Доклад профессора географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Алексея Юрьевича Ретеюма«Система солнечных циклов и возмущения атмосферы земли» на XIII конференции «Физика плазмы в Солнечной системе», которая прошла в Институте космических исследований РАН 12−16 февраля 2018 года. Предлагаем читателям познакомиться с расширенной версией доклада.

Снимок солнечных вспышек российской орбитальной обсерватории «ТЕСИС» на борту спутника «Коронас-ФОТОН». Изображение получено в линии ионизованного гелия

* * *

Одна из причин наблюдаемых в последние годы небывалых природных аномалий заключается в том, что мы живем при смене целого ряда больших солнечных циклов, измеряемых веками и тысячелетиями. Это наиредчайшее событие произошло 14 апреля 1990 года, когда закончились эпоха голоцена, длившаяся после таяния материковых ледников 11 440 лет и охватившая восемь 1430-летних циклов, каждый из которых, в свою очередь, состоял из восьми 179-летних планетных саросов, включавших в себя по восемь 22-летних циклов.

Сарос или драконический период — интервал времени, состоящий из 223 синодических месяцев (в среднем приблизительно 6585,3211 суток или 18,03 тропического года), по прошествии которого затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке.

Вместе с ней ушли в прошлое периоды, также кратные 8: 91 500-летний (11 440×8) и 732 000-летний (91 500×8), отмеченные колебаниями магнитного поля Земли, его инверсией, резким потеплением и похолоданием климата. Каждый из макро‑ и мегациклов, подобно 22-летнему циклу солнечной активности, был образован двумя неодинаковыми половинами — нечетной и четной. Обнаружение восьмеричной и двоичной временной организации ближнего космоса открывает благоприятные возможности для сверхдолгосрочного прогнозирования предстоящих изменений среды обитания.

* * *

Введение

В современной науке удовлетворительно изучены внешние проявления двух крайне разномасштабных климатообразующих факторов, при том, что ни их происхождение, ни механизмы влияния нельзя считать выясненными. Речь идет о коротких 11-летних и 22-летних циклах солнечных пятен и многотысячелетних колебаниях облучения земного шара Солнцем, открытых М. Миланковичем. В практических целях нам особенно важно иметь точные данные об энергии, определяющей состояние биосферы на протяжении десятилетий и столетий, однако сведения о периодичностях именно такого размера очень ограничены и противоречивы. Проблема недостаточности знаний может быть решена, если отказаться от априорных представлений об автономности небесных тел и перейти к эмпирическому обобщению накопленных данных, начав с рассмотрения динамики Солнечной системы.

* * *

Событие 1990 года

Как показывают расчеты, звезда в своем движении вокруг центра тяжести (барицентра) Солнечной системы периодически, точнее, раз в 179 лет оказывается на минимальном расстоянии от него (Рис. 1).

Рис. 1. Три 179-летних цикла движения Солнца относительно барицентра Солнечной системы

В последний раз сближение произошло в 1990 году (Рис. 2).

Рис. 2. Сближение Солнца с барицентром Солнечной системы (апрель 1990 г.)

при огромной скорости движения светила (Рис. 3).

Рис. 3. Увеличение скорости движения Солнца в 1990 году

Естественно, что в первую очередь рассматриваемая экстремальная ситуация отразилась на самой звезде: увеличилась площадь солнечных пятен в обоих полушариях (Рис. 4),

Рис. 4. Солнечная активность в апреле 1990 года

участились вспышки (Рис.5)

Рис. 5. Увеличение частоты вспышек на Солнце в середине апреля 1990 года

и расширилась корона (Рис. 6).

Рис. 6. Солнечная корона в апреле 1990 года

Одновременно снизилась интенсивность галактических космических лучей (Рис. 7).

Рис. 7. Эффект снижения интенсивности галактических космических лучей в апреле 1990 г. Иркутский нейтронный монитор

Процесс сближения оказал существенное влияние на все без исключений оболочки планеты и даже само ее ядро. Момент прохождения Солнца у барицентра Солнечной системы 14 апреля отмечен возмущением мантии Земли, которое фиксировалось необычным увеличением энергии глубокофокусных землетрясений (Рис. 8).

Рис. 8. Глобальная энергия землетрясений с очагами на глубине более 100 км в апреле 1990 г. (логарифмическая шкала)

Откликом земной коры, судя по результатам высокоточных радиотелескопных измерений, стало сжатие Северо-Атлантического сегмента (Рис. 9).

Рис. 9. Кратковременное уменьшение расстояний между Европой (обсерватория Wettzell) и Северной Америкой (обсерватория Westford) в апреле 1990 г. по данным сети VLBI

Немедленная реакция Мирового океана на космическое воздействие выразилась в резком подъеме уровня воды (Рис. 10).

Рис. 10. Колебания уровня воды в Тихом океане на посту Сан-Франциско в 1990 г

Фактическое совмещение двух главных центров тяготения вызвало ряд кратковременных аномалий в атмосфере, включая ее верхние слои (Рис. 11).

Рис. 11. Интенсификация потока тепла в апреле 1990 г. на уровне 10 гПа (высота около 40 км) в Северном полушарии на широте 60°

* * *

Иерархия солнечных циклов

Яркие и разнообразные внешние проявления момента сближения гравитационных центров 14 апреля 1990 года наводят на мысль, что этим событием был ознаменован переход одного 179-летнего солнечного цикла в другой с долговременными последствиями для Земли и биосферы. Месячные данные по солнечным пятнам позволяют установить, что такого рода периодичность активности действительно наблюдается, причем по форме она подобна 22-летнему циклу с минимумом в середине (Рис. 12).

Рис. 12. Последний 179-летний цикл солнечной активности

В реальности обнаруженного цикла убеждает сопоставление частей двух рядов, отстоящих друг от друга ровно на 179 лет (рис. 13).

Рис. 13. Две части соседних 179-летних циклов. Коэффициент корреляции 0,76

Еще одно доказательство существования 179-летнего цикла дает обработка восстановленных чисел Вольфа (Рис. 14).

Рис. 14. Обобщенный 179-летний цикл солнечной активности. Получен путем осреднения восстановленных в Пулковской обсерватории чисел Вольфа за период 1095–1990 гг

Этот цикл образован двумя неодинаковыми по активности половинами, представляющими собой известные 89-летние циклы Ганского-Глейссберга. Картина полного подобия 179-летней и 22-летней периодичностей (Рис. 15) говорит о единстве их природы, которое подчеркивается соподчиненностью: восемь 22-летних циклов составляют 179-летний цикл.

Рис. 15. Структура последнего 179-летнего цикла (1811-1990 гг.) и обобщенного 22-летнего цикла (1766-2008 гг.)

Если 179-летний цикл образует своего рода единицу временной организации известной нам материи, то должны быть, очевидно, найдены и циклы длительностью 358 лет (179 лет х 2) и около 715 лет (358 лет х 2). Соответствующие свидетельства мы находим в материалах наблюдений за солнечными пятнами (Рис. 16)

Рис. 16. Центральная часть последнего 358-летнего цикла. Середина отмечена стрелкой

и данных по восстановленным числам Вольфа (Рис. 17).

Рис. 17. Центральная часть последнего 715-летнего цикла. Середина отмечена стрелкой

Всё указывает на то, что мы имеем дело с начальными звеньями иерархии солнечных циклов. Одним из подтверждений данной гипотезы выступает цикличность движения Солнца относительно барицентра Солнечной системы (Рис. 18 и 19).

Рис. 18. Циклы движения Солнца продолжительностью в 1430 лет. Последняя смена циклов произошла в 1990 г
Рис. 19. Два 2860-летних цикла. Хорошо вида разность четного и нечетного 1430-летних подциклов

Заметим, что, по имеющейся информации, около 2600 лет назад наступил Субатлантический климатический период.

Обращает на себя внимание тот факт, что цикл длительностью в 1430 лет охватывает в точности восемь 179-летних циклов. Вывод о существовании 1430-летнего солнечного хрона поддается эмпирической проверке. В случае его соответствия природе вещей, глубокие минимумы солнечной активности в разных циклах должны занимать симметричное положение. И временное совпадение действительно проявляется (Рис. 20). Палеогеографическим свидетельством реальности 1430-летнего цикла выступают так называемые события Бонда — похолодания Северной Атлантики с интервалом около 1500 лет.

Рис. 20. Одинаковое положение глубоких минимумов полного излучения Солнца (восстановленного по концентрациям изотопа бериллия) в 1430-летних циклах, отстоящих друг от друга на 4290 лет

Наличие восьмеричной закономерности дает основание продолжить ряд: 1430 лет х 8 = 11 440 лет. Как обычно, этот цикл состоит из двух различных половин; их длительность равна 5720 годам. Важно подчеркнуть, что именно 5700 лет назад произошла смена жаркого и влажного Атлантического периода прохладным Суббореальным. Мы получаем в итоге эпоху голоцена, начавшуюся, согласно последним радиоуглеродным датировкам, 11,3−11,7 тысяч лет назад. Можно думать, что в 1990 году послеледниковье сменилось новой эпохой, которую логично назвать нооценом, имея в виду глобальную (не только конструктивную, но и деструктивную) роль в биосфере человека, вооруженного знаниями.

Следующие звенья иерархии солнечных циклов:

1) 11 440 лет х 8 = 91 520 лет. Это эксцентриситетный цикл Миланковича, длительность которого принимается равной 93 000 годам.

2) 91 520 лет х 8 ≈ 732 200 лет. Это период раннего, среднего и позднего плейстоцена, начавшегося, как полагают, примерно 780 тысяч лет назад.

Интересно, что дальнейшая экстраполяция выявленной регулярности приводит нас в мессинский век эпохи миоцена (780 тыс. лет х 8 = 5865 тыс. лет), выделяющийся грандиозными природными катаклизмами, включая неоднократное высыхание Средиземного моря.

Таким образом, впервые удалось объединить в одну систему все известные циклы по принципу их солнечного происхождения, что открывает путь к сверхдолгосрочному прогнозированию. Исследования в этом направлении требуют особенно полной информации об отклике разных частей земного шара на космические воздействия длительностью в сотни и тысячи лет.

* * *

У границы больших циклов

Поиск следов, оставленных последней сменой больших солнечных циклов в 1990 году, приводит к обнаружению крупнейших климатических аномалий в Евразии. Одна из них связана с многолетним острым дефицитом атмосферных осадков на широтах южнее 50° с пиком, приходящимся на 1989−1991 годы (Рис. 21).

Рис. 21. Отрицательная аномалия атмосферного увлажнения в Евразии на широтах 40-50°

Другой была термическая аномалия, приуроченная к высоким широтам, которая в Европе и Западной Сибири достигла максимума в 1990 г., а восточнее — на год позже (рис. 22).

Рис. 22. Средняя температура воздуха в летние месяцы на широтах 60–70°

Поскольку экологические и социально-экономические явления, могущие быть последствиями космического воздействия, лучше всего отражаются статистикой в Скандинавии, рассмотрим для примера реакцию природы, хозяйства и населения Норвегии на потепление 1990 года. Этот феномен, между прочим, не находящий до сих пор объяснения в климатологии, был связан с резким изменением циркуляции атмосферы (Рис. 23), причины которого будут раскрыты ниже.

Рис. 23. Аномалия атмосферной циркуляции 1990 г. в Арктике

Благоприятные условия, в частности, сокращение до многолетнего минимума площади льдов в Баренцевом море, дали импульс для быстрого увеличения численности рыб с коротким жизненным циклом (Рис. 24).

Рис. 24. Биомасса мойвы старше 1 года в Баренцевом море

На сельскохозяйственных землях страны в 1990 г. был собран уникальный урожай (Рис. 25).

Рис. 25. Урожаи ячменя в Норвегии

Между тем в норвежских лесах потепление начала 1990-х годов, очевидно, вызвало противоречивые эффекты: рост деревьев, как правило, улучшился (Рис. 26),

Рис. 26. Динамика роста сосен в северных лесах Норвегии

но численность массовых охотничьих животных уменьшилась (Рис. 27).

Рис. 27. Рябчики, добытые норвежскими охотниками

Тепловая аномалия 1990 года, повысив продуктивность сельской, лесной и охотничьей отраслей хозяйства, создала предпосылки для рекордного повышения уровня доходов занятого в них населения (Рис. 28).

Рис. 28. Доходы населения, занятого в сельском, лесном и охотничьем хозяйстве Норвегии

Совокупность благоприятных экологических и экономических факторов способствовала росту рождаемости в стране (Рис. 29).

Рис. 29. Динамика рождаемости в Норвегии

Однако потепление 1990 года обусловило и повышение смертности населения на 4,3% по сравнению со средним уровнем за период 1980—2000 года.

Приведенные выше показатели характеризуют только небольшой круг явлений, вызванных к жизни космическим событием 1990 года.

* * *

Природа аномалии 1990 года на Земле

В чем же причина возникновения описанных выше реакций? С географической точки зрения, соответствующую проблему нужно формулировать в терминах источника энергии, который породил столь разнообразные и разветвленные реакции, несмотря на сопротивление среды. Ясно, что это не была солнечная радиация, поскольку прирост мощности потока полного излучения звезды в 1990 году не превысил 0,04% от нормы. Очевидно, речь должна идти только о процессах, которые были инициированы движением ядра как результата сближения Солнца с барицентром Солнечной системы. Внешние эффекты перемещения ядерной массы планеты, как и следовало ожидать, сосредоточены главным образом в Северном полушарии, ближайшем к Солнцу в апреле. Другие доказательства решающей роли ядра могут быть получены с помощью мысленных критических экспериментов. Они призваны показать, что энергия, выделившаяся из недр Земли, есть продукт реакции глубинного водорода с кислородом. Суть их такова: если высказанное предположение истинно, мы обнаружим два неизвестных ранее феномена. Во-первых, это образование очень крупной аномалии общего содержания озона в атмосфере к северу от 60° на долготе около 102° (район Таймыра), куда смещалось 14 апреля 1990 года выделяющее водород ядро. Во-вторых, это резкое замедление скорости вращения Земли во время сближения Солнца и барицентра Солнечной системы благодаря дрейфу ядра в северном направлении под углом к полярной оси.

Обращение к фактическим данным (Рис. 30 и 31) убеждает нас в том, что оба критических эксперимента дали положительный результат, ибо никакое альтернативное объяснение выдвинуть невозможно.

Рис. 30. Отрицательная аномалия общего содержания озона в атмосфере, достигшая экстремальных значений 14 апреля 2004 года
Рис. 31. Отклонения длины суток от средних месячных величин. Снижение скорости вращения Земли относительно нормы произошло в декабре 1989 г

* * *

Историческая миссия 1430-летнего цикла

Какое значение будут иметь наблюдаемые нами переходные события для цивилизации? Ответить на вопрос помогает сравнение системоформирующей роли разных больших циклов. Анализ приводит к выводу, что 1430-летняя периодичность внесла самый заметный вклад в исторический процесс. Это утверждение можно проиллюстрировать примером эволюции относительно хорошо изученных культур Китая.

Земледелие в бассейне реки Хуанхэ зародилось на рубеже VII—VI тысячелетий до н.э. Важно, что граница между соседними 1430-летними циклами, наложившая свой отпечаток на климат того времени, датируется 5300 годом до н.э. Природные условия способствовали развитию культуры Яншао, создатели которой достигли высокого уровня мастерства (Рис. 32).

Рис. 32. Расписная полихромная керамика, типичная для культуры Яншао

Просуществовав около полутора тысяч лет, культура Яншао уступила место культуре Луншань совершенно иного облика с монохромной черной и серой керамикой (Рис. 33).

Рис. 33. Треножник. Культура Луншань

Смена культур произошла в обстановке частых катастрофических наводнений и похолодания климата — потрясений глобального масштаба, которые в палеогеографии получили название «4200 лет до нашего времени». Теория больших солнечных циклов уточняет положение этого рубежа — 2300 год до н.э. Она также ограничивает период наиболее сильных возмущений планеты примерно двумя веками, что и видно по реконструкциям природы северных районов страны.

Следующий, более близкий к нашим дням, момент контакта двух 1430-летних циклов приходится на 890 году до н.э. Это в точности время гибели самой загадочной из цивилизаций древнего Китая — культуры Сансиндуй (Рис. 34).

Рис. 34. Бронзовые маски культуры Сансиндуй

Наконец, последний 1430-летний рубеж датируется 559 годом н.э. Почти весь VI век отличался хаосом общественной жизни и глубоким упадком страны, которая была раздроблена на 16 враждовавших между собой династий. Целостность империи была восстановлена в 581 году.

Фрагменты сходной картины мы обнаруживаем в других регионах Старого и Нового Света.

* * *

Заключение

С каменного века люди стремились раскрыть закономерности периодических движений в космосе, чтобы получить инструмент для предвидения. Сопряженное изучение процессов, протекающих в горячем и холодных небесных телах, позволило установить систему циклов, включающую элементы, которые соразмерны человеческой истории. Их использование помогает понять общую направленность современных изменений в биосфере. Начало множества больших циклов близкого и далекого прошлого указывает на вероятное развитие событий в предстоящие десятилетия, принимая во внимание тот факт, что в 1990 году произошла смена периодичностей. Очевидно, нам следует ожидать дальнейшее снижение солнечной активности.