Разработка методов определения абсолютного возраста и геохронологической шкалы [23,31].
Разработка метода определения палеотемператур по изотопному составу, изучение палеоклимата [32].
Разработка и совершенствование концепции климата, проблема Солнце - погода - климат [1-4,8,10-12,33,34].
Разработка модели общей циркуляции атмосферы на ионосферных уровнях [35-37].
Исследования магнитного поля Земли в прошлые эпохи ( палеомагнетизма) [38].
Изучение воздействия солнечной активности на биосферу [39,40].
Разработка новых методов наблюдений и исследований в СЗФ [16,41,42].
В последние годы в СЗФ появилось еще одно направление работ - суть в том, что в наше время значительное развитие получили энергетика, промышленность, транспорт и различные системы, использующие мощные радиопередающие средства. Деятельность энергетических, промышленных и транспортных комплексов сильно загрязняет окружающую среду и оказывает существенное влияние на протекание естественных явлений и процессов, наблюдаемых и изучаемых СЗФ. Изучение антропогенных воздействий на окружающую среду является сегодня одной из задач СЗФ.
Длительное время отдельные дисциплины, например метеорология или климатология, развивались как таковые, но теперь, очевидно, необходима какая-то интеграция, поскольку весь механизм солнечно-земных связей надо изучать и в целом, и во взаимодействии всех его частей. Для достижения дальнейших успехов в изучении солнечно-земных связей необходимо объединить результаты исследований во всех перечисленных областях и интерпретировать эти результаты совершенно новым образом.
Менялись эпохи, менялся уровень наших знаний об окружающей среде - менялись и названия обсуждаемой совокупности научных направлений: учение о земном магнетизме, геофизика, планетарная геофизика, гелиогеофизика, физика солнечно-земных связей. Теперь следует остановиться на названии солнечно-земная физика.
Отличительные особенности. Для четкого определения научного направления или совокупности наук следует указать изучаемый предмет, пространственные и временные масштабы, методику и взаимоотношения со смежными дисциплинами.
В настоящее время очевидно, что предметом СЗФ следует определить физическую систему, основные элементы которой суть Солнце, ближнее космическое пространство и планета Земля - ее твердое тело, гидросфера, атмосфера и магнитосфера и естественный спутник Луна [1-3,6,8,16,43]. Эта физическая система представляет собою согласованный в своих частях механизм; конечно, необходимо изучение всех его частей и каждой части в отдельности, но изучение этих частностей должно выполняться с полным представлением обо всей названной физической системе как о целом.
О временных и пространственных масштабах СЗФ можно заметить следующее. Все или почти все явления и процессы, наблюдаемые и исследуемые СЗФ, суть явления и процессы энергозависимые. Основным источником энергии в системе Солнце-Земля является Солнце. Количество энергии Солнца, испускаемое во всем диапазоне частот - от жесткого рентгена до метрового радиодиапазона - и получаемое по нормали единичной площадкой на границе земной атмосферы для среднего расстояния от Земли до Солнца в единицу времени называется солнечной постоянной [22]. Солнечная постоянная очень слабо, в пределах 2,5%, зависит от среднего числа солнечных пятен. Известно, что в первой половине прошлого столетия эта величина изменялась лишь в пределах 1%. Основная часть - 99,9% общей энергии испускаемого излучения содержится в диапазоне от 1,2x103 до 1x105 ангстрем (область частично ультрафиолетового, оптического и частично инфракрасного диапазонов). Эта наиболее богатая энергией часть солнечного спектра полностью определяет энергообмен в нижней и средней атмосфере [8,22]. Экспериментальные измерения полного потока энергии Солнца относятся к очень малому, по сравнению со всей историей Земли, промежутку времени, но основные фактические данные статистики звезд и объясняющие их теоретические представления современной астрофизики приводят к выводу о стабильности светимости Солнца для промежутков времени порядка миллиардов лет. Гарантами стабильности светимости Солнца являются, по мнению астрофизиков [2,44], устойчивое положение Солнца на диаграмме Герцшпрунга - Рассела и масса Солнца. Все это находит подтверждение в палеоклиматических исследованиях.
Плотность потоков солнечного излучения в рентгеновском и дальнем ультрафиолетовом диапазонах варьируется очень сильно - здесь имеют место и вариации солнечной активности с различной периодичностью, и отдельные солнечные вспышки [3,14,21,45-47]. Эти вариации потока не могут изменить хотя бы на заметные доли процента общий поток энергии, но оказывают решающее влияние на поглощение солнечного излучения и энергообмен в атмосфере на высотах 80-1000 км. Цикличность солнечной активности хорошо изучена на большом экспериментальном материале; в настоящее время известны 11-летний, 22-летний и 80-90-летний солнечные циклы. Известны циклы большой длительности - порядка 6 столетий; хорошо изучены вариации солнечной деятельности в пределах 11-летнего цикла. Кроме того, в настоящее время в СЗФ известны натуральные процессы, имеющие четкий сезонный ход, 27-суточную повторяемость, суточный ход.
Сказанное выше объясняет значимость многолетних однородных рядов в СЗФ и невозможность решения отдельных проблем за 10-20 лет.
Так обстоит дело с характерными для СЗФ временными интервалами.
Что касается пространственных масштабов, то понятно, что основные события разыгрываются в ближнем космосе на участке Солнце-Земля, т.е. для подавляющего числа задач СЗФ пространство можно считать ограниченным орбитой Земли. Для некоторых задач следует учитывать влияние солнечного ветра на расстояниях до нескольких сотен астрономических единиц. Есть также свидетельства о гравитационном влиянии планет на солнечную активность - в этих случаях, очевидно, должны учитываться события во всей Солнечной системе.
Методология СЗФ основана на измерительном наблюдении. СЗФ является важнейшим фрагментом естествознания. СЗФ изучает явления и процессы, происходящие в природе; все эти явления и процессы можно наблюдать при помощи измерительных приборов. Можно утверждать, что к настоящему времени все дисциплины СЗФ трансформировались из дисциплин описательных в дисциплины точные. Подавляющее большинство исследований по проблемам СЗФ выполнено путем статистического или физико-статистического анализа материалов наблюдений. Исследователь здесь не имеет в своем распоряжении лабораторных установок и не может организовать многократные эксперименты при совершенно идентичных условиях.
Во всех дисциплинах СЗФ наблюдения выполняются за явлениями и процессами природы в натуральных условиях, которые, естественно, изменяются ото дня ко дню, от сезона к сезону, от года к году. Изменения окружающих условий вызывается многими причинами - и изменением уровня солнечной активности, и изменением погодных условий, и вариациями геомагнитного поля и многими другими обстоятельствами. Здесь одновременно имеет место целый ряд причинно-следственных соотношений, соотношений оказывающих влияние, иногда и нелинейное, друг на друга, поэтому правильно и четко выделить искомое причинно-следственное соотношение часто бывает затруднительно. По этим причинам в СЗФ оперируют не только с физическими законами, но часто и с закономерностями, т.е. проявлениями причинно-следственных связей в среднем, для большого числа случаев. Одной из важнейших задач исследователя является правильная, объективная оценка условий наблюдений, извлечения из экспериментального материала достоверной информации об изучаемом явлении, и установление закономерности [48]. Еще раз следует подчеркнуть, что это обстоятельство, а также характерные временные масштабы процессов в СЗФ делают исключительно важными многолетние однородные наблюдения.
Значительную роль в СЗФ играет морфологический анализ [3,8,43]
Некоторые исследования в СЗФ выполняются путем расчетов на различных моделях. Построение модели исследуемого объекта или явления порою бывает важнейшим, иногда заключительным этапом работы. Здесь используют модели физические или эмпирические; модели часто оказываются необходимыми для ряда прикладных задач, в частности для решения задач прогнозирования.
Весьма важным, весьма актуальным является вопрос об истинности, вопрос о достоверности выводов, теорий или моделей. Каждый исследователь, находящийся на заключительном этапе работы, обобщая результаты и формулируя выводы, должен представлять, насколько правильными являются его взгляды, утверждения. Сложность обсуждаемого раздела естествознания, отсутствие экспериментального материала в нужном объеме, необходимость вводить ряд предположений и допущений приводят иногда к появлению нескольких вариантов концепций, моделей или теорий. Вопрос доказательства истинности является вопросом достаточно интересным и сложным в общенаучном и философском плане. Вопрос этот остается для СЗФ актуальным, его следовало бы рассмотреть в отдельных публикациях.
Влияние астрономии и СЗФ на формирование нашего мировоззрения переоценить трудно - оно колоссально. Значительна роль СЗФ в формировании представлений о единстве природы, взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов. Уже подчеркивалось очень большое влияние астрономии и СЗФ на формирование и развитие смежных научных дисциплин - философии, математики, физики, биологии и медицины [1,8,16,32,39,40,43,49].
Ни одна наука, кроме СЗФ, не предложила и не имела таких крупных, содержательных, комплексных проектов, как Международные Полярные Годы, Международный Геофизический Год и все последующие международные программы и проекты [49,50].