ЯВЛЕНИЯ НА ЗЕМЛЕ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ВО ВРЕМЯ ПЕРИОДОВ ПОВЫШЕННОЙ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

Во время сильных и средних по интенсивности солнечных вспышек на Земле, как правило, наблюдаются следующие явления:

1. Эффект Мёгеля—Деллинджера, заключающийся во внезапном прекращении радиосвязи на частотах от 5 до 20 МГц (от 15 до 60 м) через дневную половину земного шара.

2. Полное прекращение отражений от ионосферных слоев и усиление поглощения радиоизлучения космических источников на волнах 10—15 м.

3. Внезапное усиление атмосферных помех или сигналов от очень удаленных станций на очень длинных волнах ( км).

4. Понижение высоты ионосферного слоя D.

5. Усиление потока мягкой составляющей космических лучей на поверхности Земли с небольшим запозданием против начала вспышки (см. § 6).

6. Эффект Форбуша, заключающийся в значительном ослаблении на 5—10 дней интенсивности космических лучей после того, как наступит вызванная вспышкой магнитная буря (см. выше).

7. Магнитные бури, наступающие обычно не позднее двух суток после вспышки, но чаще всего через 17—21 час.

8. Полярные сияния, обычно совпадающие по времени с магнитными бурями, и другие ионосферные возмущения.

Первые четыре эффекта связаны с электромагнитным солнечным излучением, так как они начинаются практически одновременно с оптически наблюдаемой вспышкой. Усиленный поток ультрафиолетовых лучей значительно (на 15 км) понижает нижнюю границу ионосферы до такого уровня, где плотность газа велика, а радиоволны (все, кроме км) теряют свою энергию и затухают вместо того, чтобы отражаться. Для эффектов явления (2) особенно эффективно распространение ионизации ниже слоя Е. Снижение высоты D-слоя связано с большим усилением рентгеновского излучения короны во время вспышки (см. § 6).

Длинные волны лучше отражаются от снизившегося D-слоя и этим объясняется эффект (3). В данном случае речь идет не только о сигналах, идущих от станций, но и от тропических штормов, что усиливает шумы.

Правильное понимание солнечных воздействий на ионосферу очень важно для планирования трасс радиопередач на очень дальние расстояния. Хотя точно предвидеть солнечные вспышки невозможно, приближенные и вероятностные предсказания на этот счет вполне реальны. Для этой цели необходима непрерывная сслужба Солнца» — непрерывные наблюдения фотосферы, хромосферы и короны Солнца, которые ведутся сетью станций, опоясывающих весь земной шар.

Эффект (5) мы рассмотрели уже достаточно подробно ранее. Эффекты (6), (7), (8) тесно связаны друг с другом. Все они указывают на корпускулярные потоки разной энергии, исходящие из областей солнечной активности, особенно из мест вспышек. Космические лучи распространяются со скоростью, практически не отличающейся от скорости света. Запаздывание начала магнитных бурь говорит о движении корпускул со скоростью 600—1600 км/с. То, что речь идет здесь о корпускулах, доказывается появлением линий и в спектре полярных сияний, смещенных против нормального положения в фиолетовую сторону на 10—35 А, а это указывает на скорость вторжения от 450 до 1500 км/с (а в исключительных случаях до 3000 км/с). О том, что здесь заряженные частицы, говорит их различное поведение на разных геомагнитных широтах: магнитные силовые Линии поля Земли доходят до нижней атмосферы и поверхности Земли лишь у магнитных полюсов Земли, т. е. в высоких географических широтах. Именно там и наблюдаются чаще всего полярные сияния. Частицы сравнительно малой энергии (от 80 до 300 кэВ) не в. состоянии преодолеть магнитного поля Земли поперек его силовых линий, а могут двигаться только вдоль них вблизи полюсов. И поток частиц, дающий смещенную линию , первоначально состоит из протонов солнечного происхождения, которые, проникая в ионосферу Земли, захватывают электроны; последние переходят на все более низкие орбиты, и при переходе с 3-й на 2-ю излучаются . Для объяснения магнитных бурь предложено несколько гипотез. Одна из них (Чепмен и Ферраро, 1931, 1940), наиболее распространенная, предполагает, что во время вспышки из короны выбрасывается сгусток плазмы, в целом нейтральный. Когда этот сгусток вторгается в магнитное поле Земли, в нем естественно индуцируются токи. Магнит ное поле Земли тормозит сгусток, а магнитное поле последнего сжимает магнитные силовые линии земного поля, что означает начало магнитной бури. Сгусток обтекает Землю и магнитные силы плазмы производят дифференциацию зарядов, так что вокруг Земли на расстоянии около пяти радиусов образуется гигантский кольцевой ток, индуцирующий главные магнитные возмущения на протяжении всей бури.

Дополнительное поле пришедшего сгустка плазмы и созданного им кольцевого тока ставит добавочные препятствия для проникновения космических лучей на поверхность Земли, что и проявляется в эффекте Форбуша (6).