Похолодание - Солнце виновато?

С древних времен многие народы поклонялись Солнцу. Именно оно во многих культах и религиях было главным символом жизни и процветания человека. Именно к нему обращались с молитвами, желая получить обильный урожай и хорошую погоду. Затем
появились астрологи и ученые. Они молитвами не пользовались, но тоже считали, что многое на Земле напрямую связано с этим небесным светилом. Вот и сегодня подавляющее большинство ученых считают, что климат нашей планеты непосредственно связан с теми физико-химическими процессами, которые происходят на Солнце. На вопрос, так ли это, представитель журнала Игорь Кузнецов попросил ответить профессора, заведующего лабораторией глобальных проблем энергетики Московского энергетического института, члена-корреспондента РАН Владимира Викторовича Клименко.

— Владимир Викторович, как наука начала связывать климатические изменения на Земле с космосом?

— История этого вопроса насчитывает более 150 лет. В 1843 г. Генрихом Швабе, немецким астрономом-любителем, было открыто существование так называемых 11-летних солнечных циклов. Эта повторяемость явления космического масштаба, безусловно, оказывает влияние на Землю, и она завораживающе подействовала на многих исследователей.

Первая попытка связать климатические изменения на Земле с этими космическими явлениями была сделана в Германии.

В 1860 г. некто Клюге опубликовал первую статью об этом, и с тех пор во всех публикациях, связанных с поиском причин погодно-климатических изменений на Земле, именно солнечная тематика доминирует в данном вопросе. Только в серьезных журналах на эту тему опубликованы десятки тысяч статей.

Однако единственное, что можно сегодня сказать с уверенностью, — достоверных связей между этим явлением и изменениями климата не установлено.

Они, как и многое в этом мире, скрыты, эти связи ускользающие. Например, одному исследователю в 1930-х годах удалось просто идеально связать интенсивность индийских муссонов и солнечных циклов. Получилась просто идеальная корреляция. Через 30 лет такая же попытка повторяется, и корреляции уже никакой нет. То есть, как я уже говорил, эти связи ускользающие, нестабильные, как и всё в этом мире. Они в течение нескольких десятилетий или даже столетия есть, а затем исчезают или вообще меняются на противоположные. Хотя, казалось бы, по совершенно ясным физическим причинам и на уровне здравого смысла ни у кого, и в том числе у меня, нет сомнений, что такая связь существует, и Солнце, безусловно, влияет на погодно-климатические изменения нашей планеты, но вот каким образом, точно сказать невозможно.

— Что же выяснилось в этой области за последние 25–30 лет?

— Со 2 декабря 1978 г. открылась новая эра в этих исследованиях — был запущен спутник «Нимбус-7», первый из тех, что стали фиксировать величину так называемой солнечной постоянной, т. е. теплового потока, приходящего от Солнца на верхнюю границу земной атмосферы. Сменяя друг друга, эти спутники (сейчас действует уже пятая миссия) обеспечили 32-летний непрерывный ряд наблюдений за солнечной постоянной за пределами атмосферы. (Впервые наблюдения за солнечной постоянной осуществили американские ученые еще в начале XX века на высокогорной (выше 4 км) обсерватории. Эти наблюдения, несомненно, были полезны, но их данные не идут ни в какое сравнение со спутниковыми наблюдениями, проводимыми вне атмосферы). Таким образом, теперь мы достоверно знаем величину теплового потока в разные периоды времени, и изменения этой величины безусловно влияют на земной климат.

— Какие же новые сведения мы получили благодаря этой космической миссии?

— Во-первых, уже в первые десять лет измерений удалось решить фундаментальный вопрос, над которым ломали головы как минимум в течение целого столетия: когда интенсивность солнечного излучения возрастает? Когда на Солнце есть пятна или когда их нет? Ведь пятна на Солнце —это области пониженной температуры. Вполне закономерно, как полагали многие, если часть Солнца представляет собой области с пониженной температурой, то по всем законам физики излучение с их поверхности должно быть слабее. Оказалось — наоборот. С увеличением количества темных пятен значение солнечной постоянной растет, на их периферии светимость увеличивается!

Второе открытие — это ответ на вопрос: на сколько же меняется солнечная постоянная в пределах одного цикла? Установили — на 0,15%. Сейчас нам с точностью до четвертого знака известно, чему равна солнечная постоянная, она равна 1367 Вт/ м² . Стало быть, 0,15% от этой величины — это 2 Вт.

Этого достаточно, чтобы изменить температуру поверхности Земли примерно на две-три десятые градуса. (Это не выглядит невероятным — по оценкам большинства экспертов, на вариации солнечной постоянной приходится примерно треть амплитуды изменений приземной температуры.) Это совсем не так мало. Почему? Ну, например, скорость глобального потепления в последние 40 лет составляет 15–16 сотых градуса за 10 лет, или примерно 1,5 °С за столетие. И раз такие колебания возможны, то по крайней мере в течение десятилетия Солнце может заметно повлиять на изменения температуры в сторону увеличения или уменьшения, что и зафиксировано в последние 12 лет.

А зафиксировано вот что: в последние 12 лет продолжается безостановочная сенсация, которая состоит в том, что рекордная температура земной поверхности достигнута была еще в 1998 г. Но потепление тем не менее продолжается. Пик температуры зафиксирован в 1998 г., но, если говорить о средних пятилетних или десятилетних показателях, то они все-таки растут, и это не противоречит тому, как Солнце может влиять на динамику средней температуры. Никакого строго определенного 11-летнего цикла не существует. В действительности его продолжительность колеблется в пределах от 7 до 17 лет. К этому выводу привели наблюдения за последние 400 лет — со времен изобретения телескопа Галилеем. Полученные данные позволяют нам заключить, что короткие циклы длительностью 7–10 лет характеризуются высокой солнечной активностью и большим количеством пятен на Солнце.

Длинные циклы — слабые без пятен на светиле, Солнце спокойно и интенсивность теплового потока низкая, как в период последнего векового солнечного минимума, который пришелся на вторую половину XVII — самое начало XVIII века — так называемый Маундеровский минимум (1645–1715 гг.). Чем он замечателен? В то время астрономы уже были вооружены телескопами и за Солнцем проводились регулярные, ежедневные наблюдения. И вот пятна на Солнце практически исчезли и не появлялись там десятилетиями. Астрономы всего мира решили, что нормальное Солнце — это Солнце без пятен. И вдруг в 1715 г. на Солнце появились пятна.

Это стало невероятной сенсацией. Еще через несколько десятилетий выяснилось, что нормой является «пятнистое» Солнце. Замечательно, что Маундеровский минимум совпал с максимальным похолоданием в Северном полушарии. Как сейчас понятно, необычно холодный климат был обусловлен пониженной солнечной активностью и пониженной солнечной радиацией. На данный момент важнейшая задача гелиофизики, изучающей Солнце, — выяснить, насколько солнечная постоянная была меньше в Маундеровском минимуме, чем сегодня. Уже опубликованы десятки статей на эту тему. И оценки в них серьезно расходятся. Но если принять за правду максимальные показатели, то колебания солнечной активности достаточны для того, чтобы изменить температурный режим Земли на градус-полтора.

Это намного больше, чем повышение средней приземной температуры за последние 150 лет. Таким образом, если принять максимальные оценки возможного изменения солнечной постоянной, то нужно признать, что именно Солнце является важнейшим фактором, определяющим климат Земли.

С моей точки зрения, это утверждение верно, но с большой поправкой, а именно: в XX и XXI столетиях климат во многом определяли и будут определять антропогенные факторы. Еще 15 лет назад в своих работах я писал о том, что 22-й солнечный цикл, в котором мы тогда жили (он закончился осенью 1996 г.), — это последний сильный солнечный цикл в ближайшие 150 лет. И что мы приближаемся к солнечному минимуму типа Маундеровского. Нас ожидает довольно сильное снижение солнечной постоянной.

Это и произошло, что зафиксировано наблюдениями за Солнцем и спутниковыми наблюдениями за солнечной постоянной. Минимум солнечной постоянной, зафиксированный в 2008 г., — самый низкий за последние 100 лет наблюдений. Это верный признак того, что мы находимся у ворот глубокого солнечного минимума. И все-таки в XX и XXI веках доминирующим фактором является антропогенный. В основном это накопление парниковых газов в атмосфере, которое приводит к повышению температуры планеты. Но, с моей точки зрения, Солнце уже делает и будет делать в течение всего XXI столетия очень важную работу по уменьшению скорости глобального потепления. Потепление будет развиваться медленнее, чем в условиях стабильного Солнца, и это очень важно. Потеплеет Земля на градус или на три — это колоссальная разница. Один градус — это примерно то, что случилось за последние 150 лет, а три — это уже небывалая катастрофа.