Солнце и климат

Втр, 10/28/2014 - 22:13

Снижение солнечной постоянной и грядущее похолодание

Наиболее существенным событием XX века в жизни Солнца стал необычайно высокий уровень и длительный, практически в течение всего века, рост интенсивности излучаемой Солнцем энергии (рис. 3).

Подобного увеличения потока солнечного излучения не наблюдалось по меньшей мере 700 лет. Однако его следствие — глобальное потепление климата — это рядовое, а не аномальное событие в жизни Земли. Климат на Земле периодически менялся, и наша планета в течение хорошо изученных нескольких последних тысячелетий не раз переживала глобальные потепления, аналогичные современному, за которыми шли глубокие похолодания, носившие циклический двухвековой характер. Ни похолодание, ни потепление не могут длиться дольше, чем им отмерено 200-летними колебаниями размера и светимости Солнца.

Наблюдавшееся в период длительного высокого максимума активности Солнца в XI-XII веках глобальное потепление (малый климатический оптимум), аналогичное современному или даже большее, вызвало серьезные изменения климата. В Шотландии возделывали виноградники, Гренландия полностью оправдывала свое название «зеленая земля» и была заселена норманнами в конце X — начале XI века. А в последнее глубокое понижение температуры (маундеровский минимум, самая холодная фаза малого ледникового периода) в Голландии замерзали все каналы, в Лондоне — Темза, в Париже — Сена, а в Гренландии наступали ледники, вынуждая людей оставлять свои веками обжитые поселения.
Интенсивность излучаемого Солнцем потока энергии с начала 90-х годов прошлого века медленно идет на спад и, вопреки общепринятому мнению, неизбежно приведет к глобальному понижению температуры до глубокого похолодания, аналогичного минимуму Маундера (рис. 5). К середине века дефицит получаемой Землей солнечной энергии может составлять порядка 0,2% относительно ее максимального среднего уровня в 1980-х годах, или около 3 Вт/ м2. При этом, хотя изменение солнечной постоянной и составляет около 0,07% за «короткий» цикл, его влияние на климат сглаживает тепловая инерция Мирового океана. Однако если подобный дефицит сохранится в двух циклах подряд, климат неизбежно изменится, но спустя 17±5 лет из-за той же тепловой инерции.

В нынешнем, 23-м «коротком» цикле, который растянулся на 12 лет, верхние слои атмосферы недополучают по сравнению с 22-м циклом в среднем 0,19 Вт/м2 солнечной энергии. За год дефицит составляет 6х106 Дж/м2, а за весь цикл обращенное к Солнцу полушарие Земли площадью 127,5х106 км2 недополучило 24 миллиона мегаджоулей энергии. Солнце больше не греет Землю, как прежде, наша планета испытывает дефицит энергии, сравнимый с полной мощностью 21 миллиона атомных электростанций, она живет в условиях «остывающего» Солнца. Следовательно, нужно ожидать не катастрофического таяния льдов, а, напротив, постепенного нарастания ледовых шапок на полюсах. Оно уже началось: площадь ледового покрова в Арктике на сентябрь 2008 года (4,52 млн км2), вопреки всем прогнозам, стала на 390 тыс. км2 больше, чем в 2007 (4,13 млн км2) и в следующем году существенно возросла. Осталось дождаться обработки результатов 2010-2011 годов.

Британские исследователи утверждают, что в нынешнем похолодании виновато явление Ла-Нинья (в переводе с испанского La Nina — «девочка») в Тихом океане, у берегов Эквадора, Перу и Колумбии. Оно характеризуется аномальным понижением температуры поверхности океана в среднем на 0,5-1 градус. Это «зеркально» отличает феномен от другого широко известного феномена — Эль-Ниньо (El Nino — «мальчик»), который характеризуется аномальным повышением температуры поверхности океана. Оба явления одинаково сложны в прогнозировании и объяснении. Американские физики, изучавшие их, полагают, что они могут быть лишь кратковременными флуктуациями в более длительном природном цикле «супер-Ниньо». Мы считаем, что все эти явления (Эль-Ниньо, Ла-Нинья и «супер-Ниньо») имеют естественную природу и порождены 11-летними и двухвековыми колебаниями интенсивности излучаемой Солнцем энергии. На это указывает наличие между ними корреляции.

Наметившаяся в 2006-2008 годах тенденция снижения глобальной температуры (рис. 6) временно остановится в 2010-2012 годах. Тогда ожидается рост солнечной постоянной: «короткий», 24-й цикл может временно скомпенсировать спад ее двухвековой компоненты, Но, если солнечная активность в «коротком» цикле вырастет недостаточно, начнется остывание планеты до глубокого похолодания в 2055-2060 ±11 годах, когда температура снизится на 1,0-1,5 градуса. Очередной климатический минимум продлится 45-65 лет, после чего обязательно наступит потепление, но уже лишь в начале XXII века (рис. 7).

Далекое прошлое земного климата

В пробах льда из скважин Гренландии и Антарктиды (вблизи станции «Восток») глубиной более трех километров содержатся пузырьки воздуха тех эпох, когда откладывался снег. В них современными методами с высокой точностью установлены содержание углекислого газа, кислорода и прочих компонентов реликтовой атмосферы, а также температура, при которой выпадал снег. Выяснилось, что значительные повышения концентрации углекислого газа в атмосфере и глобальные потепления климата происходили циклически, когда еще никакого индустриального воздействия на природу не было и в помине. Было также установлено, что периодические весьма значительные повышения содержания углекислого газа в атмосфере на протяжении 420 тыс. лет никогда не предшествовали потеплению, а, наоборот, всегда следовали за ростом температуры с отставанием в
200-800 лет, то есть были его следствием (рис. 8). А концентрация углекислого газа в атмосфере в ледниковых периодах истории Земли всегда была примерно в два раза ниже, чем в настоящее время.

Повышение концентрации парниковых газов — не причина глобального потепления, а, напротив, естественное следствие роста температуры. Оно происходит с запаздыванием на время, необходимое для прогрева Мирового океана и таяния айсбергов (200-800 лет). Океан служит основным хранилищем углекислоты, а поскольку растворимость газа в воде уменьшается с ростом температуры, прогрев океана приводит к выбросу в атмосферу больших ее объемов. Еще один источник поступления СО2 в атмосферу несколько лет назад обнаружили ученые Дальневосточного отделения РАН: это огромное количество водорослей, вмороженных в айсберги, дрейфующие в Арктике и у берегов Антарктиды. Попадая в теплую воду после таяния льда, они гниют, выделяя углекислый газ. Следовательно, широко распространенная точка зрения об определяющей роли промышленной деятельности человека в глобальном потеплении климата сложилась в результате подмены следствия причиной.

Таким образом, наблюдаемое глобальное потепление климата Земли обусловлено вовсе не антропогенными выбросами «парниковых» газов, а в первую очередь необычайно высокой интенсивностью солнечного излучения, сохранявшейся практически весь прошлый век. Грядущее понижение глобальной температуры произойдет даже в случае, если антропогенный выброс углекислого газа в атмосферу дорастет до рекордного уровня

Другие материалы рубрики


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Объект, отснятый близ звезды, сходной с Солнцем, не вписывается в привычные теории формирования планет. Специалистам еще предстоит разобраться с особенностями рождения этого странного мира, а широкая публика просто любуется снимками. Еще бы — не каждый день можно увидеть планету другой звезды, пусть и открыты их сотни.
    Звезда 1RXS J160929.1-210524 расположена примерно в 500 световых лет от нас. Она очень похожа на Солнце. Ее «вес» равен 85% массы нашей родной звезды. Правда, это светило значительно моложе нашего — 210524 возникла порядка пяти миллионов лет назад.
    Новая планета, по расчетам астрономов, обладает массой примерно в восемь масс Юпитера. И она не была бы такой уж уникальной, если б не два обстоятельства. Первое — она «вживую» запечатлена на снимках. А о втором скажем позже.
    Впервые астрономы непосредственно увидели объект планетарной массы на орбите вокруг звезды, такой как Солнце, и если подтвердится, что этот объект действительно гравитационно привязан к звезде, это будет крупным шагом вперед.
    Интригу, впрочем, принесло не яркое достижение наблюдательной астрономии как таковое, а выявленные параметры системы.



  • ...Среди прочих лептонов в 1936 году, среди продуктов взаимодействий космических лучей, был открыт мюон. Он оказался одной из первых известных нестабильных субатомных частиц, которая во всех отношениях, кроме стабильности, напоминает электрон, то есть имеет тот же заряд и спин и участвует в тех же взаимодействиях, но имеет бóльшую массу. Примерно за две миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и два нейтрино. На долю мюона приходится значительная часть фонового космического излучения, которое регистрируется на поверхности Земли счетчиком Г. Гейгера...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • О спонтанном возникновении вещества из пустого пространства говорят как о рождении “из ничего”, которое близко по духу рождению ex nihilo в христианской доктрине. Для физики пустое пространство совсем не “ничего”, а весьма существенная часть Вселенной, а мысль о рождении самого пространства может показаться вообще странной. Однако в каком-то смысле это все время происходит вокруг нас. Расширение Вселенной есть не что иное, как непрерывное “разбухание” пространства. С каждым днем доступная современным телескопам область Вселенной возрастает на 1018 кубических световых лет. Здесь полезна аналогия с резиной. Если упругий резиновый жгут вытянуть, его “становится больше”. Пространство напоминает суперэластик тем, что оно, насколько известно физикам, может неограниченно долго растягиваться не разрываясь. Растяжение и искривление пространства напоминает деформацию упругого тела тем, что “движение” пространства происходит по законам механики точно так же, как и движение обычного вещества. В данном случае это законы гравитации. Квантовая теория в равной мере применима как к веществу, так и к пространству и к времени.
    Действительно, благодаря собственной физической природе Вселенная возбуждает в себе всю энергию, необходимую для “создания” материи — это есть космический бутстрэп (bootstrap — в переводе “зашнуровка”, в переносном смысле — отсутствие иерархии в системе элементарных частиц).



  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.



  • ...В начале 70-х годов появилось предложение объединить бозоны и фермионы в единую теорию, что, мягко говоря, среди ученых вызвало недоумение, ведь столь различны по своим свойствам эти две группы частиц. Тем не менее, оно возможно, если обратиться к симметрии, более широкой, нежели симметрия Лоренца — Пуанкаре, лежащая в основе теории относительности. Математическая суперсимметрия соответствует извлечению квадратного корня из симметрии Лоренца — Пуанкаре, физически же она соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Разумеется, в реальном мире невозможно проделать такую операцию, тем не менее, операцию суперсимметрии можно сформулировать математически и можно построить теории, включающие суперсимметрии...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив ее на две половины — низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.



  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Впервые астрономы обнаружили планету вне нашей Солнечной системы, которая является потенциально пригодной для жизни, с температурами подобными земным, сопоставимыми с Землей массой и размером и, вероятно, жидкой водой на поверхности. Что приятно, потенциально обитаемый мир находится всего в двух десятках световых лет от нас. Когда-нибудь люди туда смогут добраться.
    О сенсационной находке рассказала 25 апреля 2007 года международная группа из 11 астрономов (из Швейцарии, Португалии и Франции), которая работала в Чили, на одном из телескопов Европейской южной обсерватории (ESO). Ученые нашли сходную с Землей планету у звезды Gliese 581 — красного карлика, расположенного в созвездии Весы.
    Планета, получившая имя Gliese 581c, обладает массой примерно в 5 масс Земли. Ее диаметр оценивается в 1,5 диаметра нашей планеты, так что сила тяжести на ее поверхности составляет приблизительно 1,6 g. Из-за этих параметров астрономы окрестили ее также «Суперземлей» (super-Earth).
    Ученые предполагают, что эта планета — скалистый мир, сходный с Землей по облику. Как возможный вариант — это может быть ледяная планета. Но в обоих случаях на ее поверхности должна быть жидкая вода. Причем, в случае с ледяным миром — она может быть покрыта океаном полностью.