Современные достижения космонавтики (сборник статей) - [14]

С геофизической точки зрения атмосфера — это газовая оболочка Земли, отделяющая поверхность нашей планеты от космического пространства, невозмущенного нашей планетой. При этом совершенно не оговаривается состояние, в котором должен находиться газ: в молекулярном или атомарном, в нейтральном или ионизированном, и не оговариваются факторы, оказывающие преобладающее влияние при формировании тех или иных слоев этой оболочки. То есть, при таком подходе к данному вопросу и радиационные пояса и водородная геокорона могут считаться составными частями земной атмосферы.

Что до последнего времени было решающим при определении уровня, принимаемого за верхнюю границу атмосферы? Высоты, на которые могли быть доставлены измерительные приборы, и степень совершенства самой используемой измерительной аппаратуры. Уместно вспомнить, что за последние два десятилетия верхняя граница атмосферы была передвинута с 2 тыс. км до 20 тыс. км, а в последние годы этот уровень «поднялся» еще выше. При этом за критерий в определении верхней границы атмосферы различными учеными брались частные признаки в поведении отдельных характеристик газа: плотности, электронной концентрации, характер диссоциации и рекомбинации молекул и атомов и т. д… И в каждом отдельном случае эта граница определялась довольно приблизительно, без достаточно объективных критериев. В то же время космические эксперименты весьма убедительно свидетельствуют, что такая граница в действительности существует — это магнитопауза, т. е. переходный слой, формирующийся при взаимодействии солнечной плазмы (солнечного ветра) с верхней магнитосферой на расстояниях от 10 и более радиусов Земли от ее поверхности. При этом внутри магнитосферы характер процессов определяется в основном состоянием магнитного поля Земли и действием солнечного ветра, тогда как вне магнитосферы (за магнитопаузой) — только состоянием межпланетной среды и деятельностью Солнца. То есть магнитосферу необходимо также считать частью атмосферы Земли, не беспокоясь, что верхняя граница газовой оболочки нашей планеты «отодвинется» в данном случае на 70 тыс. км и более от ее поверхности.

Другой интересный вопрос физики верхней атмосферы — вопрос о величине солнечной постоянной. Согласно сложившимся представлениям считается, что интегральная величина потока солнечного излучения, приходящего на единицу площади верхней границы атмосферы, составляет около 1,88 кал/см²в мин. И называется эта величина «солнечной постоянной». Она широко применяется в метеорологии и в других областях знаний, использующих данные о солнечно-земных связях.

Однако многочисленные космические исследования свидетельствуют, что величина потока солнечного излучения, приходящего к нашей планете, испытывает ряд существенных колебаний, обусловленных в первую очередь вариациями состояния солнечной активности.

Так, например, начиная с 12 декабря 1970 года было зарегистрировано значительное и продолжительное возрастание интенсивности корпускулярных потоков и коротковолнового излучения, вызванное серией мощных солнечных вспышек, прошедших 10 и 11 декабря.

В конце июля — начале августа 1972 года па Солнце была зарегистрирована серия чрезвычайно сильных вспышек. Геомагнитные эффекты, последовавшие на Земле после этих вспышек, по своей интенсивности не наблюдались уже около пяти лет.

Вполне естественно, после таких проявлений солнечной активности поток излучений от Солнца к Земле не оставался постоянным. Как свидетельствуют данные, полученные с помощью космических аппаратов «Луна-17», «Луноход-1», «Венера-7» и др., (в том числе и «Прогнозами), мощность корпускулярных потоков, обрушившихся в период указанных возмущений на Землю, а точнее на ее атмосферу, более чем в несколько тысяч раз превышает мощность среднего солнечного ветра. И это по всей видимости не предел. Отмечены были также колебания интенсивности солнечного потока в диапазоне ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей.

Выше были указаны наиболее мощные вспышки, имевшие место за последние два года. Но Солнце «дышит» постоянно, т. е. его активность непрерывно меняется. Вполне естественно, что непрерывно изменяется скорость корпускулярных потоков солнечной плазмы, изменяется энергетическое соотношение различных участков его спектра, т. е. весьма заметно меняется интегральная мощность его излучения.

А мы продолжаем оперировать термином «солнечная постоянная», когда уже давно необходимо вести речь о «солнечной средней», т. е. вложить в это понятие совершенно другой смысл.

Как показывает анализ, для длительного изучения процессов, протекающих в земной атмосфере и одновременно за ее пределами, необходимы такие автоматические станции, орбиты которых находились бы как в атмосфере Земли, так и выходили бы за ее пределы в открытое космическое пространство. Подобными станциями и явились советские автоматические обсерватории «Прогноз» и «Прогноз-2», запущенные для изучения процессов солнечной активности и их влияния на межпланетную среду и магнитосферу Земли соответственно 14 апреля и 29 июня 1972 года. На борту их установлена научная аппаратура, предназначенная для исследования корпускулярного, гамма- и рентгеновского излучений Солнца, потоков солнечной плазмы и их взаимодействия с магнитосферой Земли, а также дальнейшего изучения магнитных полей в околоземном космическом пространстве. На станции «Прогноз-2» установлена также французская аппаратура для проведения экспериментов по изучению характеристик солнечного ветра, внешних областей магнитосферы, гамма-излучения Солнца и поисков нейтронов солнечного происхождения.