2. Международные предприятия по изучению солнечной активности (МГГ, МГС, МГСС, ГСМ)

Читатель, надеюсь, уже получил представление о целях и современном состоянии службы Солнца, данные которой служат фундаментом всех наших представлений о солнечной активности. Несмотря на то, что она требует больших усилий и напряжения всех ее участников, возможности ее во многих отношениях очень ограничены. Это связано и с необходимостью использования достаточно простой стандартной аппаратуры и единой методики наблюдений и их обработки, а также и с определенной частотой таких наблюдений. Вот почему время от времени возникает необходимость сосредоточить усилия исследователей Солнца всего мира на решении какой-то более частной, но ключевой задачи, используя для этого самые мощные средства наблюдения. Естественно, что в изучении солнечной активности нисколько не меньше заинтересованы и геофизики. Поэтому чаще всего усилия исследователей Солнца и геофизиков оказываются совместными. Если в период двух первых международных предприятий подобного рода - первого и второго международных полярных годов - проводились в основном геофизические исследования, то в дальнейшем все больше и больше стали делать упор на исследование нашего дневного светила.

Международный геофизический год (МГГ, с июля 1957 по декабрь 1958 г.) и сразу же за ним последовавший Год международного геофизического сотрудничества (МГС, 1959 г.) имели своей главной целью изучение явлений солнечной активности, в особенности солнечных вспышек и всплесков радиоизлучения Солнца и связанных с ними основных геофизических характеристик. Наблюдения старались проводить в возможно большем количестве пунктов земного шара, в частности, в Антарктиде и в Мировом океане, в эпоху максимума 11-летнего цикла. То было время самого высокого в истории наблюдений Солнца максимума солнечной активности. В этом смысле организаторам МГГ - МГС исключительно повезло. Но совместные усилия ученых принесли бы гораздо более скромные результаты, если бы в самом начале МГГ не удалось осуществить первый прорыв в Космос. 4 октября 1957 г. первый советский искусственный спутник Земли положил начало внеатмоферным исследованиям Космоса, в которых важное место занимает изучение солнечной активности и ее проявлений в межпланетной среде.

Если попытаться здесь изложить хотя бы основные результаты только в области физики Солнца, которые были получены за период МГГ - МГС, для этого потребовалась бы еще одна такая книга. Поэтому ограничимся только самым главным и лишь в самых общих чертах, тем более, что об этом уже в какой-то мере упоминалось в предыдущих главах. Начнем с того, что Солнце оказалось источником космических лучей. Если раньше знали только, что высокая солнечная активность ведет к ослаблению галактических космических лучей, то новый факт оказался для многих неожиданным. Именно со времени МГГ и ведут свою родословную солнечные протонные вспышки, которые хотя и несут космические лучи сравнительно скромных энергий, тем не менее могут представлять опасность для полетов пилотируемых космических кораблей, не говоря уже о возмущениях, которые они вызывают в земной атмосфере. Теперь мы хорошо знаем, что появление солнечных вспышек в значительной степени определяется строением магнитного поля в активных областях, где они возникают, и его изменением. Но именно в период МГГ - МГС были получены веские доводы в пользу этой точки зрения. Тогда же измерения с помощью солнечного магнитографа Бэбкока впервые продемонстрировали изменение знака магнитного поля Солнца в полярных областях. Наконец, космические аппараты не только окончательно подтвердили существование солнечного ветра, но и позволили измерить основные его характеристики: скорость, плотность и магнитное поле. Хотя это и не относится к физике Солнца, невозможно удержаться от соблазна напомнить читателю, что именно тогда были открыты и радиационные пояса Земли.

Но этим далеко не исчерпывается значение МГГ - МГС. Помимо создания совершенно новой аппаратуры для исследования Солнца из Космоса, важность которой трудно переоценить, этот период послужил мощным толчком для развития международной и советской служб Солнца. Именно ко второй половине 1957 г. многие астрономические обсерватории нашей страны, занимающиеся изучением Солнца, были оснащены наиболее совершенным новым оборудованием, которое и поныне продолжает работать. Более того, в это же время была окончательно разработана методика регулярных наблюдений солнечных вспышек и магнитных полей солнечных пятен. Решающую роль в этом сыграла Крымская астрофизическая обсерватория АН СССР. Наконец, период МГГ - МГС результатами своих геофизических исследований заложил основу для превращения проблемы солнечно-земных связей в солнечно-земную физику и тем самым еще более способствовал проведению совместных исследований гелиофизиков и геофизиков.

В результате всего через четыре года (1964 - 1965 гг.) после окончания МГС было организовано новое крупное международное предприятие - Международный год спокойного Солнца (МГСС). И в этом случае выбор периода его проведения, связанный с прогнозом эпохи минимума 19-го цикла солнечной активности, оказался очень удачным: минимум чисел Вольфа был в середине 1964 г., а в 1965 г. роста активности почти не ощущалось. В отличие от МГГ - МГС, основная задача МГСС состояла в детальном изучении развития медленно меняющихся активных образований, в особенности групп солнечных пятен и слабых крупномасштабных фотосферных магнитных полей, а также межпланетного магнитного поля и других особенностей солнечного ветра и связанных с ними геофизических процессов.

Пожалуй, самые интересные результаты МГСС относятся к изучению активных областей и активных долгот. Низкий уровень солнечной активности был особенно благоприятен для четкого выделения активных областей от их появления до полного разрушения. Это позволило детально проследить их развитие не только на «флоккульной», но и на последней стадии их эволюции. Именно в период МГСС были получены все основные сведения о крупномасштабных биполярных и униполярных магнитных областях и их долготном распределении. Тогда же были устранены последние сомнения в реальности активных долгот на Солнце. Наконец, к этому времени относится и открытие секторной структуры межпланетного магнитного поля и установление ее связи с крупномасштабным фотосферным магнитным полем.

Затем последовала длительная пауза. Правда, в это время тоже выполнялись отдельные кооперативные программы наблюдений Солнца, но более частного характера, например, по изучению эволюции активных областей, исследованию быстрых изменений солнечных магнитных полей, изучению проблемы возникновения солнечных вспышек. Однако все они не только не носили такого глобального характера, как предшествовавшие им международные предприятия, но даже нередко, несмотря на одновременность их выполнения, перекрывали друг друга. И вот, наконец, с осени 1979 г. начался Год солнечного максимума (ГСМ), который сначала намечали завершить в конце 1980 г., а затем с общего согласия его участников продлили до лета 1981 г. На первый взгляд может показаться, что цель его сравнительно узка. Она состоит в том, чтобы понять, как создаются солнечные вспышки и к чему они приводят в межпланетном (в частности, околоземном) пространстве. Но, в сущности, решение этой проблемы является ключом к объяснению всех нестационарных, быстротечных процессов в солнечной атмосфере.

Впервые всеобщее внимание ученых к солнечным вспышкам было приковано в период МГГ - МГС. Однако это была лишь разведка. Она показала, что проводя исследования только в видимой области спектра, никоим образом нельзя выявить сущность вспышек. В дальнейшем для решения этой задачи использовались специальные космические аппараты. Много ценных сведений о солнечных вспышках дала американская орбитальная станция «Скайлэб», запущенная в 1973 г. Но ее данные не были достаточно обеспечены наземными наблюдениями Солнца. Поэтому во многих случаях их объяснение оказалось затруднительным. Это был поучительный урок для исследователей Солнца, который и послужил толчком к организации такого крупного международного предприятия, каким является ГСМ.

Рис. 22. Большой внезатменный коронограф, установленный на Горной астрономической станции ГАО АН СССР.

Самая важная отличительная черта ГСМ состоит, вероятно, в том, что на штурм солнечных вспышек были брошены самые мощные средства наблюдений Солнца с поверхности Земли и из Космоса, какие только имеются в той или иной стране - участнице этого предприятия. Например, в нашей стране такими инструментами являются крупнейший радиотелескоп РАТАН-600 и самые большие в мире 53-сантиметровые внезатменные коронографы (рис. 22), установленные на Кавказе, в Средней Азии и Сибири. Важная роль отводится американскому космическому аппарату «Задача солнечного максимума», который был запущен на околоземную орбиту в феврале 1980 г. На его борту размещены шесть инструментов для наблюдения солнечных вспышек в дальней ультрафиолетовой области спектра и в рентгеновских и гамма-лучах, а также радиометр для измерения колебаний солнечной постоянной с исключительно высокой точностью (до 0,1%). Характерной особенностью этой аппаратуры служит ее взаимосогласованность, которая делает возможным проведение одновременных наблюдений в различных спектральных диапазонах. Но главный упор в период ГСМ делался на полной согласованности программ космических и наземных экспериментов, без которой невозможно получить полную картину солнечных вспышек. Поэтому большое значение придавалось наземным наблюдениям вспышек и связанных с ними (или сопутствующим им) активных образований в установленные интервалы времени на более скромных солнечных инструментах.

Сейчас было бы преждевременно говорить о научных результатах ГСМ. Но даже предварительные данные, которые опубликованы к настоящему времени, показывают, что петельные структуры действительно являются характерными для солнечных вспышек и что всплывание нового магнитного потока играет важную роль в их появлении. Они также свидетельствуют о том, что гамма-излучение ие столь уж редко присуще вспышкам. Во всяком случае, оно отмечалось у ряда вспышек, наблюдавшихся космическим аппаратом в период ГСМ. Более того, из этих данных следует, что картина солнечных вспышек отнюдь не столь проста и однотипна, даже когда речь идет о вспышках примерно одинаковой мощности. Пока материалы ГСМ находятся в стадии обработки и осмысления. Все мы с большим интересом ждем их публикации, которая, безусловно, прольет новый свет на это самое мощное и самое загадочное явление солнечной активности.

Итак, международные предприятия служат важным подспорьем постоянно действующей службе Солнца в изучении солнечной активности. Решая ряд ее ключевых проблем, они вместе с тем способствуют совершенствованию ее инструментальной базы.