NIEWIDZIALNA KULA

NIEWIDZIALNA KULA

ŻYCIE POD OCHRONĄ ATMOSFERY SŁONECZNEJ • BIEG Z PRZESZKODAMI PRZEZ PYŁ KOSMICZNY • NOWY OBRAZ UKŁADU SŁONECZNEGO • BEZCIELESNA PRZEGRODA WE WSZECHŚWIECIE • GDYBY SŁONCE NAGLE ZGASŁO • SZTUCZKA z BAREM

Ściśle mówiąc wiatr słoneczny nie jest niczym innym jak atmosferą słoneczną, która pierzcha ze wzrastającą szybkością we wszystkich kierunkach. Najbliższe Słońcu strefy tej atmosfery można w określonych okolicznościach oglądać bezpośrednio bądź fotografować, na przykład w czasie zaćmienia Słońca czy też przy użyciu specjalnych przyrządów astronomicznych. Tworzą one powszechnie znaną koronę promieniście otaczającą Słońce. Jest ona o milion stopni gorętsza od powierzchni, z której się wywodzi, przy czym dotychczas nie zostało właściwie jeszcze wyjaśnione, w jaki sposób dochodzi do takiego skoku temperatury.

Jedna z teorii, wprawdzie bardzo dziwna, ale z punktu widzenia fizyki wielce prawdopodobna i obecnie popierana chyba przez większość astrofizyków, zakłada, że rozgrzanie korony do wymienionej tak wysokiej temperatury odbywa się mechanicznie, a mianowicie wskutek pękania tak zwanych granul na powierzchni Słońca. Granule owe są to potężne, liczące sobie przeciętnie około 1000 kilometrów średnicy bąble gazowe, w których z szybkością ponad 100 kilometrów na sekundą przebiegają turbulencje, wybijające się z głębi Słońca (por. ilustr. 14). Odgłos powstający na powierzchni Słońca przez nieustanne pękanie tych olbrzymich bąbli (o temperaturze prawie 6000 stopni) prawdopodobnie przerasta wszelkie ludzkie wyobrażenia. Ale obliczyć go można. Zdaniem wybitnych astrofizyków nic innego jak właśnie trzask tych bąbli dostarcza podstawowej siły do rozgrzania atmosfery słonecznej, a tym samym do przyspieszenia cząstek tworzących wiatr słoneczny. Wydaje się więc, że istotnie Słońce "kresu drogi wyznaczonej dobiega tocząc się jak grzmot" [Goethe, Faust, cz. i, przełożył Feliks Konopka], aczkolwiek ucho ludzkie nigdy go nie usłyszy.

Pozorny obraz stabilności, który przedstawia korona słoneczna, polega więc na złudzeniu. Stabilność ta jest taka sama jak płomienia świecy; przy niezmiennej w zasadzie postaci zewnętrznej materiał, z którego jedna i druga się składa, ulega nieustannej odnowie. Pomimo jej ogromnego rozmiaru jednorazowa całkowita wymiana materii widzialnej części korony trwa tylko dwadzieścia cztery godziny.

W związku z tym natychmiast wyłania się dalsze pytanie. Jasne jest bez żadnego ścisłego sprawdzania, że materia opuszczająca powierzchnię Słońca z taką szybkością musi odpowiednio daleko wylatywać w przestrzeń. .Skoro więc stwierdzono, że w obrębie korony występuje tak silny ruch w kierunku przeciwnym niż Słońce, wiadomo było, że korona albo, mówiąc ściślej, atmosfera słoneczna nie może kończyć się tam, gdzie urywa się widzialny jej zasięg. W tym zakresie również utrzymuje się analogia do płomienia świecy, którego substancja przecież opuszcza widzialny zasięg samego płomienia i stale jest uzupełniana z knota. Następne pytanie brzmiało więc, jak daleko korona sięga w Wszechświat, albo, co na to samo wychodzi: jak daleko wieje wiatr słoneczny?

Szczegółowe badania, przeprowadzone specjalnymi przyrządami w trakcie rzadko występujących zaćmień Słońca, wykazały, że najdrobniejsze, zaledwie widzialne ślady korony napotyka się jednak jeszcze w granicach około 15 milionów kilometrów od Słońca. Jest to wprawdzie odległość pokaźna, ale z drugiej strony oznaczałoby to, że wiatr słoneczny nie dosięga nawet najbliższej Słońcu planety naszego Układu – Merkurego, którego odległość od Słońca wynosi 57 milionów kilometrów.

Dopiero wkrótce po ostatniej wojnie otworzyły się nowe możliwości obserwacji w związku z rozwojem radioastronomii. Olbrzymie paraboliczne anteny radioteleskopów służą przede wszystkim wykrywaniu i badaniu tak zwanych "źródeł fal radiowych" we Wszechświecie, a więc gwiazd stałych, mgławic czy też układów galaktycznych, emitujących oprócz widzialnego światła także fale z zakresu fal radiowych, to znaczy w porównaniu do widzialnego światła – szczególnie długich fal o niskiej częstości, sięgających daleko poza granicę widzialności. Dzięki rozwojowi tej nowej gałęzi astronomii udało się w kilku przypadkach pośrednio uzyskać tą metodą także nowe wiadomości o zupełnie innych obiektach obserwacji, nie stanowiących wcale źródeł fal radiowych. Do nich należy i korona słoneczna. Skoro bowiem astronomowie wpadli już na ten genialny pomysł, zaczęli rejestrować i dokonywać bieżących pomiarów tego, w jakim stopniu korona przesłania znane im źródła fal radiowych w tych okresach, gdy w ciągu roku orbitalny ruch Ziemi dopuszcza do przewędrowania takiego źródła w pobliżu Słońca po niebie. Jakkolwiek bowiem korona jest bardzo mało zwarta i niezwykle rzadka, to jej substancja wywołuje jednak zjawiska rozpraszania i załamywania się przechodzących przez nią fal radiowych emitowanych ze źródeł kosmicznych; zjawiska te za pomocą metod radioastronomicznych można rejestrować stosunkowo rychło i z dużą precyzją.

Przy użyciu tak wyrafinowanej metody udało się już w latach pięćdziesiątych udowodnić istnienie korony czy też, mówiąc ściślej, obecność substancji tworzących wiatr słoneczny – jeszcze na odległościach do około 70 milionów kilometrów, a więc i poza torem Merkurego. Dalej wiatr słoneczny stawał się już tak rzadki, że nawet i tym sposobem nie można było stwierdzić, czy się tam pojawia. Jednakże dopiero pierwsze rezultaty podróży kosmicznych, przede wszystkim lotów amerykańskich sond Marinerów na Wenus i Marsa, ujawniły fakt, że słoneczna plazma– tak brzmi prawidłowy naukowy termin "wiatru słonecznego" – sięga jeszcze znacznie dalej, poza orbitę Ziemi, a na pewno także poza tor obiegu Marsa.

Z całą pewnością więc nie tylko najbliższa Słońcu planeta Merkury, lecz także Wenus, Ziemia i Mars są "owiane" wiatrem słonecznym. Przy tym, jak widzieliśmy, wiatr ten w gruncie rzeczy nie jest niczym innym jak rozprzestrzeniającą się z nadzwyczajną szybkością najwyższą warstwą atmosfery słonecznej. Tu dochodzimy do niezwykłego i ważkiego wniosku, że co najmniej planety najbliższe Słońcu – w rzeczywistości jednak, jak jeszcze zobaczymy, najprawdopodobniej również wszystkie pozostałe, innymi słowy, cały Układ Słoneczny – znajdują się naprawdę, jeszcze w obrębie atmosfery słonecznej!

Zatem Słońce nie tylko oświetla i ogrzewa planety, ale ponadto jeszcze otula je swoją atmosferą. Jeżeli ta dopiero od kilku lat znana sytuacja nasunie komu skojarzenie z obrazem kwoki chroniącej pod skrzydłami swe pisklęta, naturalnie uczuje się zaraz winnym ulegania nazbyt antropomorficznej, poetyckiej i fantastycznej analogii. Tymczasem owa analogia, zgodnie z tym, co dzisiaj wiemy, naprawdę charakteryzuje najdokładniej i w sposób najbardziej istotny naszą sytuację we Wszechświecie, a jest ona wynikiem najbardziej chyba fascynującego odkrycia astronomii ostatnich dziesięciu lat, w każdym razie w dziedzinie badań nad wiatrem słonecznym! Bez wiatru słonecznego bowiem, bez ochrony w postaci atmosfery słonecznej – nie byłoby nas, gdyż Ziemia nie nadawałaby się do zamieszkania.

Przyjrzyjmy się teraz faktom, które zmuszają nas do wyciągnięcia takich wniosków. W tym celu musimy znowu powrócić do pytania, które nas sprowokowało do wszystkich tych rozważań, a mianowicie: jak daleko dmie wiatr słoneczny? Gdy stwierdziliśmy przed chwilą, że na pewno wieje dalej aniżeli w obrębie toru Marsa, było to stwierdzenie bardzo skromne, gdyż powoływaliśmy się przy tym na dane przekazane na Ziemię przez amerykańskie sondy Marinery, a więc pochodzące ze strefy, w której obecność wiatru słonecznego została już dzisiaj udowodniona przez zapisy bezpośrednie. Ale wszak naprawdę nie ma żadnego powodu, aby założyć, że prąd słonecznej plazmy nagle urywa się akurat na przypadkowej granicy, do której dotarły dzisiaj nasze badania. Wręcz przeciwnie, jeżeli doszliśmy do tego, że cząstki tworzące tę plazmę, gdy wchodzą w zakres orbity ziemskiej, jeszcze zawsze wykazują szybkość przekraczającą 300 kilometrów na sekundę, wolno nam przypuszczać, że z taką szybkością mogą one docierać jeszcze dobry kawał drogi poza tor Marsa.

Naukowcy istotnie snują takie przypuszczenia. Więcej nawet, potrafią przeprowadzić pewien rachunek na podstawie stanu plazmy słonecznej w rejonach Wszechświata przebadanych dotychczas przez sondy; punktem wyjściowym tego rachunku jest naturalnie przede wszystkim szybkość i gęstość plazmy ("prąd cząstek", jak mówią fachowcy) przy uwzględnieniu czynników zdolnych plazmie tej stawiać opór. Na podstawie tych danych naukowcy dokonują obliczeń ustalających minimalną odległość, na którą wiatr słoneczny musi wiać w dal przestrzeni kosmicznej, chociaż jeszcze dzisiaj nie możemy tego udowodnić bezpośrednio, ponieważ w te rejony nie wysyłaliśmy dotąd sond kosmicznych.

Istnieją dwa czynniki, które działają hamująco na prąd plazmy wychodzący ze Słońca. Prawdopodobnie silniejszym z nich jest materia między-gwiazdowa składająca się głównie z gazowego wodoru, ale również z niezwykle drobnego i niesłychanie rzadko rozproszonego pyłu, występującego w całym Wszechświecie w nieregularnych zagęszczeniach optycznych. O tym, że pył ten istnieje, wiemy na pewno, gdyż możemy go fotografować i wykazać jego wpływ na światło gwiazd. Wymaga to tylko dostatecznie dalekiego sięgnięcia w przestrzeń kosmiczną na odległość kilkuset lat świetlnych albo i więcej. Dopiero wówczas "optyczna grubość warstwy" tego pyłu jest dość duża na to, aby działanie jego dało się odczuć.

Można więc dosyć ściśle ocenić .przeciętną gęstość miedzygwiazdowego pyłu. W tym celu wystarcza zmierzyć zmianę, której podlega światło określonej gwiazdy, w chwili gdy taką warstwę pyłu przekracza. Zmiana może na przykład polegać na poczerwienieniu wysłanego przez gwiazdę światła. Oczywiście że można by się tutaj zapytać, skąd wiadomo, że obserwowane czerwonawe światło gwiazdy nie odpowiada jej pierwotnej barwie, lecz zostało zmienione, "zafałszowane" przez pył. Ale nie jest to szczególnym problemem, gdyż astronomowie przy zastosowaniu badań spektroskopowych potrafią określić z dużą dokładnością temperaturę gwiazdy i "prawdziwą" barwę jej światła. Skoro więc tą metodą został raz już ustalony zakres zmiany barwy, to dla obliczenia przeciętnego stopnia koncentracji pyłu w danym rejonie Wszechświata potrzeba tylko wiadomości o grubości warstwy pyłu, który wywołał poczerwienienie, to znaczy o odległości do badanej gwiazdy.

Koncentracja materii międzygwiazdowej jest wyjątkowo nikła. Wynosi ona w wolnej przestrzeni kosmicznej średnio mniej więcej jeden atom na centymetr sześcienny. Przekracza to wielokrotnie parametry każdej próżni, którą można by na Ziemi otrzymać, przy największym nawet nakładzie środków technicznych. Pomimo to nawet i ta niewiarygodnie rzadko rozproszona materia musi oczywiście prędzej czy później stać się "przeszkodą" do dalszego rozprzestrzeniania się słonecznej plazmy, gdyż ta również oczywiście rozrzedza się w miarę oddalenia od Słońca i stałej ekspansji na wszystkie strony. Dokładnie wiemy, jaka jest jej gęstość wtedy, gdy przelatuje koło Ziemi; sondy kosmiczne wielokrotnie dokonywały tych pomiarów. Wynosi ona tutaj jeszcze pięć do dziesięciu cząstek na jeden centymetr sześcienny. Stąd matematyk bez najmniejszej trudności obliczy, na jakiej odległości od Słońca plazma ta już staje się tak rozrzedzona, że koncentracja jej odpowiada gęstości materii międzygwiazdowej.

Teraz czas najwyższy na odnotowanie sytuacji, którą już rozpatrywaliśmy w zupełnie innym powiązaniu: a mianowicie tej, kiedy dwa niewiarygodnie rozrzedzone, a zarazem akurat równie "gęste" ośrodki z wielką szybkością wpadają wzajem na siebie. Ponieważ obaj partnerzy zderzenia w najściślejszym tego słowa znaczeniu są "równoważni", dochodzi w danym miejscu do wszystkich zjawisk prawdziwego zderzenia, a więc do zawirowań, do zjawisk cieplnych i wszystkich innych skutków nagłego procesu hamowania. Należy więc założyć, że w tym rejonie znajduje się najwyższa czy też najdalsza granica atmosfery słonecznej, której parcie na zewnątrz tutaj się kończy.

Jednakże sam ten stosunkowo prosty rachunek nie wystarcza do określenia miejsca, w którym znajduje się interesująca nas granica. Nie wzięliśmy przecież dotychczas w ogóle pod uwagą drugiego czynnika działającego hamująco na wiatr słoneczny, a przecież wpływ jego nieco utrudnia całą sprawę, także pod względem rachunkowym. Tym drugim czynnikiem są pola magnetyczne w obrębie Układu Słonecznego.

Już od dawna na podstawie pewnych teoretycznych rozważań przyjmowano, że – podobnie jak w całym Wszechświecie – tak samo i w obrębie naszego Układu Słonecznego istnieć muszą słabe pola magnetyczne; istotnie obecność ich została w ostatnich latach bezpośrednio udowodniona, znowu dzięki badaniom przy użyciu sond kosmicznych. Owe pola magnetyczne naturalnie także hamują słoneczną plazmę. Widzieliśmy już, że "wiatr słoneczny" składa się przede wszystkim z protonów i elektronów, a więc można by rzec – z części atomów wodoru. Jak wiadomo, wewnątrz kompletnego atomu ładunki elektryczne protonów i elektronów dokładnie się wyrównują. Jednakże gdy atomy – tak jak w przypadku wiatru słonecznego – występują w postaci rozłożonej na swoje części składowe, czyli "zjonizowanej" (jako trwały skutek ogromnego gorąca na powierzchni Słońca), wówczas stanowią one, jak już wspomnieliśmy pokrótce, elektrycznie naładowane cząstki, mogące ulegać wpływom sił magnetycznych.

Oddziaływanie w przestrzeni międzyplanetarnej tych pól magnetycznych na wiatr słoneczny jest bardzo trudno obliczyć czy też ocenić, ponieważ wciąż jeszcze nie dysponujemy dostatecznymi wiadomościami o sile tych pól i ponieważ pewną rolę odgrywa tu również usytuowanie ich w przestrzeni oraz indywidualny stan ich ruchu, a o tym wiemy tyle co nic. Jednakże rachunek można przeprowadzić na podstawie wartości granicznych, a więc zrobić dwa obliczenia, raz przyjmując teoretycznie możliwe najwyższe wartości dla czynników hamujących wiatr słoneczny, a drugi raz – odwrotnie, za punkt wyjścia wziąć najniższe spośród w ogóle istniejących wartości. W wyniku tej metody otrzymujemy dane o tym, jak daleko co najmniej atmosfera słoneczna musi sięgać w przestrzeń kosmiczną (gdyby wszystkie czynniki hamujące rzeczywiście miały wywierać największy wpływ, jaki jest w ogóle teoretycznie możliwy) oraz jak daleko może się ona rozciągać w przypadku krańcowym – to znaczy takim, w którym wpływ wszystkich wymienionych czynników byłby tak słaby, jak tylko można to sobie teoretycznie wyobrazić.

Astronomowie naturalnie taki rachunek przeprowadzali kilkakrotnie i 2 dużą starannością. Wynika z niego, że atmosfera słoneczna na pewno, nawet przy założeniu najbardziej niekorzystnych warunków, musi sięgać jeszcze na odległość 1,5 miliarda kilometrów, a więc jeszcze i poza tor Saturna, podczas gdy w przypadku przeciwnym musiałaby mieć promień liczący nie mniej niż 25 miliardów kilometrów, a więc średnica jej przekroczyłaby czterokrotnie cały Układ Słoneczny.

Wobec takich obliczeń rozsądne wydaje się przyjęcie wartości średniej. Wszelkie prawdopodobieństwo przemawia przecież za tym, że nie wszystkie czynniki hamujące rozwijają akurat swoje najwyższe teoretycznie możliwe oddziaływanie; to samo dotyczy sytuacji przeciwnej. Gdy za podstawę przyjmiemy to prawdopodobne założenie, dojdziemy do ciekawego i znamiennego wniosku, że zasięg atmosfery słonecznej odpowiada mniej więcej wielkości Układu Słonecznego. Innymi słowy, przyjąć można, że siła przyciągania Słońca nie tylko utrzymuje cały nasz System planetarny w wolnej przestrzeni kosmicznej w owym porządku właściwym mu od miliardów lat, że Słońce nie tylko oświetla poszczególne planety i – w zależności od ich odległości – mniej lub bardziej je ogrzewa, ale że cały Układ ponadto jeszcze jest otulony atmosferą słoneczną, rozchodzącą się na zewnątrz w postaci wiatru słonecznego aż do najdalszych krańców i zatrzymującą się dopiero gdzieś poza orbitą Plutona.

W ten sposób, pod wpływem wyników przekazanych przez nowoczesne sondy kosmiczne, powstał całkowicie nowy obraz Układu Słonecznego. Fakt, że cała przestrzeń zajmowana przez ten Układ jest jeszcze wypełniona atmosferą słoneczną, ma znaczenie nie tylko akademickie, a więc astronomiczne czy też astrofizyczne. Z tego odkrycia ostatnich lat przede wszystkim wypływa między innymi i to, że Wszechświat nie tylko nie jest pusty, lecz podzielony jest na strefy wyraźnie różniące się od siebie i dające się rozgraniczyć.

Ściśle mówiąc, naszymi dotychczasowymi sondami kosmicznymi w ogóle nie sięgnęliśmy jeszcze do "właściwego" Wszechświata, o którego "zdobyciu" co poniektórzy entuzjaści zaraz zaczęli znowu pleść przy pierwszym udanym locie na Księżyc; wszak nie dotarły tam nawet bezzałogowe loty badawcze, dochodzące do Wenus czy Marsa. Sytuację ujawnioną dzięki odkryciu i bliższemu zbadaniu wiatru słonecznego musimy bowiem interpretować w tym sensie, że wewnątrz całego Układu Słonecznego istnieje pewne "środowisko", wyraźnie odróżniające się od pozostałej przestrzeni Wszechświata, rozpoczynającej się dopiero poza Plutonem; stanowi ono otoczenie planet, a znaczenie jego dopiero teraz zaczyna do nas przemawiać.

Jedno stało się wszakże już obecnie zupełnie wyraźne: bez owego specjalnego "środowiska", stworzonego przez Słońce w obrębie całego przezeń opanowanego i spójnie utrzymywanego Układu Planetarnego, nie moglibyśmy egzystować na Ziemi. Takie stwierdzenie podaliśmy już na początku tego ustępu, obecnie możemy już przejść do jego uzasadnienia. W tym celu musimy sobie najpierw uzmysłowić przebieg strefy granicznej, oddzielającej najdalszy rejon, do jakiego dociera atmosfera słoneczna od przylegającej do niego nie zakłóconej międzygwiazdowej materii. Mówiliśmy już o tym, że istnieje rodzaj "granicy szoku" powstającej w tym miejscu, w którym plazma słoneczna, jeszcze zawsze bardzo szybka, ale już rozrzedzona do wartości krytycznej, zderza się z pozostającą w spoczynku materią międzygwiazdową. Zupełnie jest oczywiste, że ta granica szoku ma kształt ogromnej, a przy tym w stosunku do swojej wielkości niezwykle rzadkiej kuli. Wszak turbulencje i wiry magnetyczne wywołane przez zderzenie się plazmy słonecznej powstają – przyjmując Słońce za punkt wyjściowy całego procesu – nie w jednym tylko miejscu, lecz we wszystkich kierunkach i mniej więcej na tych samych odległościach.

Kula ta liczy sobie, o ile pamiętamy dopiero co naszkicowany rachunek wartości granicznych i nasze z nim związane rozważania, około 12 do 15 miliardów kilometrów średnicy. Przy tym grubość jej "ścian" wynosi kilkaset, może najwyżej kilka tysięcy kilometrów. A odpowiada to chyba głębokości, na której rozgrywają się turbulencje tworzące strefę graniczną. Cały więc nasz Układ Słoneczny jest otoczony olbrzymią kulą – kulą, o której istnieniu jeszcze przed paru laty nic nie wiedzieliśmy i która rzeczywiście jest nie tylko niewidzialna, ale w zasadzie nawet "niematerialna", bezcielesna, gdyż o wiele donioślejsze od mechanicznych turbulencyjnych ruchów słonecznych cząstek w tym rejonie granicznym są wiry magnetyczne wytwarzane przy tym przez owe jeszcze zawsze elektrycznie naładowane cząstki. Pod ich bowiem ochroną żyjemy.

W Ziemię trafia stale tak zwane "promieniowanie kosmiczne", pochodzące z głębi Wszechświata. Zostało one odkryte przypadkowo w początkach obecnego stulecia i po dzień dzisiejszy fizycy łamią sobie nad nim głowy. Jedno jest pewne, żo owo kosmiczne promieniowanie jest najbardziej przenikliwym, najbogatszym w energię promieniowaniem, jakie kiedykolwiek zmierzono i jakie w ogóle może istnieć. Cząstki, z których się składa, są przyspieszone praktycznie biorąc prawie do szybkości światła. A jak wiadomo, jest to prędkość najwyższa spośród w ogóle teoretycznie możliwych. Odpowiednio wysoka jest też zdolność przenikania promieni kosmicznych. Nie mogą osłonić przed nimi ani ściany ołowiane, nawet kilkumetrowej grubości, ani setki metrów pokładów skalnych, czego dowodem, że rejestruje się je jeszcze w głębokich kopalniach. Na szczęście to tak skrajnie bogate w energię promieniowanie jest nadzwyczaj rozrzedzone. Składające się na nie cząstki są równie prędkie co nieliczne. W przeciwnym przypadku byłoby tu na powierzchni Ziemi na pewno bardzo nieprzyjemnie.

Wszystko to było już wiadome od kilku dziesiątków lat. Dopiero badania nad wiatrem słonecznym i wszystkimi jego konsekwencjami wyjaśniły nam, że promieniowanie kosmiczne w rzeczywistości wcale nie płynie tak skąpo i nie jest tak niewinne, jak nam się dotąd wydawało na podstawie pomiarów dokonywanych na Ziemi. Tam na zewnątrz, w wolnym Wszechświecie, poza granicami naszego Układu planetarnego, promieniowanie to prawdopodobnie szaleje z siłą jeszcze nam nie znaną i nie dającą się dotychczas zmierzyć. To co dociera do nas, jest prawdopodobnie słabą resztką, nieszkodliwą próbką złożoną z tych nielicznych cząstek, którym się udało prześliznąć przez pozornie tak cienką i kruchą barierę, rozpiętą w postaci niewidzialnej kuli wokół całego naszego Układu przez wiatr słoneczny. Jakkolwiek bowiem cienka, kula ta jest jedyną przegrodą istniejącą pomiędzy nami a promieniowaniem kosmicznym, bombardującym Układ Słoneczny ze wszystkich stron Wszechświata z szybkością światła.

Pozorna sprzeczność pomiędzy lekkością osłaniającej nas kuli a jej skutecznością jako ochrony przed najbardziej przenikliwym promieniowaniem, jakie w ogóle w przyrodzie istnieje, natychmiast przestanie nas dziwić, gdy sobie uzmysłowimy zasadę działania mechanizmu osłaniającego. Nie jest tak, że kulista granica szoku po prostu zatrzymuje promieniowanie nadbiegające z szybkością światła. To, czego nie są w stanie dokonać kilkumetrowej grubości ściany ołowiane, tego nie zdziała także, gruba wprawdzie na kilkaset kilometrów, ale w istocie swojej podobna do próżni, cienka warstwa graniczna. Natomiast niewidoczne, bezsiłowe wiry magnetyczne, wytwarzane przez turbulencję elektrycznie naładowanych cząstek wiatru słonecznego, działają widocznie na promieniowanie kosmiczne jak zwierciadło. Cząstki promieniowania kosmicznego nie są po prostu przechwytywane czy też tylko hamowane. Jak na to tkwiąca w nich energia jest o wiele za potężna. Ale w strefie granicznej linie sił magnetycznych sprowadzają je z drogi i przez jakby elastyczny opór rozpraszają i kierują na inne tory. Gigantyczna kula po tamtej stronie Plutona działa na napierające z głębi Wszechświata moce nie jak ścisły mur, lecz raczej jak lustro, które moce te odchyla i każe im odpłynąć znowu w wolny Wszechświat.

Ten roztaczający się przed nami całkowicie nowy obraz Układu Słonecznego można opisać również inaczej, mówiąc, że Słońce "dmie" na zewnątrz z taką siłą, iż wytwarza przez to kulistą przestrzeń, do której promieniowanie kosmiczne nie może wniknąć i która tak jest wielka, że zmieścić się w niej może cały Układ Słoneczny. Jest to obraz niezwykły i fascynujący, konieczne więc wydaje się wskazać na fakt, iż jest to obecnie już o wiele więcej niż tylko interesująca teoria naukowa. To że wiatr słoneczny w podanej przez nas odległości zderza się z międzygwiazdowym pyłem, że przy tym powstaje opisana strefa graniczna, wypełniona mechanicznymi turbulencjami i wywodzącymi się z nich wirami magnetycznymi – jest nieuniknioną konsekwencją tych właściwości plazmy słonecznej, które zostały określone przez liczne sondy kosmiczne dla przebadanych już przez nas wewnętrznych zakresów Układu Słonecznego. Także fakt, że przeszkodą w przenikaniu kosmicznego promieniowania do samego Układu Słonecznego są pola magnetyczne strefy granicznej – nie jest już jedynie teorią ani tylko interesującą spekulacją myślową. Istnieje pewne od dawna już znane, ale dopiero w świetle omawianych tu odkryć rozumiane zjawisko, które bezpośrednio daje świadectwo ochronnemu działaniu kulistej strefy granicznej; jest nim tak zwany efekt Forbusha.

Efekt ten, oznaczony nazwiskiem swego odkrywcy, polega na wyraźnym, stosunkowo nagle występującym spadku ilości rejestrowanego na Ziemi promieniowania kosmicznego; spadek ten utrzymuje się zwykle kilka dni, zanim intensywność promieniowania osiągnie znowu poprzedni i przeciętny poziom. Od dawna wiadomo było ponadto, że owe nieregularnie pojawiające się osłabienia promieniowania kosmicznego zbiegały się w czasie z dużymi erupcjami na powierzchni Słońca, ściślej mówiąc: spadek promieniowania następował z reguły w kilka dni później. Związek pomiędzy oboma zjawiskami był więc dowiedziony, do niedawna jednak nikt nie miał pojęcia o tym, jaki to jest związek. Dzisiaj mamy odpowiedź także na to pytanie. Efekt Forbusha włącza się w sposób niewymuszony, nieomal oczywisty, w naszkicowany przez nas obraz dynamicznych warunków panujących wewnątrz Układu Słonecznego i ich stosunku do graniczącego z nim wolnego Wszechświata. Gdy będziemy patrzeć na całość tego obrazu, fakt, że występujące niekiedy na powierzchni Słońca lokalne wybuchy muszą pociągać za sobą przejściowe osłabienie promieniowania kosmicznego – stanie się zrozumiały sam przez się. Cząstki pochodzące z korony, zasilane liczebnie przez erupcję i wyrzucane w przestrzeń ze zwiększoną szybkością, naturalnie wzmacniają także przejściowo siłę wiatru słonecznego, a tym samym także i osłaniające działanie strefy granicznej. Innymi słowy, efekt Forbusha pozwala na bezpośrednie odczytanie ochronnego działania owej strefy.

Obecnie zrozumiemy, dlaczego mówiliśmy przedtem, że Słońce zasługuje na nazwę "życiodajnej" gwiazdy nie tylko dlatego, że zaopatruje statek kosmiczny Ziemię w światło i energię; rozumiemy, dlaczego ta energia, którą Słońce tak rozrzutnie szafuje na wszystkie strony, jest dla naszej egzystencji nie mniej ważna (chociaż wcale do Ziemi nie dochodzi) niż ów drobny jej ułamek, który do nas dociera.

Gdyby Słońce nagle zgasło – nie zamarzlibyśmy na śmierć, lecz zginęlibyśmy od promieni. Zanim bowiem zużyłyby się doszczętnie zmagazynowane w skorupie ziemskiej i w atmosferze potężne rezerwy ciepła, zabiłoby nas promieniowanie kosmiczne, które spadałoby bez przeszkód na powierzchnię ziemską po załamaniu się olbrzymiej chroniącej nas osłony, otulającej cały Układ Słoneczny i strzegącej nas przed takim losem.

Odkrycie to nie jest wcale końcem całej tej historii, przeciwnie: od niego właściwie dopiero wszystko się rozpoczyna. Całkowicie nowa perspektywa, która w świetle tych niedawnych doświadczeń ukazuje obecnie rolę. Ziemi w Układzie Słonecznym i zależność tego Układu od otaczającego go Wszechświata – pociąga za sobą łańcuch wniosków i nasuwa mnóstwo zaskakujących pytań. Naturalnie że nie na wszystkie pytania znaleźliśmy już odpowiedzi. Odkrycia, o których tutaj mowa, są na to jeszcze o wiele za świeże. Niemniej już dzisiaj zarysowuje nam się wyrazisty i dziwnie w sobie zamknięty obraz, zmuszający nas do gruntownej rewizji dotychczasowych naszych poglądów na pozycję Ziemi we Wszechświecie i naszego stosunku do panujących w nim układów sił.

Czy jeszcze parę lat temu ktokolwiek liczyłby się z taką sytuacją, w jakiej żyjemy pod ochroną potężnego magnetycznego "pęcherza" niewidzialnie rozpiętego aż tam daleko, poza orbitą Plutona? Jeżeli uchwycimy tę nić i będziemy ją dalej konsekwentnie snuli, przeżyjemy jeszcze wiele tego rodzaju niespodzianek. Treścią ich jest to, że Ziemia, a wiec i my sami, wcale nie istniejemy bez związku, w jakimś w gruncie rzeczy obojętnym dla nas Wszechświecie, lecz że my i nasze losy wciągnięci jesteśmy w jakąś niewiarygodnie skomplikowaną i rozgałęzioną sieć kosmicznych wpływów i powiązań połączonych z naszą egzystencją. Następną niespodzianką będzie oczekujący nas w kolejnych rozdziałach wniosek, że Ziemia nie nadawałaby się do zamieszkania przez znane nam formy życia i że my sami musielibyśmy zginąć, gdyby nie było Księżyca.

Podejdźmy jednak do sprawy systematycznie, nie tylko dlatego że jest to niezbędne do należytego jej zrozumienia, ale po prostu dlatego że szczegóły są tak zajmujące, iż szkoda byłoby którykolwiek pominąć.

Przed kilku laty przeprowadzono na Saharze doświadczenie – zresztą od tego czasu kilkakrotnie powtórzone w innych miejscach Ziemi – które wobec o wiele bardziej sensacyjnych próbnych lotów satelitów przeszło prawie nie zauważone przez ogół i którego celowości laik zrazu nie bardzo zrozumie. Wysłano wówczas rakietę badawczą do najwyższych warstw atmosfery ziemskiej; rakieta na bądź co bądź niemałej wysokości nieco ponad 200 kilometrów wypuściła niewielki obłok baru, przez naukowców uważnie obserwowany przy użyciu teleskopów i kilkakrotnie fotografowany, zarówno w kolorach, jak czarno-foiało. Przy dokładnym oglądaniu zdjęć wykonanych w trakcie tego doświadczenia w tej samej kolejności, w której powstawały, można było stwierdzić, że wypuszczony przez rakietę obłok zachowywał się bardzo dziwacznie. Obserwować można go było zresztą znakomicie, gdyż na tej wysokości, w tak zwanej jono-sferze, promieniowanie słoneczne pobudziło obłok do silnego świecenia fluorescencyjnego. Obłok najpierw począł się rozszerzać równomiernie na wszystkie strony, przy czyni powoli wzrastał nie tracąc swego pierwotnego kształtu kulistego. Do tej chwili zachowanie jego zgadzało się całkowicie z tym, czego się spodziewano. Jednakże w kilka minut potem wyglądało, jakby obłok składał się z dwóch różnych substancji zachowujących się całkowicie odmiennie. Jedna część baru nadal rozprzestrzeniała się równomiernie i kuliście. Jednocześnie z obłoku zaczął się wysuwać drugi, nieco odmiennie zabarwiony i walcowaty, który rozciągał się tylko w obu kierunkach odpowiadających podłużnej osi cylindrycznego tworu, przy czym dodać należy, że owa podłużna oś ukierunkowana była dokładnie na północ – południe. Jak można wytłumaczyć ten pozornie tak dziwny wynik doświadczenia?

Otóż wyjaśnienie jest w gruncie rzeczy bardzo proste. Na tej wysokości atmosfery, w której zawartość atomów w centymetrze sześciennym wynosi już tylko plus minus 5 miliardów (na wysokości poziomu morza liczba ta wynosi 2,5 razy 1018, jest to cyfra z dziewiętnastoma zerami: 25 kwadrylionów), promieniowanie słoneczne, niemal że niczym nie hamowane, doprowadza bar nie tylko do świecenia, ale ponadto częściowo do "zjonizowania". Atomy baru, które temu podlegają, tracą jeden ze swych elektronów. Tym samym w obłoku z punktu widzenia fizyki rzeczywiście powstają dwie substancje o różnych właściwościach. Nie zjonizowana część obłoku nadal się rozprzestrzenia kuliście, posłuszna wpływom wyłącznie mechanicznym. Część zjonizowana natomiast nie tylko świeci nieco odmienną barwą, ale ponieważ składa się obecnie z cząstek, których ładunek "wewnętrzny" już nie jest całkowicie wyrównany – staje się podatna na wpływ sił magnetycznych. Przez swoją orientację w kierunku dokładnie na północ – południe i rozszerzanie się wyłącznie w tych dwóch kierunkach (przez co nabiera kształtu walca, a nie kuli) ujawnia pewną siłę przyrody, której normalnie obserwować się nie da, ale która niemniej realnie istnieje, a mianowicie przebieg linii ziemskiego pola magnetycznego. Celem doświadczenia przeprowadzonego na Saharze było właśnie dokładne zaobserwowanie tego i dokonanie odpowiednich pomiarów na różnych wysokościach – przy użyciu sztuczki z barem.

Zainteresowanie naukowców tym polem magnetycznym ma wiele przyczyn. Jedna z nich związana jest bezpośrednio ze stanem faktycznym, który rozpatrywaliśmy w poprzednim ustąpię. Przyczyna owa wynika z nasuwającego się pytania, co nas właściwie chroni przed wiatrem słonecznym.

Jak widzieliśmy, jest to zaiste rzecz fascynująca móc wyobrazić sobie, jak Słońce chroni całą zależną od siebie rodzinę planet, otulając ją swoją atmosferą i tym samym osłaniając swoje satelity przed wrogim życiu promieniowaniem kosmicznym. Ale dzieje się to jedynie przez emisję elektrycznie naładowanych cząstek, pędzących z szybkością kilkuset kilometrów na sekundę aż do najdalszych peryferii naszego Układu. Dlaczego nie jest to więc tylko wpadnięciem z deszczu pod rynnę? Jak to jest możliwe, że zagrożeniem nie staje się dla nas sam wiatr słoneczny? Naturalnie jego protony i elektrony ze swą szybkością wynoszącą na odległości orbity ziemskiej około 300 kilometrów na sekundę nie działają nawet w przybliżeniu tak niszcząco jak kosmiczne promieniowanie ze swoją energią kinetyczną odpowiadająca prawie prędkości światła. Jednakże nieustanne bombardowanie cząstkami o prędkości równej tysiąckrotnej prędkości dźwięku z astronomicznie śmiesznie małej odległości 150 milionów kilometrów na dłuższą metę na pewno by nam nie służyło; w dalszym ciągu wywodów podamy na to jeszcze kilka konkretnych przykładów.

A więc: wiatr słoneczny chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym. A co chroni nas przed wiatrem słonecznym? Zaskakująca odpowiedź brzmi: owa słaba siła, która zaledwie wystarcza na skierowanie igły magnetycznej ku pomocy, a jest nią pole magnetyczne!