Заряженные частицы Солнца, которые выбрасываются из активных его областей, вытягивают магнитные поля солнечных пятен в межпланетное пространство.
Поскольку Солнце вращается вокруг своей оси, то сноп заряженных частиц закручивается наподобие струи воды, бьющей из вращающегося поливального устройства.
Если посмотреть на эту картину в плоскости земной орбиты, то в одних секторах солнечное магнитное поле направлено от Солнца, а в других — к нему. Таких секторов может быть несколько (4−5).
Было установлено, что когда Земля, совершая орбитальное движение вокруг Солнца, выходит из сектора, в котором магнитное поле направлено к Солнцу, и входит в сектор магнитного поля обратного направления, изменяется площадь земной атмосферы, занятая циклонами.
Установление этого фундаментального факта послужило началом совершенно нового подхода к проблеме прогнозирования погоды. Здравый смысл, подсказывающий, что причина ее изменения находится на Солнце, и на этот раз не подвел.
Только доказательство этого надо было искать в изменении не волнового излучения Солнца, а корпускулярного, т. е. солнечных заряженных частиц различных энергий. И если прежде метеорология должна была решать проблемы формирования погоды, ограничиваясь процессами в погодном слое (от поверхности Земли до высоты 20 км), то теперь ситуация менялась в корне. Эту проблему нельзя уже было укладывать в рамки тропосферы, ее следовало распространить до Солнца.
Все начинается в активных областях Солнца. После хромосферной вспышки происходит выброс заряженных частиц, которые движутся от Солнца в радиальных направлениях и достигают орбиты Земли. Кроме высокоэнергичных заряженных частиц (главным образом протонов и в меньшей мере ядер других легких химических элементов), из поверхности Солнца непрерывно исходит солнечный ветер, являющийся продолжением солнечной короны.
Он состоит из малоэнергичных заряженных частиц. Свойства солнечного ветра (его плотность и скорость) зависят от степени возмущения Солнца: с усилением активности солнечный ветер усиливается.
Магнитосфера Земли обдувается солнечным ветром и под его давлением деформируется соответственным образом. При этом в магнитосфере образуются определенные области, через которые заряженные частицы Солнца проникают в земную атмосферу и вызывают там целый ряд различных процессов. В них энергия заряженных частиц передается атмосферному газу, вызывая изменения в его динамике и меняя, таким образом, его циркуляцию.
Воздействие заряженных частиц, приходящих от Солнца, на атмосферу может происходить несколькими путями.
Во-первых, изменением количества озона. Известно, что земная атмосфера на высотах стратосферы содержит озон, который, несмотря на его небольшую концентрацию (в абсолютном исчислении), играет исключительно важную роль в тепловом режиме нижележащей атмосферы. Он поглощает ультрафиолетовые излучения Солнца и тем самым аккумулирует солнечную энергию.
Изменение количества озона поэтому самым непосредственным образом связано с изменением теплового режима тропосферы, а значит, и ее динамического режима. Измерения показали, что во время вторжения в атмосферу высоких широт высокоэнергичных протонов количество озона в стратосфере уменьшается примерно на 20%. Такой эффект наблюдается только в высоких широтах, а на широтах 55−65° с. ш. он постепенно уменьшается (с понижением широты).
Во-вторых, заряженные частицы Солнца, нарушают электрический потенциал атмосферы и тем самым влияют на образование грозы. Роль атмосферного электричества в процессах изменения погоды очень велика. Поскольку заряженные частицы Солнца способны изменять электрический потенциал ионосферы относительно поверхности Земли, они, таким образом, могут весьма эффективно оказывать влияние на процесс формирования погоды.
В-третьих, под действием заряженных частиц атмосфера и ионосфера высоких широт нагреваются, образуя источники различных волновых движений (планетарных и гравитационных волн). Экспериментально доказано, что эти волны возникают в высоких широтах в областях вторжения заряженных частиц и затем распространяются на огромные расстояния, перенося с собой энергию, пришедшую от Солнца.
Для того чтобы понять, как солнечная активность влияет на перемену погоды на Земле описанными выше путями (изменение количества озона, изменение электрического потенциала ионосферы, возбуждение гравитационных и планетарных волн), необходимо детально рассмотреть физическую сущность происходящих процессов, которые начинаются на Солнце и заканчиваются в погодном слое атмосферы.
Не вызывает сомнения, что проблема прогнозирования погоды становится в один ряд с проблемой солнечно-земных связей. Теперь уже экспериментально подтверждено, что формирование погоды определяется космическими факторами, такими, как солнечные заряженные частицы, солнечный ветер, межпланетное магнитное поле и др. Поэтому научиться четко прогнозировать погоду в настоящее время — это значит решить вопрос о связи космоса и погоды на Земле.