Солнце является определяющим источником энергии на Земле. Эта энергия поступает в виде излучения. Так называемая солнечная постоянная – количество солнечной энергии на орбите Земли в единицу времени на единицу площади (1365 Вт/м2) мало меняется с солнечным циклом (около 0,1%), так что от года к году Земля получает примерно одинаковое количество солнечной энергии. В течение года изменения этой величины составляет примерно 7%, что связано с тем, что орбита вращения Земли вокруг Солнца не круговая, а слегка эллиптическая, и величина получаемой Землей лучистой энергии от Солнца меняется с расстоянием от Солнца.

Механизм перерабатывания солнечной лучистой энергии атмосферой Земли является ключевым в понимании того, как Солнце влияет на атмосферные процессы, к которым относится и погода. И это влияние не является прямым и простым. Погода – это текущее состояние нижней атмосферы Земли, формируемое в основном взаимодействием воздушных масс океан-суша. Не следует путать погоду и климат, который определяется большими временными масштабами (десятки лет). Так как же Солнце влияет на погоду?

В результате многолетних исследований складывается следующая картина. Магнитное поле Солнца модулируется солнечным циклом – в максимуме цикла поле сильное, в минимуме слабое, от цикла к циклу величина максимума цикла (число солнечных пятен) также изменяется, как и длительность самого цикла. Земля находится внутри магнитосферы Солнца, и значение поля Солнца влияет на отклонение галактических космических лучей (ГКЛ), и соответственно на их проникновение внутрь магнитосферы Солнца, в том числе и на Землю. Установлено, что интенсивность ГКЛ является фактором, влияющим на облакообразование. Чем больше интенсивность ГКЛ, т.е. чем меньше магнитное поле Солнца (слабее солнечный цикл), тем больше образуется облаков. Облака влияют на альбедо – отражение солнечного излучения от Земли, на нагрев океана и суши. Разные облака, высокие и низкие, по-разному влияют на поглощение и отражение солнечного излучения, и здесь возможны разные сценарии для альбедо – уменьшение и увеличение. В описанной схеме солнечная активность выступает в роли модулятора атмосферных процессов, которые имеют определенный временной сдвиг по отношению к происходящим на Солнце процессам.

Как принято говорить, человек изучает Солнце испокон веков, т.е. с появлением человека, и все мы знаем, что без Солнца невозможна жизнь на Земле. В изучении Солнца выделяют два аспекта – астрофизический или фундаментальный, который связан с тем, что Солнце – это типичная звезда, каких много во Вселенной, но только Солнце мы может изучать не как точечный объект, а детально наблюдая его поверхность, т.е. изучение Солнца дает нам представление, какие процессы могут происходить на далеких звездах и какие конкретные формы могут приобретать происходящие на звездах явления и процессы.

Второй аспект изучения Солнца связан с его влиянием на Землю. Здесь наряду с научными задачами солнечно-земной физики много практических аспектов. Влияние Солнца и его активности на Землю, на деятельность человека на Земле и в космосе с технологическим развитием цивилизации становится все более ощутимым. Состояние околоземного космического пространства, которое характеризуется сегодня как космическая погода, полностью определяется солнечной активностью, и многие современные технологии и сферы человеческой деятельности подвержены серьезному ее воздействию. Здесь, для краткости, можно перечислить следующее: аномальное торможение и изменение орбит низкоорбитальных спутников в периоды магнитных возмущений, обусловленных солнечной активностью; нарушение и выход из строя оборудования спутников, ухудшение точности навигационных сигналов ГЛОНАСС и GPS в периоды геомагнитных возмущений; возрастание радиационной опасности для космонавтов и нарушение радиосвязи в периоды солнечных вспышек. На Земле возникают нарушения в работе протяженных линий электропередач, электроники железнодорожного транспорта, трубопроводов и т.д. по причине возникновения в них геомагнитно-индуцированных токов, и т.д. и т.п. Все это требует контроля состояния прогноза активности Солнца, дабы избежать негативных последствий.

Теперь о сельском хозяйстве. Давно была замечена корреляция урожайности с уровнем солнечной активности. Цепочка этих связей не простая, до сих пор исследователи работают над расшифровкой тех закономерностей, которые лежат в ее основе. Знания о солнечной активности и правильной прогноз ее на будущее является ключевым фактором в оценке того, что можно ожидать на Земле. Здесь достигнут определенный прогресс, но пока он недостаточен, и многие прогнозы не оправдываются, а значит, возникают определенные ущербы и потери. Чтобы их избежать и нужно изучать Солнце и его влияние на Землю.

В марте 1989 года в Канаде, в провинции Квебек была ситуация, которую можно отнести к панической. Солнечная вспышка на Солнце вызвала на Земле магнитную бурю, которая парализовала всю энергосистему провинции, включая столицу Канады Оттаву. Наведенные магнитной бурей геомагнитно-индуцированные токи вызвали перегрузки в энергосети, отключились защитные реле, перегорели трансформаторы, на 9 часов было отключено электричество, перегорел силовой трансформатор на атомном заводе, остановись непрерываемые производства (конвейеры, металлоплавительные заводы и т.д.), ущерб составил около 2 млрд.долларов. После такого события Солнце было взято еще под более жесткий контроль, и целая серия космических аппаратов разных космических агентств непрерывно следит за состоянием Солнца.

Космический проект «Интергелиозонд» разрабатывается для изучения внутренней гелиосферы (околосолнечного пространства) и Солнца с близких расстояний. В этом проекте космический аппарат (КА) с комплексом научной аппаратуры, которая будет наблюдать Солнце и проводить измерения параметров солнечного ветра в месте нахождения КА, должен сближаться с Солнцем за счет многократных гравитационных маневров у Венеры.

Такие маневры возможны, так как периоды вращения КА и Венеры вокруг Солнца соизмеримы (2:3). Это позволяет сэкономить топливо и уменьшить время перелета в окрестности Солнца (до расстояний 30-40 радиусов Солнца, расстояние от Земли до Солнца 207 солнечных радиусов), куда попасть не так просто, так как нужно сбросить большой момент количества движения, связанный с вращением Земли вокруг Солнца.

Гелиоцентрическая орбита «Интергелиозонда» вблизи Солнца позволит наблюдать его поверхность с высоким пространственным разрешением, и измерить параметры солнечного ветра вблизи Солнца. Это позволит лучше понять природу активных явлений на Солнце, механизмы нагрева солнечной короны и ускорения солнечного ветра и т.д.. Возможно будет наблюдать невидимую с Земли сторону Солнца, наблюдать идущие в направлении Земли солнечные выбросы и т.д.

В основном варианте проекта космический аппарат должен иметь тепловой защитный экран для предохранения научной аппаратуры и систем КА от перегрева вблизи Солнца, что является сложной технологической задачей. Во втором варианте гравитационные маневры у Венеры используются не для сближения аппарата с Солнцем, а для наклонения плоскости орбиты КА к плоскости эклиптики, что позволит впервые наблюдать Солнце из внеэклиптического положения (Земля и все планеты находятся в плоскости эклиптики) и увидеть, как выглядит Солнце сверху, если смотреть с полюсов. Окончательный вариант миссии будет определен по результатам проработки всех технических вопросов реализации проекта.