А.Л. Чижевский — ЗЕМНОЕ ЭХО СОЛНЕЧНЫХ БУРЬ часть 2

0
253
Глина IV


чек. в 1851 г. Швабе (Schwabe) в Дессау объявил о том, 
что изменения в числе солнечных пятен наступают пери-
одически, причем определил период, равный 10 годам.
  Упомянутое открытие Швабе получило вполне за-
служенное признание в 1857 г., когда ему была присуж-
дена золотая медаль Лондонского астрономического об-
щества. Президент сказал в своей речи по этому случаю: 
"Двенадцать лет он [Швабе] потратил на удовлетворе-
ние своих собственных интересов, шесть следующих лет 
на удовлетворение интересов человечества  и,  наконец,
 
Р и с 3. Угол положения солнечной оси и вид солнечного экваторе 
Красной линией обозначена зона наибольшей частоты появления 
солнечных пятен. На экваторе пятна появляются редко.
 
Рис. 4. Кривая Вольфа     Вольфера. Периодическая деятельность Солнца 
с 1749 по 1936 г. {по данным астрономической обсерватории в Цюрихе)


Вихри солнечных бурь	67
еще тринадцать лет на убеждение человечества. В тече-
ние тридцати лет Солнце никогда не появлялось над 
горизонтом Дессау без того, чтобы Швабе не направил 
на него свой неизменный телескоп, а это происходило, 
по-видимому, в среднем дней 300 в году. Я считаю, что 
здесь мы имеем пример преданной настойчивости, не 
имеющей себе равной в истории астрономии. Настой-
чивость одного человека привела его к открытию явле-
ния, существование которого даже не подозревалось 
астрономами в течение целых двух столетий".
  То, что солнечные пятна появляются и исчезают 
довольно регулярно, само по себе в самом деле весьма 
интересно, но это означает и нечто большее, так как, 
очевидно, указывает на наличие некоторых изменений 
внутри Солнца, регулярных и периодических по харак-
теру, зависящих от физических и механических условий, 
которые еще не вполне разъяснены.
  Систематизацией наблюдений за солнечными пятна-
ми, накопленных за два с половиною столетия, занял-
ся цюрихский астроном Р. Вольф (Rudolf Wolf, 1816 - 
1893 гг.). Путем обработки всего оставленного наблю-
дателями материала он получил возможность прийти к 
установлению более точного периода солнцедеятельно-
сти. Этот период оказался равным в среднем ариф-
метическом одиннадцати годам1. В то же 
время Вольф определил годы максимального и мини-
мального количества пятен - максимумы и минимумы 
солнцедеятельности - за весь предыдущий период на-
блюдений. Числа, полученные в результате обработки 
наблюдений, он называл относительными - г - и оп-
ределял их для каждого дня наблюдений  по  формуле
                   г = К (lOg+f). где g      означает 
число наблюдений групп и отдельных
пятен в определенный момент времени, /- полное 
число пятен, подсчитанных в этих группах и отдельно,
К - коэффициент, зависящий от наблюдателя и его 
трубы.
  Этой формулой пользуются и до сих пор, хотя, 
конечно, она не позволяет выразить с совершенной 
точностью состояние солнечной поверхности2.
  Это состояние определяется еще целым рядом других 
грандиозных образований, так или иначе связанных с
   

68
пятнами: величиной, числом и характером солнечных 
извержений и протуберанцев, флоккул, факелов и т. д.
  Рассматривая ход периодической пятнообразователь-
ной деятельности, выраженный графически в виде кри-
вой, мы замечаем следующее: прежде всего бросаются 
в глаза основные волны хода кривой - это основные 
циклы деятельности Солнца, равные в среднем арифме-
тическом 11 годам, но с индивидуальными уклонениями 
от 11 лет в ту или иную сторону. Эти главные циклы 
солнцедеятельности выделяются рельефнее всего, и бла-
годаря им ход кривой пятнообразовательного процесса 
принимает волнообразный характер с постепенным че-
редованием точек максимумов и минимумов.
   Выбрав любой из этих циклов от точки минимума до 
точки следующего минимума, мы будем иметь одну 
волну - один полный цикл солнцедеятельности, рав-
ный, допустим, 11 годам. Рассматривая ход этого цик-
ла, мы заметим, что нарастание максимума происходит 
не постепенно, а скачками. Иными словами, кривая от
 
U 11 20 30 9 19 29 10 J0 30 9 19 29 9 19 29 8 18 28 8 18 28 7 17 27 6 16 26 6 
16 26 5 15 2S 5 15 28 
I	II	III	IV	V	VI	VII        VIII         IX	X	XI         XII
 
Рис. 6. Кривая пятнообразовательного процесса по пятидневным перио-
дам в год максимума - 1928 (по Внльферу)
Рис. 5.  Кривая пятнообразовательного процесса пи пятидневным перио-
дам в год минимума - 1923 (по Вояьферу)


Вихри солнечных бурь	4Q
точки минимума поднимается вверх до точки максимума 
и снова опускается вниз до точки минимума н е 
плавно, а претерпевая многочисленный ряд скач-
ков сверху вниз и снизу вверх. Размеры этих скачков по 
мере усиления пятнообразовательного процесса все ра-
стут и растут и в момент максимума достигают своих 
наивысших значений.
  Таким образом, ход волнообразной кривой пятнооб-
разовательного процесса изрыт большим числом мелких 
волн с острыми зубцами наверху и глубокими, не менее 
иногда острыми, впадинами внизу.
   Из рассмотрения кривой пятнообразования видно, 
что она лишь отдаленно напоминает синусоиду. В де-
талях эта кривая похожа на суточный ход темпера-
туры тифозного больного, подобный зубьям полукруг-
лой пилы. Здесь наблюдаются резкие подъемы и паде-
ния, сдвиги и перебои. Все это мелкие колебания, из 
которых составляется одно большое - 11-летний цикл 
солнцедеятельности. Из рассмотрения этих скачков-
зубьев легко, однако, увидеть, что все они по мере 
движения цикла от минимума к максимуму постепенно 
возрастают в числе и высоте; это значит, что пятна 
возникают на поверхности Солнца, все чаще и чаще 
появляясь в большем количестве и имея большую про-
должительность жизни. Следовательно, и количество 
излучаемой ими энергии по мере движения цикла от 
минимума к максимуму также постепенно возрастает 
путем скачков. Эти скачки в появлении и исчезновении 
пятен, по-видимому, и являются виновниками многих 
эффектов, которые развиваются на Земле в зависимости 
от пятнообразования3.
  Основываясь на изменениях в интенсивности и коли-
честве солнечных пятен, еще Швабе, как мы видели, 
полагал, что промежуток времени между максимумами 
равен 10 годам. Ламон вычислил ту же величину и 
получил для нее значение, равное 10,43 года. Вольф 
период колебаний числа пятен считал равным 11,111 года 
со средней изменчивостью ±2,03 года. Ч. Юнг (Joung, 
1834-1908 гг.) полагал, что истинный цикл пятнообра-
зования колеблется в пределах 12-14 лет. А. Вольфер 
(A. Wolfer) считает, что в среднем период пятнообра-
зования равен 11,124±0,030 года. С. Ньюкомб (S. New-
comb. 1835-1909 гг.) принял его за 11,13 года. Наконец,
   

70


Глава IV


Майкельсон (A. Michelson. 1852-1931 гг.) склоняется 
признать период выше 11,4, но Г. Тернер (H.Turner, 
1861-1930 гг.) полагает, что в настоящий момент мож-
но говорить лишь о периоде в 11,4 года. Шустер подверг 
гармоническому анализу цифровой материал о пятнах 
за 150 лет. Согласно его исследованию, рядом с циклом 
в 11,125 года идет серия вторичных периодов, последо-
вательное вступление которых и является причиной раз-
личных нарушений, наблюдаемых в основном периоде. 
Эти второстепенные периоды имеют величины в 4,38, 
4,80, 8,36, 13,50 года. Исследуя вопрос об 11-летнем 
периоде за время 1750 - 1900 гг., Шустер нашел, что 
в первые 75 лет этот период разбивается на два: в 9,25 
года и в 13,75 года, а в общем итоге за 75 лет он равен 
11,1 года.
  Интересно отметить, что Тернер проделал обработку 
гринвичских магнитных наблюдений за период с 1841 по 
1904 г., причем обнаружил, что кроме основного перио-
да, связанного с солнечными пятнами, существует еще
 


Вихри солнечных бурь


71


вторичный период в 9,26 года. Желая открыть тот же 
период в солнцедеятельности, Тернер предпринял пере-
работку всех данных Вольфа и Вольфера начиная с 1610 
года. Не найдя периодов в 9,26 года, Тернер установил, 
однако, наличие солнцедеятельности другого периода, 
а именно в 13. лет. Период этот отличается тем свой-
ством, что при небольшой интенсивности достаточно 
хорошо выражен.
  Наконец, Оппенгейм в '927 г. подверг числа Вольфа 
новому анализу и нашел, что кривая их хода выражается 
следующей функцией:
г = С, + С2 cos [ф1 + I.xm - cos (тф1 - ет)\,
Ф = 360°/П,25и 
V = 360°/450.
    Таким образом, пятнообразование 
представляет собою явление очень 
сложное.   Только   в   среднем   один   пе -
   

 
Р и с. 7. Средние широты Солнца 
(пунктирная крива ч) и средние пло-
щади пятен (красная кривая) с 
1854 по 1912 г. В начам каждого 
нового солнечного цикла после ми-
нимума пятна появляются в наи-
высших широтах, в которых они 
вообще могут встречаться, т. е. 
около +.30°. По "лере увеличения 
количества пятен от минимума 
к максимуму зона максима иной 
частоты пятен смещается к сол-
нечному экватору вплоть до ±30" 
широты, где пятна окончательно 
затухают к минимуму. После на-
ступления мини пума явления по-
вторяются в прежнем порядке (по 
Spoerer)


72			Глава IV
риод равняется 11 годам. В действи-
тельности же продолжительность 
его достигает иногда 17 лет, а иногда 
лишь 7. Также весьма существенным явлением в цик-
лическом ходе количества солнечных пятен необходимо 
признать то, что назревание максимума, период его и 
его упадок не представляют всякий раз чего-либо строго 
определенного, а постепенно варьируются вследствие еше 
неизвестных нам причин. Поэтому в деле определения и 
тем более предвидения какой-либо определенной точки 
периода следует быть чрезвычайно осмотрительным. 
Переломы в солнцедеятельности, знаменующие собою 
точки наивысшего подъема и наименьшего падения, могут 
быть определены лишь спустя несколько месяцев, а 
иногда год и более путем сличения с данными о солнце-
деятельности за более или менее продолжительный срок. 
Доступный пока нам прогноз в отношении определения 
11-летнего цикла может быть дан лишь с точностью 1-2 
лет, но и это в некоторых случаях может уже очень много 
значить4.
   Помимо попыток открыть малые циклы солнцедея-
тельности были сделаны изыскания с целью определить, 
нет ли в солнцедеятельности и больших периодов. Еще 
Меран в 1746 г., когда о периодах ничего не было 
известно, указал на возможное существование больших 
периодов в солнцедеятельности. Позже ту же мысль 
разделял Лумис (Loomis). Вольф пытался отыскать 
таковой период, определяя его в 55,5 года. Юнг пред-
положил, что существует колебание в 60 лет, присое-
диняющееся к основному колебанию в 11 лет. А. Ганский 
определил таковые в 72 года. Н. Локьер (N. Lockyer) 
нашел в солнцедеятельности период в 35 лет, а Шустер 
вычислил при помощи метода периодограмм циклы 
трети века, равные 33,375. К установлению 33-летнего 
периода в деятельности Солнца пришел и Лицнар. На-
конец, Тернер нашел возможным заключить о сущест-
вовании долгого периода в 266 лет. По мнению этого 
ученого, каждые 266 лет имеет место большой макси-
мум деятельности Солнца.
   Вольф в 1889 г. на основании данных китайских 
средневековых летописей о северных сияниях выделил 
несколько дат, которые могли быть датами больших 
максимумов в солнцедеятельности.
   

Вихри солнечных бурь	73
Это были годы: 372, 840, 1078, ПЗЗ и 1372.
  Основываясь на годах 372 и 1372, в которых, соглас-
но его предположению, имела место особенно сильная 
напряженность деятельности Солнца, Вольф вычислил 
ряд больших периодов, вмещающих в себе 11-летний 
период, а именно периоды в 88,33 и 66,67 года. Затем 
Вольф приложил эти цифры последовательно к 372 г., 
получив, таким образом, таблицу дат больших макси-
мумов солнечной деятельности. Впрочем, в настоящий 
момент даты, намеченные Вольфом, можно оспаривать .
  Но что такое пятна? Разгадан ли в наши дни их 
"великий секрет", по выражению Галилея? Может быть, 
еще нет, но и то, что нам стало известно о пятнах' и 
их природе за последние годы, достаточно для того, 
чтобы составить себе представление о великом значении 
солнечных пятен для жизни Земли.
  Над разгадкой природы солнечных пятен билось 
немало выдающихся умов. Первые наблюдатели пола-
гали, что пятна - это планеты, ближайшие спутники 
Солнца, проходящие близ его поверхности. Это ложное 
представление было разрушено Галилеем, который в 
свою очередь думал, что пятна - облака, плавающие 
в солнечной атмосфере. Дергем считал, что эти облака 
происходят от извержения солнечных вулканов. Ж. Ла-
ланд принимал их за вершины солнечных гор, высту-
пающие среди океана огня над светящейся поверхностью 
острова, лежащего на центральном твердом ядре Солн-
ца. В. Гершель полагал, что пятна - временные отвер-
стия в облаках, через которые мы можем видеть тем-
* В дальнейшем нам придется столкнуться с вопросом о том, как 
распределяются даты максимальной деятельности Солнца за историче-
ский период времени. Материалом, по которому можно судить с 
известной степенью достоверности об эпохах деятельности Солнца, 
являются летописные записи о северных сияниях. Последние, как 
установлено, в известных широтах имеют место главным образом 
тогда, когда Солнце переживает эпоху максимума. Другими данными 
служат большие солнечные пятна, видимые невооруженным глазом в 
эпохи максимумов и отмеченные летописцами (главным образом 
китайцами). Этот материал был разбросан по летописным сводам и 
хроникам различных народов. Систематизация данного материала 
принадлежит немецкому ученому Г. Фрицу (Н. Fritz), который впервые в 
1893 г. проработал летописные данные о северных сияниях, о солнечных 
пятнах, видимых невооруженным глазом, о градобитиях и урожаях. 
Через 25 лет аналогичная работа была выполнена Д. О. Святским в 
России. В его работе были приняты во внимание и русские летописи.


14	Глава IV
ную поверхность центрального ядра - шара. Его сын 
Д. Гершель дал пятнам следующее объяснение: пятна 
суть громадные вихри, нисходящие через атмосферу.
   В свое время, начиная с 1868 г., между собою со-
перничали две теории: теория аббата А. Секки и теория 
Э. Фая. Первый в основу своей теории положил гипотезу 
о солнечных извержениях. Второй основой пятнообра-
зования считал солнечные бури, а самую структуру 
пятен - вихреобразной. Эта исходная точка зрения со-
храняет свою силу до настоящего времени. Теория Фая 
заключается в том, что вследствие относительного дви-
жения смежных частей фотосферы образуются кругово-
роты, которые превращаются в циклоны и вихри, по-
добные тем водоворотам, которые происходят, когда 
быстрое течение встречает на пути препятствия. Такого 
рода водовороты имеют вид воронок, в которых пла-
вающие тела и воздух увлекаются в глубину. Подобным 
же образом, как тогда предполагал Фай, происходят 
земные циклоны и торнадо. Они начинаются сверху и 
спускаются в атмосферу все ниже и ниже, пока вершина 
вихря не достигнет Земли. Подобного рода, но только 
колоссальные вихри и составляют, по мнению Фая, 
сущность солнечного пятна. Одним из возражений, на-
правленных против теории Фая, было следующее: если 
пятна - вихри, то они должны обнаружить вихревое 
движение. Кроме того, все пятна к северу от экватора 
должны вращаться в одном и том же направлении, 
против часовой стрелки, если смотреть с Земли; пятна же 
южного полушария Солнца должны вращаться в про-
тивоположном направлении подобно земным циклонам. 
Исследуя этот вопрос, астрономы заметили, что лишь 
незначительный процент пятен обнаруживает следы вих-
ревого движения и часто различные члены одной группы 
пятен, даже различные части одного и того же пятна, 
вращаются в противоположных направлениях.
   В то время эти наблюдения могли лишь поколебать 
теорию Фая, а между тем они именно и являются 
лучшим доказательством правоты его принципа о вих-
ревой структуре пятен. На помощь теории Фая пришли 
электрические теории пятен.
  Горячими защитниками вихревой теории пятен яви-
лись Рейе и Хельм. Однако для окончательного при-
знания ее не хватало ясности в некоторых деталях. Лишь
   

Вихри солнечных бурь


75


после замечательной работы американского ученого 
Дж. Хэйла (D. Hale), вышедшей в 1908 г., большинство 
астрономов вернулось к вихревой теории. Наконец, в 
следующем году Хэйл получил возможность на основа-
нии многочисленных исследований прийти к заключе-
нию, что солнечные пятна "суть, по-видимому, электри-
ческие вихри". Блестящие работы Хэйла положили ос-
нование целому ряду замечательных изысканий о при-
роде пятен, предпринятых в Солнечной обсерватории на 
горе Вильсон в Калифорнии, а равно и в других обсер-
ваториях, занимающихся изучением .Солнца. Теория 
Хэйла нашла себе среди астрономов много горячих 
сторонников, тем более что она ежедневно получала все 
новые и новые подтверждения.
 
Рис. 8. Солнечный протуберанец высотою 235 000 км. Снимок сделан 
7 июля 1917 г. в обсерватории Mount Wilson. Белый диск - сравнительные 
размеры Земли


76	Глава IУ
   Таким образом, солнечные пятна следует рассмат-
ривать как вихри, подобные смерчам на море, с ворон-
кообразными расширениями на вершине. Движение ве-
щества в таких вихрях совершается снизу вверх, образуя 
восходящий вихрь. Скорость движения вещества дости-
гает огромных величин, и несущиеся в вихре газы 
охлаждаются вследствие их быстрого расширения по 
мере приближения к вершине вихря. Достигшие вершины 
вихря охлажденные газы двигаются по спирали быстро 
увеличивающихся радиусов. То, что мы видим в форме 
пятна, есть лишь вершина, конец, вихря, отголосок 
грандиозных процессов, протекающих в областях, недо-
ступных нашему исследованию. Несомненно, существует 
причина, заставляющая газы из недр Солнца течь на-
верх. Там, в нижних ярусах солнечного шара, скрывается 
космическая сила, приводящая в движение весь этот 
сложный и громадный смерч, носящий скромное назва-
ние солнечного пятна.
  Причина, вызывающая вихревые движения фото-
сферной материи, до сих пор не может считаться твердо 
установленной. В этом направлении имеются пока лишь 
предположения более или менее обоснованные. Быть 
может, ближайшею причиной следует считать сильное 
нагревание вещества на глубине? Тогда, становясь более 
легким, как воздух в дымовой трубе, оно поднимается 
вверх. По пути вследствие поднятия газы остывают и 
выходят на поверхность более холодными, хотя перво-
начально они были сильно нагреты. Из этого следует, 
что в пределах нижнего яруса, где происходит зарож-
дение явления, должна господствовать очень высокая 
температура. Действительно, в то время как вблизи 
поверхности Солнца температура не превышает 6000°, в 
центральных слоях она доходит приблизительно до 
12 000 000°. По расчетам Р. Эмдена, центральная тем-
пература Солнца равна 31 500 000°. Г. Рессель показал, 
что большинство звезд имеет в центре температуру, 
очень близкую к 32 000 000"* Причина такого нагревания 
в нижних слоях Солнца остается пока что неразрешимой 
загадкой. Эта загадка еще более становится непонятной, 
если мы- примем во внимание, что пятна появляются 
в определенных частях солнечной поверхности и лишь 
в определенные годы.
Самая пылкая фантазия человека не в силах пред-


Вихри солнечных бурь


77


ставить себе всей величайшей мощности солнечного 
урагана. Перед этим ураганом наши бури, сметающие де-
ревья и дома, - неощутимые дуновения зефира. В сол-
нечном урагане, выражающемся появлением одного 
лишь пятна, могли бы, как пылинки, закружиться и бес-
следно исчезнуть десятки земных шаров.
  Еще в 1892 г. Юнг, исследуя спектроскопически из-
лучение солнечных пятен, открыл замечательное явле-
ние, а именно: многие спектральные линии солнечных 
пятен оказались двойными, тогда как спектр остальной
 
Рис. 9.   Изменения магнитной полярности и средних широт солнечных 
пятен. Виден период магнитной полярности в 22,25 года (по Хэйлу)
 
Рис.   10. Красная кривая - протуберанцы с 1910 по 1934 г. Пунктир-
ная кривая - солнечные пятна за то же время (по В. Брюннеру)

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь