Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<декабрь>

Путеводители

Ветер солнечный, порывистый

Настало время досконально разобраться, как меняется и на что влияет космическая «погода»

  
Показателем солнечной активности обычно служат солнечные пятна, однако наибольшее влияние на земную жизнь оказывают солнечные вспышки. На самом деле они не выглядят так эффектно — для этого приходится накладывать друг на друга несколько изображений с помощью компьютера. Фото: JAXA

Влияние солнечной активности на земную жизнь довольно велико. Потоки заряженных солнечных частиц оказывают сильное воздействие на системы GPS, спутники и на находящихся на орбите космонавтов. С течением времени выясняется все больше подробностей о том, как процессы на Солнце формируют погоду, и становится понятно, что мало-мальски надежный климатологический прогноз без их учета просто невозможен.

Одна из наиболее авторитетных групп, занимающихся прогнозом активности солнечного цикла, включает в себя несколько исследовательских организаций — Центр исследования атмосферы и космического пространства (NOAA), (точнее его подразделение, занимающееся космическим пространством — SEC), Национальную администрацию аэронавтики и космоса (NASA) и Международное общество по солнечной энергии (ISES). В конце каждого цикла они собирают специальную комиссию (Prediction Panel), которая на основе многочисленных исследований и источников выдвигает гипотезы, каким же будет следующий солнечный цикл

В первый раз такая комиссия собралась в 1989 году для обсуждения 22-го цикла, который в том же году достиг своего максимума. В следующий раз она собралась в 1996 году по поводу цикла 23 — через шесть месяцев после его начала. Оба раза прогнозы в отношении конца цикла и момента максимума активности оказались более точными, чем в отношении интенсивности. На этот раз комиссия начала свою работу в октябре 2006 года и, приняв во внимание все высказанные прогнозы, опубликовала 25 апреля этого года свои заключения в отношении грядущего солнечного цикла. 

В своем выступлении перед представителями СМИ председатель комиссии Дуглас Бизэккер (Douglas Biesecker) сообщил, что и в этот раз ученые более уверены в прогнозе по поводу начала нового цикла в марте 2008 года и несколько меньше — в прогнозах о максимальном числе солнечных пятен и времени их возникновения. Бизэккер заверил, что ученые подошли вплотную к пониманию и согласию по поводу того, какие из предвестников являются наиболее важными в составлении прогнозов будущего цикла солнечной активности.

Заключения комиссии, таким образом, в высшей степени осторожны. При этом, как предупредил Бизэккер, комиссия теперь будет действовать в более или менее непрерывном режиме, уточняя свой прогноз каждые три месяца. Первых уточнений следует ждать в июле.

Причины такой осторожности понятны: ещё в конце июля 2006 года на Солнце появилось маленькое пятно с обратной полярностью, что было признано некоторыми исследованиями свидетельством начала нового солнечного цикла. С этим заключением согласились далеко не все: возникшее пятно было мало по размерам, недолговечно и слишком близко располагалось к экватору Солнца, и даже у самых ярых сторонников гипотезы о конвекционном механизме образования солнечных пятен, предложенной Маусуми Дикпати (Mausumi Dikpati), возникали сомнения. Сомнения вскоре подтвердились. 24-й цикл не начался ни прошлой осенью, ни прошлой весной. И теперь комиссия предлагает два варианта прогноза — вариант высокой активности и вариант низкой. Для каждого из них дается свой «доверительный интервал». Примечательно, что максимумы варианта высокой активности и варианта низкой приходятся на разные годы.

  
Мерой солнечной активности может служить не только число солнечных пятен, но и концентрация радиоактивного изотопа углерода 14 С, образующегося в атмосфере под действием солнечного ветра — излучаемых Солнцем заряженных частиц (в основном протонов и электронов). Наложение двух графиков показывает весьма хорошее совпадение обеих мер. График: USGS

Основное противоречие между членами комиссии возникло по поводу магнитных полей над полюсами Солнца во время спада предыдущего цикла. Эти магнитные поля над полюсами — основное звено в прогнозировании слабого цикла 24. Те из ученых, кто предсказывает сильный цикл, берут за основу иные показатели. Ситуация во многом разрешится в зависимости от того, появятся ли пятна 24-го цикла к середине 2008 года. Если этого не произойдет, сторонникам прогноза сильного цикла придется изменить свои воззрения.

В обоих вариантах прогноза, актуальных на текущий момент, начало нового цикла и минимум солнечной активности приходятся на март 2008 года; таким образом, длительность предыдущего цикла составит 11,75 лет — немного больше среднего значения. 

Принято считать, что нормальный период солнечного цикла — одиннадцать лет. Это, однако, только приближенное значение: за все время наблюдений длительность солнечных циклов колебалась от семи до семнадцати лет, не считая так называемого минимума Маундера, когда солнечная активность была минимальной на протяжении пятидесяти лет (с 1645 по 1715 год). Несложно посчитать, что средняя продолжительность одного цикла составляет 11,2 года. Кроме того, циклы несимметричны: от минимума до максимума — так называемая стадия роста — проходит 4,6 года, а от максимума числа пятен до их минимума (стадия спада) — в среднем 6,7 года (логистическая кривая).

Пик активности оба варианта предполагают между 2011 и 2013 годом. Скорее всего, он придется на конец 2011 — начало 2012 года, почти на год позже, чем предполагалось ранее. Интенсивность солнечного цикла измеряется максимальным числом солнечных пятен — чем их больше, тем выше вероятность того, что будут происходить сильные солнечные бури и выбросы солнечного вещества.

Дело в том, что в течение последних нескольких сотен лет Солнце увеличивало активность; в ХХ столетии эта тенденция усилилась, а в последние 60 лет наша звезда и вовсе выдает самые высокие показания активности за последнее тысячелетие, чему представил доказательства доктор Сэми Соланки (Sami Solanki) из Института астрономии в Цюрихе (Institute for Astronomy).

19 цикл был самым крупным за всю историю наблюдений (число Вольфа — то есть относительное Цюрихское число солнечных пятен — в марте 1958 года составило 201); цикл 22 был третьим по активности (159 пятен в июле 1989 года); а геомагнитная активность циклов 21 и 22 была велика по сравнению с предыдущими циклами. 

Поздний спад цикла 23 поколебал уверенность комиссии в том, что будущий цикл будет сильным; и в этом пункте мнения разделились: половина Комиссии утверждает, что нас ждет умеренно сильный цикл со 140 пятнами (плюс-минус 20) с пиком в октябре 2011 года. Вторая половина считает, что цикл будет умеренно слабым — 90 пятен (плюс-минус 10), с пиком в августе 2012. А в доверительный интервал для среднестатистического солнечного цикла попадает от 75 до 155 пятен.

Следить за солнечной активностью по солнечным пятнам удобнее всего, но, конечно же, они не единственное проявление солнечной активности. Циклическим изменениям подвержены также корональные дыры, размер пятен и факелов, число активных образований в короне, вспышек и протуберанцев. Кроме того, за время от минимума до максимума сильно меняются показатели всех видов излучения — ультрафиолетового, корпускулярного и радиоизлучения. Причем интересно то, что самые яркие проявления солнечной активности — солнечные вспышки — часто происходят не в год максимального числа пятен, а раньше или позже — во время роста или спада солнечной активности, что позволяет говорить о двухвершинности одиннадцатилетнего солнечного цикла.

  
«Зимний пейзаж» Класа Моленара изображает голландский Харлем 1660-х годов. Видимо, до этого тут не знали суровых снежных зим. Вслед за снижением солнечной активности пришло и похолодание. Впрочем, причинную связь этих событий пока еще никто не доказал

Одним из нюансов, связанных с физикой Солнца, является взаимосвязь соседних солнечных циклов: ещё более полувека назад ленинградские астрономы М. Гневышев и А. Оль установили, что соседние циклы объединяются в пары циклов с номерами — четный и нечетный. Нечетный цикл более мощный. В последующие годы ученые обнаружили и другие правила их объединения — в 22-летние и 44-летние циклы. Общая черта всех этих закономерностей — тесная связь соседних 11-летних циклов. Также установлена тесная связь высоты максимума 11-летнего цикла с активностью в конце предыдущего цикла. 

Связь солнечной активности с земной жизнью

Влияние солнечной активности на погоду — сюжет значительно более новый, но вызывающий в настоящее время постоянно растущий интерес. Известно, что минимум Маундера совпал по времени с длительным периодом холодной погоды, названным «малым ледниковым периодом». Случайно ли это совпадение или имеется какая-то причинно-следственная связь, пока в точности не известно, однако многое говорит в пользу последнего. Вполне возможно, что и нынешнее потеплении в значительной степени связано с процессами на Солнце, а не чисто техногенный феномен, как было принято думать ещё совсем недавно.

Сейчас довольно хорошо известно про то, как влияют выбросы солнечной плазмы на жизнедеятельность растений и животных, самочувствие людей на Земле, функционирование измерительных приборов, GPS и на здоровье космонавтов, находящихся на орбите. Но оказывается, что циклические изменения «погоды на Солнце» имеют и гораздо менее очевидные последствия: так, например, ученые связывают с длиной солнечного цикла изменения уровня озера Байкал.

Помимо локальных проявлений, циклическую солнечную активность уже давно стали считать планетарным экологическим фактором; с ней связывают изменение частоты ряда инфекционных заболеваний — например, в тех случаях, когда переносчиками являются насекомые. Но есть и более общие данные, указывающие на то, что частота инфекционных заболеваний, как правило, увеличивается в годы максимумов 11-летних циклов солнечной активности и независимо от четности цикла и типа переносчика инфекции. Относительно недавно к этим данным добавились сведения о связи также венерических заболеваний с различными периодами солнечной активности, в частности, уровень заболеваемости сифилисом возрастает с увеличением активности Солнца

Известно и о влиянии солнечной активности на психику человека: так, в периоды максимума этой активности возрастает количество случаев суицида, а также маниакально-депрессивного психоза (биполярного синдрома), причем переход в маниакальную стадию происходит именно в эпохи высокой геомагнитной возмущенности. (Этот факт был ещё раз подтвержден при изучении статистики Финляндии за 1920–1996 годы.) В пользу влияния изменения солнечной активности на психику говорит и присутствие «космических» одиннадцатилетних периодов в психиатрической статистике.

  
Смирительная рубашка, изготовленная пациентами Психбольницы № 2 штата Миссури в Сент-Джозефе. Когда солнечный ветер усиливается, надо уметь держать себя в руках. Фото: Glore Psychiatric Museum
Чрезвычайно интересны исследования в области связи творческой активности людей с солнечным циклом. В периоды максимума солнечных циклов обостряются иррациональные компоненты в поведении как отдельных людей, так и масс. Так, всплески творческой активности и исследовательской работы приурочены именно к ним. По мнению психологов, в это время у творческих личностей, многие из которых относятся к маниакально-депрессивному типу, осуществляется переход от депрессивного к маниакальному состоянию — а следовательно, и к лихорадочной деятельности и озарениям в работе.

Борис Михайлович Владимирский утверждает, что подобные «взрывы» творческой активности действуют как на уровне отдельных людей, так и на уровне популяции. Например, рост творчества и культуры в Европе в эпоху Возрождения (первая треть XVI века) и в «эпоху гениев» (середина XVII века) протекали одновременно с творческими подъемами в Китае, хотя эти два региона в то время почти никаким образом друг с другом не взаимодействовали.

Большое число работ о влиянии солнечных циклов на творческую и научную деятельность относится к области физики и сопутствующих ей наук — и неудивительно, ведь ученые этой области, исследующие Солнце и его проявления, ищут подтверждения своих теорий на близкой и хорошо знаковой им ниве. Так, проанализировав наиболее знаменательные открытия для теоретической физики, Григорий Моисеевич Идлис пришел к выводу, что сделаны они были именно в периоды высокой солнечной активности: «в 1905 и 1916 годах были открыты специальная и общая теория относительности, в 1927 году — квантовая механика с её принципом неопределенности. Создание наиболее выдающихся работ самого Эйнштейна, а также других физиков со времен Тихо Браге и Кеплера, выделяющиеся не только значимостью, но и числом, и объемом, тоже совпадали с годами повышенной солнечной активности, причем вероятность случайного совпадения этих двух фактов оказалась исчезающе малой (0,0004)!» — сказал Григорий Моисеевич. 

По предположению Владимирского, солнечные циклы также влияют на пики и спады в музыкальном творчестве, поэзии; смену стилей в архитектуре. Правда, связь здесь не прямая, а опосредованная, через известные «волны Кондратьева», связанные, в свою очередь, «с экстремальными точками вариаций солнечной активности».

По мнению многих футурологов, приближающийся солнечный цикл должен стать в большой степени решающим во взаимоотношениях жителей Земли с космосом. Именно к середине XXI века уровень загрязнения окружающей среды и истощения природных запасов приблизится к критической отметке. Вряд ли человечеству удастся справиться с накопившимися проблемами только за счет планетарных ресурсов, и тогда без промышленного освоения космоса глобальный экономический коллапс станет неизбежным. А для такого освоения космоса следует знать, чего можно ждать от Солнца.

Читайте также в журнале «Вокруг Света»:

 

Светлана Волошина, 21.06.2007

 

Новости партнёров