Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres]

Когда после тяжелого рабочего дня в Институте радиоастрономии в Бонне, посвященного обсуждению вопросов магнетизма галактик, гуляешь по городу, то проходишь мимо Международного математического центра имени Феликса Хаусдорфа. Именно в этом городе Хаусдорф покончил с собой в 1942 г., предпочтя это отправке в концлагерь. Теперь Центр служит горьким напоминанием для сограждан. Мне почему-то кажется, что подобный центр был бы полезен и нам. Даже не столько для развития математики, сколько для прояснения картины мира.

Разумеется, приятно, что изучение магнитных полей Солнца вписывается в такую модную тематику, как фракталы. Однако не совсем понятно, стали ли мы лучше понимать магнитные поля на Солнце после того, как осознали, что они образуют фрактальную структуру. Остановимся на том, что магнитное поле на поверхности Солнца меняется в широких пределах и достигает в солнечных пятнах килогауссных значений.

А какова же напряженность магнитного поля внутри Солнца? Здесь мы, к сожалению, вступаем в область догадок и разнообразных моделей, но уж меньше одного килогаусса оно никак быть не может. В самом деле, солнечные пятна выплывают из глубин Солнца и приносят оттуда с собой магнитное поле. Поэтому магнитное поле в пятнах дает представление о том, что происходит в глубине Солнца.

Конечно, хотелось бы знать больше, но путь к этим знаниям лежит через изучение того, как магнитное поле Солнца меняется во времени. Поскольку оно устроено так сложно, появляется необходимость вводить индексы солнечной активности – интегральные показатели, характеризующие магнитное поле Солнца в данный момент времени.

Нужно вводить много индексов – это связано с разнообразием проявлений солнечной активности. Например, солнечные пятна имеют различную величину, объединяются в группы. Кроме пятен, магнитное поле проявляется, например, в солнечных вспышках. Их тоже нужно как-то учитывать. Более того, в любой момент мы видим лишь половину солнечной поверхности, так что приходится тем или иным способом упорядочивать наши неполные сведения.

Одним из первых индексов солнечной активности было число Вольфа, введенное в 1849 г. швейцарским астрономом Рудольфом Вольфом и названное в его честь. Оно определяется как сумма числа солнечных пятен, видимых в данный момент на диске Солнца, и удесятеренного числа их групп. Чтобы практически вычислить число Вольфа, нужно как-то фиксировать понятие солнечного пятна и группы солнечных пятен. Эта фиксация зависит от разрешения телескопа, на котором ведется наблюдение. Кроме того, пятна и их группы заметно разнятся по своим свойствам, так что трудно сформулировать общепринятое и практически применимое определение этих понятий. Поэтому вычисление числа Вольфа зависит от опыта и квалификации наблюдателя. Для того чтобы сделать числа Вольфа, полученные разными наблюдателями, сравнимыми, вводят нормировочные коэффициенты, специфические для каждого наблюдателя. В последнее время интенсивно развиваются различные подходы к алгоритмическому определению чисел Вольфа и других индексов солнечной активности.

Другими известными индексами солнечной активности являются число солнечных пятен, число групп солнечных пятен, общая площадь солнечных пятен, а также индексы, связанные с излучением Солнца в различных спектральных диапазонах. При вычислении и публикации индексов используются их ежедневные, среднемесячные и т. п. значения.

Важна также протяженность эпохи, для которой имеются данные о конкретном индексе солнечной активности. Индексы, связанные с наблюдением с помощью телескопов солнечных пятен и их групп, восстанавливаются с той или иной степенью определенности с начала XVII в., то есть эпохи изобретения телескопа. Конечно, степень их достоверности возрастает по мере приближения к современной эпохе. Начиная с последней четверти XIX в. становится возможной проверка данных разных обсерваторий путем их сравнения друг с другом и взаимной калибровки. Долговременный мониторинг индексов солнечной активности требует длительной рутинной работы и плохо вписывается в практику современной грантовой науки, так что задача поддержания и пополнения баз данных по индексам солнечной активности представляет проблему для общества наших дней.

Но, так или иначе, индексы активности вычисляются, и составляются их базы данных. Что же в них видно?