонами в солнечной атмосфере, их образование напоминало ураганы и смерчи, возникающие в Вест-Индии и разоряющие американское побережье Мексиканского залива. Активность солнечных пятен и земной климат были не просто связаны, они были связаны магнитно.

Немецкий астроном Кристоф Шайнер (1573–1650) наблюдает солнечные пятна с помощью ассистента (SPL / Photo Researchers, Inc.)

Вывод Хейла о магнитной природе пятен согласовывался с наблюдениями во время полных затмений, когда над пятнами были заметны линии, формой подобные линиям магнитного поля. Эти линии, вырываясь из солнечной поверхности, испещряли ее положительными и отрицательными векторами магнитного поля и формировали колоссальные извержения, которые выбрасывались на тысячи миль над поверхностью, перед тем как упасть обратно[368]. Теория Гейла позволила измерить радиацию солнечных пятен, которая возникала в глубоких слоях Солнца, а также объясняла природу пятен и их воздействие на климат Земли.

Солнечные пятна можно сравнить со снежинками – каждое уникально, но все обладают сходной структурой. Все они имеют примерную форму окружности с диаматром от 1865 до 18 650 миль, хотя Хейл наблюдал пятно шириной в 81 тыс. миль, в десять раз больше диаметра Земли. В центре каждого бурлящего пятна лежит так называемая тень, которая кажется более темной из-за контраста с более яркой поверхностью вокруг, но в изолированном состоянии ее яркость сопоставима с полной Луной на черном небе. Тень, как правило, имеет температуру около 4300 °К (астрономическая единица измерения температуры, абсолютный ноль по Кельвину – это –273 °C), что примерно на 2100 °К холоднее, чем окружающая фотосфера, и расположена на 450 миль ниже, ближе к поверхности. Тень занимает в среднем одну пятую часть пятна и окружена волокнистой серой полутенью, напоминающей лепестки цветка. Температура полутени – три четверти температуры фотосферы (которая составляет поверхность пятна). Эти три части и есть пятно на разных уровнях глубины: фотосфера, полутень и – самая глубокая – тень[369].