http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=40776c42-428b-4e7f-b6da-f53636ba031c&print=1© 2024 Российская академия наук
Как ни крути, а приходится признать, что в последнее время солнечная тема все чаще возникает в публичных и кухонных дискуссиях. Виной тому, как правило, информационные "утки", поражающие воображение обывателей. То вдруг напишут, что Солнце вот-вот погаснет, то, наоборот, лопнет с оглушительным треском... То оно превращается в красного великана, то в белого карлика...
Но что же на самом деле происходит с нашим светилом? Какие процессы там сейчас наблюдаются и чего нам ожидать в будущем?
Директор расположенного в Троицке всемирно известного Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН) Владимир Кузнецов рассказал "МК" всю правду о Солнце.
Под будущий ИЗМИРАН (которому, собственно, и обязан рождением город) село Троицкое в 1944 году выбрал лично его первый директор Николай Васильевич Пушков. Фигура в советской геофизике легендарная. Именно он еще в конце тридцатых годов добился решения правительства о создании Научно-исследовательского института земного магнетизма.
До войны институт располагался на базе Ленинградской обсерватории в Павловске. Курировал создание НИИЗМа лично Берия. Из доклада Пушкова его заинтересовало то, что поверхность Земли и ионизованные слои ее атмосферы воздействуют на радиоволны подобно зеркалам. Попеременно отражаясь от ионосферы, а затем от поверхности Земли, длинные радиоволны могут преодолевать многие тысячи километров, огибая земной шар громадными скачками в сотни и тысячи километров.
Тысячи километров? Радиоволны? Это означает военную радиосвязь, а это уже серьезно. Так, в 1939 году и был создан институт.
А Солнце уже напоминало о себе. Например, в 1937 году неожиданно прервалась связь с первой дрейфующей во льдах Арктики советской исследовательской станцией всемирно известного Ивана Папанина. И Пушков объяснил, что связь нарушена магнитной бурей, вызванной вспышкой на Солнце.
Объяснять и доказывать взаимосвязь Земли и Солнца ему пришлось и во время Великой Отечественной войны. Тогда, в период сражений на Украине, в один прекрасный день напрочь прервалась связь. Чем это грозило в те суровые времена - объяснять не надо. За то, что уже, по сути, приговоренных фронтовых связистов не расстреляли "за вредительство" и "измену родине", надо благодарить Николая Пушкова. Он не побоялся дойти до самого Сталина и убедить его в том, что во всем виноваты вспышки на Солнце.
В ИЗМИРАНе говорят, что после того случая руководство страны долго благоволило институту и геофизикам вообще.
... Итак, что такое по сути дела Солнце? Выслушав сей "наивный" вопрос, Владимир Кузнецов принимается за объяснения с терпением человека, привыкшего работать в группе продленного дня:
Наше Солнце - обыкновенная желтая звезда Главной последовательности (согласно международной классификации). Возраст ее примерно 4, 6 миллиарда лет, диаметр по экватору - 1 392 000 километров, температура ядра - 15 000 000 градусов по Цельсию, на поверхности - 5500 градусов жары...
Смертельная вспышка
Солнечная вспышка - самое мощное из всех проявлений активности Солнца. Ее энергия приблизительно в сто раз превышает тепловую энергию, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти и угля на Земле. Во время большой вспышки поток жесткого электромагнитного излучения Солнца возрастает во много раз. Оно достигает орбиты Земли через восемь минут - а это около 150 миллионов километров. Через несколько десятков минут приходят потоки заряженных частиц, ускоренных до гигантских энергий, а через двое-трое суток - огромные облака солнечной плазмы. К счастью, озоновый слой атмосферы Земли защищает нас от опасного излучения, а геомагнитное поле - от частиц. Однако даже на Земле, тем более в космосе, солнечные вспышки опасны, и необходимо уметь их заблаговременно прогнозировать.
Возьмем простейший пример. Дело в том, что для нашей планеты вспышки на Солнце оборачиваются магнитными бурями. В это время ионосфера Земли как бы разбухает. И тогда спутники, летящие по более высокой орбите, образно говоря, врезаются в ее более плотные слои. Если говорить весьма упрощенно, то это похоже на то, как ваша машина после дождя на большой скорости, скажем, правым колесом влетает в лужу. Визг и скрежет, одним словом.
Так вот, возвращаясь к спутникам... Врезаясь в эти плотные слои, спутник резко теряет в скорости. Одного этого бывает достаточно, чтобы аппарат вышел из строя. Так что, сами понимаете, насколько важным становится значение прогноза предстоящих магнитных возмущений. В свое время мы были здесь, что называется, впереди планеты всей. Это, в частности, помогло в свое время спасти спутник "Океан" - всего-то развернули панели солнечных батарей вдоль "купола" разбухшей ионосферы. В то же самое время японский спутник испытал такое резкое столкновение с "лужей", что сломался и упал.
Да что спутник - в ноябре 2004 года из-за сильной магнитной бури орбита МКС была снижена на 7 километров. В октябре 2003 года по этой же причине вышел из строя американский спутник связи, была нарушена работа исследовательского аппарата "Марс-Одиссей". А возьмите глобальные навигационные системы. Владимир Кузнецов говорит, что хотя здесь и задействованы очень высокие частоты, тем не менее влияние солнечной активности ощущается в полной мере.
Вот элементарный пример, - рассуждает Кузнецов, - в туман самолеты на палубу авианосца садятся с помощью навигационной системы. Здесь речь идет о точности, где расхождение допустимо не больше метра. А во время магнитной бури этот "люфтик" моментально вырастает и до ста метров. Судите сами, насколько мягкой будет посадка.
Но насколько же мы сильны в подобных предсказаниях? Владимир Кузнецов с гордостью рассказывает о том, что именно советские геофизики, по большому счету, заложили основы современной солнечной науки. Практически уже на всех первых спутниках стояли аппараты для наблюдения за Солнцем. И на первой нашей орбитальной станции "Салют" также имелась спецтехника. Так что в изучении ионосферы, прогнозировании солнечной активности мы, по сути, были на шаг впереди всех. У нас тогда уже появились спутники-магнитомеры Луны, были начаты масштабные исследования солнечного ветра. В семидесятые годы мы с помощью спутников вовсю зондировали внешнюю сторону ионосферы - отслеживали, как она "разбухает" под воздействием солнечных вспышек, какой профиль принимает, какая при этом случатся концентрация. Все это весьма важно для науки.
Отстали, чтобы догонять
После провальных девяностых, когда Солнце с нашей стороны осталось без присмотра, мы сумели совершить своеобразный рывок. Речь идет о программе "Коронас" и одноименной солнечной обсерватории, которая с 2001 по 2005 годы изучала Солнце. Тем временем ИЗМИРАН готовит к запуску аппарат "Коронас-Фотон". Директор института с гордостью говорит, что в этом спутнике собраны разработки ведущих научных центров страны. Аппаратура уже испытывается на стендах, и в конце декабря, если не случится каких-либо солнечных, политических или экономических бурь, "Коронас-Фотон" отправится в свою солнечную одиссею.
Это, безусловно, работа мирового уровня, - говорит Кузнецов, - но, к сожалению, не самая лучшая.
Оказывается, именно в тот момент, когда в тех же девяностых годах наше государство перекрыло науке кислород, - в других развитых странах, напротив, включили повышенное финансирование. По словам Владимира Кузнецова, одной из причин для этого послужили знаменитые квебекские события.
В марте 1989 года после мощной солнечной вспышки поток частиц достиг поверхности нашей планеты, вызвав невиданную магнитную бурю. Во многих регионах мира была прервана радиосвязь, но больше других пострадала канадская провинция Квебек. Там произошла самая настоящая техногенная катастрофа - вышли из строя генераторы электричества, и 6 миллионов человек почти на сутки остались без тепла и света. Время между началом неполадок и полным коллапсом системы составило около 90 секунд. Радиосвязь на высоких частотах была практически прервана, в то время как ультравысокочастотные передачи распространились на необычно длинные расстояния и создавали помехи. Ряд районов США также остался без электроснабжения.
После такого предупреждения американцы, европейцы и японцы начали вкладывать фантастические по нашим меркам средства в околосолнечные проекты. И сегодня сразу несколько космических обсерваторий разглядывают Солнце с помощью специальных рентгеновских и УФ-телескопов.
Наша модернизированная обсерватория "Коронас-Фотон" пополнит эту группировку лишь в декабре. Но даже в случае удачного запуска обскакать зарубежных собратьев пока вряд ли удастся. Дело в том, что наш аппарат вращается вместе с Землей и, стало быть, также имеет день, когда приборы работают, и ночь, когда техника Солнца не видит. А, скажем, европейская солнечная обсерватория "Сохо" располагается на границе двух областей гравитации - солнечной и земной. И ее телескопы всегда обращены к светилу.
Или взять американский комплекс "Стерео". Он располагает двумя аппаратами, которые "смотрят" на Солнце под углом, перекрывающим все зоны видимости. Это позволяет получать трехмерное изображение солнечной короны, солнечных выбросов.
Японский "Хинодо" - очень хороший телескоп, передающий на Землю замечательные цифровые изображения солнечной поверхности. Также Страна восходящего солнца намерена запустить в этом году еще одну мощную обсерваторию.
Солнце шутить не любит
Для чего все это делается? И что боятся прозевать ученые?
Для начала немного истории. В ноябре 2003 года на Солнце наблюдалась необыкновенная активность. Образовались пятна, размеры которых превышают десять диаметров Земли, и таких вспышек, сопровождаемых сильнейшими магнитными бурями, что наблюдались в тот год, не было более тридцати лет. По словам ученых, ряд вспышек оказались такой силы, что зашкаливало приборы для наблюдения за солнечной активностью. Причем если обычные магнитные волнения длятся от часа до нескольких суток, то эти не заканчивались неделями. И вот, представьте, с декабря 2006 года все эти вспышки и волнения на Солнце как рукой сняло.
По сей день мы не наблюдаем ни вспышек, ни пятен, - говорит Владимир Кузнецов, - все это очень напоминает ситуацию, предшествующую так называемому маундеровскому периоду.
Что за период такой? Владимир Дмитриевич поясняет, что Эдуард Маундер - известный английский астроном. Проводил фотографические наблюдения Солнца, изучал пятна, вращение Солнца и его связь с геомагнитными возмущениями. Но в историю вошел больше потому, что собрал доказательства существования периода очень низкой активности Солнца. Это случилось примерно между 1645 и 1715 годами, когда на солнечном диске почти не было пятен. И именно в те годы наблюдались такие сильные холода, что период с 1550-го до 1850 год назвали Малым ледниковым периодом в Европе. Было одно лето, когда Темза даже не растаяла.
Неужели история повторяется? Директор ИЗМИРАНа предлагает не делать скоропалительных выводов. Но это мнение ученого. С колокольни же обывателя картина видится более тревожной. Чем в таком случае будем обогреваться, если основные запасы нефти, угля и газа распродадим европейцам и китайцам?
Владимир Кузнецов говорит, что для однозначного ответа необходимы наблюдения, исследования. Но будут ли эти исследования проведены в полном объеме, если и общество, и руководство страны не задумывается о потенциальной угрозе и пока не финансирует российскую геофизику в должных объемах?
И сегодня ИЗМИРАН переживает не лучшие времена. Только в нынешнем сентябре среднюю зарплату сотрудников института подняли до 29 тысяч рублей. Вроде бы дадут денег на исследования. Но современное оборудование для институтских лабораторий пока что из области фантастики. Для ученых давно не строится жилье, социальная сфера в отличие от ионосферы истончилась донельзя.
Раньше к нам стремились выпускники МГУ, МИФИ, других ведущих технических вузов страны, - говорит Владимир Кузнецов, - а сегодня молодые специалисты разводят руками: и хотелось бы заниматься наукой, но как при такой зарплате содержать семью?
А изучать и исследовать есть что. Например, по наблюдениям ученых, примерно один раз в 100 - 200 лет на Солнце могут происходить "суперштормы". Это явление, когда через так называемые коронарные трубы в открытый космос выбрасывается огромное количество солнечного вещества. А если еще в это время светило озарится вспышками, то выброс солнечного возмущения способен полностью вывести из строя как минимум половину космических аппаратов, расположенных на околоземной орбите. Их там сегодня более тысячи. Цена вопроса - около 230 миллиардов долларов.
Есть ли выход из такой ситуации? Владимир Кузнецов говорит, что самое главное - вовремя спрогнозировать такой выброс. После этого надо хотя бы на время отключить спутники, как отключают бытовую электротехнику во время сильной грозы.
Другая беда заключается в том, что, по некоторым данным, собственное магнитное поле Земли слабеет. Вот цифры. За предыдущие 10 тысяч лет его напряженность уменьшилась на 30 процентов. А только за последние 150 лет - на 10 - 15 процентов. Ученые не исключают, что Землю ждет так называемая переполюсовка. Насколько радикальным окажется этот процесс - пока сказать трудно. Но то, что проблемы будут, - к гадалке не ходи.
***
ИЗ ДОСЬЕ "МК"
КУЗНЕЦОВ Владимир Дмитриевич родился 23 сентября 1954 года в Куйбышеве (ныне Самара). В 1972 году окончил физико-математическую школу-интернат N18 при Московском государственном университете. Поступил в Московский физико-технический институт. По окончанию МФТИ в 1978 году поступил в аспирантуру института по кафедре "Проблемы физики и астрофизики" .
В 1981 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Тема - "Предвспышечная активность Солнца и ее проявление в излучении". Поступил на работу в Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (ИЗМИРАН). С 1981 по 2004 годы прошел путь от младшего научного сотрудника до директора ИЗМИРАН, каковым и является в настоящее время.