Введение

Берег Арала, плато Устюрт
Берег Арала, плато Устюрт

Принимая во внимание факты определенной повторяемости контрастов в режиме Арала, логично считать, что целенаправленное изучение атмосферного увлажнения в центре Евразийского континента может пролить свет на глобальные причинно-следственные связи, остающиеся до сих пор неизвестными. Между прочим, важность сведений об уникальном озере-море для понимания устройства природы земного шара осознана давно. Показательно, что Алексей Иванович Бутаков (Рис. 1), выполнивший на нём первые гидрографические исследования в 1848—1849 годах, был избран почетным членом Берлинского географического общества и получил золотую медаль Лондонского географического общества.

Рис. 1. Контр-адмирал Алексей Иванович Бутаков (1816–1869)
Рис. 1. Контр-адмирал Алексей Иванович Бутаков (1816–1869)

Яков Владимирович Ханыков, составивший в 1851 году подробную карту Арала с дельтами Амударьи и Сырдарьи (Рис. 2), приобрел европейскую известность после издания его труда Парижским географическим обществом и, по представлению Александра Гумбольдта, был награжден рыцарским орденом Красного Орла королевства Пруссии.

Рис. 2. Карта Аральского моря и Хивинского ханства составленная Я.В. Ханыковым (1818–1862)
Рис. 2. Карта Аральского моря и Хивинского ханства составленная Я.В. Ханыковым (1818–1862)

Воспользуемся приемом поэтапного эмпирического обобщения, начиная от частного, хотя и весьма масштабного, случая, чтобы вывести общие закономерности временной упорядоченности природных процессов.

От местных аномалий к глобальным циклам

Прежде всего, необходимо иметь картину современных изменений приходной части водного баланса в геосистеме Арала (Рис. 3).

Рис. 3. Годовые суммы осадков на части территории Средней Азии, включающей бассейн Арала (координаты: 35−45° с.ш., 57−77° в.д.); полиномиальный тренд
Рис. 3. Годовые суммы осадков на части территории Средней Азии, включающей бассейн Арала (координаты: 35−45° с.ш., 57−77° в.д.); полиномиальный тренд

Как видим, в середине последнего полувекового периода наблюдалось значительное уменьшение атмосферного увлажнения. Чтобы с большей или меньшей уверенностью судить о причине возникновения этой аномалии, нужно располагать также сведениями по всему континенту и Северному полушарию. Соответствующая информация приведена на Рис. 4 и 5.

Рис. 4. Годовые суммы осадков на трансекте в Евразии с координатами 35–45° с.ш., 10° з.д. -150° в.д.; полиномиальный тренд
Рис. 4. Годовые суммы осадков на трансекте в Евразии с координатами 35–45° с.ш., 10° з.д. -150° в.д.; полиномиальный тренд
Рис. 5. Годовые суммы осадков в поясе 35–45° Северного полушария; полиномиальный тренд
Рис. 5. Годовые суммы осадков в поясе 35–45° Северного полушария; полиномиальный тренд

Рисунки позволяют сделать вывод о полном подобии событий у временной границы 1980-х и 1990-х годов на уровнях от регионального до глобального. Однако для окончательного заключения о единстве характера обнаруженных аномалий представим в наглядной форме еще динамику выпадения атмосферных осадков на всем Северном полушарии и, наконец, на планете в целом (Рис. 6 и 7).

Рис. 6. Годовые суммы осадков на Северном полушарии; полиномиальный тренд
Рис. 6. Годовые суммы осадков на Северном полушарии; полиномиальный тренд
Рис. 7. Годовые суммы осадков на земном шаре; полиномиальный тренд
Рис. 7. Годовые суммы осадков на земном шаре; полиномиальный тренд

Перед нами феномен очень сильного возмущения внешней оболочки планеты. Какие же силы его вызвали? Для ответа на этот вопрос требуется знание процессов, которые протекали в окружающем пространстве в момент возникновения аномалии на Земле.

Интегральной характеристикой динамики ближнего космоса служит относительное перемещение Солнца и барицентра (то есть центра масс всех небесных тел) Солнечной системы (Рис. 8).

Рис. 8. Положения Солнца и барицентра Солнечной системы в 1945–1994 гг. Показаны центр Солнца и края его диска
Рис. 8. Положения Солнца и барицентра Солнечной системы в 1945–1994 гг. Показаны центр Солнца и края его диска

Информация Рис. 8 и 9 свидетельствует о том, что в 1990 году центр Солнца и центр масс Солнечной системы находились очень близко друг от друга, причем звезда перемещалась с максимальной скоростью.

Рис. 9. Ускорение движения Солнца в начале 1990 г
Рис. 9. Ускорение движения Солнца в начале 1990 г

В тот момент группа внешних планет в составе Марса, Сатурна, Урана и Нептуна оказалась как бы на одной оси, на одной гелиоцентрической долготе (около 280°), а на её продолжении, по другую сторону от Солнца (с разницей 180°), находился массивнейший Юпитер (Рис. 10).

Рис. 10. Конфигурации внешних планет в 1985–1995 гг., соединение и противостояние в апреле 1990 г. (момент отмечен стрелкой)
Рис. 10. Конфигурации внешних планет в 1985–1995 гг., соединение и противостояние в апреле 1990 г. (момент отмечен стрелкой)

Подобные конфигурации планет повторяются через 179 лет, определяя положение Солнца в Солнечной системе (Рис. 11).

Рис. 11. Аналогичные положения Солнца относительно барицентра в XV–XX столетиях
Рис. 11. Аналогичные положения Солнца относительно барицентра в XV–XX столетиях

Вероятно, движение Солнца оказывает влияние на его активность. Для проверки гипотезы нужен критический эксперимент, перед которым итог предсказывается с очень высокой точностью. В данном случае условиям опыта полностью удовлетворит следующий ожидаемый результат: вековые максимумы солнечной активности должны фиксироваться ровно через 179 лет. Постоянные наблюдения за Солнцем ведутся с 1700 года. Для их характеристики швейцарский астроном Рудольф Вольф предложил специальный индекс, в котором учитывается количество солнечных пятен. С числами Вольфа мы и проведем мысленный эксперимент (Рис. 12).

Рис. 12. Подобие периодов солнечной активности, отстоящих друг от друга на 179 лет
Рис. 12. Подобие периодов солнечной активности, отстоящих друг от друга на 179 лет

Очень высокая солнечная активность, как правило, наблюдается в течение около 10 лет. При низкой активности период растягивается на 12−13 лет. Американский астроном Джордж Эллери Хейл показал, что в переходный момент меняется магнитное поле, и смежные периоды образуют единое целое. В среднем длительность пары циклов составляет около 22 лет.

Наш эксперимент указывает на явную связь между многолетними циклами и 179-летним циклом. И в самом деле: 179 лет ≈ 22 года х 8 (неувязка меньше 2%). Более того, цикл длительностью около 179 лет подобен 22-летнему циклу по структуре: он также состоит из двух частей, это 89-летние циклы Ганского-Глейссберга. Интересно, что они, как и 11-летние циклы, неодинаковы по солнечной активности.

Возникает вопрос: есть ли в Солнечной системы периоды большей длительности? Знание их могло бы принести значительную пользу при раскрытии закономерностей изменения окружающей среды в интересах прогнозирования будущего. Долговременная периодичность как бы проявляется при осреднении. В итоге обнаруживается периодичность длительностью около 1,5 тыс. лет, точнее 1430 лет (Рис. 13).

Рис. 13. Многовековая периодичность в движении Солнца относительно барицентра
Рис. 13. Многовековая периодичность в движении Солнца относительно барицентра

179-летний период укладывается в 1430-летнем периоде почти в точности 8 раз. Таким образом, мы имеем:

  • 22-летний период х 8 ≈ 179-летний период и
  • 179-летний период х 8 ≈ 1430-летний период.

Интересно, что традиционный календарь монгольских и тюркских народов содержит 180-летний цикл, а 1430-летний цикл был открыт еще жрецами Древнего Египта. Реальность последнего цикла доказана исследованиями донных осадков Северной Атлантики, выполненными группой геологов под руководством Дэвида Бонда.

Напрашивается мысль, что у восьмеричной последовательности должно быть продолжение. И действительно: умножая 1430 лет на 8, получаем 11 400 лет — длительность эпохи голоцена, начавшейся после таяния четвертичного ледника. Более высокие уровни иерархии циклов:

  • 11 400 лет х 8 → 91 500-летний цикл (это большой цикл солнечного излучения, который открыл сербский ученый Милутин Миланкович);
  • 91 500 лет х 8 → 730 000 лет (около 780 000 лет назад произошла инверсия геомагнитного поля, когда Южный и Северный полюса поменялись местами);
  • 732 000 лет х 8 → 5 840 000 лет (возраст так называемых мессинских событий на границе геологических эпох плиоцена и миоцена, во время которых высыхало Средиземное море и его восточные заливы, включая Каспийский и Аральский).

Два периода одной длительности образуют сдвоенный цикл: 22-летний цикл Хейла состоит из двух 11-летних циклов Швабе, 179-летний включает два 89-летних цикла Ганского-Глейссберга и т.д. Показательно, что история Аральского моря насчитывает около 22 000 лет, что в два раза больше, чем возраст голоцена.

Согласно расчетам, 1990 год служит временной границей у 179-летних, 1430-летних и 11 440-летнего циклов. Иначе говоря, нам выпало жить в исключительно редкую эпоху в истории Земли, и наука призвана понять механизмы происходящих радикальных перемен.

Отклик планеты

Влияние на Землю окружающего пространства обычно связывают с различными отклонениями в состоянии Солнца. При рассмотрении многолетних изменений в качестве индикатора служит площадь солнечных пятен, выраженная в годичных числах Вольфа, которые за период 1700—2019 годов принимали значения от 0 до 269. Однако следует иметь в виду, что амплитуда количеств энергии, поступающих от звезды при максимуме и минимуме ее активности очень мала, она измеряется сотыми и десятыми долями процента. Очевидно, существуют еще и другие космические силы, синхронно действующие на геосферы. Одна из них — галактические космические лучи, чья интенсивность определяется мощностью солнечного излучения (точнее, скоростью и плотностью солнечного ветра), варьируя в пределах ±10% и более (Рис. 14).

Рис. 14. Модулирование галактических космических лучей солнечной радиацией; средние месячные значения за период 2003-2019 гг. коэффициент корреляции -0,53. Амплитуда величин полного солнечного излучения составляет 0,11%, амплитуда величин интенсивности космических лучей превышает 20%
Рис. 14. Модулирование галактических космических лучей солнечной радиацией; средние месячные значения за период 2003-2019 гг. коэффициент корреляции -0,53. Амплитуда величин полного солнечного излучения составляет 0,11%, амплитуда величин интенсивности космических лучей превышает 20%

Заряженные частицы, проникая в атмосферу, образуют ядра конденсации влаги, способствующие выпадению осадков (Рис. 15).

Рис. 15. Галактические космические лучи и годичные суммы атмосферных осадков на земном шаре; период 1960–2019 гг
Рис. 15. Галактические космические лучи и годичные суммы атмосферных осадков на земном шаре; период 1960–2019 гг

Таким образом обнаруживается причинно-следственная цепочка:

В качестве мощного дестабилизирующего фактора выступает непостоянство угловой скорости вращения Земли, также зависящей от Солнца (Рис. 16).

Рис. 16. Сопряженные изменения солнечной активности и скорости вращения Земли по годам цикла Хейла в 1755–2018 гг
Рис. 16. Сопряженные изменения солнечной активности и скорости вращения Земли по годам цикла Хейла в 1755–2018 гг

В свою очередь, скорость вращения Земли в значительной степени обусловливает режим атмосферы (Рис. 17).

Рис. 17. Синхронные многолетние колебания скорости вращения земного шара и глобальных сумм атмосферных осадков
Рис. 17. Синхронные многолетние колебания скорости вращения земного шара и глобальных сумм атмосферных осадков

Вернемся к проблеме причин периодического усыхания Аральского моря. Располагая сведениями об уровнях воды за период до начала широкомасштабного гидротехнического строительства в его бассейне, можно оценить вклад космических факторов в появление аномалий (Рис. 18).

Рис. 18. Солнечная активность и уровень Аральского моря в 1905-1960 гг
Рис. 18. Солнечная активность и уровень Аральского моря в 1905-1960 гг

Простое визуальное сопоставление в нашем случае приводит к выводу о достаточно хорошо выраженном эффекте синхронности. Он подтверждается количественным сравнением: уровни ниже нормы на Арале наблюдались в годы, когда величина чисел Вольфа в среднем составляла 97 единиц, а при уровнях выше нормы солнечная активность была значительно слабее, когда средние значения чисел Вольфа измерялись 88 единицами. В увеличении притока воды в годы спокойного Солнца, очевидно, сказывается стимулирующее действие галактических космических лучей, отмеченное выше.

Судить о роли космических сил в гидрологическом режиме бессточного водоема с большим основанием позволяет анализ данных о росте долгоживущих деревьев. В бассейне Арала, на высоких склонах Тянь-Шаня, растут леса из туркестанского можжевельника (арчи), часто достигающего возраста 600−800 лет. В годичных кольцах этих деревьев хорошо отражаются количества влаги, поступившей на аридную территорию из атмосферы. Есть возможность провести дендрохронологический анализ, привлекая результаты наблюдений за солнечными пятнами, а также материалы их реконструкции в период до 1700 г. (Рис. 19).

Рис. 19. Прирост можжевельника на Тянь-Шане (Кыргызстан) при низкой и высокой солнечной активности в 1700-1995 гг.; средние значения индекса 594 и 333 соответственно
Рис. 19. Прирост можжевельника на Тянь-Шане (Кыргызстан) при низкой и высокой солнечной активности в 1700-1995 гг.; средние значения индекса 594 и 333 соответственно

В годы спокойного Солнца, как видим, атмосферное увлажнение бассейнов рек, которые питали Арал, действительно улучшалось благодаря конденсации влаги на космических частицах. Найденные различия, с точки зрения статистики, удовлетворяют непараметрическому U-критерию значимости Манна-Уитни.

Еще более достоверная картина связей получится, если обратимся к рядам длительностью порядка 500 лет (Рис. 20).

Рис. 20. Прирост можжевельника на Тянь-Шане (Кыргызстан) при низкой и высокой солнечной активности в 1446-1995 гг.; средние значения индекса 527 и 364 соответственно. Различия значимы  по непараметрическому U-критерию Манна-Уитни
Рис. 20. Прирост можжевельника на Тянь-Шане (Кыргызстан) при низкой и высокой солнечной активности в 1446-1995 гг.; средние значения индекса 527 и 364 соответственно. Различия значимы по непараметрическому U-критерию Манна-Уитни

Помня совет Леонарда Эйлера о применении метода «мини-макса» для эффективного решения проблем, можно попытаться выявить эффект глубокого ослабления солнечной активности, которое должно сопровождаться необычным повышением продуктивности леса в горах Тянь-Шаня. Событие такого рода произошло на временной границе последнего и предпоследнего периодов 179-летнего цикла в начале XIX столетия. Оно получило название минимума Дальтона. Сравнив ход кривых по числам Вольфа и приросту деревьев, мы вновь констатируем точное соответствие теории и реальности (Рис. 21).

Рис. 21. Минимум солнечной активности и аномалия роста можжевельника в горах Тянь-Шаня (Кыргызстан)
Рис. 21. Минимум солнечной активности и аномалия роста можжевельника в горах Тянь-Шаня (Кыргызстан)

Низовья Амударьи и Сырдарьи расположены в районах, где блоки земной коры испытывают вертикальные и горизонтальные перемещения вдоль тектонических разломов. При этом на земную поверхность поступают глубинные воды и, вместе с тем, русла рек подвергаются деформациям, имеющим серьезные последствия в условиях равнинного рельефа и поступления огромной массы горных пород, смытых с водосборов. Следовательно, нельзя исключать и вклад геологического фактора в неустойчивость режима Арала. Можно считать, что в пользу такого предположения говорят два факта: сток по Узбою в Каспий через пустыню Каракум несколько веков назад и падение уровня моря в начале XX столетия на фоне аномально высокой частоты сильных землетрясений с магнитудой от 7 баллов и выше (8 событий с 1900 по 1909 годы). Однако сама сейсмическая активность также связана с энергетикой Солнечной системы. Есть также признаки того, что тектонические движения вызывают проникновение вод Арала в карстовые полости плато Устюрт, откуда она поступает в Каспий.

В далеком прошлом

Собранные факты создают предпосылки для масштабного использования приема мысленного критического эксперимента, благодаря которому должны быть найдены неоспоримые доказательства того, что выведенные закономерности действовали на протяжении не только веков, но и тысячелетий. Имеются в виду проявления 1430-летнего цикла Солнечной системы в рассматриваемом регионе.

Смена последнего и предпоследнего периодов в 1430-летнем цикле датируется VI столетием. Нужно ожидать, в первую очередь, что времена около этого рубежа выделялись чрезвычайно резкими изменениями солнечной активности. Реконструкция величин полного солнечного излучения по изотопу бериллия свидетельствует, что это было именно так (Рис. 22).

Рис. 22. Крупнейшая аномалия полного солнечного излучения в середине первого тысячелетия н.э
Рис. 22. Крупнейшая аномалия полного солнечного излучения в середине первого тысячелетия н.э

У нас есть основания предполагать, что из-за сильнейшего возмущения геосфер Солнцем в раннем Средневековье приток воды в Арал был крайне непостоянным. Какова была скорость его реакции? Чтобы дать ответ в первом приближении, достаточно сопоставить объем котловины с приходной и расходной статьями водного баланса в эпоху 1960 года. Первый показатель измерялся величиной около 1000 куб. км. От рек Амударьи и Сырдарьи, а также с атмосферными осадками в море поступало примерно 60 куб. км воды; вся она испарялась. Таким образом в природе поддерживалось тонкое равновесие. Простой расчет показывает, что при значительном сокращении стока с бассейна отклик Арала должен был следовать через несколько десятков лет.

Обратимся к материалам палеогеографического изучения района Аральского моря (недавно они были обобщены международной группой исследователей под руководством С. К. Кривоногова). Особого внимания заслуживают следы двух чрезвычайно редких событий, свидетельствующих о возникновении крупных климатических аномалий противоположного знака с интервалом всего 100 лет (Рис. 23). Речь идет об осаждении минерала гипса при повышении солености воды до концентрации 25−30 г/л и более (то есть в 25−30 раз по сравнению с нормой XIX—XX столетий), за которым вскоре началось образование береговых форм рельефа на относительно больших высотах, что указывает на трансгрессию моря (названную Аклак). Вероятно, обмеление моря было связано с аридизацией территории Средней Азии при высокой активности Солнца в VI столетии, а наполнение — с повышенным увлажнением при минимуме в 600−700 годы.

Рис. 23. Регрессия и трансгрессия Аральского моря на фоне экстремальных колебаний солнечной активности у временной границы периодов 1430-летнего цикла
Рис. 23. Регрессия и трансгрессия Аральского моря на фоне экстремальных колебаний солнечной активности у временной границы периодов 1430-летнего цикла

Последняя трансгрессия Аральского моря, прерванная полным разбором вод Амударьи и Сырдарьи на орошение, началась на рубеже XVIII и XIX столетий, когда произошла смена периодов 179-летнего цикла. Промежуток времени между двумя известными трансгрессиями неслучайно близок к длительности 1430-летнего цикла. Спокойное Солнце создает предпосылки для увеличения количества атмосферных осадков. Между тем низкий уровень солнечной активности в десятилетия до и после начала нового периода 1430-летнего цикла есть общая черта (Рис. 24), которую можно использовать для сверхдолгосрочного географического прогноза.

Рис. 24. Вероятность уменьшения полного солнечного излучения до уровня 1360 Вт/м2 и ниже у временной границы периодов 1430-летнего цикла за время с 6779 г. до н.э. по 2009 г.
Рис. 24. Вероятность уменьшения полного солнечного излучения до уровня 1360 Вт/м2 и ниже у временной границы периодов 1430-летнего цикла за время с 6779 г. до н.э. по 2009 г.

Насколько правомерно распространять установленные зависимости на другие регионы, то есть считать их отражением общих закономерностей? В данном случае достаточным будет ближе познакомиться с примером очень крупной природной катастрофы.

На противоположной по отношению к бассейну Арала стороне земного шара, в Северной Америке, находится полуостров Юкатан, где существовала величественная цивилизация Майя. Как известно, около 1000 лет назад она пришла в упадок, причину которого одни усматривают в неблагоприятных изменениях климата, другие — в антропогенной деградации среды обитания и конфликтах. Судя по следам, какие-то стихийные бедствия неоднократно прерывали обычную деятельность народа майя. Если исходить из теории циклов Солнечной системы, можно ещё до анализа местной обстановки предположить, что один из пиков развития деструктивных процессов, очевидно, пришелся на десятилетия у границы VI и VII веков, когда планета в максимальной степени была охвачена влиянием ближнего космоса, а на дне высыхавшего Арала накапливался гипс. Проверим, так ли это. Надежные оценки изменений климата в интересующей нас части Северной Америки обеспечивают дендрохронологии, созданные по кольцам остистой сосны, обитающей севернее Мексики, на горных склонах Кордильер (Рис. 25).

Рис. 25. Прирост остистой сосны в Кордильерах (37°с.ш., 118° з.д), осреднение по 10 лет
Рис. 25. Прирост остистой сосны в Кордильерах (37°с.ш., 118° з.д), осреднение по 10 лет

Как видим, рост леса значительно ухудшился на протяжении почти всего VII столетия. Таким образом, засухи в Северной Америке и в Евразии были строго синхронными, то есть фактически они выступали как проявления одного глобального события. Этот вывод, между прочим, помогает понять происхождение одного из больших белых пятен в хронологии цивилизации Майя. Дело в том, что история ее классической эпохи четко делится на ранний период, с 250 по 600 гг. н.э. и поздний период, с 600 по 900 гг. н.э. Перемены принято датировать 600 годом условно, поскольку существует пробел (hiatus) в информации о событиях переходного этапа. Согласно материалам новейших исследований, они касались 5−6 поколений в VI—VII столетиях. Обычное течение жизни, несомненно, было нарушено аномалией климата.

Заключение

Благодаря движению планет по эллиптическим орбитам в Солнечной системе существует восьмиричная иерархия циклов длительностью от 22 лет до 1430 лет и более. Периодические изменения в состоянии ближнего космоса отражаются на процессах, протекающих на Земле. Важнейший из них для биосферы — глобальный влагооборот, колебания мощности которого во многом определяют режим геосистем, в особенности бассейнов бессточных озер. Они них зависит жизнь и благополучие человека.

Читайте ранее в этом сюжете: Учёный разработал конструкцию двигателя для перемещения солнечной системы