Часть 3
Управление климатом, его прошлое и будущее
Изучение солнечной активности, климата и тектонической активности Земли показало, что эти процессы изменяются синхронно (одновременно), как будто ими управляют из одного центра. В упомянутой ситуации у исследователей возникает естественный соблазн приписать дирижёрские функции собственной отрасли знаний: солнечным, атмосферным, тектоническим процессам или воздействиям электромагнитных, магнитных и гравитационных полей. Но в конкурсе за место дирижёра выигрывает Солнечная система в целом. В этой проблеме, как выяснилось, неплохо разбирался Козьма Прутков.
Колебания солнечной активности, циклы Вольфа и Хейла
Взирая на солнце,
прищурь глаза свои,
и ты смело разглядишь в нём пятна.
Козьма Прутков.
При движении планет вокруг Солнца и взаимодействии их гравитационных полей возникaют синхронные колебания солнечных и планетарных процессов. Периоды колебаний зависят от времён обращения планет и Солнца вокруг центра тяжести Солнечной системы (барицента), а их амплитуды (размах колебаний) зависят от масс планет и их расстояний до Солнца. Внутренние процессы небесных тел также изменяют размах колебаний (Берри, 2006 а, Berry, 2006).
Колебания солнечной активности вызывают, во-первых, тяжелые планеты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). При движении по орбитам они перемещают барицентр относительно центра тяжести Солнца (Хлыстов и др., 1992; Freeman, Hasling, 2004). Это перемещение изменяет скорости орбитальных движений Солнца и планет и воздействует на их внутренние процессы. Во-вторых, на Солнце значительно влияют приливные силы Юпитера, Венеры, Меркурия и Земли. Эти силы растягивают Солнце и уменьшают скорость его вращения вокруг оси. Подобным образом фигурист уменьшает скорость своего вращения, расставляя руки в стороны. Периодические изменения формы и скорости движения Солнца приводят к колебаниям солнечной активности (Берри, 2006 а, Berry, 2006).
Наибольшие перемещения барицентра и приливные силы возникают тогда, когда планеты выстраиваются в линию по одну сторону от Солнца. Например, Юпитер, Сатурн, Нептун и Меркурий оказываются на одной линии каждые 178,7 года. Это один из главных циклов Солнечной системы. Имеются и другие более короткие и более длинные циклы (Берри, 1991, 1993), о которых будет сказано ниже.
За повышениями и понижениями солнечной активности (СА) наблюдают с 1700 г. Aктивныe области - это участки более глубокого и более холодного слоя Солнца. Они видны благодаря сильным магнитным полям, внутрь которых не могут проникнуть более горячие и яркие слои солнечной поверхности. На ярком фоне поверхности они выглядят, как тёмные пятна (Рис. 1). Активные области формируют потоки намагниченной плазмы и элементарных частиц, а также ультрафиолетовое излучение, которые воздействуют на магнитное поле Земли, её атмосферу и поверхность.
Рис. 1. Tёмные пятнa активных областей Солнца. Деления по контуру рисунка отстоят друг от друга на 1000 км. Снимок Шведской Солнечной обсерватории, расположенной на острове Ла Палма вблизи африканского побережья, любезно предоставлен Гораном Шармером. Фото: lmsal.com
СА характеризуется индексами, при вычислении которых учитывают количество и размеры площадей тёмных пятен. Используют разные индексы СА. Наиболее известными являются числа Вольфа и их 11-летние циклы (Рис. 2). Эти индексы не учитывают направления магнитных полей. В 20-м (чётном) солнечном цикле Вольфа, который начался в октябре 1964 г, как и в других чётных циклах Вольфа, пятна в северном полушарии Солнца имеют отрицательную южную полярность магнитных полей. По этой причине на графике рис. 3 чётные циклы Вольфа имеют отрицательные значения индексов и являются отрицательными полупериодами 22-летних циклов Хейла.
Рис. 2. Среднемесячные данные чисел Вольфа для 11-летних циклов №20, 21, 22 Фото: john-daly.com
Следующий цикл Вольфа №21 (нечётный) характеризуется, как и все нечётные циклы Вольфа, положительными магнитными полями и положительными индексами Хейла. Учет направлений магнитных полей солнечных пятен преобразует 11-летние циклы Вольфа (рис. 2) в 22-летние циклы Хейла (рис. 3).
Солнечное (внешнее) управление климатом Земли
Солнце лучше тем, что светит и греет;
а месяц только светит,
и то лишь в лунную ночь!
Козьма Прутков.
Модель солнечной активности (МСА) циклов Хейла, включающая в себя колебания с периодами в 22 и 17,9 года, была выделена из ряда наблюдений (рис. 3) за солнечной активностью (СА) в 1700-2000 гг. (Берри, 2006 а).
Климатическая модель (рис. 3) температур северного полушария (МТСП), полученная из 300-летнего ряда прироста древесных колец, состоит из 12 колебаний с периодами от 7 до 230 лет, включая солнечные периоды в 22 года и 18 лет (Берри, 2006 а, 2007 б).
Самое удивительное то, что почти все мaксимумы циклов Хейла совпадают с потеплениями, а минимумы - с похолоданиями. Фазы колебания этих процессов хорошо синхронизированы, хотя их амплитуды сильно отличаются (рис. 3). Эта картина резко противоречит теории климатологов. Они отрицают роль Солнца в формировании климатических изменений и существование стабильных колебаний климата. Тем не менее, раскалённая плазма солнечного ветра, магнитная полярность которой изменяется каждые 11 лет, обтекает Землю и взаимодействует с земной магнитосферой. Поверхность Земли и воздух нагреваются то сильнее, то слабее в зависимости от знака магнитной полярности активных областей Солнца (Берри, 1993).
Рис. 3. Модели солнечной активности (МСА) циклов Хейла и температур северного полушария (МТСП) Земли в отклонениях от средней температуры воздуха за период 1951-1975 гг. СА - среднегодовые данные наблюдений за СА Фото: Berry, 2006
Внутренние процессы Земли, управляющие климатом
Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц?
– ответствуй: месяц.
Ибо солнце светит днём,
когда и без того светло;
а месяц – ночью.
Козьма Прутков.
Лунно-солнечные приливные силы растягивают земной шар (атмосферу, гидросферу и литосферу). Эти силы являются одной из основных причин синхронных колебаний климата, активности землетрясений и вулканов (http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/). При расположении Луны на линии Солнце – Земля их приливные силы в центре Земли не равны нулю. Поэтому происходит перемещение твёрдого ядра Земли внутри его жидкой оболочки. Эти смещения внутреннего ядра относительно геометрического центра жидкого ядра и растяжение Земли по линии Солнце-Луна перемещают ось вращения Земли, увеличивают момент её инерции и уменьшают скорость её вращения (Авсюк, 1996).
Уменьшение скоростей и направлений вращения Земли (земная ось движется подобно оси детского волчка) приводит к синхронным изменениям течений океанов, жидких внутренних слоёв Земли и циркуляций атмосферы. В твёрдых породах земной коры при этом изменяются напряжения и деформации, активизируются землетрясения и вулканы (Берри, 1991, 1993, 2006 в), а в атмосфере наблюдается увеличение перемещений воздуха вдоль меридианов, что приводит к понижению температур (Сидоренков, 2002). Таково происхождение одновременных похолоданий и повышений тектонической активности (Рис. 4).
Рис. 4. Модели индексов глобальной сейсмичности (МГС) и температур северного полушария (МТСП) в отклонениях от средней температуры за период 1951-1975 гг. Повышенные значения тектонической активности направлены вниз для удобства их сопоставления с понижениями глобальных температур Фото: Берри, 1991
Увеличение скоростей вращения при сближении центров твёрдого и жидкого ядер Земли, соответственно, уменьшает сейсмическую активность, меридиональную циркуляцию атмосферы и увеличивает температуры воздуха (Рис. 4).
Часть 4
И при железных дорогах
лучше сохранять двуколку.
Козьма Прутков.
Среднюю температуру полушария поддерживает равномерный приток тепла к земной поверхности от солнечной радиации. Обратно в космос отражается примерно 28% этой энергии. Усваиваемая Землей радиация затрачивается на прямой нагрев атмосферы, верхних слоёв океанов и континентов (~66%), на испарение (~33%) и, примерно, 1,5% притока энергии идёт на перемещение воздушных масс. Этими процессами распределения и перераспределения постоянного потока тепла между атмосферой, океанами и материками занимается метеорология и климатология. Все колебания метеорологических и климатических характеристик при этом рассматриваются, как случайные процессы. Такие упрощённые представления о климате не учитывают приведённых выше фактов существования стабильных колебаний климата (Берри, 2006 б, в, 2007 а, б).
Изменения солнечной активности снаружи и лунно-солнечные приливы изнутри Земли управляют климатическими колебаниями, которые наблюдаются на её поверхности. Влияния этих внешних и внутренних сил иногда противодействуют друг другу. Понижения температур на краях графиков в 1600, 2000 и в 1880-1890 гг. и их несоответствие положительным значениям циклов Хейла (Рис.3) объясняются уменьшениями скоростей вращения Земли. Эти годы совпадают с увеличениями глобальной сейсмичности (ГС) (рис. 4). Потепление 1989 г., противоречащее отрицательному полупериоду Хейла (Рис.3), вызвано повышением скорости вращения, которое приводит к уменьшению ГС и повышению температур в этом году (рис. 4).
Модель ГС (рис. 4) содержит пять стабильных колебаний с периодами от 13 до 63 лет , включая периоды в 17 лет и в 22 года. Её достоверность подтверждается совпадением с графиками скоростей вращения Земли в ХХ веке и содержания в воздухе вулканических аэрозолей в 1600-2000 гг (Берри, 1991, Berry, 2006 а).
Похолодания в 1600-2000 гг. были связаны с отрицательными значениями магнитных полей солнечных пятен (Рис. 3), или с понижениями скоростей вращения Земли и повышениями тектонической активности (Рис. 4), а также с одновременным воздействием этих факторов (Рис. 3, 4). Потепления климата вызывались, соответственно, положительной активностью циклов Хейла (Рис. 3), или ускоренными вращениями Земли и понижениями ГС (Рис. 4), а также одновременным воздействием этих факторов (Рис. 3, 4).
Гравитационные поля тел Солнечной системы периодически изменяют солнечную и сейсмическую активность, циркуляции воздушных и жидких масс Земли, а уже эти изменения, в основном, и формируют климатические колебания (Берри 2006 а, Berry, 2006). Взаимодействие упомянутых процессов объясняет все внутривековые потепления и похолодания климата, которые произошли за последние 400 лет (Рис. 3, 4).
Существование многовековых связей между колебаниями климата, магнитной полярностью солнечных пятен и сейсмической активностью Земли дополнительно свидетельствует о научной несостоятельности Киотского протокола (Берри, 2006 б, в, 2007 а, б). Основные источники климатических колебаний находятся вне Земли. Поэтому нельзя сначала разобраться с внутренними процессами взаимодействия суши, моря и атмосферы, а уже потом оценить влияние внешних сил, как это планируют сделать климатологи Киотского протокола. Изменения солнечной активности и лунно-солнечных приливов, как раз и формируют взаимодействие суши, моря и атмосферы (Берри, 1991, 1993 Berry, 2006 а).
На рис. 5 объединены данные и модели солнечных и земных процессов (рис. 3 и 4), показаны модельные реконструкции процессов до 1400 г и их прогнозы до 2100 г. Очевидны совпадения измеренных и модельных данных. Модельные реконструкции проверены на независимых реконструкциях процессов, а прогнозы – на данных, полученных после начала действия прогноза. Прогноз полушарных температур, например, действует с 1965 г., когда закончился ряд прироста деревьев, положенный в основу температурной модели (Берри 2006 а, Berry, 2006).
На всех кривых хорошо видны синхронные колебания с периодом в 22 года. Каждые 11 лет они создают то похолодания, то потепления на температурной кривой. Похолодания почти всегда совпадают с отрицательными полупериодами циклов Хейла и очень часто с повышениями глобальной сейсмичности. Амплитуды 22-летних температурных волн имеют разные видимые значения, потому что модель состоит из суммы 12 волн (косинусоид) разной длины. Не столь хорошо видна на графике волна в 230 лет, тёплая фаза которой началась в 1920 г. Её холодная фаза начнётся в 2035 году и за этим годом нас ожидает серьёзное похолодание.
Рис. 5. Данные прироста древесных колец (ДК), солнечной активности (СА) и глобальной сейсмической (ГС) (индексы) и модели годовых температур (МТ) воздуха с коридором её погрешностей (П), солнечной активности (МСА) и глобальной сейсмичности (МГС). Максимумы ГС направлены вниз для удобства сопоставления графиков.Фото: Берри, 2006
Взаимодействия земных процессов и климатическое будущее
Снег считают саваном омертвевшей природы; но он же служит первопутьем для жизненных припасов.
Так разгадайте же природу!
Козьма Прутков.
Рис. 6. Вулкан Этна, Сицилия (ноябрь 2002 г.). Активизация наблюдалась в 1999-2003 гг. Снимок любезно предоставлен Томом Пфейфером. Фото: geology.sdsu.edu
Скорость вращения Земли зависит от внешних приливных сил и является одной из важнейших величин, от которой в той или иной мере зависят все земные процессы. Земные процессы, в свою очередь, воздействуют друг на друга и могут изменять результаты внешних воздействий и скорость вращения Земли (Сидоренков, 2002). Например, извержения вулканов (Рис. 6) увеличивают количество вулканических аэрозолей в воздухе (Berry, 2006), которые, как и уменьшения скоростей вращения Земли, способствуют понижению температур. То есть, вулканические процессы могут дополнительно увеличивать похолодания, вызванные лунно-солнечными приливами. Понижение температур увеличивает площадь снежного покрова. Рост площади снежного покрова, в свою очередь, снова понижают температуры Земли за счёт большего отражения солнечной радиации. Таким образом, формирование снежных и ледовых покровов поддерживает и растягивает фазы похолодания, вызванные внешними причинами, формируя более длительные похолодания и ледниковые эпохи. Массы накопленного снега и льда увеличивают момент инерции Земли и ещё больше замедляют скорость её вращения. Поэтому тёплые периоды составляют около 10%, а холодные – 90% времени в тысячелетних циклах (рис. 7). Такое же соотношение холодных и тёплых фаз климата наблюдалось в ледниковые эпохи в последние 700 тысяч лет. Это свидетельствует об отсутствии эффективных природных процессов земного происхождения, способствующих длительному нагреванию атмосферы. Индустриальные газы, к сожалению, также не отепляют климат (Берри, 2006 б, 2007 б).
Современное потепление (1920- 2035 гг.) - это результат сложения тёплых фаз климатических колебаний с периодами 230, 500 и 1000 лет (Берри, 2006 а, б). Начиная с 2035+/-1 г температура и природные условия постепенно станут напоминать холодное начало ХХ века: закроется Северный морской путь, изменятся условия добычи нефти и газа на шельфе и в северных провинциях, упадёт средняя урожайность. Понижения сезонных температур для регионов побережий и шельфов возрастают в 5-10 раз по сравнению с понижениями годовых полушарных температур (рис. 5, 7). Поэтому уже сейчас надо начать учиться жить при более низких температурах, создавать дополнительные запасы энергоносителей, продовольствия, тепличные хозяйства, обеспечить северные промыслы атомными станциями, новыми технологиями добычи и доставки углеводородов при учёте повышенной ледовитости, увеличить ледокольный флот и прочее.
Рис. 7. Температуры Северного полушария (СП), показанные в отклонениях от средней годовой температуры за период 1951-1975 гг. Зелёная линия – температуры СП, восстановленные по приросту древесных колец (Esper, 2002). Голубая линия – модельные температуры СП. В климатическую модель рис. 5 здесь добавлены периоды в 500 и 1000 лет. Погрешности модели (П) составляют +/-0,8°С. Они даны в 50-летних осреднениях. Фото: Берри, 2006
С 2035 г. по 2150 г. будет проходить холодная часть 230-летней волны, к которой будут постепенно прибавляться холода от 500- и 1000-летней климатических волн. Сложение всех 14 климатических колебаний даёт минимум температур в 2300 г., подобный средневековому в 1250 г. Поэтому в ближайшие столетия будет наблюдаться устойчивый тренд похолодания с локальными потеплениями длительностью около 11 лет (Рис. 7).
ЛИТЕРАТУРА
1. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы. М.: Объединённый институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН. 1996. - 186 с.
2. Берри, Б. Л. Синхронные процессы в оболочках Земли и их космические причины. Вестн МГУ. Сер. 5, №1, 1991, с. 20-27.
3. Берри Б. Л.. Периодичность геофизических процессов и её влияние на развитие литосферы. В кн.: Эволюция геологических процессов в истории Земли. Ред. Н.П. Лаверов. М. «Наука», 1993, с. 53-62.
4. Берри Б. Л. Спектр солнечной системы и модели геофизических процессов: №3, 2006 а, с. 64-68.
5. Берри Б. Пора кончать с Киотской диктатурой. Великая Эпоха (Epoch Times International) - международный информационный проект: http://www.epochtimes.ru/content/view/8004/5/, 05-12-2006 б
6. Берри Б. Живем по правилам похолодания. Знание – Сила, 2006, в, №3. http://www.znanie-sila.ru/online/issue_3606.html
7. Берри Б. Жить в тепле и уюте нам осталось не долго. Великая Эпоха (Epoch Times International) - международный информационный проект: http://www.epochtimes.ru/content/view/8960/5/, 07-02-2007, а.
8. Берри, Б. Прошлые, унаследованные и будущие природные опасности. Великая Эпоха. http://www.epochtimes.ru/content/view/10749/5/, 05.24. 2007, б
9. Сидоренков, Н. С. Атмосферные процессы и вращение Земли. –СПб.: Гидрометеоиздат. 2002, 200 с.
10. Хлыстов А. И., Долгачёв В. П., Доможилова Л. М. Барицентрическое движение Солнца и солнечно-земные связи. Биофизика. Т.37, вып. 3, с. 547-553.
11. Berry B. L. Solar system oscillations and models of natural processes. Journal of Geodynamics 41, 2006, 133-139.
12. Esper J., Cook E. R., Schweingruber F.H. Low-frequency signals in long tree-ring chronologies for reconstructing past temperature variability. Science 295, 2002, 2250-2253.
13. Freeman J. C., Hasling J. F. An orbital motion shared by Sun and Earth. Effecting sunspots and Earth weather. http://www.wxresearch.org/papers/orbit2004.htm
Источник: epochtimes.com.ua.
Рейтинг публикации:
|
