Непослушное светило. Солнце отказалось подчиняться правилам

N 13(2017)
31.03.2017
Британские исследователи из Университета Нортумбрии считают, что прошедшая зима станет началом малого ледникового периода: глобальное потепление сменится серьезным похолоданием. Предстоящее изменение климата ученые связывают с пятнами на Солнце. В свою очередь, группа специалистов из США и Великобритании в своем докладе, опубликованном в Scientific Reports, заявила о возможной катастрофе, грозящей Земле в связи со снижением активности Солнца. Ученые предполагают, что через 30 лет солнечная активность значительно снизится, что ощутимо скажется на климате Земли.
Пару лет назад не исключал подобного сценария и Андрей Тлатов (на снимке - слева), один из ведущих российских ученых, изучающих наше светило, руководитель Кисловодской Горной астрономической станции Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН (см. "Солнечный патруль", "Поиск" N43, 2014). Однако тогда он все же предложил подождать два-три года - до тех пор, пока картина не станет более ясной, то есть до начала нового солнечного цикла.
Время прошло, и мы обратились к ученому за разъяснениями.
- Андрей Георгиевич, после появления целого ряда заявлений разных групп ученых так и рисуется апокалипсическая картина наползающих на континенты ледников, мрачного неба над головой, туч, посыпающих землю снегом, бурь и морозов. Неужели человечеству все это предстоит пережить?
- Давайте не будем пугать людей разными "страшилками", а обратимся к фактам, которыми ученые располагают. На сегодняшний день есть лишь одно бесспорное доказательство взаимосвязи солнечной активности и климата Земли. Это так называемый маундеровский минимум, длившийся приблизительно с 1635 по 1715 год. Еще в 1610 году Галилео Галилей наблюдал солнечные пятна. Потом они практически исчезли. И наступил - по крайней мере, в Европе - холодный период. Причем зимние температуры изменились не очень сильно. А вот лето стало существенно короче, холоднее и дождливее. Как следствие, начались неурожаи, голод, ну и все остальное, что зафиксировали летописи. Может ли подобное повториться? Не только может, но и должно. Но какова в этом процессе роль Солнца? Давайте разбираться.
За последнее десятилетие было несколько попыток с помощью космических аппаратов измерить солнечное излучение. В результате выяснилось: в минимуме солнечной активности его интенсивность меньше обычного на 0,1 процента. Получается, Солнце в принципе светит в разные периоды одинаково.
Но ученые - люди дотошные, начали разбираться в деталях. В них-то, оказалось, собака и зарыта. Да, интенсивность солнечного потока меняется незначительно. Но совершенно иная картина получилась при изучении жесткого ультрафиолетового излучения, аберрация которого от минимума к максимуму в течение солнечного цикла скачет от 2 до 10 раз, в зависимости от длины волны. И хотя оно составляет лишь доли процента от общего излучения Солнца, вариации с такой большой амплитудой не могут не влиять на планету. Прежде всего, на ионо- и термосферу. Ученые также предполагают, что под его воздействием меняются аэрозольные составляющие атмосферы. А они, в свою очередь, влияют на облачность и, как следствие, на альбедо (отражательную способность) поверхности облаков. Такая вот длинная цепь допущений. Механизмы процессов, происходящих в атмосфере под влиянием солнечного излучения, интенсивно обсуждаются научным сообществом. Время от времени какие-то взаимосвязи найти удается, но не по всей Земле, а в локальных точках. Например, существуют североатлантические осцилляции, или, проще говоря, климатические изменения, которые связаны с солнечной деятельностью. Однако общего подхода к объяснению механизма влияния активности нашего светила на земной климат не существует.
Есть другая, куда более занимательная взаимосвязь, но уже между "работой" Солнца и интенсивностью потока космических лучей, то есть лучей, рожденных вне Солнечной системы, в недрах галактик. Мало солнечных пятен - поток интенсивнее, много - наоборот. Между тем энергия космических ливней просто сумасшедшая. Они глубоко проникают в атмо-сферу, вплоть до зоны образования облаков. Это всего в трех-четырех километрах над землей. Космические ливни порождают в атмосфере массу разных частиц. Это доказано. Дальше идут лишь предположения типа: в результате ливней появляются в большем количестве зародыши облаков, возникают другие процессы в атмосфере, которые и приводят к изменению климата. Чтобы проверить, так ли это на самом деле, в ЦЕРН проводили эксперименты. Поскольку никаких публикаций не последовало, видимо, результат оказался невразумительным. Вообще, можно сделать вывод: влияние Солнца на нашу планету многопланово, сложно и далеко еще не познано.
- Однако кое-какие умозаключения ученые все же делают. В частности, находят связи между отсутствием или присутствием солнечных пятен и земными процессами. Кстати, что это такое - солнечные пятна?
- Солнечные пятна тесно связаны с магнитным полем. Собственно говоря, это сгустки или жгуты сильных магнитных полей. Они зарождаются глубоко под солнечной поверхностью, где-то на глубинах в 0,7 радиуса светила. Постепенно такие магнитные поля всплывают на поверхность в виде пятен. Усиливается конвекция, "кастрюлька начинает закипать" - более горячая плазма быстрее устремляется к поверхности. Солнце не "включает" дополнительный источник ядерных реакций, не запускает дополнительные "АЭС". Просто интенсивнее идет теплообмен между нижними и верхними слоями. Отсюда и рост интенсивности излучения. Время от времени магнитных полей на Солнце становится много, следовательно, много солнечных пятен, и мы говорим: активность светила высока. Это два взаимосвязанных фактора. Солнечные пятна - это индикатор магнитного цикла. Чем больше солнечных пятен, тем светило горячее. Это доказанный факт.
- Следует ли из этого, что, если на Солнце много пятен, оно горячее, а значит, Земля получает больший поток энергии и поэтому климат становится теплее? Или не так?
- Все гораздо сложнее и запутаннее. Мы уже говорили о незначительности вариаций интенсивности излучения. Вряд ли лишь оно способно вызвать серьезные климатические сдвиги. Скорее нужно говорить о комплексе взаимозависимых факторов. Да, существует такая гипотеза: если на Солнце пятен мало, на Земле становится холоднее. Тогда в истории нашей планеты надо искать не обычные солнечные циклы, а так называемые великие минимумы. Экстраполяция современных данных, в частности изучение изотопа углерода-14, на последние 10 тысяч лет показывает: подобные периоды были и довольно регулярно. Промежуток между ними равен приблизительно 400 годам.
- Но ведь, по сути, столько лет и прошло с маундеровского минимума! Надо готовиться? Тем более, что, кажется, вот-вот наступит новый солнечный цикл?
- Солнечный цикл - это цикл солнечных пятен разной полярности. В конце каждого цикла светило меняет полюса. Но дело в том, что циклы стали длиннее. Раньше цикл длился примерно 10,7 года. Сейчас почти 12 лет. И минимума мы еще не достигли. По нашим расчетам, это произойдет в конце нынешнего - начале следующего года. Вместе с тем пятна противоположной полярности мы наблюдать уже начали, а это первый признак нового цикла. Наблюдения солнечной короны, которые мы проводим на нашей станции, также свидетельствуют о том, что начинается новый солнечный цикл. Причем в районах северного полюса Солнца признаки этого более выражены, чем на юге. Все это согласуется с современными представлениями о деятельности светила, согласно которым возможно наложение одного цикла на другой. Уменьшение пятен одной полярности может идти на фоне появления пятен противоположной полярности. Цикл не возникает одномоментно, а как бы рождается исподволь. Словом, сегодня мы уверены: следующий, 25-й, солнечный цикл начинается. И это хорошо. Результаты наших наблюдений и выводы мы изложили в статье, которую направили в одно из зарубежных научных изданий.
Но есть ряд нестыковок. Существует так называемое правило Гневышева - Оля (Гневышев - основатель Кисловодской станции. - С.Ф.), которое гласит: циклы группируются в пары, при этом количество пятен нечетного цикла больше количества пятен четного. То есть слабый по активности Солнца четный цикл сменяется сильным нечетным. Правило это действовало до перехода 22-го цикла в 23-й. Ученые ждали, что 23-й цикл будет сильным. А он взял да и оказался слабым. Это произошло в 2000 году. Правило нарушилось, среди ученых начались "разброд и шатания". 24-й цикл, который завершается, оказался еще слабее 23-го. Активность Солнца в наступающем 25-м цикле может оказаться еще ниже, и поэтому некоторые исследователи считают, что холодный период наступит уже сейчас. Другие, правда, дают до него еще 30-35 лет. Но если это так, напрашивается вывод: Солнце работает не по правилу Гневышева - Оля, наши представления нужно пересмотреть. Я выдвинул свою гипотезу, согласно которой Солнце каждые 120 лет как бы меняет режим своей деятельности. Опираясь на эту гипотезу, можно предположить, что Солнце переходит в иной режим функционирования. По нашим расчетам получается, что новый великий минимум неизбежно наступит, но придется он на конец нынешнего столетия. Эти данные неплохо согласуются с 400-летним циклом. Наступает эпоха слабых циклов. В 25-м цикле пятна еще будут, а лет через 70 мы "приплывем" к затяжному солнечному минимуму. И к этому надо готовиться.
Станислав Фиолетов
Фото предоставлено А.Тлатовым
Фотоснимки Солнца с сайтов www.weather.gov
и http://solar-center.stanford.edu/

Источник: 
Поиск