Аарон Робертс, математик из Центра космических полетов им. Годдарда (НАСА), сделал то, что до него никому не удавалось, – описал в уравнениях поведение солнечного ветра, и это описание с удивительной точностью совпало с реальными наблюдениями.
Обычно такие масштабные процессы, зависящие от множества самых различных факторов, ученые пытаются описывать с помощью подгонки математических моделей под наблюдаемые события. То есть сначала увиденное они пытаются описать уравнениями, которые приблизительно описывают происходящее, строят карту процесса, сравнивают ее с реальным положением дел, корректируют уравнения - и так, итерациями, доводят модель если не до полного совпадения с реалиями, то хотя бы до удобоваримого уровня.
С солнечным ветром, этим гигантским, почти хаотическим потоком частиц солнечного вещества, который определяет космический климат всей Солнечной системы, такой метод до сих пор успеха не приносил. Ситуацию безумно усложняло то обстоятельство, что потоки солнечного вещества несут с собой свои собственные магнитные поля, которые добавляют множество факторов, управляющих движением этих потоков, и которые математически описать не удавалось.
Единственное, что было известно еще с 70-х годов прошлого века: движение солнечного ветра часто напоминает так называемые альфвеновские волны. По словам Робертса, «если вы возьмете скакалку за один конец и начнете трясти ее так, чтоб по веревке пошли волны, это и будут волны Альфвена. В данном случае волнующаяся веревка – это линия магнитного поля». Особенность таких волн заключалась в том, что они всегда имеют одинаковую амплитуду, но направлены случайным образом. Продолжая эту достаточно грубую аналогию, можно сказать, что свободный конец веревки всегда находится на одном и том же расстоянии от центра, но в какой точке сферы, окружающей этот центр, он будет находиться, - неизвестно.
По словам Робертса, основная трудность заключалась в том, что никто не мог понять, почему амплитуда остается постоянной, и из-за этого было очень трудно найти уравнения, удовлетворяющие всем характеристикам магнитного поля.
Заслугой Робертса было то, что он смог найти способ их описать. Естественно, он надеялся, что в результате получит совпадение модели и реально наблюдаемых движений в солнечном ветре, но даже он удивился тому, насколько близким оказалось это совпадение. Он увидел на своей модели не только колебания одинаковой амплитуды, но также и случайные скачки напряженности – которые регистрируются в наблюдениях за солнечным ветром, но никакого объяснения не имеют. Модель оказалась реалистичнее, чем ожидали.
Конечно, причину всех этих странных явлений в солнечном ветре еще предстоит выяснять – описание Робертса носит так называемый феноменологический характер. Так, например, феноменологическая теория сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау хорошо описывает поведение сверхпроводника, но причины явления не касается – чуть позже ее объяснили Бардин, Купер и Шриффер с помощью своих знаменитых куперовских электронных пар. Так же и здесь – благодаря Робертсу физики смогут лучше понимать и предсказывать поведение солнечного ветра - и, возможно, предотвращать повреждения, которые могут быть нанесены его мощными порывами спутникам связи и систем позиционирования, однако объяснение этого поведения еще ждет своих Бардина, Купера и Шриффера.
