Введение

Солнце. Фото с российского спутника «Коронас-Фотон»

В мае 1907 года авторитетный журнал «Месячные записки Королевского астрономического общества» опубликовал статью, которая, казалось, должна была вызывать всеобщий интерес крайней необычностью темы. Автор, ирландский астроном Энни Скотт Дилл Маундер, сообщала об очевидном влиянии планеты Земля на звезду Солнце.

Чтобы достичь высокой достоверности результатов, Маундер рассмотрела судьбу каждой из 2870 групп солнечных пятен за время 11-летнего цикла 1889−1901 годов. Видимый диск был разделен на семь симметричных относительно центрального меридиана пар секторов, и обобщающий расчет проводился для площади и числа солнечных пятен разных возрастов и размеров. Как подчеркивает автор, использованный метод исследования исключал ошибки и случайности.

В итоге было установлено, что в избранный период и по площади, и по числу групп солнечных пятен секторы восточного полушария превосходили секторы западного полушария, причем это касалось частей диска к северу и к югу от экватора. Закономерно, что на видимом полушарии Солнца «смертность» солнечных пятен превышала «рождаемость». Количества вновь возникших групп на восточной и западной половинах диска находились в отношении 11 к 10. Найденные отличия были значительнее для числа групп солнечных пятен, чем для их площади, причем малые и молодые группы были сильнее подвержены влиянию со стороны Земли, чем большие и старые.

Маундер объясняет выявленные различия в активности восточного и западного полушарий Солнца действием «земной и только земной» причины. С точки зрения методологии науки очень интересен её заключительный комментарий:

«Земля имеет такие незначительные размеры не только по сравнению с Солнцем, но даже по сравнению с очень многими отдельными солнечными пятнами, что её влияние (если таковое существует) на их количество и размер вполне можно было бы заранее считать незаметным. Начала я это исследование, полностью ожидая получить чисто отрицательный результат; я определенно не была готова обнаружить, что эффекты очевидного влияния Земли (какой бы природы оно ни было) окажутся такими значительными, такими поразительными, такими последовательными и наблюдаемыми во многих отношениях».
Энни Маундер

Индивидуальный анализ групп солнечных пятен был дополнен статистическими материалами за два 11-летних периода — 1880−1890 и 1891−1901 годов, которые свидетельствовали о том, что числа Вольфа выше в летние месяцы с мая по август, когда Земля находится далеко от Солнца, чем в период ноябрь — февраль при перемещении планеты у точки перигелия (86 против 79).

Несмотря на принципиальную важность вопроса о происхождении вариаций солнечной активности, открытие Маундер (как и более ранние наблюдения Балфура Стюарта и Уоррена Де Ла Рю о связи солнечных пятен с движением планет земного типа, относящиеся к середине XIX века) фактически не было признано астрономическим сообществом. Об этом говорит отсутствие ссылок на работу 1907 года в мировой литературе за последние 100 лет. Ещё красноречивее молчание биографов. Объяснение простое: слишком сильное расхождение с общепринятыми представлениями о пропорциях свойств большого и малого в окружающем мире. Никакая дискуссия в данном случае невозможна, так как приведенные автором факты неопровержимы, а для объяснения их современная физика, кроме заведомо неадекватной идеи приливного воздействия, ничего не предлагает. Игнорирование же новой информации поддерживает статус-кво.

Парадокс Маундер разрешается в двух случаях. Во-первых, если выяснится, что найденная зависимость сохранялась только в пределах выбранного автором времени, и при увеличении рассматриваемого периода она не прослеживается. Во-вторых, если допустить, что в реальности размеры Земли и Солнца вполне сопоставимы, принимая во внимание вероятность существования неизвестной до сих пор части гало небесных тел. Первое предположение легко проверить по сведениям о средних месячных числах Вольфа за последние 273 года — срок более чем достаточный для вывода о статистической значимости выявленных различий. Оно не подтверждается (Рис. 1).

Рис. 1. Систематические различия солнечной активности при движении Земли в районах перигелия и афелия (1880–1901 гг. — период, изученный Маундер)

Источник: расчетподанным The Royal Observatory of Belgium. Sunspot Index and Long-term Solar Observations.

Предположение о невидимой части гало у Земли и Солнца отвечает идее Д. И. Менделеева о наружном слое атмосферы небесных тел, состоящем из трансводородного элемента ньютония (эфира, темной материи), и отражает последовательности оболочек — от тропосферы до экзосферы и от фотосферы до короны вглубь космоса. Логично допустить, что при вращении вместе с планетой или со звездой гало проявляет свойства внутренней целостности. Тогда вступает в силу правило кинематики, согласно которому в паре вращающихся тел при их соприкосновении энергия передается по градиенту угловой скорости. Следовательно, возможна реакция ускорения, когда Земля, вращающаяся в 25−30 раз быстрее Солнца, находится в перигелии. Теоретическая основа гипотезы взаимодействия небесных тел через гало включает, кроме того, положение о связи активности Солнца с его угловой скоростью. Оно требует особой проверки, так как характер этой зависимости остается в астрономии неясным: по одним данным, при спокойной фотосфере наблюдается ускоренное вращение звезды, по другим же — наоборот, замедленное.

КонтрольчиселВольфа

Для решения проблемы соответствия между движением и активностью Солнца можно использовать ряды суточных чисел Вольфа за июль и январь, когда различия периодов вращения должны быть близки к максимальным. Как показывают результаты спектрального анализа, при относительно низком уровне солнечной активности в январе длительность периода вращения уменьшается, а при относительно высоком ее уровне в июле — увеличивается, причем разность составляет 11,6% (Рис. 2).

Рис. 2. Короткий и длительный периоды вращения Солнца, определенные по максимальной частоте в периодограмме суточных чисел Вольфа за 1849–2021 гг

Источник: Ibid.

Полученный результат указывает на то, что соприкосновение гало Земли и Солнца в момент прохождения точки перигелия действительно происходит; оно влечет за собой повышение скорости вращения звезды и ослабление её активности. Контролирующая роль планеты чрезвычайно четко проявляется при осреднении чисел Вольфа по месяцам годичного цикла (Рис. 3).

Рис. 3. Годичный цикл солнечной активности. Осреднение за 1749–2021 гг. Показан полиномиальный тренд

Источник: Ibid.

Перед нами феномен, происхождение которого поддается объяснению исключительно в качестве продукта взаимодействия невидимых внешних оболочек небесных тел. Гравитационное влияние в данном случае пренебрежимо мало, и к тому же при гораздо большей силе оно должно было бы быть противоположным по знаку наблюдаемому эффекту.

Рис. 4. Марсианский цикл солнечной активности (центральная часть). Осреднение методом наложенных эпох за 1749–2021 гг., 145 периодов. Показан полиномиальный тренд

Источник: Ibid.

Рис. 5. Юпитерианский цикл солнечной активности. Осреднение методом наложенных эпох за 1708–2017 гг., 26 периодов. Показан полиномиальный тренд

Источник: Ibid.

Рис. 6. Сатурнианский цикл солнечной активности(центральная часть). Осреднение методом наложенных эпох за 1703–2008 гг., 11 периодов. Показан полиномиальный тренд

Источник: Ibid.

Реальность контактов гало следует считать доказанной с учетом фактов подобия откликов Солнца на движение планет с прямым вращением (Рис. 4−6).

Модулирование радиоизлучения звезды

Высокоточное измерение солнечного радиоизлучения на длине волны 10,7 см позволяет найти разницу в длительности периодов вращения звезды при близком и далеком расположении Земли. Подтверждается сделанный ранее вывод о повышенной скорости движения Солнца в зимние месяцы (Рис. 7).

Рис. 7. Короткий зимний (ноябрь – февраль) и длительный летний (май – август) периоды вращения Солнца, определенные по максимальной частоте в периодограмме суточных величин радиоизлучения за 1957–2021 гг

Источник: расчетподаннымWorld Data Center for Solar-Terrestrial Physics, Moscow.

Показательно, что, судя по результатам спектрального анализа ряда наблюдений за 1947−2021 годы, период вращения Солнца составляет около 26 суток при слабом радиоизлучении (на уровне ниже 100 стандартных единиц спектральной плотности потока), а при сильном радиоизлучении (на уровне более 200 единиц) он превышает 27 суток.

Внезапное изменение радиоизлучения Солнца фиксируется в момент прохождения Землей точки перигелия, причем возмущение начинается с резкого кратковременного падения интенсивности, за которым следует аномальный рост (Рис. 8).

Рис. 8. Радиоизлучение Солнца в момент прохождения Землей точки перигелия (в начале января). Осреднение методом наложенных эпох за 1957–2021 гг

Источник: Ibid.

Если Земля благодаря гало обладает способностью менять активность Солнца при своем орбитальном движении, то, очевидно, и межгодовые колебания её угловой скорости должны отражаться на состоянии звездной атмосферы. Опираясь на установленную обратную зависимость между вращением и активностью Солнца, можно ещё до опыта предположить, что увеличение длительности суток на планете будет сопровождаться повышением мощности радиоизлучения звезды, что и происходит в действительности (Рис. 9).

Рис. 9. Зависимость радиоизлучения Солнца от скорости вращения Земли. Осреднение месячных величинза 1957—2021гг.

Источник: расчетподанным World Data Center for Solar-Terrestrial Physics, Moscow и IERS — Earth orientation data.

Таким образом, несмотря на несопоставимость размеров, между Землей и Солнцем идет постоянный энергообмен, который обеспечивается контактом гало.

Кратковременные возмущения атмосферы Солнца

Важное значение в режиме глобальной геосистемы имеют взрывные процессы в атмосфере Солнца. Есть определенные основания полагать, что своим происхождением солнечные вспышки, как и медленно протекающие процессы энерговыделения, отчасти обязаны обратной связи, то есть движению Земли. Чтобы убедиться в этом, достаточно сопоставить многолетние показатели вспышек в те месяцы, когда планета перемещалась по противоположным участкам орбиты (Рис. 10).

Рис. 10. Вспышки на Солнце во время движения Земли у точек перигелия и афелия. Осреднение методом наложенных эпох за 1976–2014 гг. (2014 — последний год ряда)

Источник: расчет по даннымKandilli Solar Observatory.

Ярким свидетельством вклада Земли в режим солнечной атмосферы служит упорядоченность вспышек до и после момента перигелия — снижение их энергии, сменяющееся повышением, и затем строгая временная симметрия крупнейших аномалий (Рис. 11). Как видим, увеличение скорости вращения Солнца в конце декабря — начале января за счет поступления импульса от близкой планеты порождает противоречивые эффекты, характерные именно для внешнего возмущения.

Рис. 11. Вспышки на Солнце во время движения Земли у точки перигелия. Осреднение методом наложенных эпох за 1976–2014 гг

Источник: Ibid.

Пролет Земли вблизи от Солнца вызывает возмущение солнечной короны длительностью около месяца (Рис. 12).

Рис. 12. Перемены блеска солнечной короны во время движения Земли у точки перигелия. Осреднение методом наложенных эпох за 1939–2008 гг. (2008 — последний год ряда)

Источник: расчет по данным обсерватории Lomnicky Stit, Slovak Academy of Sciences.

Ускорение вращения Солнца в дни, когда Земля проходит перигелий, сопровождаемое снижением солнечной активности, ведет, между прочим, к сокращению частоты корональных выбросов массы, уменьшение же его угловой скорости наряду с ростом активности стимулирует взрывной процесс (Рис. 13).

Рис. 13. Частоты корональных выбросов массы во время прохождения Землей точек перигелия и афелия. Осреднение методом наложенных эпох за период 2000–2020 гг. Показаны полиномиальные тренды

Источник: расчет по даннымSOHOLASCOCVECATALOG.

Возмущение атмосферы Солнца передается солнечному ветру, скорость и плотность которого подвержены вариациям, синхронным с движением Земли (Рис. 14).

Рис. 14. Аномалия скорости солнечного ветра, периодически возникающая в момент прохождения Землей перигелия. Осреднение методом наложенных эпох за период 1963–2021 гг

Источник: расчетподанным Goddard Space Flight Center. OMNI Web Plus.

Возмущение атмосферы Солнца передается солнечному ветру, скорость и плотность которого подвержены вариациям, синхронным с движением Земли (Рис. 15).

Рис. 15. Аномалия скорости солнечного ветра, периодически возникающая в момент прохождения Землей перигелия. Осреднение методом наложенных эпох за период 1963–2021 гг

Источник: расчетподаннымGoddard Space Flight Center. OMNI Web Plus.

Положительная обратная связь в системе «Солнце — Земля» формирует обстановку, при которой риск вторжения в биосферу опасных высокоскоростных потоков протонов намного увеличивается в июне — августе при движении планеты у точки афелия (Рис. 16).

Рис. 16. Частота протонных событий в атмосфере Солнца, оказывающих воздействие на окружающую среду. Осреднение методом наложенных эпох за период 1976–2017 гг

Источник: расчетподанным NOAA SPACE ENVIRONMENT SERVICES CENTER. Solar Proton Events Affectingthe Earth Environment.

Двойная аномалия

С теоретической точки зрения представляется заманчивым найти в документированной истории вращения Земли такое отклонение, которое бы могло отразиться на атмосфере Солнца, что обеспечит полное разрешение парадокса Маундер. И такая аномалия действительно существовала. Это был уникальный период 1891—1902 годов, когда на протяжении 13 лет длительность суток быстро и непрерывно увеличивалась (Рис. 17).

Рис. 17. Крупнейшая аномалия скорости вращения Земли за последние 400 лет

Источник: по даннымIERS — Earth orientation data.

Из физической сути парадокса Маундер вытекает, что в таком случае следует ожидать появления эффекта роста солнечной активности.

Рис. 18. 13-й цикл солнечной активности

Источник: поданным The Royal Observatory of Belgium. Sunspot Index and Long-term Solar Observations.

Время ротационной аномалии у рубежа веков пришлось на 13-й цикл солнечной активности (Рис. 18), выделяющийся своей большой длительностью (12,1 года) и, главное, необычно длинной ветвью спада, растянувшейся на 8,3 года (при средних 7,2 года для последних 15 циклов) — весь период замедленного вращения Земли. Иначе говоря, налицо соответствие фактов и теории.

Заключение

Как показывает многолетний опыт, для прогресса науки нужны не только и даже не столько все более совершенные инструменты, сколько готовность воспринимать новое. Человечеством накоплены гималаи информации. Беда в том, что ценное знание остается невостребованным из-за сложившихся веками стереотипов мышления. Парадокс Маундер, где большое контролируется несоразмерно малым, даёт, без всяких сомнений, ключ к раскрытию многих мировых тайн, и теперь, когда найден способ его разрешения, он должен быть взят на вооружение.