Полярные сияния — дети космоса, изображения на экране космического телевизора. Что им до линии морского побережья на Земле? Разве для артиста (точнее даже — для его электронной тени), лицедействующего на экране домашнего телевизора, не все равно, как расставлена мебель в комнате, где мы сидим и смотрим передачу? Однако полярные сияния «чувствуют» морской берег, и специалисты объяснют это различием электрического сопротивления воды и суши.
Наблюдения подтверждают наличие связи между «электрической обстановкой» на Земле и космосом. Изучение этой связи ведут на научно–исследовательской станции в ФРГ, расположенной в горах на высоте 3000 метров. Там регистрируют напряженность электрического поля и плотность электрического тока, уходящего вверх. Но наблюдения эти требуют тщательности — не должны вмешиваться местные грозообразующие процессы. Поэтому выбирают совершенно ясную погоду, поэтому нужна большая высота — станция должна быть выше слоя, где воздух сильно перемешивается, вовлекает снег или пыль в вихревые движения и при этом электризуется. Но сети станций, ведущих такие наблюдения, и тем более сети планетарной, пока нет. А ведь в окрестностях Земли все явления разыгрываются согласованно!
Даже за грозами — самыми яркими проявлениями атмосферного электричества — следят еще в очень ограниченных масштабах. И здесь большие надежды возлагаются на наблюдения со спутников. Грозы хорошо видны из космоса. Вот что пишет космонавт Г. М. Гречко: «Электрические разряды в атмосфере создают яркие области на облачном покрове и в случае интенсивных грозовых процессов в атмосфере могут наблюдаться на разных участках подстилающей поверхности почти без пауз. Сами молнии видны относительно редко, так как разряд происходит под облаками. Интенсивность вспышек настолько велика, что уверенно наблюдаются отблески на элементах конструкции станции. Грозовые явления могут наблюдаться одновременно на территории порядка 107 км 2, что позволяет искать их общие закономерности. Безусловный интерес представляет оценка интенсивности грозовых процессов по частоте вспышек в различных географических районах при различных метеорологических условиях…»
И другой смысл приобретает одна давняя история. Мы знаем: Ломоносов понял, что по своей физической сути свечение неба при полярных сияниях и газовый разряд есть одно и то же явление. Понял, что полярные сияния горят выше атмосферы. Но в вопросе о происхождении полярных сияний великий ученый заблуждался и считал, что «электрическая сила, рождающая северное сияние», возникает в атмосфере из–за трения воздушных потоков друг о друга.
Однако и во времена Ломоносова уже были указания на космическое происхождение полярных сияний, и ученый знал об этом. В набросках его предсмертной монографии по сияниям есть пункт: «Меран о солнечной атмосфере». Французский ученый Ж. Ж. де Меран объяснял сияния действием солнечной атмосферы на земную (очень близко к идее солнечного ветра, не правда ли?). И объяснение это было не на пустом месте. Мы уже говорили, что де Меран обнаружил замечательный факт: среднее число мощных сияний меняется так же, как среднее число солнечных пятен. Космос отчетливо заявлял о себе!
Почему же все–таки Михаил Васильевич держался другой, ошибочной точки зрения? Мне кажется, дело здесь вот в чем.
Независимость его суждений известна. Она видна и в делах научных. Он ценил факт, мог, так сказать, непосредственно реагировать на него, прекрасно отличал факты от суждения о них. В его времена электрические явления объясняли свойствами особой жидкости–эфира. Провозглашая сходство сияний и лабораторного электрического разряда в газе, Ломоносов отмечал: «Все рассуждения, которые ясного и подробного познания об эфире требуют, без погрешения здесь мимо пройти можно». Ушли в прошлое и теперь представляют лишь исторический интерес все рассуждения об эфире, остался вывод Ломоносова об одинаковой физической природе свечения неба и газового разряда.
Михаил Васильевич был очень наблюдателен. Это особенно чувствуется, когда смотришь его труды теперь, располагая общей картиной полярных сияний. Мы сейчас знаем о существовании аврорального овала, знаем его обычное расположение — так сказать, на глобусе, знаем, какие формы сияний типичны для разных частей овала. Что из всего этого мог видеть Ломоносов, «жив до возраста в таких местах, где северные сияния часто случаются», — в Холмогорах? Как мы уже говорили, овал в своем обычном состоянии неоднороден: в его вечерней части горят ровным светом правильные дуги, в утренней — отдельные размытые пятна, в ночной — сияния вспыхивают, переливаются, имеют беспорядочный вид. Из–за суточного вращения Земли овал так движется над земной поверхностью, что подходит к Холмогорам лишь своей ночной частью, причем с севера. А вот что пишет Ломоносов о своих детских и отроческих наблюдениях: «Сколько могу себе представить, заподлинно уверяю, что в оном климате около 64 градусов северные сияния бывают непорядочные (неправильной, изменчивой формы. — Л. А.) и не могу вспомнить, чтобы когда я видел хотя мало регуларную (правильную. — Л. А.) дугу на севере или на полудне, но по большей части бывают всполохи наподобие зарницы или столбов и лучей весьма переменных; второе, хотя всполохи бывают по всему небу, однако больше на севере». Все точно.
Но что это такое в его следующей фразе: «Сияния чаще случалось видеть в ветреную погоду сквозь прерывистые облака»? Я уже писала о работах члена–корреспондента АН СССР Э. Р. Мустеля и его сотрудников: в те периоды, когда идут магнитные бури, то есть когда сияния становятся частыми и сильными, давление воздуха на поверхности Земли более изменчиво, чем обычно. А значит, должны дуть порывистые ветры… Эта фраза
Ломоносова — как иллюстрация к работе исследователей, наших современников.
И все это при словах: «Не без сожаления вспоминаю, что не мог пользоваться внимательным наблюдением разных перемен и обстоятельств, бывающих при таких явлениях». Как видно из его следующих замечаний, у его земляков такие наблюдения за явлением «повседневным», как выражается Михаил Васильевич, для крестьянского мальчика считались непозволительной тратой времени.
Очень точно фиксировал Ломоносов виденное, и не ускользали от его внимания важные детали. А раз так, задумаемся над такой фразой его научной работы о полярных сияниях, которые он изучал уже будучи взрослым — в Петербурге: «Из моих наблюдений… оказалось, что в начале осени и в конце лета, тяжкого многократными грозовыми тучами, чаще северные сияния являются, нежели по иных летах». В выводах современных исследователей проступает связь электрического поля в нижней атмосфере с состоянием космоса, а полярные сияния непосредственно отражают это состояние. Не навела ли эта подмеченная связь — как мы теперь понимаем, связь между космосом и атмосферой — его на мысль о земной причине полярных сияний? И вполне возможно, что вместе с ошибкой он сделал «преждевременное» открытие.
Космос — Земле. Земля — космосу. Всякий раз, когда обсуждаются эти проблемы, возникает ощущение, что недостаточно знаем мы свою Планету Людей. Эта неполнота знаний, возможно, и мешает выявить механизм солнечно–атмосферных связей. Выявить механизм — значит проследить в деталях всю цепь событий, которые приводят к интересному для нас следствию. Какие именно события следует принимать во внимание, подсказывает эксперимент. Но порой он указывает на явление, которое само еще не расшифровано наукой, и поскольку неясно, как работает данное звено, невозможно представить себе механизм в целом. Некоторые из этих явлений интересны сами по себе, безотносительно к проблеме солнечно–атмосферных связей. Здесь мы расскажем о двух таких, возможно, ключевых явлениях: о земном циклоне и о неизвестном еще космическом факторе, приводящем к опережению солнечных явлений метеорологическими.
13. Откуда берутся вихри?
Южный ураган
Я — тайна большая:
Храню, разрушая.
Козьма Прутков. Сродство мировых сил
Наблюдения показывают, что циклоны имеют отношение к проблеме солнечно–атмосферных связей. Как мы видели, изучение циклонов, о которых велась дискуссия между Робертсом, Вилкоксом, Хайнсом и другими, принесло гелиогеофизике первый серьезный успех. Засухи и избыточное количество осадков тоже можно связать с поведением циклонов, так как именно с приходом циклонов, как обычно говорят, устанавливается плохая погода.
Давно выявлены те районы нашей планеты, где циклоны зарождаются чаще всего. Оттуда они начинают свое движение и проходят порой огромные расстояния. Так, штормовые циклоны Западной Европы нередко приходят из тропиков. Сначала они идут вдоль берегов Северной Америки, потом пересекают Атлантический океан.
