Но если говорить о том, что мы меньше всего знаем, то я бы сказал так. Мы не знаем самой главной основы солнечной активности. Солнечная активность на самом деле – это магнитные поля. Если бы на звездах и на Солнце, в том числе, не было бы магнитных полей, это были безжизненные шары, без каких-либо сколько-нибудь серьезных изменений. Просто гигантские шары разной температуры, но на них не было бы того, что мы сейчас называем жизнью. Откуда берется магнитное поле, мы не знаем. Сейчас основные механизмы, так называемые механизмы динамо, дают нам возможность хоть как-то прогнозировать и рассчитывать возникновение магнитного поля. Но надо прямо сказать, что противоречий больше, чем совпадений.

На самом деле проблема состоит еще и в том, что даже многие солнечники, не говоря уже о специалистах в других направлениях астрономии, солнечную активность воспринимают чрезвычайно упрощенно. Спроси я вас, что вы знаете о солнечной активности? Вы же, наверное, скажете: «Я знаю, солнечные пятна есть на Солнце».

А.Г. Я знаю о солнечных циклах, я знаю о солнечных пятнах.

В.О. Прекрасно. То есть вы знаете следующее: на Солнце бывают солнечные пятна, которых в какие-то годы больше, в какие-то годы меньше. Таким образом возникает 11-летний цикл солнечной активности: есть максимум, есть минимум. Но кроме того, на Солнце бывают вспышки, о чём большинство уже знают гораздо меньше. Такое представление о солнечной активности настолько распространено, что даже многие солнечники, я уж не говорю о звездниках, продолжают считать, что так оно и есть, что солнечная активность – это в первую очередь вариации числа солнечных пятен.

На самом деле это уже не совсем так. За последние, скажем, лет 20-30 мы несколько поумнели и поняли, что Солнце и вообще солнечная активность – это комплекс сложнейших и взаимосвязанных явлений. С одной стороны, мы научились понимать взаимодействие полей разных характерных масштабов. Есть поля относительно малые, локальные поля, они и образуют солнечные пятна, они перемещаются, двигаются, их действительно в какие-то годы больше. Скажем, в районе 2000 года их было больше, сейчас их число уменьшается, становится всё меньше и меньше, и, по-видимому, мы придем к минимуму числа солнечных пятен в 2007 году.

Но это отнюдь не значит, что одновременно с этим уменьшается солнечная активность. На самом деле она переходит в явление другого характерного масштаба. Есть магнитные поля меньших размеров, меньшей напряженности – в пятнах напряженность составляет 3–5 тысяч Гаусс. Для сравнения скажу, что магнитное поле Земли, это пол-Гаусса. То есть поле Солнца на 4 порядка больше, гигантское магнитное поле. Это, собственно, и определяет сущность солнечного пятна. Но на поверхности Солнца есть поля других масштабов и другой напряженности – всего лишь в сотни Гаусс. Главное – они охватывают всю поверхность Солнца, и они меняются в противофазе. То есть тогда, когда мы видим минимум солнечной активности по пятнам, мы видим своего рода максимум солнечной активности по крупномасштабным полям. И поэтому говорить о том, что есть какой-то период «спокойного Солнца» или «активного Солнца» можно только, если вы дополнительно определяете, что вы имеете в виду в данном случае под термином «солнечная активность».

А.Г. То есть единого, стабильного – такого как у Земли – магнитного поля у Солнца нет, это некая система магнитных полей.

В.О. В общем, да. Можно сказать следующее. Есть то, что мы называем квазидипольным полярным магнитным полем, которое в какие-то периоды времени напоминает магнитное поле Земли. Но оно, во-первых, непостоянное, каждые 11 лет меняется его знак, чего совершенно нет у Земли. У Земли переполюсовки магнитного поля тоже бывают, но у них характерные времена – миллионы лет. И во-вторых, оно не является таким мощным, как на Земле. Ведь на Земле магнитные полюса по своей напряженности – всё, они определяют основу. На Солнце же гораздо более сложное взаимодействие.

Но здесь ещё надо обратить внимание вот на что. Эти крупномасштабные поля раньше несколько пренебрежительно назывались фоновыми полями и раньше даже и не очень-то изучались. Кстати, и изучать их гораздо труднее, потому что они гораздо слабее, напряженность у них меньше, и нужны специальные инструменты для того, чтобы их изучать. Но оказалось, что, несмотря на то, что они более слабые, они и определяют собой более мощные локальные поля. Если мы возьмем развитие по времени, то увидим, что эволюция глобальных магнитных полей, как мы их называем, или крупномасштабных магнитных полей, примерно на пять лет опережает развитие локальных полей, более мощных, но занимающих на поверхности Солнца площадь, не превышающую, скажем, одной десятой процента.

А.Г. Причем они локализованы.

В.О. Они локализованы в пятнах, а вокруг пятен ещё есть яркие образования, которые называются факелы или флоккулы, в зависимости от того, в какой линии они наблюдаются. Сейчас, я вижу, показывается картинка: так выглядит Солнце, если его наблюдать в рентгеновских лучах, в лучах, в которых мы видим верхнюю часть атмосферы Солнца, наиболее горячие слои. Тут видны и пятна, и активная область. И черные образования, которые проходят по диску, это так называемые «корональные дыры». Это тоже объект, который мы раньше не знали, он был открыт меньше 30 лет назад. Оказалось, что это очень интересные образования. В какой-то мере они напоминают солнечные пятна крупномасштабных магнитных полей. В локальных полях в малом масштабе мы видим области большой напряженности. А если мы уберем все локальные поля, оставим только фоновые, то в них тоже будут какие-то холмы, и эти холмы связаны с корональными дырами.

А.Г. То есть всё Солнце состоит из пятен, по сути дела.

В.О. Не совсем так. Я бы сказал, что всё Солнце состоит, скорее, из петель, из магнитных трубок. Если ещё раз посмотреть, то видны такие тончайшие прожилочки. Всё Солнце на самом деле – и это парадоксально – состоит из тонких трубок, очень малых характерных размеров, которые организованы, в свою очередь, неким очень крупномасштабным полем. Вот такая своеобразная иерархия. Сейчас вы видите эти тонкие трубки, как они развиваются, как они движутся, переливаясь, переходя одна в другую, взаимодействуя.

А.Г. Они оформлены в петли.

В.О. Они оформлены в петли, это типичная структура петли, типичная структура магнитного поля на Солнце. И когда эти петли взаимодействуют между собой, возникают солнечные вспышки, о которых многократно говорилось и о которых знают уже почти все. Это кратковременные, длящиеся в течение нескольких минут или десятков минут, выделения очень мощной энергии с выбросом вещества в космос, во все стороны, в том числе и к Земле.

Это сложный вопрос, природу вспышек мы до конца тоже ещё не знаем. На самом деле можно определенно утверждать, что это опять же выделение всё той же магнитной энергии. Когда магнитная петля закручивается сложными движениями вещества… Но надо сказать, что на Солнце есть специфика, дело в том, что вещество в фотосфере тащит за собой магнитное поле, и поэтому магнитное поле закручивается сложнейшим образом, при этом возникают области накопления энергии в этих петлях, и энергия в какой-то момент может резко выделиться, как иногда говорят, происходит пересоединение. До конца неясен вопрос: происходит ли это пересоединение в результате нестационарного процесса, само собой, как своего рода самовозгорание или есть какие-то дополнительные движения, дополнительные толчки, которые приходят снизу и вызывают это пересоединение, это выделение вещества. Но определенно энергия идет из магнитного поля, и эта энергия магнитного поля перерабатывается в выброс вещества, в выделение протонов, частиц высоких энергий, которые идут к Земле.

А.Г. Магнитная пушка своего рода получается.

В.О. Своего рода да. Здесь многое зависит от особенностей вспышки, от конструкции, иногда это действительно выглядит как магнитная пушка, особенно если это происходит при выделении энергии в большом пространственном масштабе. Как мы говорили, аналогом солнечного пятна является корональная дыра, а аналогом вспышки, которая чаще происходит в локальных полях, является так называемый корональный выброс массы. Мы ещё увидим это на некоторых картинках. Тогда происходит выброс вещества. Иногда как бы возгорается всё Солнце (на самом деле, конечно, не всё Солнце), это мы называем корональный выброс типа гало. Что это значит? Это значит, что выброшено вещество, и оно идет к Земле и тогда нам кажется, что Солнце со всех сторон окружено этим веществом.

А.Г. У вас есть иллюстрация, по-моему, которую у вашего коллеги из Германии специально попросили для нашего разговора.

В.О. Да, да, мы её увидим несколько позднее. Я хочу публично поблагодарить моего коллегу профессора Райнера Швенна, который специально для этой передачи разрешил использовать эту подготовленную им проекцию. Здесь происходит выброс вещества типа гало, и вещество идет дальше, распространяясь по межпланетной среде, к Земле, и наталкивается на земную магнитосферу. Собственно, так возникает магнитная буря – происходит пересоединение уже теперь в окрестностях Земли, в хвосте магнитосферы и…

А.Г. И часть энергии возвращается по магнитным полям в область полюсов Земли.

В.О. Энергия, скажем так, попадает в область полюсов Земли и, в частности, таким образом возникает полярное сияние. Это основной механизм, который вызывает магнитные бури на Земле. На этой картине вы видите, как трепещет магнитосфера под действием налетающего солнечного ветра. Так меняются силовые линии. А внизу – возникновение полярного сияния в полярной зоне Земли.

Следует сказать о еще одной специфическом моменте. Проблемы, с которыми мы сталкиваемся, затруднены ещё и тем, что вся наша область исследований, к сожалению, пока ещё не стоит на экспериментальном пути – мы не можем поставить эксперимент. Вся наша работа, это работа как бы пассивная, мы воспринимаем приходящее к нам излучение в электромагнитном диапазоне, измеряем приходящие к нам частицы, можем их измерить, можем получить характеристики солнечной активности в самом широком диапазоне. Но во всей астрономии – и у нас, в физике Солнца, – пока ещё невозможен никакой активный эксперимент. Это специфика, которая отличает наши работы от лабораторных экспериментов, поэтому там есть определенные трудности.

А.Г. Но иногда природа сама ставит эксперименты, как это было, например, тогда, когда осколки кометы Шумейкера–Леви ворвались в атмосферу Юпитера.

В.О. Действительно – но это специфика уже планетных исследований. В планетных исследованиях мы уже напрямую подошли к таким исследованиям, там это действительно есть. Более того, и в планируемых нами экспериментах по физике Солнца есть некоторые работы, которые предполагают если не активный эксперимент, то, по крайней мере, уход с Земли. То есть предполагают наблюдение Солнца с трех точек в пространстве, это так называемый эксперимент «Стерео». Это предполагает подлёт к Солнцу на очень короткие расстояния. Выход на такую орбиту, на которой космический аппарат зависнет над определенной точкой на Солнце, и мы будем одну точку наблюдать в течение длительного времени, в отличие оттого, что мы имеем сейчас, ведь Солнце всё время вращается с периодом 27 дней. Поэтому мы не можем проследить один объект на Солнце в течение всего времени его жизни. Обычное время жизни этих объектов – несколько оборотов. Он уходит на обратную сторону, и мы его не видим.

Но эта 27-дневка, с другой стороны, очень для нас полезна с точки зрения прогноза. Стоит поговорить о задаче прогнозирования магнитных бурь. Я знаю, что и в ваших передачах было уже это обсуждение. Строго говоря, непосредственный приход плазмы к Земле, то есть возникновение магнитной бури, мы можем уверенно прогнозировать только за один-полтора дня, а на самом деле, за несколько часов, когда мы уже видим приходящий поток.

Но вопрос ведь вот в чем: что прогнозировать? Как мы говорили и до сих пор, надо сформулировать задачу. Если мы прогнозируем величину магнитной бури и точный день и час, это действительно можно сделать только за день-полтора. За неделю с довольно большой степенью уверенности мы можем указать период, несколько дней, когда эти бури более вероятны. За 27 дней мы тоже можем указать примерно трех-четырехдневный интервал высокой вероятности магнитной бури.

Более того, сейчас (я об этом не говорил, это совершенно отдельная задача) методами так называемой гелиосейсмологии мы можем наблюдать активные области на обратной стороне Солнца, то есть те, которые придут к нам ещё только через 2 недели. Это совершенно отдельная, совершенно фантастическая возможность, о которой мы даже не могли мечтать ещё 3-4 года назад, эта возможность возникла совсем недавно. И таким образом мы можем указать момент наступления магнитных бурь за 27 дней и за 2 недели, указать период, когда высока вероятность возникновения магнитной бури.

Я перед тем, как с вами здесь встретится, специально в Интернете посмотрел данные. В частности, сейчас период довольно активный. Весь май и июнь – высокая геомагнитная активность при относительно невысокой солнечной активности, здесь нет стопроцентно однозначной связи. Потому что выброс вещества Солнца может миновать Землю. Тем не менее, на протяжении всего мая и 10 дней июня – очень высокий уровень геомагнитной активности. Бури идут одна за другой. Если традиционно интервал между бурями составляет несколько дней, 5–6 дней, то сейчас практически день-два – и мы наталкиваемся на хотя бы слабую бурю, а иногда и на очень мощную бурю. Например, сегодня в середине дня была буря, точнее сказать так: был трехчасовой интервал, в течение которого на Земле было подобие небольшой бури (обычно состояния измеряются такими трехчасовыми интервалами).

Поэтому прогноз, вообще говоря, возможен и на большие интервалы времени. Мы можем прогнозировать и на годы вперед. Скажем, определенно сейчас можно утверждать, что где-то в 2007-ом году уровень солнечной активности, понимаемой как активность пятен, будет пониженным, средняя скорость солнечного ветра будет порядка 400–450, 500 километров в секунду. Геомагнитные бури будут, но будут они связаны не со вспышками, а с корональными дырами. Наоборот, на Солнце будут к этому моменту гигантские корональные дыры, они уже сейчас довольно большие, мы сейчас на спаде солнечной активности. А затем к 2010 году повторится примерно ситуация 2000 года. То есть опять появятся явления вспышечного плана, опять появятся бури с внезапными началами, связанные со вспышками. И будут происходить события такого плана, что мы обычно наблюдаем в период максимума пятнообразовательной деятельности Солнца.

А.Г. У меня есть вопрос к вам, если позволите. Ведь Солнце вместе с Солнечной системой ещё и движется вокруг центра галактики. И космос, в котором она движется, хоть и изотропен, однороден, но не на всём пути. То есть наверняка встречаются какие-то газовые облака и неоднородности. Как-то реагирует Солнце на своё продвижение в космосе или нет?

В.О. Это сложный вопрос. Прежде всего, движение Солнца по космосу в космических масштабах, в галактических масштабах настолько мало, что мы этого движения практически не замечаем. Мы же фактически сколько-нибудь серьезно наблюдаем Солнце только со времён Галилея, который открыл пятна. Серьезные наблюдения, с использованием хороших инструментов вообще начались только в этом веке. Поэтому за это время Солнце практически не изменило своё положение в галактике. Хотя есть работы – я с ними не согласен, но они есть, – которые говорят о том, что направление галактического магнитного поля, направление рукавов галактики не безразличны для солнечной активности, и когда Солнце поворачивается таким образом, что оно как бы выстраивается вдоль галактического направления магнитного поля, солнечная активность на это как-то реагирует, модулируется.

Есть вторая концепция, которая сводит возникновение солнечной активности к воздействию планет. И здесь тоже у меня есть серьезные возражения. Хотя нельзя отрицать того, что 11-летний период солнечной активности совпадает с 11-летним периодом обращения самой большой планеты – Юпитера – вокруг Солнца, и это – самый главный аргумент у тех специалистов, которые отстаивают теорию планетного возникновения солнечной активности.

Аргумент против состоит в том, что приливная волна, которую могут привести все эти планеты на Солнце, составляет буквально миллиметры, притом что вариации диаметра Солнца могут составлять 10-15 километров. Поэтому как-то это кажется маловероятным с энергетической точки зрения.

А.Г. Буря в стакане воды.

В.О. Да. Но есть другой ответ, с ним мы непрерывно сталкиваемся в физике. А именно, что энергетические оценки часто не объясняют наблюдаемых связей. Это проявляется и в гелиобиологии, и в гелиометеорологии, и в многочисленных, до сих пор не всегда ясных, аспектах воздействия солнечной активности на техногенные катастрофы и так далее.

Логика примерно такая: да, конечно, энергетики здесь не хватает, но какая вам нужна энергетика для того, чтобы нажать, скажем, курок пистолета? Или такой пример: человек получил письмо, в котором ему сообщают о смерти близкого человека, он упал в обморок. Тут энергетика почти нулевая: информационное сообщение или резонансы. И здесь мы с таким положением вещей действительно сталкиваемся, эти вещи широко обсуждаются, и по-видимому, это должно работать, по крайней мере, в некоторых аспектах солнечно-земных связей. Вероятно, это существенно в проблеме воздействия солнечной активности на погодные, климатические условия.

Здесь тоже тонкий вопрос. Часто люди несведущие к этому прибегают и говорят: «Вот дождь пошел. Как, у вас на Солнце всё в порядке?» То есть существует стремление связать каждое отдельное событие на Земле с отдельными событиями на Солнце. На самом деле ничего подобного быть не может, и существующая связь – сложная, статистическая и с очень низким коэффициентом достоверности, хотя и не с нулевым коэффициентом достоверности.

Проблемы здесь вот какие. На протяжении многих лет противники концепции связи солнечной активности и земной метеорологии выдвигали вот какие аргументы. В самом деле, возьмем статистические исследования. В периоды высокой солнечной активности в одном месте – оледенение, потопы. Но в то же самое время в другом месте наблюдается засуха, очень теплые годы. Казалось бы, одно противоречит другому. И обнаружилась следующая вещь: солнечная активность работает как дестабилизирующий фактор. На самом деле, солнечная активность влияет на любое событие и явление, как бы сталкивая его в ту потенциальную яму, в которую это явление уже готово упасть.

Это воздействие солнечной активности проявляется и в биологии, то есть у человека, склонного к сердечно-сосудистым заболеваниям, солнечное воздействие приведет именно к инфарктам и к сердечно-сосудистым заболеваниям. У человека, склонного к заболеваниям органов пищеварения, будут обострения своей болезни. То же самое и в метеорологии. В метеорологии это явление было открыто нашим соотечественником, членом-корреспондентом Академии наук Эвальдом Рудольфовичем Мустелем в конце 50-х – начале 60-х годов, он назвал это «эффект акцентации». То есть он показал именно то, о чём я сейчас говорю, что в регионах, которые имеют предрасположенность к засухам, в периоды высокой солнечной активности усиливается вероятность засух. В районах, в которых сложная метеорологическая обстановка, связанная с возможными потопами, наводнениями, там усиливается вероятность этих наводнений.

Пока не очень ясно, в чём состоит механизм этого действия. Здесь есть два важных момента, о которых следует сказать. Один из них обнаружен у нас в институте с моим участием и с участием нашего директора Виктора Николаевича Ораевского, который у вас тут тоже выступал. Он состоит в том, что мы обнаружили, что есть некие зоны, в которых воздействие солнечной активности на циклоническую деятельность в атмосфере Земли является особенно интенсивным. Одна из них располагается в Сибири в районе Туруханска, там коэффициенты корреляции, коэффициенты связи особенно высоки. Другая расположена несколько южнее Сахалина, третья – в районе Гренландии и Исландии. Есть, вероятно, и другие зоны, но мы изучали только эти.

Что происходит? Эти зоны мы назвали гелиопогодными управляющими зонами (это, кстати, области, в которых есть много других аномалий, например, развитая магнитная аномалия). В эти зоны сваливаются при приходе космические частицы – плазма, частицы сваливаются по силовым линиям в эти места. И частицы воздействуют на циклоническую деятельность, которая в дальнейшем распространяется уже повсюду по Земле.

Второй механизм, о котором сейчас очень много говорят, мне представляется очень перспективным, и мы тоже им интенсивно занимаемся. Он выглядит несколько парадоксально. В чём здесь проблема? Я уже говорил о том, что с энергетической точки зрения влияние солнечной активности на Землю очень невелико. Когда мы с метеоролагами пытаемся разговаривать на этом языке, они часто говорят: а вы пробовали сравнить энергию ваших частиц с энергией хотя бы одного крупного циклона? И действительно энергетически тут ничего не проходит. Более того, стало ясно, что поток излучения от Солнца – полный, интегральный поток – практически не меняется. Конечно, он меняется, и даже более того, он меняется тоже с 11-летней цикличностью. Но эти изменения составляют десятые доли процента, даже меньше, не более десятой доли процента. Этого заведомо не хватит, чтобы влиять на температуру на Земле.

С другой стороны, мы видим, это показано, что вариация температуры Земли за последние 100 лет повторяет вариацию крупномасштабного магнитного поля на Солнце. Последние 20-30 лет, по-видимому, сильно вмешался человеческий фактор, парниковый эффект, и кривая пошла ещё круче. А до этого всё довольно хорошо сходилось. Спрашивается: в чём же дело? Так вот, по-видимому, здесь возникает такой своеобразный эффект. Приходящие к нам от Солнца частицы сдавливают всю гелиосферу во всей солнечной планетной системе, меняют магнитное поле и препятствуют приходу к Земле галактических космических лучей. Казалось бы, «в огороде бузина, а в Киеве дядька».

А.Г. Если энергии Солнца не хватает, то уж энергии галактических лучей…

В.О. Да, галактических космических лучей приходит меньше. А оказывается, галактические космические лучи меняют прозрачность земной атмосферы. Понимаете?

А.Г. За счет чего?

В.О. Когда они приходят к Земле, то меняют цирусную облачность, ее становится то больше, то меньше. И в зависимости от этого…

А.Г. Увеличивается нагрев…

В.О. Да. То есть возникает своеобразный механизм: вода в самом резервуаре вроде бы и не меняется, но мы поворачиваем туда-сюда кран, усиливаем или уменьшаем приток энергии.

А.Г. Зонтик открывается, зонтик закрывается.

В.О. Да, сам поток излучения от Солнца почти не меняется. Но поскольку меняется облачность, меняется прозрачность земной атмосферы вкупе с парниковым эффектом, то меняется тепловой баланс Земли. И оказалось, что это действительно существует. Вот иллюстрация, схематически изображающая приход космических лучей. Идеи эти были выдвинуты первоначально за границей, но у нас они сейчас интенсивнейшим образом развиваются. Мне это представляется очень перспективным. Хотя трудностей здесь остается ещё очень много, например, коэффициенты корреляции пока еще на уровне, который чуть-чуть превышает уровень достоверности. Потому что здесь на самом деле очень много факторов, которые искажают статистику.

А.Г. И опять же эксперимент не поставишь.

В.О. Да, не поставишь. Правда, здесь можно поступить немножко по-другому. По кольцам деревьев мы можем просто определить 11-летний цикл. На кольца деревьев может влиять только климат. То есть мы, раскапывая кольца деревьев, раскапывая отложения, видим проявления 11-летнего цикла. Более того, нам удалось восстановить (в этом достоинство данного метода) солнечную цикличность на две сотни лет назад, используя кольца деревьев. То есть, связь несомненно есть. Но мы начали беседу с того, что вы спросили: чего мы не знаем? Так вот, мы много чего не знаем, и на самом деле мы не знаем самого главного – откуда берется солнечная активность и через что она всё-таки воздействует на Землю…