Когда арки не имеют четких очертаний, небо бороздят светлые полосы, однородные или лучистые. Иногда же мы видим лишь однообразную рассеянную пульсирующую поверхность.
При очень интенсивном полярном сиянии свечение нередко достигает зенита или даже минует его и образует великолепную корону (фиг. 62). Корона обычно состоит из нескольких коротких полос, расходящихся лучами из темного центра; если бы магнитная стрелка компаса могла свободно вращаться как по горизонтали, так и по вертикали, она указала бы на этот центр. Мы называем эту точку "магнитным зенитом".
Свечение неба вызывают атомы и молекулы, находящиеся в верхних слоях земной атмосферы. Характерное зеленое свечение возникает благодаря атомам кислорода. Однако кислород при определенных условиях может придать полярному сиянию и красный оттенок. Азот, самый распространенный газ в земной атмосфере, тоже может вызвать ярко-красное свечение. Во время полярных сияний иногда наблюдается излучение самого легкого из атомов - атома водорода. Эти наблюдения указывают на то, что водород находится в земной атмосфере не в неподвижном состоянии, а движется к нам со скоростью 200, а может быть, и 2000 миль в секунду.
Благодаря широкому распространению ламп дневного света мы все хорошо знакомы со светящимся газом. Многочисленные рекламы, сияющие красным неоновым светом, сверкают так ярко потому, что электроны, проходящие через газ, с силой сталкиваются с атомами неона и вызывают их излучение.
Взрывы, происходящие на Солнце, и другие виды солнечной активности вызывают полярные сияния. Теперь мы располагаем данными об облаках водорода, движущихся с огромной скоростью от Солнца к Земле, о чем говорилось выше. Однако долгое время у нас имелись лишь косвенные данные о том, что полярные сияния связаны с деятельностью Солнца.
Стрелка компаса показывает на северный магнитный полюс. Если наш компас достаточно чувствителен, мы скоро обнаружим, что стрелка его никогда не бывает в покое. Сначала она поворачивается на восток, а потом на запад, совершая довольно регулярное движение в течение суток. Однако цикл движения, а также более мелкие колебания, связанные с ним, значительно изменяются изо дня в день. Дни, когда происходят наиболее сильные колебания магнитной стрелки, мы называем "магнитно-возмущенными". Эти сильные возмущения нередко сопровождаются полярными сияниями. Именно сильная магнитная активность заставила ученых еще в 1882 году пристально следить за северным небосклоном; об этом пишет Мондер в своем сообщении о большой группе солнечных пятен, когда огромное световое пятно, вызванное полярным сиянием, вело себя, словно летающая тарелка.
Ученые обычно делают заметки по поводу каждого такого явления природы и тщательно записывают свои наблюдения. Таким образом, у нас накопилась подробная информация о магнитной активности более чем за сто лет. Астрономы вели наблюдения и за Солнцем и не раз замечали на его поверхности темные пятна (фиг. 63). Изо дня в день, из года в год регистрировали они данные о величине и количестве солнечных пятен, и эти данные позволили установить тот удивительный факт, что пятна на Солнце появляются довольно регулярно. Большой наплыв пятен происходит не столь периодически, и его не так просто предсказать, как океанский прилив, однако мы видим, что сначала количество солнечных пятен увеличивается, а потом падает почти до нуля, пока не начинается новый цикл. Данные более чем за двести лет ясно свидетельствуют о том, что максимальное количество пятен появляется на Солнце в среднем через каждые 11 лет. Правда, бывают значительные отклонения от этой средней цифры, причем иногда интервал сокращается до 7 лет, а иногда увеличивается до 16.
Уже давным-давно было сделано одно важное наблюдение: наибольшая магнитная активность бывает при наибольшем числе солнечных пятен. С тех пор как были зарегистрированы первые данные о магнитной активности, обе кривые поднимаются и опускаются одновременно.
Киносъемка Солнца показала, что на его поверхности происходят бурные процессы. Гигантские гейзеры раскаленного светящегося газа взлетают вверх на сотни тысяч миль. Эти пылающие потоки имеют иногда от 10 тысяч до 20 тысяч миль в поперечнике и движутся со скоростью до 50 миль в секунду, а порой и больше (фиг. 64). Такие колоссальные взрывы чаще всего происходят поблизости от солнечных пятен и, возможно, как-то связаны с их возникновением. Солнечное пятно - это область бури, где температура и давление значительно ниже, чем на остальной поверхности Солнца. Поэтому пятна и представляются нам темными; поскольку они холоднее окружающей поверхности, от них исходит меньше света и тепла. Однако это не мешает им извергаться.
Из огромной массы извергнутого газа большая часть, вероятно, падает обратно на солнечную поверхность. Непрерывный ливень стремительно падающего газа представляет собой одну из самых характерных черт наблюдаемой солнечной активности. Однако часть извергнутого вещества, видимо, покидает Солнце окончательно, и какая-то его доля, очевидно, достигает Земли. Солнечные спикулы, своеобразные раскаленные струи газа, появляющиеся поблизости от полюсов, возможно, тоже играют важную роль при извержении вещества в пространство.
Изучение Солнца приобретает все более важное значение как для экономики, так и для науки. Если бы мы могли предсказывать извержения на Солнце, мы знали бы заранее, когда произойдут магнитные бури. Такие прогнозы были бы очень полезны, потому что магнитные бури имеют иногда очень серьезные последствия. Одним из главных последствий является нарушение радиосвязи, ибо полярные сияния как бы пробивают дыры в верхних слоях атмосферы, которые обычно отражают радиоволны, идущие от передатчика к далекому приемнику. Фактически во время сильной магнитной бури многие виды радиосвязи совсем выходят из строя. На любой радиостанции планировали бы свои передачи и сеансы связи гораздо целесообразнее, если бы знали заранее, когда следует ожидать нарушения радиосвязи.
Иногда выходят из строя даже наземные линии связи. В результате быстрого изменения магнитных полей может произойти резкое увеличение силы тока и размыкание реле, а телетайпы начнут передавать совершенно невразумительные сообщения. В ряде случаев эти магнитные возмущения оставляли целые районы страны без света и электрической энергии.
Как правило, облака газа, извергнутые Солнцем, рассеиваются прежде, чем успевают преодолеть хотя бы сотую долю расстояния от Солнца до Земли. Мы не можем непосредственно установить, что же происходит в промежуточной зоне, отделяющей Солнце от Земли.
Правда, во время полного солнечного затмения мы наблюдаем великолепное гало из газа, опоясывающее Солнце - солнечную корону,- и следим за движением потухающих лент огня на протяжении четырех-пяти солнечных диаметров. Отсюда мы заключаем, что газ может окончательно покинуть Солнце и, возможно, достигнет Земли через несколько часов или дней, в зависимости от скорости его движения.
Иногда на фотографиях солнечной поверхности, сделанных через специальный светофильтр, пропускающий только красное излучение водорода, появляются какие-то яркие вспышки. Они могут возникнуть в течение нескольких секунд и через несколько минут исчезнуть. Мы еще не знаем точно, что это такое, но, очевидно, это какой-то сильный взрыв. Мощный поток ультрафиолетовых лучей, сопровождающий эту вспышку, может создать сильные радиопомехи, которые, однако, несколько отличаются от помех, вызываемых облаками газа, достигающими Земли.
Помехи радиоприему, которые возникают в результате такой вспышки, называются "замиранием", или "внезапным возмущением ионосферы". Иногда я слушаю на коротких волнах передачу из какого-нибудь далекого города, скажем из Лондона. Слышимость прекрасная. И вдруг, буквально мгновенно, звук замирает. Может быть, испортился радиоприемник? Нет! Замирание происходит вследствие своеобразной электризации атмосферы, вызванной ультрафиолетовым излучением солнечной вспышки. Радиоволны поглощаются на пути от передатчика к приемнику. Некоторые из этих вспышек, которые, возможно, сопутствуют очень сильным выбросам, очевидно, также извергают солнечное вещество. Следовательно, уже через сутки или немного позже может начаться магнитная буря, а значит, и полярное сияние.
Распределение полярных сияний по земной поверхности ясно свидетельствует о том, что это явление самым тесным образом связано с магнетизмом. Первые теории полярных сияний, основанные на солнечном и земном магнетизме, возникли еще в начале девятисотых годов, когда норвежские ученые Биркеланд и Штёрмер тщательно исследовали свечение неба в лабораторных условиях, на местности и путем математических расчетов.
Штёрмер подробно разработал теорию, объясняющую, каким образом заряженная частица, скажем электрон, преодолевает расстояние от Солнца до Земли и, захваченная магнитным полем Земли, вызывает полярное сияние. Он ясно показал, как электрон движется по спиральной траектории вдоль геомагнитных силовых линий и что происходит в области полюсов. Тот мистический жаргон, на котором изъясняются лица, утверждающие, будто магнетизм служит для летающих тарелок источником энергии, был отчасти заимствован из работы Штёрмера, а потом извращен и приспособлен для "тарелочной" пропаганды.
