Глава V спазмы Земли в объятиях Солнца

В нас глубоко укоренилась привычка считать, что Солнце чрезвычайно удалено от нас. Сто сорок девять с половиной миллионов километров отделяют нас от Солнца, и все земные размеры и земные расстояния кажутся нам такими ничтожными по сравнению с этим действительно колоссальным расстоянием. Однако данный взгляд в корне неверен. Его ошибочность происходит оттого, что мы не учитываем одного важнейшего фактора — размеров самого светила и связанных с этим размером массы тела и величины излучающей поверхности, т. е. силы притяжения Солнца и силы его радиации. Если бы Солнце было такого же размера, как Земля, то расстояние, отделяющее нас от этого маленького Солнца, хотя и было бы тем же, что и теперь, но оно одновременно было бы во много раз больше! Этот парадокс, однако, станет понятным из того очевидного положения, что удаленность в данном случае есть функция влияния и находится с последним в обратном отношении. Следовательно, для того чтобы представить себе наглядно расстояние, отделяющее нас от Солнца, необходимо измерить его не абсолютными единицами линейных мер, а величиною относительною, мерами самого Солнца. Таковой мерой может служить диаметр светила. Тогда, разделив число километров, отделяющее Солнце от Земли, на число километров в диаметре светила, мы получим число 107. Следовательно, Земля удалена от Солнца только на сто семь солнечных диаметров. Недаром А. Эддингтон, говоря о Солнце, замечает: «Оно у нас под рукой». Принимая во внимание поперечник Солнца, равный 1 390 891 км[35], а также огромную мощь физико-химических процессов, совершающихся на Солнце, необходимо признать, таким образом, что земной шар находится в поле огромной интенсивности его влияния[36].

Наше Солнце является центром чрезвычайно гармоничной и стройной системы планет. Солнце — «светильник мира», царствующий в центре, по выражению великого Коперника. Когда пифагорейцы создавали свою теорию о «гармонии сфер», основываясь на элементарных представлениях о движении планет, они даже не могли представить себе, насколько закономерны в действительности движения планет и насколько чутка и одновременно прочна связь планет во всех проявлениях их физической жизни. Подобно тому как физиологи находят в живых организмах связь между отдельными его органами, consensus partium[37], заключающуюся в регулировании и координировании различных частей при помощи нервной и кровеносной системы, так и астрономы, изучающие явления в солнечной системе, открывают в ней явления, аналогичные с функциями живого организма. Понадобилось много десятилетий блестящего развития науки, чтобы мы могли лишь приблизиться к пониманию замечательных физико-химических процессов, происходящих в сфере влияния Солнца и возглавляемых им. Все эти физические и химические процессы в большей доле обусловлены настоящим состоянием Солнца и являются его производными.

Аналогия между физиологическими механизмами живого существа и физико-химическими механизмами солнечной системы представится нам еще более убедительной, если мы вспомним о тех связях, которые имеют место в первом и втором случае. В самом деле, нельзя ли сказать, что великое межпланетное consensus partium осуществляется электромагнитными силами, этими «нервами», по которым текут регулирующие токи Солнца, и корпускулярными радиациями — «кровяным руслом», приносящим к планетам также долю пищи для ее жизнедеятельности? Недаром же еще Феон Смирнский как бы предвосхитил грядущие научные открытия, назвав Солнце «сердцем мира».

Неизвестные нам по своей природе, но данные нам в опыте силы тяготения распространяются Солнцем во все стороны, следуя простому и ясному закону: тяготение прямо пропорционально массам действующих тел и обратно пропорционально квадрату их взаимного расстояния. Масса Солнца в 750 раз больше массы всех планет нашей системы, взятых вместе. И великий Нептун, движущийся по периферической орбите системы и отброшенный от Солнца в 30 раз дальше, чем Земля, с легкостью пушинки удерживается Солнцем, смиряющим касательной в темные бездны Вселенной.

Из всего богатейшего излучения Солнца наша планета получает только миллиардную долю энергии, источаемой им. Однако этого количества энергии достаточно для того, чтобы наполнить Землю всевозможными проявлениями жизнедеятельности.

Рисунок 12. Кривые средних годичных температур городов СССР на фоне периода солнцедеятельности. Нижняя кривая — 11-летний период солнцедеятельности. Кривые:
1 — годичная температура Архангельска (1826—1915).
2 — годичная температура Петрограда (1826—1915).
3 — годичная температура Москвы (1826—1915).
4 — годичная температура Казани (1828—1915).
5 — годичная температура Астрахани (1837—1915).
6 — годичная температура Златоуста (1837—1915).
7 — годичная температура Киева (1826—1915).
8 — годичная температура Николаева (1826—1915). Один из максимумов годичной температуры наступает за год до максимума солнечных пятен. На 3-й и 4-й годы после максимума солнечных пятен падает вторичный максимум температуры, и третий максимум температуры совпадает с годами минимума солнечных пятен (по А. П. Моисееву).

Мы не будем здесь иллюстрировать притекающую от Солнца энергию цифровыми данными — скажем лишь, что они свидетельствуют об исключительно огромных богатствах энергии, которая притекает к нам от Солнца, обусловливая собою и нашу жизнь, и движение нашей мысли.

Солнце посылает во все стороны мирового пространства колоссальное количество энергии, излучая в секунду около двух эргов на грамм массы. Эта энергия проявляется в формах, которые должны быть разделены на две основные категории. К первой категории принадлежат электромагнитные колебания распространяющегося в космическом пространстве колебательного процесса. В этом отношении Солнце является вибратором электромагнитных колебаний. Ко второй — корпускулярные радиации: электронные, протонные, ионные и пылевые потоки, движущиеся от поверхности Солнца в виде конусообразных пучков.

Электромагнитная волна, двигаясь со скоростью света, через 8,3 минуты встречает на своем пути Землю, ее атмосферную оболочку. Пространство, отделяющее Солнце от Земли, электромагнитная волна проходит беспрепятственно. Еще никакими способами не удалось обнаружить поглощение света в пространстве. Наоборот, одно из замечательных свойств электромагнитных колебаний состоит в том, что при расширении световой волны и расхождении ее на большое пространство она не теряет своей изначальной силы, лишь уменьшается возможность того, что она проявится. Это квантовое свойство еще не получило достаточного объяснения[38].

Атмосфера Земли производит на электромагнитные колебания ослабляющее действие. Лишь незначительная часть электромагнитных колебаний достигает поверхности Земли. Это те колебания, которые мы непосредственно воспринимаем органом зрения в виде света. Остальная часть задерживается верхними и средними слоями атмосферы и поглощается ими, превращаясь в другие формы энергии. В зависимости от степени проницаемости частично задерживаются на значительной высоте ультрафиолетовые лучи, вызывающие ионизацию воздуха. В свою очередь ионизация воздуха может повлиять на проницаемость электромагнитных колебаний другой длины. Такие электромагнитные колебания достигают Земли уже в ослабленном виде. Если бы электромагнитные волны Солнца известного порядка длины достигали бы Земли, то работа земных радиостанций была бы затруднена вследствие постоянных нарушений[39]. Имея возможность настраиваться на различный диапазон волны, радиостанции, однако, лишь в редких случаях принимают волны, которые нельзя было бы объяснить земными причинами. Однако короткие электромагнитные волны, излучаемые пятнами и протуберанцами, достигают поверхности Земли[40].

Ко второй категории принадлежит радиоактивная, или корпускулярная, радиация Солнца, переносящая от Солнца в мировое пространство частицы солнечной материи. Она несет на себе положительные и отрицательные заряды.

Здесь можно указать, что Луна в зависимости от своей фазы может оказывать влияние на величину притока солнечных радиации[41]. Астрономические данные о местах возмущения на Солнце и фазах Луны очень важны (О. Мирбах). Правда, и сама Луна, излучая частично поляризованный свет, имеет влияние на биосферу (Сидней-Сименс, С. Батнагер, Л. Мерсье).

Катодное излучение Солнца уносит с собою большие количества отрицательного электричества с поверхностных слоев Солнца. В силу этого обстоятельства положительный заряд их должен увеличиваться, и это увеличение наконец могло бы достигнуть такой степени, что воспрепятствовало бы удалению от Солнца электронов, даже несмотря на давление лучей. Сванте Аррениус вычислил величину

Рисунок 13. Вековой ход с 1840 по 1912 г- числа солнечных пятен и давление воздуха в Мадрасе, красная кривая — число солнечных пятен (кривая дана зеркально). пунктирная кривая — сглаженный ход давления воздуха в Мадрасе, черные кружки — средние годовые давления воздуха (по Е.Е. Федорову)

заряда положительного электричества Солнца. Благодаря заряду положительного знака Солнце распространяет притягательную силу на электроны, блуждающие в пространстве и приближающиеся на известное расстояние к Солнцу. Эти притягиваемые Солнцем электроны пополняют расход отрицательного электричества на Земле. Солнце, по выражению Аррениуса, дренирует окружающее пространство в отношении отрицательного электричества, и этот дренаж доставляет ему такое количество электричества, которое находится в прямом отношении к его положительному заряду. Таким образом, устанавливается стационарное состояние, при котором Солнце должно давать весьма продолжительное истечение электронов и одновременно получать их из окружающего пространства в равновеликом количестве[42]. В настоящий момент пути электрических частиц между Солнцем и Землей известны в достаточной степени хорошо. К. Стермеру удалось вычислить эти пути и дать математическую картину траектории отдельной частицы в связи с ее движением в магнитном поле Земли. К данному вопросу мы еще вернемся.

К той же корпускулярной радиации Солнца следует причислить и так называемую солнечную пыль[43], присутствие которой в атмосфере Земли было неоднократно обнаружено. Эти наблюдения позволяют нам сделать заключение о составе солнечной пыли и о ее значении в жизни нашей планеты.

Твердые частицы пыли уносят с собою в минимальном количестве некоторые газы, находящееся в хромосфере и в короне Солнца, такие, как гелий, криптон, аргон и другие благородные газы. Некоторые ученые считали, что водород, найденный в нашей атмосфере,

Рисунок 14. На максимум солнцедеятельности падают максимумы циклонов н Индийском океане. На минимумы солнцедеятельности приходятся минимумы циклонов (по Мелдруну).

Рисунок 15. Нижняя кривая солнечные пятно с 1899 по 1924 г. Верхняя кривая — частота бурь на озере Байкал (данные обсерватории в Иркутске)

имеет солнечное происхождение, так как он не производится в атмосфере Земли. Солнечная пыль несет на себе следы электричества как положительного, так и отрицательного знака, впрочем, некоторые частички могут быть и совсем нейтральными.

Мы получим очень наглядную картину движения корпускулярного потока из солнечного пятна, если сравним движущееся вокруг своей оси Солнце с движущимся вокруг своей оси фонарем маяка прожектора. Подобно тому как узкий и направленный луч света, вырывающийся из вращающегося маячного фонаря, совершает свое круговое движение по темному пространству, так и излучение, вырывающееся из пятна, метет мировое пространство узким и направленным пучком своего лучистого потока. В известные промежутки времени, когда пятно проходит через плоскость центрального меридиана Солнца, его излучения, падая перпендикулярно к поверхности Земли, бомбардируют ее

Рисунок 16. Нижняя кривая — солнечные пятна. 1-я кривая — уровень Ладожского озера; 2-я кривая — уровень озера Виктория; 3-я кривая — уровень Каспийского моря (по Д. О. Святскому и Л. С. Бергу).

своими корпускулами, согласно с законами, установленными Стермером. Земля погружается в электрическую «метлу» Солнца. Это длится день-два, не более, пока данная группа пятен или протуберанцев вместе с Солнцем не переместится далее и, таким образом, отклонит свой луч от Земли в сторону. Одновременно с этим действие электрических радиации солнечного пятна на Землю прекращается, и Земля снова начинает получать обычную дозу лучистой энергии Солнца, несколько повышенную в периоды максимума и несколько пониженную в эпохи минимума. Но вот новые пятна, или извержения, появляются в плоскости центрального солнечного меридиана, и снова Земля купается в их излучениях. Такими скачками осуществляется влияние пятнообразовательного процесса на нашу планету.

Скачкообразный и прерывистый характер влияния солнечных пятен на Землю следует особенно запомнить[44].

Но не следует думать, что влияние пятна, или извержения, проходящего через центральный меридиан Солнца, сказывается лишь в огромном притоке корпускулярной материи. Прохождение пятна через центральный меридиан оказывает еще и другое влияние, сущность которого можно хорошо уяснить из следующего: как известно, нормальный спектр Солнца, который дает его фотосфера, может быть отнесен к спектру типа желтых звезд,

Рисунок 17. Соотношение между деятельностью Солнца (кривая Вольфа — Вольфера представлена зеркально) и интенсивной деятельностью вулканов. Названия вулканов 1 — Kotlugia; 2 и 3 — Hecla, Mayon; 4. 5. 6 — Asama.. Skaptar Vesuve, Jokull: 7 — Fuego; 8. 9. 10. 11. 12—St. Georges, Etna, Soufriere Mayon. Tambora; 13. 14, 15 — Babuyan и др.; 16 — Conseguina-17. 18, 19 — Vesuve. Merapi, Vatna Jokull; 20, 21, 2Z 23. 24 —Krakatoa. Taravera, Bogoslav. Awde, Bandaisan; 25, 26, 27 — Pele, Colima, Santa Maria; 28 — Katmai (no Anders Angstrom).

определенными отличительными чертами. Спектр солнечного пятна значительно отличается от нормального спектра Солнца, как показал еще Локьер. Его следует, скорее, отнести к спектру желто-красных звезд. Эти два спектра чрезвычайно отличаются один от другого, и принадлежат они телам различных возрастов, различных по химическому составу и физическому состоянию. Желтые звезды значительно моложе красных, и разница температур их верхних слоев достигает нескольких тысяч градусов.

Таким образом, можно сказать, что когда солнечное пятно «освещает» Землю, то Земля одновременно освещена как бы двумя Солнцами — желтым и красным, из которых второе старше первого на много миллионов лет. А когда солнечное пятно отодвигает свой луч-поток в сторону, тогда старое Солнце резко прерывает свое влияние и исчезает. Действительно, эти резкие нарушения оказывают, как показали исследования Аббота, огромное влияние на количество притекающей к Земле тепловой энергии[45].

Лучистая энергия Солнца является основным источником большинства физико-химических явлений, имеющих место в атмо-, гидро- и в поверхностном слое литосферы. Изменения в количестве -лучистой энергии Солнца, попадающей на тот или иной участок Земли, вследствие шарообразной формы Земли и наклона ее оси обусловливают собой динамику воздушных и водных масс, различие почв, огромную разницу в явлениях органического мира. Естественно сделать предположение, что резкие колебания в количестве излучаемой Солнцем энергии, связанные с пятнообразовательным процессом, не могут не отразиться на всех указанных явлениях. По-видимому, под влиянием резких колебаний в количестве получаемой Землею лучистой энергии Солнца возникают нарушения в механике атмосферных явлений, сопровождающиеся целым рядом грозных метеорологических пертурбаций[46].

Но это только одна сторона явления. Периодический пятнообразовательный процесс вызывает появление на Солнце других источников энергии, действие которых сказывается в одновременном появлении различных электрических и магнитных феноменов в земной коре и атмосфере. Этими электрическими, магнитными и электромагнитными явлениями современная наука пытается объяснить ряд многочисленных ранее загадочных явлений в физической и органической жизни Земли.

Мы знаем, что магнитная стрелка подвержена различного рода суточным и годовым колебаниям. Эти колебания стоят в тесной связи с деятельностью Солнца, что подтверждается наблюдениями Вольфа, Ламонта, Готье и Себина.

Рисунок 18. Пертурбации магнитных явлений во время магнитной грозы с 26 по 27 января 1926 г.. зарегистрированных И. Пюиг в обсерватории Тортоза (Испания)

Кроме регулярных колебаний наблюдаются, колебания, имеющие характер возмущений земного магнитного поля. Целый ряд исследований подтвердил корреляцию между амплитудой суточного колебания стрелки и солнечными пятнами, причем новейшие работы показывают, что максимум кривой магнитной деятельности несколько запаздывает по отношению к максимуму кривой солнечных пятен.

Зная, что магнитные бури почти всегда соответствуют прохождению через центральный меридиан Солнца крупных пятен, можно сделать вывод о том, что магнитные возмущения вызываются корпускулярной радиацией Солнца, т. е. извержениями потоков заряженных частиц — ионов или электронов. Пятна, расположенные дальше от центрального меридиана, вызывают несравнимо слабые магнитные колебания. Интенсивность магнитных бурь, как показывают И. Граве и И. Ньютон, колеблется в пределах 27 дней, т. е. равна периоду вращения Солнца. Здесь интересно отметить, что внезапные магнитные бури не начинаются одновременно для всей Земли, а начинаются в том месте Земли, где наступил момент кульминации апекса движения Земли, и распространяются в течение 4—6,5 минуты по всей Земле.

Очень интересна связь между магнитными бурями и кратковременными извержениями на Солнце. Обычно магнитная буря наступает не непосредственно после извержения, а после некоторого интервала. Вот сводка наблюдений об интервале времени между началом извержения и соответствующей магнитной бурей:

Извержение	Промежутки времени в часах
1 сентября 1859 г. 15 июля 1892 г. 10 сентября 1908 г. 22 февраля 1926 г. 13 октября 1926 г.	17,5 19,5 26,0 36,0 31,0
В среднем	26,0

Среднее значение интервала — 26 часов — в точности совпадает с полученными Маундером значениями интервала между прохождением крупных пятен через центральный меридиан и началом магнитной бури.

Магнитные бури, как известно, сопровождаются чрезвычайно интенсивными полярными сияниями, кривая частоты которых в точности повторяет кривую магнитной деятельности Земли, а следовательно, и кривую солнечных пятен.

Солнце и явления на нем (пятна, протуберанцы) оказывают электромагнитное влияние на целую систему явлений: магнитное поле Земли, ионизация земной атмосферы, полярное сияние и изменение электрического потенциала. Солнечная энергия может передаваться Земле или радиацией Солнца, или излучаемыми им корпускулами. В солнечном спектре может иметь значение особенно ультрафиолетовая часть солнечной радиации, которая, как известно, поглощаясь в земной атмосфере, производит ионизацию воздуха. Обращаясь к корпускулярной радиации Солнца, можно сделать предположение, что Солнце излучает поток заряженных электричеством частиц,

Рисунок 19. Нижняя кривая — солнечные пятна с 1875 по 1925 г. (площади пятен). Верхняя кривая — интенсивность магнитных бурь за то же время (по данным обсерватории в Гринвиче). Следует обратить внимание на небольшие скачки кривой магнитных бурь в годы минимумов солнечных пятен

которые, встречаясь с Землей, вызывают в ней различные электрические, магнитные и электромагнитные явления. Это подтверждается нижеследующими фактами.

Магнитные бури не начинаются одновременно по всей Земле. Время распространения бури говорит в пользу корпускулярного характера того солнечного агента, который ее вызывает.

Повторяемость магнитных бурь в течение 27-дневного периода, т. е. периода обращения Солнца вокруг оси, говорит за то, что солнечный агент, их вызывающий, распространяется в виде ограниченного пучка, следующего за солнечным вращением.

Между солнечными извержениями и вызванными ими магнитными бурями проходит более 24 часов. Если бы возмущающим агентом была внезапно увеличивающаяся ультрафиолетовая радиация Солнца, благодаря весьма большой скорости света этот промежуток не превзошел бы 8 минут и нескольких секунд, т. е. того времени, которое нужно свету для того, чтобы пройти расстояние от Солнца до Земли. Зарегистрированные запаздывания магнитных бурь хотя и не позволяют точно определить скорость распространения возмущения, однако доказывают, что она несравненно меньше скорости света[47].

В медленных электромагнитных влияниях также несомненно участие солнечных корпускул. Доказательством этого является то, что максимум вариации земного магнетизма слегка запаздывает по отношению к максимуму чисел солнечных пятен. Причиной запаздывания является систематическое уменьшение гелиографической широты пятен от минимума к максимуму, благодаря чему к максимуму увеличивается вероятность того, что Земля попадает в поток корпускул, излучаемых областями пятен и вызывающих вариацию земного магнетизма.

Теоретический анализ ионизации в стратосфере заставляет предполагать, что по крайней мере отчасти эта ионизация вызывается корпускулярным излучением Солнца.

Корпускулярная гипотеза влияния солнечных пятен и извержений представляет для нас большой интерес. В 1896 г. Биркланд доказал, что магнитный полюс заставляет сходиться в точку поток катодных лучей, а Стёрмер установил новую теорию полярных сияний. Полагая, что Земля представляет собою сферу, равномерно намагниченную, Стёрмер вычислил траекторию наэлектризованных частиц, попадающих от Солнца, и нашел, что они сходятся около магнитных полюсов. Причиной полярных сияний, таким образом, являются отклоненные земным полем корпускулы. Самое свечение верхних слоев атмосферы во время полярных сияний объясняется возбуждением и ионизацией атомов и молекул О и N путем столкновения с энергичными корпускулами, врывающимися в нашу атмосферу. Теория Стёрмера объясняет связь полярных сияний с магнитными бурями и явлениями.

Вычисления Стёрмера показали, что если взять какую-нибудь точку на солнечной поверхности, то из бесконечного множества траекторий до Земли достигают лишь немногие из них. Направления, по которым должны быть выброшены для этого частички из центра испускания, Стёрмер называет благоприятными направлениями. Траектории, достигающие Земли, как показывают вычисления,

Рисунок 20. Нижняя кривая — солнечные пятна. Кривые:

1 — частота дней с галосами в Москве,

2 —»»»» в Кременчуге,

3 —»»»» в Амстердаме (по банные А. П. Моисеева и В. М. Чернова)

по мере приближения к Земле все ближе и ближе совпадают с направлением силовой магнитной линии, лежащей посередине соответствующей роговидной области. Частицы, вышедшие из отдаленной точки по направлениям, очень близким к благоприятному направлению, дают пучок траекторий, вьющихся винтообразно вокруг траектории луча благоприятного направления, причем завитки по мере приближения к Земле сгущаются и заполняют всю роговидную доступную область. Совокупность всех этих траекторий представляет «луч полярного сияния», ориентированный, очевидно, по силовой линии магнитного поля. Вид траекторий, а также благоприятные направления в высокой степени зависят от положения излучающей точки относительно магнитной оси Земли. Это обстоятельство объясняет поразительную изменчивость и беспокойство и так называемый «танец лучей» при магнитных возмущениях, так как магнитные бури вызывают быстрые, хотя и незначительные изменения направления магнитной оси Земли.

Стермеру удалось объяснить и происхождение полярных сияний в форме драпри. Положим, что солнечное пятно, имеющее овальную форму, выпускает цилиндрический пучок заряженных частичек. Этот пучок в магнитном поле Земли деформируется и в сечении с некоторой концентрической с земной поверхностью сферой дает слабо извивающуюся длинную и неширокую ленту, ориентированную перпендикулярно к магнитному меридиану. В качестве концентрической с Землею сферы Стермер берет сферу радиусом 7000 км, соответствующую наибольшей высоте полярных сияний, считая от центра Земли. Заметим, что ширина этой ленты хорошо согласуется с действительно наблюдаемой шириною драпри. Если солнечное пятно испускает лучи не по одному направлению, а по направлениям, заключающимся внутри некоторого конуса, то тогда пучок лучей разлагается в магнитном поле Земли на ряд пунктов, дающих несколько параллельных друг другу драпри.

После гипотезы о магнитных бурях, предложенной Лоджем, появилась более солидная гипотеза Шустера, который доказывал, что причиной магнитных вариаций являются токи ионов, движущихся в магнитном поле Земли. Корпускулярная радиация Солнца увеличивает ионизацию атмосферы и, следовательно, усиливает эти токи. Увеличение интенсивности этих токов дает дополнительный магнитный эффект, являющийся причиной магнитных бурь и вариаций.

Более поздняя (1931 г.) теория магнитных бурь выдвинута С. Чемпеном (S. Chapmen) и Ферраро. Эта теория предполагает, что поток солнечных корпускул в целом нейтрален, хотя и ионизирован. Поток корпускул, вырвавшихся из ядра солнечного пятна, образует вокруг Земли своеобразную дугу, в которой распределение положительных и отрицательных корпускул изменяется сообразно с магнитным полем Земли. Эта дуга (или кольцо) существует несколько дней, в течение которых развивается главная фаза магнитной бури. Имеются данные предполагать, что ионизация нижних слоев атмосферы производится корпускулярной радиацией Солнца, а верхние слои ионизируются ультрафиолетовой радиацией. Последующие наблюдения действительно как будто бы показывают, что быстрые и скачкообразные изменения ионизации нижних слоев атмосферы производятся корпускулярным излучением и извержением солнечных пятен. Впрочем, все эти вопросы еще требуют дальнейшего тщательного изучения. Таким образом, намечается связь между атмосферным электричеством и солнцедеятельностью.

Солнечные частицы, достигнув атмосферы, разряжаются в полярных сияниях и бомбардируют земную атмосферу. Последствием этих разрядов является увеличение отрицательного заряда земного тела, который, следовательно, идет в прямом соответствии с количеством отрицательного электричества, излученного центрами возмущения на Солнце[48].

Очень долгое время не было ничего известно о том, в каком отношении стоит величина градиента электрического поля атмосферы к колебаниям в солнцедеятельности. Между тем вопрос этот представляет существенную важность в понимании многих электрометеорологических явлений. Тот факт, что между величиной градиента атмосферного электричества и состоянием пятнообразовательного процесса существует прямое соотношение, был впервые замечен И. Вислиценусом (I. Wislicenus) на основании наблюдений в Сент-Луисе в периоды 1861—1872 гг. Затем последовала работа Хри (Chree), который на основании наблюдений в Кью, близ Лондона, за промежуток времени с 1898 по 1904 г. нашел обратную зависимость между этими двумя явлениями, а именно: в годы минимума солнцедеятельности градиент атмосферного электричества оказался повышенным.

Блестящими работали в данном направлении необходимо признать многолетние исследования американского ученого, директора отделения земного магнетизма Института Карнеги Луи Бауэра (L. Bauer), которому удалось установить ряд интереснейших соотношений между пятнообразовательным процессом, атмосферным электричеством, земными электрическими токами и земным магнетизмом за большой промежуток времени. На основании тщательного изучения всех собранных

Рисунок 21. Частота грозовой деятельности и 11-летний период деятельности Солнца Результат наложения одного периода на период по оси максимума 11-летнего периода деятельности Солнца. Кривая 1 — годичные числа дней с грозами в г. Кремсмюнстере с 1810 по 1934 г.. т. е. за 11 периодов солнцедеятельности. Кривая II — годичные числя дней с грозами в Вене с 1S78 по 1934 г., т е. за 5 периодов солнцедеятельности. Кривая III— сумма пожаров строений от удара молний в Баварии с 1833 по 1879 г., т. е. за 4 периода солнцедеятельности (no О. Мирбaxy).

данных о состоянии атмосферного электричества за семь периодов пятнообразования, т. е. начиная приблизительно с середины прошлого века, Бауэр приходит к следующим главным заключениям:

a) Имеется весьма высокая степень вероятности, что градиент атмосферного электричества и его суточные и годичные вариации, а также воздушно-земные токи находятся под влиянием солнечных пятен. Что касается вопроса о зависимости электропроводности атмосферы от внезапных влияний, то из-за недостаточности материалов он не может быть точно разрешен.

b) Влияние воздействия солнечных пятен на градиент атмосферного электричества и на его суточные и годовые колебания выражается

Рисунок 22. Верхняя кривая — число солнечных пятен (кривая изображена зеркально). Нижняя кривая — результаты радиоизменений. Чертеж показывает, что. чем интенсивнее деятельность Солнца. тем хуже условия радиопередач (по Стетсону)

приблизительно таким образом, что при увеличении относительных чисел солнечных пятен на 10 влияние их на атмосферное электричество увеличивается на 3%.

Таким образом, при изменении относительного числа солнечных пятен на 90 между минимумом и максимумом солнцедеятельности изменения в градиенте атмосферного электричества и в его суточных и годичных колебаниях достигают 30%.

c) Коэффициент, выражающий численные отношения между солнечными пятнами и изменениями в градиенте атмосферного электричества и его суточных и годичных колебаний, меняется в течение года и солнечного цикла точно таким же образом, как меняется коэффициент, выражающий численные отношения между пятнообразовательным процессом и изменениями в земном магнетизме.

d) Атмосферное электричество и ряд других связанных с ним явлений (земной магнетизм, теллурические токи, северные сияния и т.д.) претерпевают в течение года двойную периодичность: максимум явлений приходится на время равноденствия (март и сентябрь), минимум — на время солнцестояния (июнь и декабрь). После того как Рудольф Вольф твердо установил 11-летний период пятнообразовательного процесса, ученые, еще ничего не зная об истинной природе данного процесса, стали отыскивать 11-летний период в различных проявлениях органической жизни земного шара. Эти попытки, начатые много лет назад, еще далеко не закончены, и с каждым годом ученые все больше и больше убеждаются в тесной связи между колебаниями в солнцедеятельности и теми или иными явлениями земной жизни.

В причинной связи с пятнообразовательным процессом стоит целый ряд физических явлений на Земле. Еще в 70-х годах XIX в. был установлен параллелизм трех кривых, представляющих собою графическое изображение пятнообразовательной деятельности Солнца, частоты полярных сияний и колебаний напряженности земного магнетизма. Затем появились указания на связь между периодами в солнцедеятельности и циклическим движением в атмосфере. Циклоны, ураганы, бури, смерчи в экваториальной зоне земного шара бывают чаще и сильнее при максимальном напряжении пятнообразова ния. Температура воздуха у поверхности Земли во многих местах стоит в связи с тем же феноменом. То же следует сказать и про осадки, уровень рек и озер, про давление воздуха и т. д.

К настоящему времени[49] следующие физические явления на Земле поставлены в причинную зависимость от степени напряженности солнечной активности:

1. Напряженность земного магнетизма. Магнитные бури (Lamont. 1850; Sabin, Cautur, Wolf. 1852), а также и частота магнитных бурь.

2. Частота полярных сияний (Fritz, 1863; Loomis).

3. Частота появления перистых облаков (Klein), их радиация (А. Моисеев).

4. Частота появления галосов и венцов вокруг Солнца и Луны (Messerschmidt, Моисеев, 1917).

5. Количество ультрафиолетовой радиации (Dobson, 1924; Pettit).

6. Количество радиоактивной эманации в воздухе (Bongards, 1923).

7. Степень ионизации верхних слоев атмосферы (Schuster. Pieard, Austin, 1927). Изменения электрической оболочки атмосферы, радиоприема, слышимости и т. д.

8. Колебания напряженности атмосферного электричества (Wislicinus, 1872; Chree, Bauer).

Рисунок 23. Нижняя кривая — солнечные пятна. Верхняя кривая — урожай в США с 1865 по 1911 г. (по Семенову)

9. Частота и интенсивность грозовой деятельности (Lenger. 1887; Hess, Д. Святский, А. Моисеев, 1920).

10. Количество озона в воздухе (Moffat, 1876; Dobson, Harrisson, Lowrens).

11. Количество космической пыли в воздухе (Busch, Arrhenius, Berberich) и др. и окраска неба (Busch).

12. Количество тепловой радиации (инсоляции) (Савельев, 1884, 1905—1920).

13. Температура воздуха у поверхности Земли и воды морей (Gautier. 1844; Köppen, Fröhlich, Flammarion, Ricco, Nordmann, Langley, M. Dowall, Meisner Mielke, Terada и др.).

14. Давление воздуха (Broun, Archibald, Lockyer, Лейст, Walker, Clayton, Федоров и др.).

15. Частота бурь, ураганов, смерчей (Meldrun, 1872; Rocy, Reich, Kawazoe-Mampei, Myrbach, m-me Flammarion, Kulmer).

16. Количество осадков (Meldrun, Lockyer, Symons, Archibald, Hill, Kassner, Huntington, Moreux, Шостакович и др.), частота градобитий (Fritz) и число полярных айсбергов.

17. Высота уровня озер (Moreux, Wallen, Визе, Святский, Шостакович и многие другие).

18. Иловые отложения озер (В. Шостакович, 1934).

19. Колебания климата (Huntington, Arctowsky). Возмущения климата (М. Боголепов).

20. Землетрясения (Mallet, 1858; Kluge, De-Marchi, Memery, Oddone, Marchand, Боголепов, Шостакович).

В главе I говорилось, что еще в давнопрошедшие века человек заметил явную связь во времени между стихийными бедствиями в лоне неорганической природы и распространением и силой эпидемий и пандемий. Многолетний опыт человека всецело подтвердил это древнее наблюдение: в эпохи, когда стихийные бедствия — наводнения или засухи, извержения вулканов, землетрясения — потрясают народы, сопровождаясь появлением различных грозных «знамений» — северных сияний, венцов вокруг Луны и Солнца и т. д., повальные эпидемии, моры, моровые поветрия уносят сотни тысяч человеческих жизней. При чтении летописей, хроник и анналов, повествующих о подобных эпохах, рождается мысль о том, что в некоторые эпохи все живое на Земле приходит в волнение вследствие судорожных спазм неорганической материи, окружающей это живое[50].

Рисунок 24. Кривая внизу — число солнечных пятен. Кривые.