Полярные сияния

Мизун Юрий Гаврилович

Вместо послесловия

О полярных сияниях в настоящее время мы знаем намного больше, чем полвека тому назад. Прямые измерения в космосе и околоземном космическом пространстве, которые последние десятилетия проводились с помощью ИСЗ и ракет, дали обширную информацию об окружающем нашу Землю пространстве, об условиях в межпланетной среде, о солнечной радиации как волновой (электромагнитное излучение различных диапазонов), так и корпускулярной, т. е. состоящей из электрически заряженных частиц.

Поэтому, располагая такой обширной информацией, мы можем сказать, что загадка полярных сияний, над которой бились многие за прошедшие столетия и тысячелетия, разгадана. Но не слишком ли самоуверенно это сказано? Проблема

полярных сияний — это проблема солнечно-земной физики. Это значит, что она охватывает физико-химические процессы на Солнце, в околоземном космическом пространстве, в магнитосфере Земли. Поэтому, конечно, вся эта проблема не только не решена, но и очень далека от своего решения.

Загадка полярных сияний разгадана в том смысле, что сейчас нам достоверно известно, что они представляют собой свечение верхней атмосферы в высоких широтах северного и южного полушарий Земли, что это свечение вызывают заряженные частицы, приходящие к Земле от Солнца. Установлены и основные закономерности поведения полярных сияний (их зависимость от высоты, географического положения, геомагнитных координат, солнечной активности, возмущенности геомагнитного поля и т. д.). Но тем не менее остались нерешенными еще очень многие принципиальные вопросы. Физики считают, что явление изучено, если его можно описать количественно, формулами, которые выражают определенные физические законы. Если такое описание возможно, то представляется возможным предсказывать, прогнозировать протекание этого физического явления при различных влияющих на него факторах.

Проблема полярных сияний слишком многоплановая и сложная, чтобы мы могли в настоящее время похвастать количественным ее описанием. Если решение этой проблемы сравнить со строительством здания, то можно сказать, что в настоящее время имеются фундамент этого здания и почти построен каркас. Одновременно идет разработка (иногда весьма тщательная) отдельных вопросов — идут внутренние отделочные работы в некоторых помещениях здания. Но таких помещений еще мало. Очень мало! Во многих местах каркас совершенно голый, без стен. Мы, например, до сих пор не можем объяснить хотя бы грубо, как полярные сияния связаны с погодой. Через какие механизмы? Старожилы северяне знают, что северные сияния чаще наблюдаются в морозные ночи. Физики объяснить это не могут. Пока. Имеются некоторые данные о том, что когда Земля при движении по своей орбите вокруг Солнца входит в сектор с обратным направлением магнитного поля, количество облаков в атмосфере Земли резко увеличивается, погода меняется. Но тут мы стоим еще только у подножия проблемы.

В начале книги говорилось о том, что северные сияния, которые наблюдались на юге Европы и берегах Средиземного моря, связывались населяющими эти места народами с разного рода трагическими явлениями в природе и обществе.

Только ли страх бессильного человека перед могущественными неразгаданными силами природы отразился в этих верованиях. Что об этой связи можно сказать сейчас?

Прежде всего эта замеченная взаимосвязь говорит о хорошей наблюдательности древнего человека.

Ведь сейчас на большом статистическом материале установлено, что солнечные ритмы с различными периодами (27 суток, 11 лет и др.) сказываются буквально на всех уровнях организации жизни на Земле. Солнечные и магнитные бури (а значит, и полярные сияния) самым тесным образом связаны с разного рода заболеваниями, прежде всего сердечно-сосудистой системы.

С солнечными циклами различного периода (11- и 33-летние и т. д.) связаны крупномасштабные изменения климата на Земле, появление засух, осадки, землетрясения и др. Если при этом помнить, что различные эпидемии тесно связаны с циклами солнечной активности, то не так уж и наивно выглядят сообщения в летописях об огромных солнечных пятнах как предвестниках разного рода бедствий на Земле. Конечно, эти вопросы не входят в проблему полярных сияний. Их изучает наука гелиобиология. Но тем не менее очень важно видеть всю проблему в целом.

Овалы

полярных сияний в северном и южном полушариях являются теми местами, через которые Космос оказывает самое эффективное воздействие на процессы на Земле. Вторжение заряженных частиц в эти овалы вызывают процессы в полярной атмосфере, которые сказываются на многих сторонах нашей жизни. В результате этого вторжения изменяется содержание озона, и электрический потенциал ионосферы, происходит нагрев ионосферной плазмы, что порождает планетарные волны. Все эти процессы самым непосредственным образом связаны с формированием погоды на Земле. Высыпание заряженных частиц в овалы полярных сияний вызывают электропроводность ионосферы, в результате чего на высотах около 100 км текут интенсивные электрические токи в десятки тысяч ампер. Эти токи изменяют магнитное поле Земли, что сказывается на состоянии здоровья людей. Таким образом, Космос через эти окна — овалы полярных сияний — действует на неживую и на живую природу. Поэтому изучение этого влияния является очень важной задачей. Хотя на сегодняшний день уже много сделано для ее решения, но предстоит сделать еще больше.

Человек живет на Земле многие тысячелетия. Но он еще очень мало знает о доме, в котором он обитает. Главные радости познания и открытий впереди.

Лучистая дуга полярного сияния. Фото Г. Чернова

Лучистая дуга с завитком. Фото Г. Чернова

Лучистая дуга с завитком. Фото Г. Чернова

Лучистая дуга полярного сияния. Фото Г. Чернова

Две лучистые полосы со складками. Фото Г. Чернова

Две лучистые полосы со складками. Фото Г. Чернова

Лучистая полоса — спираль. Фото Г. Чернова

Лучистая полоса — спираль. Фото Г. Чернова

В книге использованы иллюстрации из следующих источников.

Акасофу С. И., Чепмен С. Солнечно-земная физика. М.: Мир, 1974 (рис. 1, 3, 4, 8, 9, 20, 21-25, 28, 31, 39, 40, 42).

Эллисон М. А. Солнце и его влияние на Землю. М.: Мир, 1959 (рис. 2).

Космическая физика. М.: Мир, 1969 (рис. 5).

Космическая геофизика. М.: Мир, 1976 (рис. 6).

Арцимович Л. А. Элементарная физика плазмы. М., 1963 (рис. 10—19).

Акасофу С. И. Магнитосферная суббуря. М.: Мир, 1976 (рис. 29, 30, 32-34, 48, 50-52).

Исаев С. И. Полярные сияния. Мурманск: Кн. изд-во, 1980 (рис. 26).

Омхольт А. Полярные сияния. М.: Мир, 1974 (рис. 27).

Ришбет Г., Гарриот О. К. Введение в физику ионосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975 (рис. 38, 41, 43—45).