ЗАГАДКА ИОНОСФЕРЫ

ЧТО ПРОИСХОДИТ НА СОЛНЦЕ

Так, полярные сияния, ионосферные и магнитные бури —это «отголоски» некоторых явлений на Солнце, протекающих особенно бурно. Что же происходит на Солнце?

Солнце представляет собой гигантский шар из раска­лённых газов. По объёму Солнце в 1 300 ООО раз больше

Земли. Состоит оно в основном из двух газов: водорода и гелия.

Давно замечено, что на ослепительно яркой солнечной поверхности иногда появляются «тёмные» участки, пятна (рис. 13). В народе сложилась даже поговорка: «И на Солнце бывают пятна».

Природу этих «тёмных» участков раскрыли не сразу. Когда их обнаружили, то предположили, что это затвер­девшие части солнечной поверхности. На самом деле пятна

Представляют собой очаги бурной деятельности Солнца. Это огромные вихри в бушующем огненном океане. Воз­никнув в недрах Солнца, они поднимаются на поверх­ность, разбрасывая в стороны раскалённые газы. В Солнце образуется воронка. Такие вихревые изверже­ния газообразного вещества Солнца через некоторые про­межутки времени повторяются.

Так как в зоне пятен происходит быстрое расширение газов, температура там понижается, она равна примерно

4500°, в то время как на остальной поверхности Солнца температура около 6000°. Поэтому участки Солнца, где появляются вихри, светят несколько слабее и кажутся темными пятнами на чрезвычайно ярком солнечном диске.

Пятна очень разнообразны как по форме, так и по величине. Размеры их огромны: довольно часто они пре­восходят площадь любого из материков Земли. А иногда они достигают в поперечнике даже сотен тысяч кило­метров.

В результате длительных наблюдений за солнечными пятнами замечено, что они как бы передвигаются от одного края диска к другому. Такое перемещение про­должается около двух недель. Затем пятна скрывают­ся, а потом снова, примерно тоже через две недели, появляются.

Это доказывает, что Солнце, так же как и Земля, вра­щается вокруг своей оси. Но каждый оборот оно совер­шает не за 24 часа, а примерно за 27 суток. Вместе с вра­щением Солнца вращаются и пятна, то появляясь на его видимой стороне, то уходя на противоположную — неви­димую сторону.

Наблюдения за солнечными пятнами ведутся уже бо­лее 300 лет. Это помогло выявить очень важные законо­мерности в жизни Солнца.

Обычно пятна появляются группами. Форма их непре­рывно меняется; одни из них разделяются на части, дру­гие исчезают. Среди старых пятен образуются новые. Некоторые пятна живут всего несколько часов или дней, другие существуют несколько месяцев. Когда увеличи­ваются количество пятен и занимаемая ими площадь, ак­тивность Солнца тоже увеличивается и достигает макси­мума, т. е. становится наибольшей, а когда пятен меньше, активность Солнца снижается и достигает минимума, т. е. становится наименьшей. Максимумы, а также мини­мумы солнечной активности наступают примерно через каждые 11 лет.

После очередного спада солнечной активности количе­ство пятен в течение четырёх с половиной лет возрастает до максимума. В это время на поверхности Солнца разы­грываются особенно бурные явления. Затем количество пятен опять уменьшается, достигая минимума за шесть с половиной лет. Жизнь Солнца становится относительно спокойной. В этот период на солнечной поверхности иногда целые месяцы совершенно нет пятен.

На протяжении последней четверти века максимумы солнечной активности отмечены в 1928, 1937, 1947 годах, а минимумы — в 1933, 1944 годах. Сейчас количество пя­тен приближается к минимуму; следующий максимум ожидается в 1959 году.

Из тех областей солнечной поверхности, где появ­ляются пятна, вырываются мощные потоки ультрафиоле­товых лучей и огромное количество корпускул, которые достигают земной атмосферы и меняют её «электрическую погоду».

Хотя эти лучи и частицы начинают свой путь одновре­менно, доходят они до Земли в разное время. Ультрафио­летовые лучи, как и видимый свет, распространяются с громадной скоростью, 300000 километров в секунду. Кор­пускулы же движутся гораздо медленнее. Одни из них летят со скоростью нескольких сот километров, а другие — нескольких тысяч километров в секунду. Таким образом, на «путешествие» к Земле они затрачивают примерно 20—60 часов. С момента появления в нашей атмосфере самых быстрых частиц до прибытия наиболее отставших, когда поток в основном прекращается, проходит около двух суток. Именно в это время и происходят известные уже нам бурные явления в ионосфере.

В годы максимума солнечных пятен вспыхивают яркие полярные сияния, разыгрываются сильные магнитные и ионосферные бури. А когда активность Солнца становится наименьшей, эти явления происходят реже и бывают слабее.

Связь между появлением солнечных пятен и возмуще­ниями в земной атмосфере обнаружена около 100 лет на­зад. 1 сентября 1859 года астрономы заметили очень яркое извержение на поверхности Солнца. Спустя 18 часов после этого на земле разразилась грандиозная магнитная буря. Посторонние токи, наведённые в металлических проводах, были настолько сильны, что на некоторых направлениях пришлось прекратить телеграфную связь.

Не только максимумы и минимумы, но все изменения солнечной активности отражаются на состоянии ионосфе­ры. Когда количество пятен увеличивается, возрастает и ионизация, а когда их становится меньше — ионизация падает. Особенно большие изменения происходят при этом в слое /‘г; в слоях же Е и Й они значительно слабее. В те­чение 11-летнего периода степень ионизации верхнего слоя ионосферы изменяется примерно в три раза.

Кроме 11-летнего периода изменений в ионосфере су­ществует также другой, более короткий период изменений в её состоянии. Об этом свидетельствует то, что полярные сияния, а также ионосферные и магнитные бури повторя­ются примерно через 27 дней. Такое повторение нетрудно объяснить, если вспомнить, что Солнце совершает полный оборот вокруг своей оси как раз за 27 суток.

Представим себе, что на солнечной поверхности появи­лись пятна, которые вызвали полярные сияния и возмуще­ния в ионосфере. Благодаря вращению Солнца эти пятна постепенно перейдут на его противоположную сторону и некоторое время будут от нас закрыты. Понятно, что их действие в течение этого времени не отразится на состоя­нии земной атмосферы. Через 27 дней Солнце опять по­вернётся к Земле той же стороной, и если пятна к этому времени не исчезнут, они снова вызовут полярные сияния и магнитно-ионосферные возмущения.

Так, изучая, что происходит в верхних воздушных слоях Земли, можно сделать важные заключения о том, как протекает жизнь Солнца.