Рис. 1. Сцена сбора урожая в эллинистическом Египте при династии Птолемеев (IV в. до н.э.)
25−26 столетий назад на Земле после длительного господства холодного климата наступило субатлантическое потепление, благоприятное для земледелия. На полях Вавилона, свидетельствует Геродот, обычно собирают урожаи хлебных злаков сам-двести (свыше 250 ц/га, по нашим мерам), а в хорошие годы — сам-триста (т.е. почти 400 ц/га), причем «листья пшеницы и ячменя достигают там целых четырех пальцев в ширину». Историк сообщает, что в Ливии на Кинипской земле также получают урожаи сам-триста. Для сравнения: многие десятилетия XX в. урожаи зерновых в Ираке держались на уровне 10 ц/га, а в Ливии — 7 ц/га.
Пик субатлантического потепления, называемый римским климатическим оптимумом, пришелся на время с 200−300 г. до н. э по 400 г., когда в Эйкумене температура воздуха была выше, а суммы осадков больше, чем в прошлые века. Это обеспечило быстрый прогресс сельского хозяйства и объединение античного мира. На западе, в империи Рима развивается агрономия, достижения которой представляют интерес даже спустя тысячелетия. Марк Теренций Варрон (I в до н.э.) считает средними для Италии сборы на уровне сам-десять, Плиний Старший (I в.) пишет о рекордных урожаях сам-сто в Сицилии, Бетике (Юго-Восточная Испания) и Египте (Рис. 1).
На востоке, в Китае Цинь Шихуанди создает первое высокоцентрализованное государство, позднее в империи детально разрабатываются правила эффективной политики в области сельского хозяйства на базе «учения о наиболее полном использовании сил земли» (Ли Куй), системы «» (Ван Ман) и других концепций. Создаются технологии, увеличивающие производительность труда земледельцев, — севооборот, пахота железным плугом и механизированный сев (Рис. 2).
Рис. 2. Сеялка времен династии Хань (206 г. до н.э. – 220 г. н.э.)
Тем временем в Индии Чандрагупта строит гигантскую империю Мауриев, где были приняты единые правовые нормы, стимулировавшие производство и торговлю, крестьяне освобождались от налогов, за счет казны прокладывались каналы и дороги, возводились зернохранилища и другие общественные здания.
Закономерно, что с окончанием климатического оптимума в V в. фактически одновременно из-за вторжений варваров западная часть Римской империи перестала существовать, а от Китайской империи отделилась северная половина, где возникло более полутора десятков враждовавших между собой государств. С 450 г. Индия также переживала нашествия варваров (гуннов), в результате чего распалось царство Гуптов.
Синхронные волнообразные изменения природы и общества многовекового масштаба в пространстве Евразии указывают на возмущение биосферы космическими силами.
Хорошо изучены короткие 11-летние и 22-летние циклы солнечной активности, хотя их климатообразующая роль остается предметом острых дискуссий. Установлена реальность циклов Миланковича в орбитальном движении планеты, определяющих колебания прихода солнечной радиации к земной поверхности с периодичностью, измеряемой десятками тысяч лет. Сведения же о закономерностях изменений потока энергии, поступающей в биосферу с характерными временами порядка сотен и тысяч лет, в мировой литературе практически отсутствуют. Между тем они представляют наибольший интерес для истории и палеогеографии.
См. статью А. Ю. Ретеюма «Открыта причина наступления солнечных минимумов и земных похолоданий».
Значительный вклад в преодоление указанного пробела в наших знаниях внес Поль Хозе, который еще в 1936 г. поставил вопрос о передаче момента количества движения от планет к звезде, а в 1965 г. компьютерными расчетами доказал, что 179-летние циклы перемещения Солнца относительно барицентра Солнечной системы действительно проявляются в его активности.
Существование связи между движением Солнца и гелиофизическими процессами отражает факт пропорционального отношения между циклами: 179 лет ≈ 22 года х 8. Логично предположить, что, подобно 22-летнему циклу, 179-летний цикл состоит из двух половин длительностью около 90 лет и, в свою очередь, входит в состав хрона, большего по размеру в два раза. Это подтверждено фактами. Околовековой солнечный цикл был открыт А. П. Ганским в начале XIX в. Что касается цикла, охватывающего пары 179-летних периодов, его существование обнаруживается при анализе длительного ряда величин полного солнечного излучения, восстановленного по изотопу бериллия-10 (Рис. 3).
Рис. 3. Сложная положительно-отрицательная аномалия солнечного излучения у временной границы 179-летних периодов, приуроченной к середине 358-летнего цикла движения Солнца относительно барицентра Солнечной системы (осреднение за период около 5000 лет)
Продолжая аналогию, нужно ожидать, что восемь идущих друг за другом 179-летних периодов создают четко выраженный хрон длительностью около 1430 лет. И это — реальность (Рис. 4).
Рис. 4. 1430-летний цикл полного солнечного излучения: пример периода 559−1989 гг. с полиномиальным трендом. Хорошо выражены две неравные по активности 715-летние части и сильнейшее возмущение атмосферы Солнца в середине периода
Рис. 4. 1430-летний цикл полного солнечного излучения: пример периода 559-1989 гг. с полиномиальным трендом. Хорошо выражены две неравные по активности 715-летние части и сильнейшее возмущение атмосферы Солнца в середине периода
Конкретные периоды, принадлежащие к 1430-летнему циклу, обладают рядом индивидуальных особенностей. Данное обстоятельство, а также экстраполяция выявленной закономерности восьмеричной структуры солнечных циклов позволяет выдвинуть гипотезу о хроне длительностью в 11 440 лет.
Чем отличалась активность Солнца в те века, когда развертывались события осевого времени? Важно подчеркнуть, что это был всего один 1430-летний период. История формирования человека современного типа охватывает годы, тяготеющие к середине цикла, отмеченной, во-первых, уникально большим количеством энергии, поступившей в биосферу и, во-вторых, малой амплитудой ее колебаний (Рис. 5 и 6).
Рис. 5. Полное солнечное излучение в 1430-летний период, совпавший с осевым временем, и фоновое излучение в остальные периоды. Четко видна короткая эпоха 600−900 гг. от начала цикла, соответствующая римскому климатическому оптимуму
Рис. 5. Полное солнечное излучение в 1430-летний период, совпавший с осевым временем, и фоновое излучение в остальные периоды. Четко видна короткая эпоха 600–900 гг. от начала цикла, соответствующая римскому климатическому оптимуму
Рис. 6. Полное солнечное излучение в 1430-летний период, совпавший с осевым временем, и фоновое излучение в остальные периоды (осреднение за 88 лет)
Интересующий нас период образует как бы вершину гигантской волны протяженностью более 9 тыс. лет (Рис. 7).
Рис. 7. Полное солнечное излучение за 9370 лет и полиномиальный тренд
Зная о существовании восьмеричной иерархии, можно полагать, что перед нами последний период 11 440-летнего цикла. Момент его завершения установлен — 1990 г., когда центр Солнца занял место барицентра Солнечной системы. Начало датируется 9450 г. до н.э., когда таяли остатки четвертичного оледенения Земли. Впереди — десятилетия, если не века, относительно спокойного Солнца.
Науке потребовался почти век, чтобы принять гениальный результат Милутина Миланковича, согласно которому в режиме атмосферы Земли происходят перестройки продолжительностью в десятки тысяч лет, порожденные вариациями орбиты. Доказать зависимость климата от астрономического фактора в короткие времена до сих пор не удавалось, хотя обнаружены соответствующие свидетельства, например, следы отклика на цикл Швабе первобытных лесов возрастом около 290 млн лет. Проблема в том, что не известен механизм, который бы мог обеспечить превращение в мощный климатообразующий импульс скромной по величине разницы в полном излучении звезды между годами больших солнечных максимумов и минимумов, измеряемой всего 0,5−0,7%. Как показано ниже, реальная причина глобальных изменений окружающей среды — не колебания солнечной радиации, не деятельность человека разумного, и реальные её следствия — не просто нарушение установившегося режима воздушной оболочки. Речь идет о движении масс всей Солнечной системы и возмущении целого тела планеты.
Извержение вулкана Фаградальсфьядль в Исландии 19 марта 2021 г. Не проявлял активности 6 тыс. лет
В середине ноября 2021 года на Северном морском пути тяжелые льды остановили движение 24 судов. Такая обстановка возникла впервые за много лет. Спутниковые снимки говорят о том, что первые признаки сдвига сезонных сроков на акватории Восточно-Сибирского моря появились еще в июне (Рис. 1). Это событие, произошедшее на фоне длительного потепления, — одна из серии аномалий, наблюдаемых в Арктике и Субарктике, которые требуют четкого физического объяснения.
Прежде всего имеются в виду факты ускоренного таяния льдов. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) 20 лет назад полагала, что «потепление в Арктике так же велико, как в любой другой части мира, о чём свидетельствуют ежедневные максимальные и минимальные температуры». В последнее время потепление на высоких широтах предлагается считать эффектом обратной связи, поддерживаемой за счет снижения альбедо земной поверхности и увеличения площади открытой воды. Особая чувствительность природы Севера не подлежит сомнению, однако вопрос заключается в географическом положении источника энергии. Гипотеза поступления тепла с юга поддается проверке.
Рассмотрим ход температуры приземного слоя воздуха у Северного полюса (Рис. 2).
Рис. 2. Температура воздуха в январе на широтах 80-90° с.ш. Показан линейный тренд
Как видим, потепление происходит при морозной погоде в условиях полярной ночи, причем тогда, когда площадь льдов мало изменилась.
Характер теплообмена Арктики хорошо отражает направление и скорость меридионального ветра. Имеющиеся данные (Рис. 3) указывают на преобладание северного переноса воздуха в тропосфере пограничного субарктического пояса; иначе говоря, Арктика изолируется от окружающего пространства.
Рис. 3. Меридиональный ветер на широтах 60-65° с.ш. Показан линейный тренд
Наконец, нужно принять во внимание несоответствие между размещением населения в Северном полушарии как потенциальным климатообразующим фактором и трендами температуры воздуха в отопительный сезон, особенно очевидное к северу от 60-й параллели (Рис. 4 и 5).
Рис. 4. Тренды изменений температуры приземного слоя воздуха по широтам
Рис. 5. Распределение городского населения по широтам Северного полушария (2021 г.)
Таким образом, гипотеза внешнего импульса не подтверждается.
Если в самом деле «Арктика — кухня погоды», должен быть и очаг. Обнаруживаются несколько признаков увеличения в Арктике внутренней энергии. Достаточно назвать три из них, касающиеся разных геосфер. Во-первых, к ним относится рост сейсмической активности недр (Рис. 6).
Рис. 6. Землетрясения с магнитудой ≥ 5 к северу от широты 60° в период 1990-2021 гг. Показан линейный тренд
Во-вторых, высокий динамизм Восточно-Сибирского моря, отделенного от центров действия в Тихом и Атлантическом океанах более статичными Чукотским морем с одной стороны и морем Лаптевых с другой (Рис. 7).
Рис. 7. Межгодовые изменения площади льдов в море Лаптевых, Восточно-Сибирском море и Чукотском море. Январь
В-третьих, процесс разрушения озонового слоя, исключительно важный для понимания сути происходящего в природе Арктики. Последняя, уникальная по величине и длительности жизни отрицательная аномалия озона существовала в 2020 году на протяжении четырех (!) месяцев (Рис. 8 а, б, в, г).
Рис. 8а. Аномалия озона, январь 2020 г
Рис. 8б. Аномалия озона, февраль 2020 г
Рис. 8в. Аномалия озона, март 2020 г
Рис. 8г. Аномалия озона, апрель 2020 г
В то время над полуостровом Таймыр в стратосфере на уровне 50 гПа скорость зонального ветра превышала 30 м/c, и в аномалии происходило многократное обновление воздуха в течение суток, но, несмотря на интенсивное привнесение газа со стороны, центр практически не менял своего положения более 120 дней. Такую устойчивость можно объяснить только тем, что в данном месте находится постоянный источник разрушения озона. Географическая сущность его понятна — это высокоактивная зона сочленения Тихоокеанского и Континентального полушарий, проходящая по меридиану 102° в.д. Перед нами неоспоримое доказательство реальности поразительного эффекта удаления озона из стратосферы при дегазации глубинного водорода, открытого Владимиром Леонидовичем Сывороткиным 30 лет назад.
Как и следовало ожидать, момент дегазации в 2020 году был отмечен не только снижением общего содержания озона до рекордных значений, но и развитием комплекса последствий соединения водорода с кислородом, включая рост до абсолютного максимума температуры воздуха у земной поверхности (Рис. 9) и содержания в нем влаги (Рис. 10), а также необычное сокращение площади морских льдов (Рис. 11).
Рис. 9. Рекордно высокая температура приземного слоя воздуха в феврале 2020 г., район полуострова Таймыр (60-70° с.ш., 100-110° в.д.)
Рис. 10. Аномалия содержания в атмосфере воды, образующей осадки в феврале 2020 г., район полуострова Таймыр (60-70° с.ш., 100-110° в.д.)
Рис. 11. Сокращение льдов в море Лаптевых в феврале 2020 г
В стратосфере между тем наблюдалось сильнейшее похолодание, достигшее абсолютного минимума из-за незначительной поглощающей способности озонового слоя (Рис. 12).
Рис. 12. Температура воздуха в феврале на уровне 50 гПа стратосферы над полуостровом Таймыр (60-70° с.ш., 100-110° в.д.)
Глубинный водород поступает из ядра Земли, которое испытывает колоссальное давление со стороны расширяющегося Южного полушария (Рис. 13).
Рис. 13. Грушевидная форма Земли по данным спутниковой геодезии
Наиболее интенсивный подъем водорода в мантии идет в зоне проекции пограничного слоя ядра вдоль 60° с.ш. (Рис. 14)
Рис. 14. Схема проекции пограничного слоя ядра Земли, расположенного на глубинах около 3000 км
О явлении водородной дегазации можно судить в первую очередь по распределению эпицентров глубокофокусных землетрясений (Рис. 15).
Рис. 15. Землетрясения магнитудой ≥ 3 с глубиной очага ≥ 100 км в литосфере высоких широт. Осреднение за период 1990-2021 гг
Закономерно, что на широте проекции пограничного слоя ядра фиксируется разрушение озонового слоя быстрыми темпами (Рис. 16).
Рис. 16. Общее содержание озона в атмосфере на широтах 60-65° с.ш. в марте 1970-2020 гг. Показан линейный тренд
Именно к широте 60° приурочено резкое усиление процесса истончения озонового слоя (Рис. 17).
Рис. 17. Линейный тренд изменения общего содержания озона в атмосфере Северного полушария. См. для сравнения рис. 4
Помимо многочисленных косвенных свидетельств ускорения водородной дегазации на планете, в последние десятилетия есть прямые доказательства его реальности. Имеются в виду результаты наблюдений, проводимых по программе Advanced Global Atmospheric Gases Experiment на берегу острова Ирландия, хотя он относится к тектонически спокойному региону, находящемуся много южнее аномальной зоны 60-й параллели (Рис. 18).
Рис. 18. Концентрации водорода в приземном слое воздуха в марте 2000-2020 гг. на станции Mace Head ( 53° с.ш., 10° з.д.). Показан линейный тренд
Возникает естественный вопрос: в чем причина наблюдаемого ускорения водородной дегазации? Ответ на него дан ниже.
Благодаря исследованиям Юрия Владимировича Баркина мы знаем, что ядро планеты перемещается к Северному полюсу.
Юрий Владимирович Баркин (1951-2016)
Собственно говоря, этого следовало ожидать, помня о грушевидности формы Земли, которая была открыта еще в 1959 году группой геодезистов под руководством Джона Алоиса О’Кифи.
Джон Алоис О’Кифи (1916-2000)
Феномен движения ядра в северном направлении помогает установить происхождение парадоксального сокращения длительности суток в современный период, не получившего удовлетворительного объяснения. Дело в том, что на протяжении четырех веков вращение планеты замедлялось, что было принято связывать с приливным воздействием Луны. Однако в 1973 году эта тенденция сменилась преобладающим ускорением (Рис. 19).
Рис. 19. Современное сокращение длительности суток
Могло ли быть нейтрализовано на полвека тормозящее влияние лунных приливов? Очевидно, что его масштабы сильно преувеличивались. Истинная причина многовекового замедления скорости вращения Земли заключается в росте её массы.
В последние десятилетия ведущая роль в геодинамике перешла к дрейфу ядра, который в полном соответствии с законом сохранения кинетического момента (K = I ω = const) ведет к уменьшению момента инерции (I) пропорционально квадрату радиуса шарообразного тела планеты на уровне его центра тяжести, смещающегося на север, и, следовательно, к повышению скорости вращения (ω). Какое-либо альтернативное объяснение в данном случае практически исключено.
Кроме того, движение ядра подтверждают факты уменьшения радиуса полодия, то есть сокращения амплитуды колебаний земной оси (Рис. 20) и перемещения географического Северного полюса в сторону Западного полушария (Рис. 21), следующего вдоль меридиана 102° в.д.//78° з.д.
Рис. 20. Координата Х географического Северного полюса
Рис. 21. Координата Y географического Северного полюса
Увеличение доли массы планеты к северу от экватора неопровержимо доказывает положительный тренд величины силы тяжести, наблюдаемый на абсолютном гравиметре в Страсбурге, работающем с 1996 года (Рис. 22).
Рис. 22. Рост силы тяжести на станции Страсбург (48,62° с.ш., 7,68° в.д.)
Дрейф ядра Земли теоретически, с точки зрения стереометрии, должен сопровождаться расширением Северного полушария по параллелям и сжатием по меридианам, что и происходит в действительности (Рис. 23).
Рис. 23. Удаление континента Северной Америки от субконтинента Европы по данным наблюдений методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (VLBI) на станциях Wettzel (Германия) и Westford (США) в период 1982-2015 гг
Рис. 24. Сближение континента Африки и субконтинента Европы по данным наблюдений методом VLBI на станциях Wettzel (Германия) и Hartrao (ЮАР) в период 1985-2021 гг
Глобальная позиционная система (GPS) открывает возможности для выполнения двух заключительных критических экспериментов, призванных подтвердить результатами высокоточных измерений вывод о движении ядра Земли к Северному полюсу. Ожидаемые результаты следующие: по первому эксперименту — на широте проекции контакта ядра с мантией должен быть получен максимум увеличения высот станций со временем, вызванного давлением недр на земную поверхность; по второму эксперименту — в целом на земном шаре процесс подъема суши должен быть распространен более широко, чем процесс опускания. Констатируем положительные итоги двух опытов (Рис. 25 и 26).
Рис. 25. Изменение высот станций GPS в Северном полушарии
Рис. 26. Изменения высотного положения земной поверхности, %. Осреднение по данным 2674 станций GPS
На фоне господства сил растяжения земной коры естественно возрастает вулканическая активность (Рис. 27).
Рис. 27. Выбросы материала при мощных извержениях вулканов с VEI ≥ 3 (более 0,01 куб. км материала)
Судя по соотношениям показателей вулканической и сейсмической активности в Северном и Южном полушариях, а также других индикаторов, при своем движении ядро Земли время от времени испытывает ускорения. Каков их генезис? Чтобы ответить на ключевой вопрос для понимания закономерностей изменения климата, необходимо рассмотреть условия обращения планеты вокруг звезды, которая постоянно перемещается относительно барицентра Солнечной системы. Как установил Поль Д. Хозе, этот процесс имеет циклический характер с длиной периода, измеряемой 179 годами. Контролирующая роль распределения масс больших планет в активности Солнца четко выражена в упорядоченности количеств солнечных пятен, например, в восьмикратной повторяемости цикла Хейла (22,1 года х 8 ≈ 179 лет) и двукратной повторяемости частей цикла Ганского-Глейссберга (Рис. 28).
Рис. 28. Временная симметрия 179-летнего цикла солнечных пятен. Коэффициент корреляции двух рядов 0,76
179-летний цикл играет фундаментальную роль в гелиохронологии, из него строятся многовековые циклы — 1430-летний и 11 440-летний, а также циклы Миланковича. Таким образом, найдено переходное звено между малыми и большими циклами Солнечной системы.
Момент максимального сближения Солнца и барицентра Солнечной системы в апреле 1990 года представлял собой рубеж целого ряда циклов, включая 179-летний, 1430-летний и 11 440-летний и другие. Временные границы периодов отмечены масштабными возмущениями всех слоев атмосферы Земли, а также Мирового океана и литосферы. Они привели, в частности, к образованию обширной области погодных аномалий в северных широтах Евразии. Усиление меридиональных потоков и прочие особенности атмосферной циркуляции во второй половине ХХ века определялись именно действием космических сил. Наиболее масштабные отклонения в состоянии геосфер приурочены к первым десятилетиям 1430-летних циклов.
Особое значение для динамики Земли имеет перемещение Солнца к северу и к югу от барицентра Солнечной системы. В 179-летнем цикле выделяются два коротких периода, в течение которых центр звезды с интервалом в 11 лет располагается к северу от центра масс после удаления на максимальное расстояние от него к югу (Рис. 29).
Рис. 29. Движение Солнца по вертикали к плоскости Солнечной системы. Симметричные 24-летние периоды отмечены стрелками
Как мы убедимся в ходе дальнейшего изложения, указанные 24-летние периоды выделяются сильнейшими возмущениями геосфер.
Есть основания говорить о существовании двух принципиально различных последовательностях событий в Солнечной системе и на планете Земля, с которыми сопряжены потепление (Рис. 30) и похолодание (Рис. 31) климата высоких широт Северного полушария:
Рис. 30. Связи в эпохи потепления Субарктики и Арктики
Рис. 31. Связи в эпохи похолодания Субарктики и Арктики
Приведем ряд фактов, на которых основан вывод о космическом контроле природных процессов в Субарктике и Арктике.
Первое достаточно хорошо документированное потепление на Севере произошло в 60-х и 70-х годах XIX века. В частности, благодаря ему оказалось возможным пионерное плавание парового барка «Вега» под руководством Нильса Адольфа Эрика Норденшельда вдоль берегов Евразии из Атлантического океана в Тихий, совершенное в 1878—1879 годах. Это было время, когда центр Солнца долго двигался к северу от барицентра Солнечной системы, причем наиболее удаленное положение он занимал в 1877 году (Рис. 32).
Рис. 32. Движение центра Солнца относительно барицентра Солнечной системы в 1847-1895 гг
Под влиянием притяжения Солнца ядро Земли быстро смещалось к Северному полюсу, на что указывает возникновение редкой положительной аномалии скорости вращения планеты (Рис. 33).
Рис. 33. 20-летний период увеличения скорости вращения Земли во второй половине XIX века
Кроме того, феномен притока энергии за счет дрейфа ядра планеты отражает повышенная активность вулканов Северного полушария в десятилетие 1870−1879 гг. (Рис. 34).
Рис. 34. Начавшиеся извержения вулканов в Северном и Южном полушариях
Документальным свидетельством геотермического эффекта перемещения ядра планеты служат данные метеорологических наблюдений о достижении максимума температуры воздуха именно в 70-е гг. XIX века в Стокгольме, расположенном на проекции его пограничного слоя у земной поверхности (Рис. 35).
Рис. 35. Температура воздуха в январе в городе Стокгольме (59° 21’ с.ш.), период 1847-1895 гг. Показан полиномиальный тренд
Следующее потепление в Субарктике и Арктике наступило примерно через 60 лет, в 30-е годы XX века (Рис. 36 и 37).
Рис. 36. Аномалия максимальной температуры воздуха в январе по наблюдениям на станции Стокгольм. Показан полиномиальный тренд
Рис. 37. Аномалия максимальной температуры в январе по наблюдениям на станции Салехард. Показан полиномиальный тренд
В Солнечной системе тогда так же как и в предыдущую эпоху центр Солнца двигался севернее барицентра (Рис. 38).
Рис. 38. Движение центра Солнца относительно барицентра Солнечной системы в 1930—1939 гг.
Рис. 38. Движение центра Солнца относительно барицентра Солнечной системы в 1930-1939 гг
Обнаруживается, что очень важно, повторение процесса ускорения у Земли во вторую документированную эпоху потепления Субарктики и Арктики с максимумом в середине 30-х годов (Рис. 39).
Рис. 39. Увеличение скорости вращения Земли в первой половине XX века
Рассматриваемый период подобен предыдущему с точки зрения отклонений в режиме геодинамики Северного полушария (Рис. 40).
Рис. 40. Рост частоты землетрясений с М≥5 в высоких широтах Северного полушария (58-86°) при аномально высокой скорости вращения планеты в 1930-1939 гг
Очевидное подобие условий формирования положительных аномалий температуры приземного воздуха в 1870—1879 и в 1930—1939 годах наводит на мысль о вероятном воспроизведении определенного порядка событий с 60-летним интервалом, характерным для ближнего космоса. Сопоставление траекторий движения центра Солнца относительно барицентра Солнечной системы показывает, что это действительно так (Рис. 41 и 42).
Рис. 41. Аналогичные траектории движения центра Солнца в 1859-1885 и 1919-1944 гг
Рис. 42. Полное совпадение траекторий движения центра Солнца в вертикальной плоскости при потеплении климата в 1870-1879 и 1930-1939 годы
Двум эпохам потепления полярного климата соответствуют периоды перемещения центра Солнца в районе барицентра Солнечной системы, отмеченные симметричными выходами к северу от него (см. Рис. 42).
Установленные факты открывают путь к проведению серии мысленных критических экспериментов для выяснения степени зависимости изменений климата Субарктики и Арктики от факторов космической природы. Судя по выводам дендроиндикации обстановок Северной Евразии в прошлом, которые получили наиболее строгое обоснование в работах коллектива специалистов под руководством Хакана Грудда, изучавших прирост сосен в Шведской Лапландии, периоды необычного прогревания приземного слоя воздуха в Скандинавии, сопоставимого с новейшим потеплением, датируются десятилетиями около 1750, 1400, 1000 и 750 годами. Перечисленные аномалии должны были возникнуть и развиваться при определенных положениях центра Солнца, если ситуации максимумов 1870—1879 и 1930−1939 годов действительно отражают общие закономерности.
Рассмотрим ход процессов в эпоху 1750 года. Это время исключительно высоких темпов прироста древесины в лесах Скандинавии (Рис. 43), а также других регионов Севера.
Рис. 43. Резкое улучшение роста деревьев на севере Скандинавии при потеплении 1750-х и 1760-х гг
Аналогично тому, что нам стало известно о ближнем космосе в эпохи потепления XIX и ХХ веков, середина XVIII века отличается фактически совмещением центра Солнца и барицентра Солнечной системы (Рис. 44).
Рис. 44. Движение центра Солнца относительно барицентра Солнечной системы в XVIII века, показано его положение в 1750 г
Более того, сходство распространяется также на особенности перемещения центра Солнца по перпендикуляру к плоскости эклиптики (Рис. 45).
Рис. 45. Совпадение траекторий движения центра Солнца в XVIII и ХХ вв., через 178 лет большого цикла (сароса) с коэффициентом корреляции 0,99. Положение максимумов потепления климата по индикатору роста деревьев около 1760 и 1938 гг. отмечены стрелкой
Перед нами феномен совершенной сопряженности событий в космосе и на Земле.
Таким образом, получены неоспоримые доказательства климатического контроля со стороны Солнца, пребывающего в постоянном обращении вокруг общего центра тяжести планет.
Тем не менее продолжим анализ климатообразующей роли ближнего космоса. По данным шведской дендрохронологии, значительное улучшение условий обитания древесной растительности на севере Скандинавии наступило после 1400 года (Рис. 46).
Рис. 46. Положительная аномалия роста деревьев на севере Скандинавии, отражающая значительное потепление климата в начале XV века. Показан полиномиальный тренд
В азиатской Арктике потепление климата в начале XV века было, вероятно, более длительным, но не столь сильным, как в Европе (Рис. 47).
Рис. 47. Большой радиальный прирост лиственниц на полуострове Таймыр в начале XV века, свидетельствующий о повышении летних температур приземного воздуха
Как и следовало ожидать, при потеплении климата в начале XV века путь центра Солнца лежал главным образом к северу от барицентра Солнечной системы (Рис. 48).
Рис. 48. Движение центра Солнца на рубеже XIV и XV вв
Чрезвычайно показательно, что Солнце в рассматриваемую эпоху потепления и 600 лет спустя, при максимуме 30-х годов XX века занимало близкие положения (Рис. 49).
Рис. 49. Совпадение положений центра Солнца в периоды потепления начала XV века и середины ХХ века
Около тысячелетия назад ситуация в Солнечной системе была типичной для эпохи потепления — центр Солнца двигался близко от барицентра (Рис. 50) и к северу от него (Рис. 51).
Рис. 50. Траектория центра Солнца в 950-1050 гг. Выделена часть пути, пройденная в 999-1001 гг
Рис. 51. Движение центра Солнца в 950-1050 гг. Выделена часть пути, пройденная в 999-1001 гг
Дендроиндикация раскрывает нам соответствие процессов космоса и биосферы через синхронизацию максимума биологической продуктивности и движения Солнца у точки равновесия (Рис. 52).
Рис. 52. Прирост деревьев на севере Скандинавии в X-XI веках. Показан полиномиальный тренд
В Азии, судя по информации о росте лиственниц на Таймыре, потепление началось и закончилось раньше, чем на севере Европы, причем оно прерывалось кратковременными похолоданиями (Рис. 53).
Рис. 53. Улучшение роста лиственниц на Таймыре у границы первого и второго тысячелетий. Показан полиномиальный тренд
Движение центра Солнца на протяжении 60 лет преимущественно севернее барицентра (Рис. 54) обеспечило развитие аномалии континентального масштаба.
Рис. 54. Движение Солнца по вертикали в IX-X веках. Показан полиномиальный тренд
Потепление VIII века имело характер волны (Рис. 55), вершина которой неслучайно как бы проецировалась в пространство барицентра Солнечной системы (Рис. 56).
Рис. 55. Аномалия роста деревьев в Скандинавии
Рис. 56. Движение центра Солнца в VIII веке. Выделена часть пути, относящаяся по времени к 755-764 гг
При этом Солнце, как обычно, создавало оптимум роста леса, находясь к северу от барицентра (Рис. 57).
Рис. 57. Положение центра Солнца в максимум потепления VIII века
Итоговый критический эксперимент должен продемонстрировать формирование определенных условий пространства-времени в Солнечной системе, которые были благоприятны для потепления климата Субарктики и Арктики не только в отдельные моменты, но и во всей известной нам истории, в данном случае — на протяжении VIII—XX веков. С этой целью определим место каждого из рассмотренных событий в 179-летнем планетно-солнечном цикле, представленном следующими конкретными периодами: 1811−1990, 1632−1811, 1275−1453, 917−1096 и 738−917 годы.
Выполненное обобщение (Рис. 58) отражает высокую степень хронологической упорядоченности связей: три из шести событий приурочены к одним и тем же годам 179-летнего цикла, которые составляют всего 4% его размера. Вместе с тем оно служит доказательством (дополнительным к приведенным в свое время Полем Д .Хозе и другими исследователями) реальности большого сароса с его структурой, подобной тому, что свойственно 22-летнему циклу Хейла, а именно — двухчастность при некотором различии половин по энергетике и длине.
Рис. 58. Положительные аномалии прироста в лесах северной Скандинавии на шкале 179-летнего солнечно-планетного цикла
Таким образом, множество фактов не оставляет никаких сомнений относительно существования тесной зависимости климатического режима высоких широт на Земле от процессов Солнечной системы, обусловленных обращением планет по эллиптическим орбитам. Космический импульс передается дрейфующим к Северному полюсу ядром Земли через химическую реакцию соединения глубинного водорода с кислородом и физические процессы тепломассопередачи.
Эксперты по космической погоде из NASA и американского метеорологического агентства NOAA объявили о начале нового 11-летнего цикла солнечной активности, 25-го по счету с 1749 года, когда был начат отсчет числа солнечных пятен, говорится в сообщении аэрокосмического агентства.
Колебания числа пятен на диске Солнца — самое заметное проявление цикла активности светила. Сами пятна люди замечали с древности, астрономы начали их регулярно наблюдать в XVI веке, но только в 1843 году Рудольф Вольф открыл 11-летний цикл. Он смог восстановить эту циклическую последовательность до середины XVIII века, до 1749 года, когда начался цикл, которому был присвоен номер 1.
Появление пятен — зон с очень сильными магнитными полями, которые выглядят более темными — связано с «горизонтальной» компонентой солнечного магнитного поля. Помимо дипольного поля, похожего на земное, у Солнца есть горизонтальная компонента поля, которая появляется из-за разной скорости вращения внешних и внутренних слоев. Когда внешние опережают внутренние, они тянут за собой силовые линии магнитного поля, формируя горизонтальную компоненту. В зонах, где трубки этого поля выходят на поверхность, и возникают солнечные пятна.
Большое количество солнечных пятен сопровождается другими проявлениями солнечной активности: рентгеновскими вспышками, корональными выбросами массы, корональными дырами. Эти явления приводят к возмущениям в солнечном ветре, что в свою очередь влияет на магнитное поле Земли, порождая геомагнитные бури и полярные сияния.
В периоды, когда пятен мало или вовсе нет — во время минимума солнечного активности, — все эти события сходят на нет. Затем пятна появляются снова, активность начинает расти, но это уже пятна нового солнечного цикла — они имеют противоположную магнитную полярность и возникают ближе к полюсам, а затем, по мере «старения» цикла, опускаются все ниже к экватору.
В 2018 году начался минимум солнечной активности, когда неделями на Солнце не появлялось ни одного пятна, а в феврале 2019 года уровень коротковолнового излучения светила уменьшился примерно в 100 раз и упал ниже порога чувствительности приборов. Сообщения о пятнах нового цикла появлялись не один раз, но теперь эксперты NASA и NOAA пришли к выводу, что минимум был пройден в декабре 2019 года, и теперь начнется рост (хотя прямо сейчас диск Солнца абсолютно чист).
Ученые прогнозируют, что максимума активности Солнце достигнет в июле 2025 года, и этот максимум будет примерно таким же, как во время прошедшего 24-го цикла — впрочем, минувший цикл был заметно ниже предыдущих.
NASA подчеркивает, что прогноз солнечной активности критически важен для миссий к Луне в рамках программы «Артемида», запланированных на ближайшее десятилетие. Дело в том, что высокая солнечная активность может, с одной стороны, защитить космонавтов от крайне опасных галактических частиц высоких энергий, но с другой стороны — мощные рентгеновские вспышки на Солнце тоже весьма опасны для путешествующих за пределы низкой околоземной орбиты.
О том, как ученые выясняют историю космических катастроф, исследуя годичные кольца деревьев, читайте в нашем материале «Событие Мияке».
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Целых одиннадцать дней на Солнце, вопреки известной поговорке, нет ни одного пятна. Это значит, что наша звезда вступает в период минимальной активности и в течение ближайшего года магнитные бури и рентгеновские вспышки станут редкостью. О том, что происходит с Солнцем, когда его активность вновь возрастет и чем объясняются эти спады и подъемы, мы попросили рассказать сотрудника Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, доктора физико-математических наук Сергея Богачева.
Среднемесячное число Вольфа на Солнце — индекс, которым ученые измеряют число солнечных пятен — за первые три месяца 2018 года опустилось ниже значения 10. До этого в 2017 году оно держалось на уровне 10–40, в еще годом ранее в отдельные месяцы достигало 60. Одновременно на Солнце почти перестали происходить солнечные вспышки, а вместе с ними к нулю стремится и число магнитных бурь на Земле. Все это свидетельствует о том, что наша звезда уверенно движется в сторону очередного минимума солнечной активности — состояния, в котором она оказывается приблизительно каждые 11 лет.
Само понятие солнечного цикла (а под ним понимается как раз периодическая смена максимумов и минимумов солнечной активности) является фундаментальным для физики Солнца. Вот уже более 260 лет, с 1749 года, ученые в ежедневном режиме следят за Солнцем и аккуратно записывают положение солнечных пятен и, конечно же, их число. И, соответственно, вот уже более 260 лет на этих кривых наблюдаются периодические изменения, чем-то похожие на биение пульса.
Каждому такому «удару солнечного сердца» присваивают номер, и всего с момента начала наблюдений таких ударов наблюдалось 24. Соответственно, именно столько солнечных циклов пока знакомо человечеству. Сколько же их было всего, существуют ли они все время, пока существует Солнце, или появляются эпизодически, меняется ли их амплитуда и продолжительность и какую длительность, например, имел солнечный цикл во времена динозавров — на все эти вопросы ответа нет, равно как на вопрос, характерен ли цикл активности для всех звезд солнечного типа или существует лишь на некоторых из них, и если существует, то будут ли две звезды с одинаковым радиусом и массой иметь одинаковый период цикла. Мы не знаем и этого.
Таким образоом, солнечный цикл относится к наиболее интересным солнечным тайнам, и хотя мы достаточно много знаем о его природе, все же многие фундаментальные его основы для нас все еще являются загадкой.
Солнечный цикл тесно связан с наличием у Солнца так называемого тороидального магнитного поля. В отличие от земного магнитного поля, имеющего вид магнита c двумя полюсами — север и юг, линии которого направлены сверху вниз, на Солнце есть особый вид поля, который отсутствует (или неразличим) на Земле — это два магнитных кольца с горизонтальными линиями, которые опоясывают Солнце. Одно располагается в северном полушарии Солнца, а второе в южном, примерно симметрично, то есть на таком же расстоянии от экватора.
Основные линии тороидального поля лежат под поверхностью Солнца, но часть линий может всплывать на поверхность. Именно в этих местах, где магнитные трубки тороидального поля пробивают солнечную поверхность, и возникают солнечные пятна. Таким образом, число пятен в некотором смысле отражает мощность (или более точно — поток) тороидального магнитного поля на Солнце. Чем сильнее это поле, тем крупнее пятна, тем больше их число.
Соответственно, из того, что раз в 11 лет пятна на Солнце исчезают, можно сделать предположение, что раз в 11 лет на Солнце исчезает тороидальное поле. Да, так оно и есть. И собственно это — периодическое появление и исчезновение солнечного тороидального поля с периодом 11 лет — и является причиной солнечного цикла. Пятна же и их число лишь являются косвенными признаками этого процесса.
Почему же солнечный цикл измеряется по числу пятен, а не по силе магнитного поля? Ну, хотя бы потому, что в 1749 году магнитное поле на Солнце наблюдать, конечно, не могли. Магнитное поле Солнца было обнаружено лишь в начале XX века американским астрономом Джорджем Хейлом, изобретателем спектрогелиографа — прибора, способного с высокой точностью измерять профили линий солнечного спектра, и в том числе наблюдать их расщепление под действием эффекта Зеемана. Собственно, это было не только первое измерение поля Солнца, а вообще первое обнаружение магнитного поля у внеземного объекта. Так что астрономам XVIII-XIX веков только и оставалось, что наблюдать солнечные пятна, и у них не было никакой возможности даже догадаться об их связи с магнитным полем.
Но почему тогда пятна продолжают считать в наши дни, когда развита многоволновая астрономия, в том числе наблюдения из космоса, которые, конечно, дают много более точную информацию о солнечном цикле, чем простой подсчет числа Вольфа? Причина очень проста. Какой бы современный параметр цикла вы ни измерили и как бы точен он ни был, эту цифру нельзя будет сравнить с данными XVIII, XIX, да и большей частью XX века. Вы просто не поймете, насколько сильным или слабым является ваш цикл.
Единственный способ такого сравнения — это посчитать число пятен, причем точно тем же методом и по точно той же формуле, что и 200 лет назад. Хотя возможно, что лет через 500, когда будут накоплены значительные ряды новых данных о числе вспышек, о потоках радиоизлучения, ряд чисел пятен окончательно утратит актуальность и сохранится лишь как часть истории астрономии. Пока же это не так.
Знание природы солнечного цикла позволяет делать некоторые предсказания о числе и расположении пятен на Солнце и даже точно определить момент, когда начинается новый солнечный цикл. Последнее утверждение может показаться сомнительным, так как в ситуации, когда число пятен снизилось почти до нуля, кажется невозможным уверенно утверждать, что пятно, которое было вчера, относилось к предыдущему циклу, а пятно сегодня — уже часть нового цикла. Тем не менее такой способ есть, и он связан именно со знанием природы цикла.
Так как солнечные пятна возникают в тех местах, где поверхность Солнца пробивают линии тороидального магнитного поля, то каждому пятну можно присвоить некую магнитную полярность — просто по направлению магнитного поля. Пятно может быть «северным» или «южным». Более того, так как трубка магнитного поля должна пробивать поверхность Солнца в двух местах, то и пятна должны преимущественно образовываться парами. При этом пятно, образовавшееся в месте, где линии тороидального поля выходят из поверхности, будет иметь северную полярность, а парное ему пятно, образовавшееся там, где линии уходят обратно — южную.
Поскольку тороидальное поле опоясывает Солнце как кольцо и направлено горизонтально, то и пары пятен ориентированы на диске Солнца преимущественно горизонтально, то есть располагаются на одной широте, но одно впереди другого. А так как направление линий поля во всех пятнах будет одинаковое (они ведь образованы одним магнитным кольцом), то и полярности всех пятен будут ориентированы одинаково. Например, первое, ведущее, пятно во всех парах будет северным, а второе, отстающее, южным.
Такой шаблон будет поддерживаться все время, пока существует данное кольцо поля, то есть все 11 лет. В другом же полушарии Солнца, где располагается симметричное второе кольцо поля, полярности также будут сохраняться все 11 лет, но иметь обратную направленность — первые пятна будут наоборот южными, а вторые — северными.
Что же происходит, когда меняется солнечный цикл? А происходит достаточно удивительная вещь, называемая переполюсовкой. Северный и южный магнитные полюса Солнца меняются местами, а вместе с ними меняется и направление тороидального магнитного поля. Сначала это поле проходит через ноль, это-то и называется солнечным минимумом, а затем начинает восстанавливаться, но уже с другим направлением. Если в предыдущем цикле передние пятна в каком-то полушарии Солнца имели северную полярность, то в новом цикле они уже будут иметь южную. Это и позволяет отличить друг от друга пятна соседних циклов и уверенно зафиксировать момент, когда начинается новый цикл.
Если же возвратиться к событиям на Солнце прямо сейчас, то мы наблюдаем процесс умирания тороидального поля 24-го солнечного цикла. Остатки этого поля все еще существуют под поверхностью и даже иногда всплывают наверх (в эти дни мы видим отдельные слабые пятна), но в целом это последние следы умирающего «солнечного лета», как отдельные последние теплые дни в ноябре. Несомненно, что уже в ближайшие месяцы это поле окончательно умрет и солнечный цикл достигнет очередного минимума.
Сколько времени потребуется Солнцу, чтобы сформировать магнитные кольца нового цикла? Обычно на это уходит год или два, хотя даже та короткая 260-летняя история наблюдений, которая есть сейчас, показывает, что процесс этот очень непредсказуем и в истории наблюдений были как более быстрые, так и существенно более медленные процессы смены циклов, вплоть до полной заморозки этого процесса на десятилетия (маундеровский минимум). Пока же специалисты ждут появления пятен нового солнечного цикла в 2019 году. Если это произойдет, то дальше солнечный маховик начнет раскручиваться и очередного пика активности наша звезда достигнет в 2022–2024 годах.