5. Активные долготы и секторная структура межпланетного магнитного поля

Когда космические аппараты впервые позволили уловить солнечный ветер, непрерывно «дующий» из солнечной короны со скоростью в несколько сотен километров в секунду, выяснилось, что он несет с собой оттуда и магнитное поле, хотя и очень ослабленное. Вблизи орбиты Земли его напряженность равна 5 х 10-5 Гс. Из-за вращения Солнца радиально направленные силовые линии этого межпланетного магнитного поля принимают форму архимедовых спиралей. Если они выходят из Солнца в плоскости эклиптики под углом примерно 60° к западу от линии Солнца - Земля, то они пересекают Землю. Оказалось, что на ветви спада 19-го цикла солнечной активности такое поле разделено на четыре устойчивых сектора противоположной преобладающей полярности. Эту секторную структуру при смещении межпланетного поля на 4,5 суток удалось связать с усредненным слабым магнитным полем Солнца. Любопытно, что подобно слабым солнечным полям на низких широтах секторная структура межпланетного поля повторялась с периодом 27 суток. Вскоре была обнаружена тесная связь между границами секторов и местами появления мощных явлений солнечной активности, в частности, протонных вспышек и корональных конденсаций. Вот тогда и возник вопрос, не является ли секторная структура межпланетного магнитного поля просто отражением существования активных долгот на Солнце. Хотя эта идея была очень привлекательной, дальнейшее изучение межпланетного поля показало, что дело обстоит совсем не так просто, как это показалось сначала.

Наблюдения секторной структуры в 19-м и 20-м циклах солнечной активности заметно усложнили ее общую картину. Правда, было подтверждено существование устойчивых четырех секторов межпланетного магнитного поля противоположной полярности, причем оказалось, что они сохраняются в течение большей части 11-летнего цикла. Более того, благодаря тесной их связи с геомагнитной активностью удалось установить, что они существовали по крайней мере пять 11-летних циклов. Вместе с тем границы их смещаются с ходом этого цикла: к западу на его ветви роста и к востоку на ветви спада. Такое смещение очень медленное и не превышает 20° в год. Было также обнаружено, что на устойчивую четырехсекторную структуру с синодическим периодом вращения 27 суток накладывается дополнительная структура с полем, направленным к Солнцу, которая простирается по долготе примерно на 100° и имеет период вращения 28 - 29 суток. Она особенно отчетливо видна в течение нескольких лет вблизи эпохи максимума 11-летнего цикла и затем исчезает на его ветви спада. Таким образом, секторная структура межпланетного магнитного поля претерпевает заметные изменения в ходе даже одного 11-летнего цикла солнечной активности, причем число секторов в ней изменяется по крайней мере от двух до четырех. В этом смысле она, пожалуй, сродни слабым солнечным магнитным полям.

За последние годы было выполнено немало работ по сравнению секторной структуры межпланетного поля со слабыми солнечными полями, которые показывают, что именно униполярные магнитные области лучше всего согласуются с расположением этих секторов и что, подобно им, секторы нередко пересекают экватор Солнца и наиболее устойчивы на ветви спада 11-летнего цикла солнечной активности. Это и не удивительно, так как именно из таких областей с «открытой» конфигурацией магнитного поля, в отличие от активных областей, отличающихся замкнутой его конфигурацией, магнитное поле Солнца может уноситься в межпланетное пространство. Таким образом, секторная структура межпланетного магнитного поля, как и слабые солнечные поля, скорее оттеняет активные долготы, чем выделяет их.

Однако остается одно немаловажное обстоятельство, которое заслуживает особого рассмотрения. Дело в том, что границы секторов межпланетного поля очень узки. Чаще всего они охватывают не более одних суток, т. е. примерно 13° по долготе. Активные долготы, как мы знаем, гораздо шире: они охватывают 30 - 40°. Именно такие отклонения от секторных границ и отмечают у протонных вспышек и корональных конденсаций. Тогда напрашивается вывод, что все же границы секторов межпланетного поля как-то связаны с активными долготами. Более детальное рассмотрение показало, что наиболее эффективными оказываются «хейловские» секторные границы, т. е. границы, которые соответствуют переходу от ведущей к последующей магнитной полярности для зоны пятнообразования полушария Солнца с преобладающей активностью в данном 11-летнем цикле. Если учесть это обстоятельство, то появляется лучшая возможность отождествления именно этих границ с основными активными долготами.

И тем не менее было бы заблуждением считать, что секторная структура межпланетного магнитного поля и долготная расчлененность областей сильных солнечных магнитных полей только взаимно дополняют друг друга. В изучении трехмерной крупномасштабной структуры межпланетного поля сделаны только первые шаги. Трудно сказать, насколько сохранится в будущем ныне привычная для нас ее картина. Поэтому, скорее, здесь мы имеем дело со взаимным переналожением долготных распределений сильных и слабых солнечных магнитных полей, которое и позволяет в некоторых случаях отождествлять границы секторов межпланетного магнитного поля с активными долготами на Солнце.

Остается сказать несколько слов о роли корональных дыр в связи с рассматриваемым нами вопросом. Поскольку они характеризуются магнитным полем одной полярности и обычно «соседствуют» в низких широтах с корональными конденсациями (см. раздел 8 главы 2), можно было бы предполагать, что их границы нередко совпадают с секторными границами. Однако корональные дыры, даже на ветви спада 11-летнего цикла, не столь многочисленны, чтобы располагаться во всех секторах. Более того, на сравнительно низких широтах они обладали слишком скромными размерами, чтобы целиком заполнить сектор межпланетного поля. Поэтому корональные дыры в какой-то мере могут использоваться лишь для выделения пассивных долгот как антипода активных.