Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата - Свенсмарк Хенрик (читаем книги онлайн бесплатно полностью TXT) 📗
По мнению Свенсмарка, заряженные частицы, проникающие в нижние слои атмосферы, оказывают большее влияние на климат, чем любые другие «агенты солнечного влияния». И уж куда большее, чем природные силы Земли, будь то извержения вулканов или события Эль-Ниньо, которые придают тепла восточной части Тихого океана и миру в целом.
Связь между космическими лучами, облаками и климатом остается сегодня такой же важной, какой она была на протяжении миллиардов лет. Любая попытка предсказать климат на годы и десятилетия вперед будет, следовательно, опираться на возможность прогнозировать вариации космических лучей. На таких коротких отрезках времени вряд ли можно ожидать серьезных перемен в нашем галактическом окружении, поэтому колебания потоков космических лучей, значимые для земного климата, полностью зависят от изменений в солнечном магнитном поле. И если кто-то хочет составить серьезный климатический прогноз, он должен прежде всего научиться предсказывать поведение нашего светила.
Вся ответственность здесь ложится на плечи физиков, специализирующихся на изучении Солнца. От них и так уже требуют предсказывать солнечную магнитную активность, потому что солнечные бури угрожают здоровью и даже жизни космонавтов, работающих на орбите, нарушают работу спутников в космосе и энергетических и коммуникационных систем на Земле. Те, кто планирует отправить пилотируемый корабль на Луну или Марс, тоже хотели бы уменьшить возможные риски и выбрать более спокойный период.
Попытки предсказать количество солнечных пятен в одиннадцатилетнем цикле предпринимаются в течение долгого времени, но успешными их пока не назовешь. В любом случае связь между числом солнечных пятен и частотой солнечных бурь весьма приблизительна. Например, в сентябре 2005 года, когда число пятен снизилось, приближаясь к солнечному минимуму, небольшая группа солнечных пятен разразилась девятью выбросами в течение одной лишь недели, обозначив тем самым начало одной из самых мощных хромосферных вспышек за последние полвека. Дэвид Хатауэй из Национального центра космических наук и технологий в Хантсвилле (штат Алабама, США) был донельзя удручен этим событием: «Солнечный минимум выглядит странно похожим на солнечный максимум» [110].
Интенсивность космических лучей также весьма вольным образом согласуется с количеством солнечных пятен. Да, в общем и целом, когда солнечных пятен мало, интенсивность космических лучей достаточно высока, а когда пятен много, приток лучей снижен, и тем не менее здесь нет простого соотношения «один к одному». Реакция космических лучей на поведение Солнца может опережать рост или убыль солнечных пятен либо отставать от этих изменений на год и даже больше. В 2000 году продолжался солнечный максимум, и пятен на Солнце было весьма много, а вот количество заряженных частиц, проникающих в атмосферу Земли, снизилось без соблюдения каких бы то ни было «пропорций» — оно упало до уровня 1979 года, когда солнечных пятен было намного больше.
История космических лучей, рассказанная радиоактивными атомами, предполагает, что у Солнца есть долгие циклы в 200 и 1400 лет, связанные с усилением и ослаблением его магнитного щита. Некоторые доблестные эксперты пытаются прочесть будущее по солнечным рунам, прокрутив циклы вперед. Одни утверждают, что солнечное магнитное поле, более чем удвоившее свою силу в течение двадцатого века, будет оставаться сильным до 2020-х годов, а это означает, что приток космических лучей не увеличится, облаков станет еще меньше, и продолжится рост среднемировой температуры. Другие подозревают, что напряженность поля достигла своего пика и вскоре начнет падать.
Кто прав? Ответ туп и печален: никто. Поведение Солнца пока предсказать невозможно. Даже одиннадцатилетний и двадцатидвухлетний солнечные циклы не поняты до конца. Причины более продолжительных циклов ускользают от исследователей, хотя кое-какие идеи и возникают. Например, было высказано предположение, что все дело — в покачиваниях солнечного ядра, вызываемых гравитационным воздействием планет, которые обращаются вокруг нашего светила. Если мы хотим грамотно предсказывать поведение космических лучей и, таким образом, составлять надежные климатические прогнозы, нужно, чтобы физика Солнца — и теоретическая, и наблюдательная — сделала не один шаг вперед.
Как упоминалось в пятой главе, Юджин Паркер из Чикагского университета, пионер исследований солнечного ветра, хотел бы, чтобы число солнцеподобных звезд, за магнетизмом которых налажено постоянное наблюдение, возросло с десяти до тысячи. Это помогло бы лучше понять поведение нашего Солнца и осознать, на какие крайности оно способно. Исследователи уже зафиксировали на других звездах спады магнитной активности, которые можно сопоставить с малым ледниковым периодом на Земле, но вот пики активности, аналогичные той, которая, возможно, происходила на Солнце при внезапных потеплениях в ходе последнего ледникового периода, пока засечь не удалось.
Ученых, стремящихся научиться предсказывать поведение нашего светила, обескураживает то, как трудно оказалось измерить силу его магнитного поля. Это связано с тем, что области над солнечными полюсами мы видим сбоку — и с Земли, и с большинства космических станций. Космический аппарат «Улисс» ходит по околосолнечной орбите над полюсами и измеряет магнитное поле Солнца в космосе, однако на аппарате нет приборов, способных дистанционно измерить напряженность поля на видимой поверхности светила. Этот недостаток будет устранен при последующих космических полетах к Солнцу.
Космическому аппарату ЕКА «Спутник Солнца» (Solar Orbiter) предстоит долгий путь к нашему светилу. В течение семи лет он будет маневрировать в космосе, используя сближения с Венерой, чтобы в конечном итоге выйти на удобную околосолнечную орбиту, откуда инструменты аппарата увидят один из полюсов Солнца под углом 38 градусов (с Земли этот полюс можно увидеть лишь под углом 7 градусов).
Есть также предложение запустить в космос аппарат «Околополярный спутник Солнца» (Solar Polar Orbiter) с солнечными парусами, который обращался бы вокруг Солнца таким образом, чтобы проходить над северным и южным полюсами светила на расстоянии, равном половине дистанции от Земли до Солнца. Это даст физикам возможность впервые воочию увидеть, как работает магнитное поле на видимой поверхности Солнца. Ученые надеются, что с помощью «Околополярного спутника» они смогут лучше предсказывать солнечное поведение.
Вы рано затаили дыхание. «Спутник Солнца» выйдет в космос не раньше 2015 года, а взглянуть на полюс Солнца под хорошим углом ему удастся только в 2020-м. Что касается «Околополярного спутника», то он пока существует лишь в воображении проектировщиков. Хотя ЕКА запланировало начать его разработку в 2015–2025 годы, ученые и инженеры, привлеченные к конструированию аппарата, будут считать, что им повезло, если их солнечный парусник выйдет в плавание вокруг Солнца к концу этого срока.
Между тем переменчивое настроение Солнца слишком плохо изучено, чтобы делать хоть какие-то прогнозы о солнечной активности, а ведь космические лучи должны стать основой серьезных предсказаний изменений климата в двадцать первом веке. В 2005 году шведские ученые сообщили, что следующий солнечный цикл начнется в 2006 году и будет самым слабым за сто лет. Напротив, американский прогноз, сделанный всего лишь на несколько месяцев позже, гласил, что солнечный цикл начнется в 2007 году и будет очень похож на энергичные циклы 1970-х и 1980-х.
В 2006 году британские математики, специализирующиеся на изучении солнечных процессов, иронично прокомментировали эти потуги. Обратив внимание, что гипотезам не хватает твердого физического обоснования, Стивен Тобиас, Дэвид Хьюз и Найджел Вайсс предложили свою догадку:
«Конечно, интересно размышлять на тему, в каком направлении двинется солнечный магнетизм в будущем. Последние циклы солнечных пятен были исключительно энергичными… Хорошо известно, что в прошлом после подобных эпизодов высокой активности наступали драматические периоды почти полного прекращения магнитной деятельности, такие как Великий Минимум. Хотя мы не осмелимся предположить, что это случится скоро, было бы явно интересно понаблюдать такой коллапс магнитного поля» [111].
