Величезна роль сонячної енергії в житті нашої планети стала очевидною досить давно. Нагріваючи поверхню Землі, Сонце приводить в рух маси повітря, змушуючи їх переміщатися з одних районів в інші. Таким чином, наше денне світило є основним «винуватцем» всіх явищ погоди.
Однак вплив Сонця на погоду не обмежується одним лише тепловим впливом. Наше денне светіло- джерело не тільки світла і тепла; з його поверхні випромінюються потоки ультрафіолетових і рентгенівських одержанні, а також потоки корпускул --заряженних частинок речовини. Вплив цих випромінювань на характер процесів, що протікають в земній атмосфері, було помічено вже багато років тому, але тільки в останні роки стали вимальовуватися деякі подробиці цієї невідчутно зв'язку. Хоча кількість тепла і світла, що посилається на Землю нашим денним світилом, вже на протязі багатьох сотень мільйонів років залишається постійним, інтенсивність його невидимих випромінювань може відчувати значні зміни. Вона залежить від так званої сонячної активності, яка не завжди однакова.
Найбільша кількість світла випускає самий нижній шар сонячної атмосфери, так звана «фотосфера» (що означає «світиться сфера»). Це і є той сліпучий диск, який ми спостерігаємо па небі. Вище фотосфери знаходиться порівняно тонкий (близько 14 000 км) червонуватий шар - «хромосфера» (що означає «забарвлена сфера»), що складається з водню, кальцію і деяких інших хімічних елементів. Над хромосферою на величезну висоту піднімаються гігантські газові фонтани - протуберанці. Гази в протуберанцях рухаються з колосальними швидкостями, що іноді досягають 400-500 км / сек. Нарешті, ще вище розташовується самий зовнішній шар сонячної атмосфери - сонячна корона, що складається з протонно-електронного газу. Корона простягається в космічний простір на кілька сотень мільйонів кілометрів, заходячи далеко за орбіту Землі. Можна з повним правом сказати, що ми живемо всередині сонячної атмосфери.
При спостереженні неозброєним оком поверхня Сонця представляється нам абсолютно гладкою. Однак якщо подивитися на денне світило в досить сильний телескоп, ми побачимо, що фотосфера складається з безлічі окремих зерен - гранул, які знаходяться в постійному русі. У фотосфері поблизу екваторіальної зони виникають і сонячні плями - темні освіти, діаметр яких досягає іноді 250 тис. Км.
Ще на початку XX століття було виявлено, що сонячні плями володіють сильними магнітними полями. Напруженість цих полів досягає 1000 гаус у невеликих плям і 4000 гаус у великих. Для порівняння можна повідомити, що напруженість земного магнітного поля біля полюсів становить всього 0,5 Гаусса.
Але це й не дивно, так як рух сонячних заряджених частинок завжди супроводжується утворенням електричних і магнітних полів. Тому електромагнітні явища повинні грати дуже істотну роль у всіх фізичних процесах, що відбуваються на Сонці. Мабуть, і виникнення сонячних плям пов'язано з дією магнітних сил. У всякому разі, було помічено, що перед появою плями напруженість магнітного поля в даному районі атмосфери зростає в кілька тисяч разів. Можливо, що таке посилення магнітного поля уповільнює передачу теплової енергії з центральних областей Сонця до фотосфері і виникають зони більш низької температури (приблизно 4500-5000 ° в порівнянні з 6000 ° до фотосфері). За контрастом з навколишнього сонячної поверхнею такі області і виглядають темними плямами.
Досить імовірно також, що в місцях ослаблення магнітного поля відбуваються потужні викиди енергії - смолоскипи і протуберанці.
Плями - один із зовнішніх проявів сонячної активності. За їх кількістю можна судити про її рівні.
Електромагнітні випромінювання спалахів доходять до Землі практично миттєво (через 8 хвилин 18 секунд). Потоки ж частинок, що утворюються при спалахах, в основному досягають ріллі планети через 1-2 доби. І лише порівняно невелика частина рухомих з високою швидкістю частинок долає відстань між Сонцем і Землею за кілька годин.
Якщо світлове і теплове випромінювання нашого денного світила з року в рік практично не змінюється, то в його поверхневої діяльності спостерігаються своєрідні цикли, протягом яких сонячна активність досягає максимального значення, а потім знову зменшується. Це трапляється приблизно через кожні 11 років. У такі роки па поверхні нашого денного світила спостерігається велика кількість плям і спалахів, невидимі випромінювання досягають найбільшої інтенсивності. Одночасно з цим на Землі виникають магнітні бурі, відбуваються порушення радіозв'язку, спостерігається посилення іонізації верхніх шарів атмосфери.
Крім 11-річного циклу сонячної активності існують і інші, зокрема, 100-летіій, або вікової.
Ці цикли як би накладаються один на одного. Завдяки цьому загальний рівень сонячної активності залежить від того, на якому «етапі» свого розвитку знаходиться в даний момент кожен з циклів. Тому невидимі випромінювання Сонця досягають найбільшої інтенсивності в ті роки, коли максимуми циклів збігаються. Саме такий збіг відбулося, наприклад, в 1957 р Якщо подивитися і л криву, яка зображує хід сонячної активності в поточному столітті, відразу можна помітити, що майже кожен черговий її максимум розташований набагато вище попереднього. І максимум 1957- 1958 рр. був найвищим за останні 100 років.
Таким чином, «теплової фон», на якому розгортаються явища погоди, з року в рік в середньому не змінюється, але зате змінюється вплив сонячної активності на земну атмосферу і, зокрема, на погоду. Механізм такого впливу досліджений ще недостатньо, і відомості, які ми маємо па цього приводу, не виходять в основному за рамки чисто статистичних закономірностей, але сам факт залежності явищ погоди від інтенсивності невидимою радіації Сонця в даний час вже не викликає сумнівів.
Так, одночасно з ростом максимумів сонячної активності з початку поточного сторіччя спостерігалося явне потепління клімату. Наприклад, межа вічних льодів в Арктиці відступила па кілька сотень кілометрів на північ. Якщо в 1901 р криголам «Єрмак» не зміг дійти навіть до північного краю Нової Землі, то в 1935 р криголам «Садко» пройшов по чистій воді на 600 км на північ від цього місця. У 1925 р малі неледокольние суду вперше обігнули з півночі по чистій воді острів Шпіцберген, а в 1932 р Землю Франца Йосифа. У період з 1924 по 1944 рр. загальна площа льоду тільки в радянських арктичних районах зменшилася приблизно па 1 млн. квадратних кілометрів.
Про значне потепління говорить і неухильне зростання середньорічних температур. Підвищення середньорічних температур відзначено на острові Шпіцберген, на Землі Франца Йосипа, в Гренландії, в північних районах Радянського Союзу.
Якщо в 1895-1915 рр. середня річна температура в Архангельську становила 0,2 градуса, то в період з 1916 по 1930 рр. вона зросла до 0,9 градуса. А в районі Санкт-Петербурга за останні 130 років середня температура піднялася на 1,1 градуса. Щоб оцінити величину подібного потепління, досить сказати, що підвищення середньої річної температури псего лише на один градус рівносильно переміщенню даної місцевості на південь на 600-700 км.
Відсувається на північ межа вічної мерзлоти в Сибіру. Високі дерева, в тому числі берези, поступово, зі швидкістю близько 100 м а рік, починають проникати в тундру, де раніше спи не могли рости через холоди. Рослинність піднімається все вище і вище по схилах гір. Відступають льодовики. Загальне потепління не забарилося позначитися на цілому ряді явищ природи. Багато річки, в тому числі і Волга, стали розкриватися раніше, а замерзати пізніше, раніше починають цвісти багато дерев, раніше, ніж раніше, вони будуть летіти і вісники весни - граки. І взагалі по всій земній кулі весна настає раніше, ніж а колишні роки. Підвищується температура поди в океані.
Крім того, все частіше п частіше в різних районах нашої планети спостерігаються тривалі відхилення погоди від її звичайного стану. Погода стала помітно нестійкою. Влітку після сильної спеки наступають різкі похолодання, а взимку жорстокі морози змінюються несподіваними тривалими відлигами.
У традиційні зимові місяці спостерігаються тривалі періоди, коли погода на Європейській території Росії майже цілком визначається теплими повітряними масами, які надходять з району Атлантичного океану. Арктична ж «кухня погоди», зазвичай раз у раз поставляє в піропом холодні маси повітря, в цей час майже не «працює».
Звичайно, клімат і погода - не одне й те саме. Хоч би якими були зміни погоди в окремих районах Землі, вони завжди залишаються в певних межах. Ці кордони і визначають клімат даного району. Таким чином, клімат - це багаторічний режим погоди в даному районі, безпосередньо пов'язаний з його географічним положенням.
Однак і клімат і погода тісно пов'язані з Сонцем. Недарма саме слово «клімат» походить від давньогрецького слова «Клима», що означає «нахил». Йдеться про те вугіллі, під яким сонячні промені падають на землю в різних широтних зонах. Зв'язок між діяльністю нашого денного світила і погодою не настільки пряма. Але одне вже більш-менш ясно: сонячна активність впливає на характер руху повітряних мас над поверхнею пашею планети, на так звану загальну циркуляцію атмосфери.
Циркуляція повітря буває двох видів - зональна, коли вітри спрямовані по широті, головним чином із заходу на схід, і меридиональная. Співробітникам Сове1ского арктичного і антарктичного інституту вдалося встановити, що в роки мінімуму сонячної активності переважає зональна циркуляція, що забезпечує в північній півкулі відносно спокійну погоду, відповідну звичайним кліматичних нормам. Навпаки, в роки максимуму відбувається інтенсивний обмін повітряними масами між тропічними і полярними районами. Тепле повітря заходить далеко па північ, а холодний на південь. Погода стає нестійкою, а атмосферні явища набувають іноді вельми бурхливий характер.
Не виключена можливість, що і потепління Арктики пояснюється ходом вікового циклу сонячної активності. В даний час цей цикл вже «перевалив» через свій максимум і тепер відбувається поступовий спад сонячної активності. І хоча 11-летппе максимуми будуть продовжувати надавати свій вплив па атмосферу, воно з кожним разом буде ставати все менш помітним. На думку деяких вчених, це повинно привести до того, що потепління Арктики припиниться і зміниться поступовим похолоданням, розтягнутим на кілька десятиліть. Подібна точка зору підтверджується спостереженнями радянських вчених в Антарктиці, котрі проводили за програмою Міжнародного геофізичного року. Було виявлено, що хоча загальна площа крижаного покриву «за інерцією» ще продовжує зменшуватися, його товщина вже починає зростати.
Звичайно, подібний прогноз не можна вважати остаточним, так як нам відомі ще далеко не все закономірності атмосферних процесів і далеко не всі фактори, що впливають на погоду і клімат Землі. Про це говорить хоча б той факт, що, незважаючи на те, що в 1964-1965 рр. настав черговий мінімум сонячної активності, а після максимуму 1957-1958 рр. пройшло до цього часу вже близько семи років, в погодні явища і в цей період досить часто спостерігалися дуже різкі відхилення від норми.
Досить імовірно, що самі цикли сонячної активності мають набагато більш складний вид, ніж це уявлялося нам раніше. Про це свідчать і деякі дані по вивченню сонячної діяльності.
Так, наприклад, в результаті багаторічних спостережень Сонця на Гірської астрономічної станції Пулковської обсерваторії поблизу Кисловодська радянський вчений М. М. Гнєвишев виявив досить цікавий факт. Виявилося, що приблизно через 2-3 роки після чергового «звичайного» максимуму сонячної активності, яка характеризується найбільшою площею сонячних плям, настав другий, раніше невідомий максимум сонячної активності, пов'язаний зі значним збільшенням яскравості сонячної корони (зовнішньої частини сонячної атмосфери) на низьких широтах сонця (т. з. у видаленні від сонячного екватора).
Точно таке ж збільшення яскравості корони спостерігалося і при звичайному максимумі. Тим часом, в цей період загальна площа плям значно менше. Це наводить на думку, що рівень сонячної активності пов'язаний не з площею плям, а з якимось іншим фактором.
І, дійсно, Гнєвишева вдалося виявити, що обурення в сонячній короні залежать не від площі сонячних плям, а від того, з якою швидкістю ця площа змінюється.
Подібний висновок видається вельми цікавим і з точки зору чисто фізичних міркувань. Адже відомо, що величина напруженості електричного поля, що виникає в результаті змін магнітного поля, залежить від швидкості цих змін. І навпаки, величина напруженості магнітного поля залежить від того, з якою швидкістю змінюється електричне поле. Тим часом немає ніяких сумнівів в тому, що фізичні явища, які відбуваються на поверхні і Сонця, тісно пов'язані з електричними і магнітними процесами. Тому залежність, виявлена Гнєвишева, вельми правдоподібна, тим більше, що вченому вдалося встановити, що швидкості зміни площі плям, точно так же, як і величина збурень в короні, однакові для першого і другого максимумів.
Сфера впливу сонячної діяльності на геофізичні явища аж ніяк не обмежується атмосферними процесами. Фізичні умови на поверхні нашого денного світила істотно впливають на поширення радіохвиль в навколоземному просторі, на стан магнітного поля Землі, виникнення полярних сяйв. Статистичні спостереження виявляють і безсумнівну зв'язок між сонячною активністю і цілим рядом інших природних процесів, що відбуваються на нашій планеті.
Існує також чимало земних явищ, щодо яких є підстави припускати, що їх причини лежать за межами Землі - в космосі.