Федор Дергачев: Земля и Вселенная

   Земля и Вселенная. Часть 1        

    Предисловие       

    Данная публикация является логическим продолжением моих статей 2010 года «Пути титанов. Звездное будущее человечества» и «Прокляты и забыты». Но акценты – иные.
    Во-первых, оказалось, что мои попытки ограничиться анализом аномалий одной лишь Солнечной системы оказались недостаточными. В послесловии к статье «Прокляты и забыты. Часть 5» я отметил: «за рамками… остались тревожные процессы на задворках нашего «звездного дома», рассматриваемые мной, начиная с осени 2009 года в сообществе «Колыбель человечества». И не потому, что нечего сказать. У меня сложилось устойчивое впечатление, что основная информация о процессах на окраинах Солнечной системы, мягко говоря, не находит отражения в средствах массовой информации. А то, что происходящее там принципиально важно для дальнейшего существования человечества, сомнений нет (см. «В лаборатории исследователя. Часть 6»)».
    Однако впоследствии выяснилось, что даже окраинами нашего звездного дома ограничиваться нельзя. Пришлось углубляться в изучение динамики спиральных подсистем спиральных галактик, а затем и теории сверхмассивных черных дыр, находящихся, как считается, в центрах галактик. По силам ли мне одному (даже вместе с единомышленником Nikkro) найти разгадку? Конечно, нет. Но поставить вопросы и предложить возможные пути к решению считаю необходимым. 
    Во-вторых, изменилась очередность задач в расшифровке тайн ближайшей части Вселенной. Оказалось, что в последние годы произошел резкое изменение в энергетических процессах на Солнце, началась перестройка климата Земли, продолжились аномальные тепловые явления на планетах и их спутниках. И официальная наука оказалась абсолютно беспомощной в предсказании дальнейшего хода событий.
    Таким образом, из всех аномалий Солнечной системы на первый план выходят энергетические. Так что изложение материала я провожу, в отличие от предыдущих статей, с учетом изменений последнего времени, а не древней истории Солнечной системы.

    Что касается Большого взрыва и черных дыр, то, когда до них дойдет черед, мне придется сделать достаточно неожиданные и нестандартные выводы.
    Отмечу, что здесь не будет такой резкой полемики, как в статье «Прокляты и забыты» 2010 года. Там я «прорезал» границу «дозволенного» для себя, и понял, что остался лишь «последний запрет» – а именно, темы, так скажу, не относящиеся к астрономии, которые я разрабатывал в сентябре 2004 – июле 2005, до «Артефакта по имени Солнечная система». (В четвертой части «Прокляты и забыты», разгорячившись, я даже пообещал: «летом 2011 года с удовольствием напишу и о рычагах, и о лидерах...») Но по зрелому размышлению «трогать» эти темы раздумал (даже без давления «Хозяев Интернета») по ряду принципиальных причин, которые изложу в Послесловии, после завершения последней части данной публикации.  
    Значительная часть материалов взята из файлов моего единомышленника Nikkro, информация, переводы и расчеты которого, как и ранее, лежат в основе моих рассуждений.

    Пятна на Солнце: дело худо

    «Выявлено быстрое и неуклонное снижение по непонятным причинам напряжённости магнитного поля солнечных пятен. Процесс может завершиться естественным образом, по оценке авторов, уже к 2015 году.
    Проблема неожиданного и непрогнозируемого спада солнечной активности (количества пятен) до беспрецедентно низкого уровня может оказаться следствием неуклонной и быстрой деградации напряжённости магнитного поля в солнечных пятнах, полагают Билл Ливингстон (Bill Livingston) и Мэтт Пенн (matt Penn), сотрудники национальной солнечной обсерватории США в г. Таксон (штат Аризона).
    В работе «Are Sunspots Different During This Solar Minimum?», опубликованной в журнале EOS, они представили результаты наблюдений динамики напряжённости магнитного поля в солнечных пятнах и их излучения в инфракрасном (наиболее удобном для точных измерений) диапазоне со временем. 
    Обозначилась странная картина.
    Выяснилось, что за период с 1992 года, когда начались регулярные наблюдения Солнца в ИК по настоящее время (примерно два 11-летних цикла) наблюдается отчётливо выраженная тенденция неожиданно быстрого и неуклонного спада максимальной регистрируемой напряжённости магнитного поля солнечных пятен.
    Простое моделирование процесса линейным фитированием показывает, что уже в ближайшие годы она может снизиться до нуля – и пятна не смогут образовываться в принципе.
    Снижение напряжённости магнитного поля пятна сопровождается повышением интенсивности его излучения в инфракрасном диапазоне.
    Выявленная тенденция – не единственный тревожный признак возможного наличия куда более существенных, нежели 11-летний цикл, и, возможно, необратимых, динамических процессов на светиле. Так, по данным NASA, давление солнечного ветра снизилось до абсолютного минимума за всю историю наблюдений и упало на 20% по сравнению с уровнем середины 90-х годов.
    По сравнению с 11-летним минимумом 1996 годом яркость Солнца снизилась на 0,02% в видимом диапазоне и весьма существенно – на 6% – в диапазоне жёсткого ультрафиолета.
    Параллельно странные процессы и образования стали наблюдаться на планетах Солнечной системы – и, в частности, на Юпитере.
    Связь между процессами на Юпитере и на Солнце нельзя отвергать с порога, особенно обращая внимание на столь же очевидную, сколь и необъяснимую в рамках текущих научных представлений близость продолжительности «11-летнего» цикла (9-14 лет) и периода обращения Юпитера вокруг Солнца (11,86 года).
    На сегодняшний день пятен на Солнце не наблюдается вообще уже полтора месяца – 45 суток. Всего, по данным Space Weather, на протяжении 2009 года пятна, даже крошечные, отсутствовали 79% времени (186 суток).
    Природа аномалий, обусловивших столь существенное отличие нынешнего солнечного цикла от предыдущих, совершенно непонятна.
    Непонятно даже, обратимы или необратимы происходящие на светиле изменения». («Пятна на Солнце: дело худо». 25.08.2009, 09:15).

    Причина «ослабления» Солнца ученым пока не ясна
    «Солнце ведет себя аномально. С большим опозданием закончился период его минимальной активности, который длился более 26 месяцев вместо обычных 16. Ослаб солнечный ветер - поток заряженных частиц, испускаемых светилом. Его давление, если верить юго-западному НИИ в Сан-Антонио (США), снизилось в среднем на 20 процентов за последние 50 лет. При этом солнечных пятен и протуберанцев - этих своеобразных индикаторов жизнедеятельности светила - становилось все меньше и меньше.
    Минувший - 23-й 11-летний цикл был самым скромным в этом смысле за столетие. А в будущем пятна вообще могут пропасть. По прогнозам исследователей из американской Национальной солнечной обсерватории (NSO), в начавшимся недавно 24-м цикле их уже будет вдвое меньше. А к 25-циклу наступит полное очищение. И период минимальной активности затянется на десятилетия.
    Пятна возникают в результате возмущений отдельных участков магнитного поля Солнца. Связаны они и с его величиной. Например, известно: пятна не появляются, если магнитная индукция в них падает ниже 1500 Гаусс.
    С 1990 года и по нынешнее время Мэтью Пенн (Matthew Penn) и Уильям Ливингстон (William Livingston) из NSO обследовали несколько тысяч пятен. И обнаружили, что сила их полей уменьшилась с 2700 до 2000 гаусс. И продолжает снижаться. Зафиксированы отдельные "провалы" до 1800. То есть, состояние магнитного поля светила приближается к тому, что пятна просто не смогут возникать. До порогового значения магнитной индукции осталось всего 500 гаусс.
    Причина «ослабления» Солнца ученым пока не ясна. Скорее всего, она скрыта в глубинных процессах. Что-то там изменилось. Но что именно? Пенн и Ливингстон не знают. Лишь предполагают, что возможно, нарушилась циркуляция плазмы внутри и у поверхности светила.
    Ученые не настаивают, что их прогноз обязательно сбудется. А Солнце погрузится в сверхпродолжительный минимум активности». («Новости Роскосмоса». «На Солнце больше не будет пятен, а на Земле - жары». 17.11.2010).

         Совещание «Циклы активности на Солнце и звездах»           

    В статье «Эпоха перемен: советы постороннего. Часть 1» я писал: «Разве деятельностью человека вызвано нынешнее нарушение 11-летнего солнечного цикла?  Просмотрите пресс-релиз "Cовещание-дискуссия «Циклы активности на Солнце и звездах»". Были поставлены очень важные, грамотные вопросы. Но по отрывочной информации по итогам совещания, не было дано ответа ни на один вопрос. Не хотели? Нет, просто не могли».
    Привожу большую цитату из текста приглашения участникам совещания:

    Циклы активности на Солнце и Звездах
    «Уважаемые коллеги,
    Необычно затянувшийся минимум после 23 цикла солнечной активности ставит перед исследователями целый ряд проблем. Более того, сам ход 23 цикла по многим параметрам был аномальным. Встает вопрос, являются ли эти аномалии чем-то исключительным или они вписываются в общий диапазон вариаций циклов активности на Солнце и звездах. Обсуждению этих проблем и посвящено предстоящее рабочее совещание-дискуссия «Циклы активности на Солнце и Звездах».
    Организаторы:
    - Астрономическое Общество;
    - Астрономический Институт имени П.К. Штернберга;
    - ИЗМИРАН имени Н.В. Пушкова.

    Предполагается обсуждение следующих вопросов:
    В каких характеристиках солнечной активности видно аномальное поведение?     Можно ли ожидать, что мы накануне сильного спада солнечной активности?
    В чем общность и различие циклов активности на Солнце и звездах?
    Могут ли современные теории объяснить сильные вариации высоты циклов (до одного порядка величины) для одной и той же звезды?
    Как зависят характеристики активности от возраста и скорости вращения звезды?     Какова была активность молодого Солнца и имела ли она космогоническое и биологическое значение? [Этот вопрос связан с «парадоксом молодого тусклого Солнца» - Ф.Д.]
    Можно ли использовать периоды низкой солнечной активности для уточнения степени вклада космических факторов в вариации климата на Земле?
    Рабочее совещание - дискуссия пройдет 18-19 декабря [2008] в Москве, в помещении ГАИШ МГУ.
    Мы понимаем, что собрать в короткий срок в конце года представительное совещание довольно трудно, тем более, что не можем предоставить финансовую поддержку участникам. В то же время хотелось бы обсудить проблему возможно более широко. С этой целью мы предполагаем, что в отличие от принятой практики коллеги, которые не смогут приехать, могут прислать свои презентации с тем, что они будут представлены кем-либо из членов программного комитета либо одним из участников. В то же время в связи с ограниченным сроком проведения оргкомитет будет принимать только доклады и презентации, непосредственно относящиеся к упомянутому выше кругу вопросов.
    Мы надеемся позднее подготовить и опубликовать общий сводный обзор на основе обсуждений на этом совещании. 
     Предварительная научная программа рабочего совещания-дискуссии «Циклы активности на Солнце и звездах»: Кацова М.М., Лившиц М.А. «Причины отличий циклической активности Солнца от циклов на других поздних звездах»…  ("Cовещание-дискуссия «Циклы активности на Солнце и звездах»").

    Проводя анализ причин изменения солнечной активности последних лет, обращаю внимание на глубинные процессы в недрах Солнца: «Причина «ослабления» Солнца ученым пока не ясна. Скорее всего, она скрыта в глубинных процессах. Что-то там изменилось. Но что именно? Пенн и Ливингстон не знают. Лишь предполагают, что возможно, нарушилась циркуляция плазмы внутри и у поверхности светила».
    И тем не менее, одни солнечные недра «винить» не стоит. Дело в том, что энергетические аномалии наблюдаются сейчас «от Земли до самых до окраин», до планет-гигантов. Одновременность этих процессов интригует.
    Безусловно, их надо рассмотреть по порядку. 

    «На наш век уже не хватит»     

    «Как можно рационально объяснить то, что происходит с природой сейчас? Точек зрения столько, сколько специалистов занимается этой проблемой. Однако есть общая тенденция среди выводов, которую можно охарактеризовать фразой – «что-то точно происходит». А Всемирная сеть постепенно наполняется публикациями, где высказывается однозначное мнение: ученые не знают, что происходит с планетой, и, как следствие, не могут с достаточной долей вероятности предсказать развитие событий на ближайшее время.  

Операторы в блоке управления космическими аппаратами. Фото ESRIN

    Центр исследования развития катастроф («CRED») ведет интересную и уникальную статистику природных катастроф на нашей планете. Достаточно посмотреть на графики количества катастроф и числа погибших с 1900 по 2009 год. По данным швейцарской страховой группы «Swiss Re», число жертв природных катастроф в мире в 2010 году составит рекордную цифру в 260 тыс. человек. Это самый высокий уровень с 1976 года, и он в 17 раз превышает показатели 2009 года. В России «избыточная» смертность за июль–август составила 55 736 человек.
    В печальном топ-листе «Катастрофы-2010» Россия с рекордной жарой, вызванной антициклоном, который висел над регионом с середины июня почти до конца августа, занимает одно из первых мест. Однако самым разрушительным явлением стало землетрясение на Гаити (более 220 тыс. погибших). К самым страшным катаклизмам года статистика относит также ураганы в Центральной Америке, наводнения в Китае, Индии, Пакистане, извержение вулкана в Индонезии.     
    Лавинообразный рост природных катаклизмов – проблема, которая уже выходит за рамки чисто научной дискуссии. Людей уже не устраивают прогнозы потепления на 2050 год, когда их смывает, сметает, трясет, замораживает и жарит год от года все интенсивнее. Тем более результаты Канкуна кажутся на фоне реальности слишком отдаленными от текущих событий.
    С прогнозированием капризов природы в мире вообще и в России в частности дела обстоят совсем плохо. По крайней мере, опрошенные зарубежные и отечественные специалисты не дают прогнозов, которые можно было бы учитывать с большой долей вероятности. Не раз в эфире представители Росгидромета говорили о том, что невозможно точно предсказать погоду более чем за три дня. Но мы убедились, что и за три дня у нас это сложно.
    Однако существует такое понятие, как долгосрочные стратегические прогнозы. Самый свежий документ, который удалось найти в свободном доступе в Сети на эту тему, датируется 2005 годом. Росгидромет привлек, видимо, все возможные ресурсы к его составлению, и он действительно содержит детальный анализ ситуации вкупе с рекомендациями по мерам противодействия. Но ученые не смогли предсказать жары-2010, например. То есть, нет в прогнозах очень важной составляющей – конкретики. Это касается не только исследований российских ученых.
    В мире тратятся огромные средства на изучение Земли. Это и наземные станции, и орбитальные аппараты. По мониторингу Земли с орбиты пальму первенства держат европейцы. Европейское космическое агентство, ESA, оперирует целым комплексом инструментов различного назначения, и каждый из них в той или иной степени может работать на предсказание изменений климата и прогнозы погоды. Группировка орбитальных аппаратов передает на Землю более 100 терабайт данных в год, 3 тыс. проектов используют эти данные на Земле. Из общего бюджета ESA в 3744,7 млн. евро 18,9% (самая большая часть бюджета) тратится на изучение Земли из космоса. Под управлением Центра наблюдения за поверхностью Земли (ESRIN) находится семь действующих спутников и еще столько же «на подходе».
    При этом возникает вопрос. Как при таких объемах информации и задействованных ресурсах ученые, образно говоря, пожимают плечами, когда дело касается точного прогнозирования даже на небольшой период времени?» (Роман Смирнов - шеф-редактор "НГ-Online". «На наш век уже не хватит. Мир пока не осознал серьезности грядущих природных аномалий». Материал подготовлен при содействии российского представительства Европейского космического агентства - ESA (Москва) и Центра наблюдения за поверхностью Земли - ESRIN (Фраскати, Италия). «НГ-Наука» - приложение к «Независимой газете» 2010-12-22). 

        Сатурн постепенно «гаснет»           

    «Почти как лампочка, которой постепенно уменьшают ток, Сатурн за последние четыре года излучает все меньше энергии в инфракрасном диапазоне, причем его южное полушарие значительно «ярче», чем северное, говорится в статье, опубликованной американскими и британскими учеными в «Journal of Geophysical Research-Planets».
    Исследователи под руководством Ли Лимина (Liming Li) из Корнеллского университета (США) проанализировали данные об инфракрасном излучении Сатурна, полученные в последние годы автоматической станцией «Кассини» («Cassini»). Как оказалось, планета постоянно снижает яркость: только за последние четыре года ее излучаемая мощность упала на 2%, а эффективная температура - на 0,5%.
    «Тот факт, что Сатурн излучает более чем в два раза больше энергии, чем получает от Солнца, был для нас загадкой свыше десятилетия. Что генерирует эту лишнюю энергию? Наше исследование - первый шаг в анализе», - отмечает соавтор статьи Кевин Бейнс (Kevin Baines) из Лаборатории реактивного движения НАСА.
    Данные, полученные с инфракрасного спектрометра (CIRS) на борту «Кассини» ученые также сопоставили с информацией, полученной в результате пролета зондов «Вояджер», побывавших в окрестностях Сатурна в 1980 и 1981 году. Эта информация в сочетании с данными о количестве солнечного тепла, которое получает планета, может помочь ученым, в конечном счете, понять природу источника энергии в недрах Сатурна.
    Все планеты в Солнечной системе излучают энергию в невидимом глазу инфракрасном диапазоне. «Мы полагали, что планеты излучают энергию равномерно и одинаково во всех направлениях. Теперь мы знаем, что Сатурн ведет себя иначе», - говорит Ли Лимин.
    Как показали данные «Кассини», южное полушарие Сатурна излучает примерно на одну шестую больше энергии, чем северное. Этот эффект соответствует смене времени - в течение последних пяти лет в северном полушарии Сатурна была «зима», и «лето» - в южном. Как и на Земле, смена сезонов на Сатурне обусловлена наклоном оси вращения планеты, из-за чего одно полушарие планеты получает от Солнца больше энергии, чем другое.
    Равноденствие на Сатурне, когда оба полушария освещены Солнцем одинаково, было в августе 2009 года.
    Наблюдения «Кассини»  показали, что эффективная температура - мера излучаемой тепловой энергии - северного полушария планеты постепенно падала с 2005 по 2008 годы и начала расти в 2009-м. В южном полушарии эффективная температура падала с 2005 по 2009 годы.
    При этом вся планета в целом за период наблюдений «Кассини» медленно остывала, снижая поток излучаемой энергии. Чтобы проанализировать изменения, произошедшие один сатурнианский год (около 30 земных лет) назад, ученые обратились к данным, собранным «Вояджерами» в начале 1980-х годов. Однако, как оказалось, тогда существенной разницы в излучении между полушариями планеты практически не было. Ученые полагают, что такие различия обусловлены погодой на Сатурне.
    «Изменения в потоке энергии на Сатурне связаны с облачным покровом. Когда меняется площадь облаков, меняется и количество излучения, уходящего в космос. Эти значения могут меняться в течение одного сезона и от года к году. Но чтобы полностью понять, что происходит на Сатурне, нам нужна вторая половина картинки: количество энергии, которую поглощает планета», - говорит соавтор исследования Эми Саймон-Миллер (Amy Simon-Miller), руководитель Лаборатории планетных систем в Центре НАСА имени Годдарда.
    Ученые намерены сделать следующий шаг, сравнивая данные с разных инструментов на борту «Кассини». В частности, спектрометр поможет выяснить, какое количество энергии отражают облака Сатурна. Сравнивая эти данные с информацией о потоке солнечной энергии, можно вычислить количество поглощенной энергии и в конечном счете определить, каков источник внутренней энергии планеты». («Сатурн постепенно "гаснет", считают ученые». РИА Новости -11/11/2010, 11:07).

         Юпитер «потерял» свой южный пояс       

    «Юпитер, самая большая планета Солнечной системы, неожиданно для астрономов лишился одного из своих украшений - южного экваториального пояса темных облаков, прилегающего к знаменитому Большому красному пятну. Об этом событии сообщил австралийский астроном-любитель Энтони Уэсли (Anthony Wesley), передает РИА «Новости».
    В атмосфере Юпитера уже несколько столетий наблюдаются устойчивые структуры: полосы и пятна. В частности, с обеих сторон экваториальной зоны есть две полосы коричневатых облаков, которые, по мнению ученых, образованы замерзшими кристаллами аммиака, смешанного с соединениями серы и фосфора.
    В сообщении, опубликованном в блоге "AstroBob", говорится, что минувшей зимой южный пояс стал постепенно бледнеть, и в начале мая астрономы обнаружили, что один из привычных «следов колес грузовика» на диске планеты полностью исчез. Однако Большое красное пятно по-прежнему видно. Это говорит о том, что полоса действительно исчезла, а не была скрыта дымкой в более высоких слоях атмосферы.
    Астроном Владимир Сурдин из Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ отметил в беседе с РИА "Новости", что это «очень интересное событие», которое пока нельзя объяснить.
    «Дело в том, что это гигантские образования, и они не исчезают мгновенно. Это как раз та широта, где находится Большое красное пятно, и с ним в последние 200 лет ничего не случается, со времен Галилея его наблюдали. Это интересное метеорологическое явление, это доказывает, что за большими планетами тоже надо следить, это по-прежнему актуально», - сказал он.
    Сурдин напомнил, что июле 2009 года Энтони Уэсли первым зафиксировал падение кометы на южное полушарие Юпитера. «Это показывает, что астрономы-любители могут делать важные научные открытия на уровне профессионалов», - сказал он». (11.05.2010 /17:05. «Новости космонавтики»).   

     Лик Юпитера внезапно изменился
     «Внезапно исчезло одно из самых заметных и стабильных во времени образований на лике крупнейшей планеты.
     Результаты наблюдений Юпитера показывают, что с лика планеты внезапно (?) исчезло одно из самых заметных и в то же время самых стабильных во времени образований, прекрасно различимое даже в весьма скромные инструменты - Южный Экваториальный пояс.
    Пояс, состоящий из тёмных облаков, заметен даже в инструменты со скромной апертурой (80 мм и выше) как тёмная полоска, перерезающая сплюснутый диск планеты-гиганта южнее экватора симметрично аналогичному Северному Экваториальному поясу.
    Именно на широте Южного Экваториального пояса расположено «омываемое» им Большое Красное пятно - ещё одно необъяснимо стабильное во времени динамическое образование.
    Изображения планеты, полученные астрономом-любителем из США Энтони Уизли (Anthony Wesley) и распространённые Планетным обществом США показывают, насколько сильно изменился облик планеты после исчезновения одного из облачных поясов. Северный Экваториальный пояс, в отличие от Южного, аномалия нисколько не коснулась.

   
Внешний вид Юпитера год назад, до исчезновения Южного Экваториального пояса (слева), и сегодня (справа). Изображение: Anthony Wesley/Planetary Society/Space.com    

    Причина исчезновения Южного Экваториального пояса Юпитера и факторы, этому способствовавшие, неизвестны и непонятны». («Юпитер «потерял» свой южный пояс». 13.05.10, 13:19, Мск).

  Земля и Вселенная. Часть 2
 

 
    Перестройка энергетических процессов в Солнечной системе
 
    25 ноября 2010 года мой единомышленник Nikkro написал (полный текст письма будет приведен в одной из следующих частей), что «сейчас происходит некоторая перестройка» энергетических процессов в Солнечной системе, «правда, что это значит для Земли и человечества, пока не очень понятно».
    То, что ожидает Солнечную систему в ближайшее время, как раз и явится непосредственным результатом этой «перестройки». Придется рассмотреть огромное количество фактов, связанных с энергетическими аномалиями последних лет на Солнце, планетах и их спутниках, планетоидах и кометах. А начинать отбор фактов логично с самого актуального для жизнедеятельности человечества – солнечно-земных связей. 
 
    «Солнечное дыхание»
 
    «Как, посредством чего передается солнечная активность на Землю? Должны быть какие-то материальные носители, осуществляющие перенос. Таких «переносчиков» может быть несколько: жесткая часть спектра солнечного излучения (ультрафиолет, рентген), солнечный ветер, [массовые] выбросы вещества [из короны] во время солнечных вспышек, (корональные выбросы массы, КВМ). Результаты наблюдений Солнца в 23-м цикле (1996—2006 годы), проведенные космическими аппаратами «SOHO», «TRACE» (США, Европа), «КОРОНАС-Ф» (Россия), показали, что главными “переносчиками” солнечного влияния выступают корональные выбросы массы. Они в первую очередь определяют земную погоду, а все остальные «носители» дополняют картину (см. «Наука и жизнь» № 7, 2006 г.).
    Корональные выбросы массы стали подробно изучать лишь в последнее время, осознав их ведущую роль в солнечно-земных связях, хотя замечали с 1970-х годов. По частоте испускания, массе и энергии они превосходят все остальные «переносчики». При массе 1-10 млрд тонн и скорости (1-3х10 км/с эти плазменные облака обладают кинетической энергией ~10^25 Дж. Долетая до Земли за несколько суток, они оказывают сильное воздействие сначала на земную магнитосферу, а через нее на верхние слои атмосферы. Механизм воздействия сейчас достаточно изучен... Орбитальная станция «SOHO», ведущая непрерывные наблюдения уже 10 лет, зарегистрировала около 1500 корональных выбросов массы. Спутники «SAMPEX» и «POLAR» отметили появление выбросов у Земли и проследили результат воздействия.
    В общих чертах воздействие корональных выбросов массы на земную погоду сейчас хорошо известно. Достигнув окрестности планеты, расширившееся магнитное облако обтекает магнитосферу Земли по границе (магнитопаузе), поскольку магнитное поле не пускает заряженные частицы плазмы внутрь. Удар облака по магнитосфере порождает колебания магнитного поля, проявляющиеся как магнитная буря. Магнитосфера обжимается обтекающим потоком солнечной плазмы, концентрация силовых линий возрастает, и в некоторый момент развития бури происходит их пересоединение (аналогичное тому, что порождает вспышки на Солнце, но намного меньшего пространственного и энергетического масштаба). Выделенная магнитная энергия идет на ускорение частиц радиационного пояса (электроны, позитроны, протоны сравнительно низких энергий), которые, приобретя энергию в десятки и сотни МэВ, не могут уже удерживаться магнитным полем Земли. Происходит высыпание потока ускоренных частиц в атмосферу вдоль геомагнитного экватора.    
    Взаимодействуя с атомами атмосферы, заряженные частицы передают им свою энергию. Появляется новый «энергетический источник», влияющий на верхний слой атмосферы, а через его неустойчивость к вертикальным перемещениям - и на нижние слои, в том числе тропосферу. Этот «источник», связанный с солнечной активностью, «расшатывает» погоду, создавая скопления облаков, порождая циклоны и штормы. Главный итог его вмешательства - дестабилизация погоды: штиль сменяется бурей, сушь - обильными осадками, дожди - засухой. Примечательно, что все погодные изменения начинаются вблизи экватора: тропические циклоны, перерастающие в ураганы, переменные муссоны, загадочное Эль Ниньо («Ребенок») - всемирный возмутитель погоды, неожиданно появляющийся на востоке Тихого океана и столь же неожиданно исчезающий…» (Доктор физико-математических наук Б. Лучков, профессор МИФИ. «Годы грядущие (климат и погода XXI века)»). http://www.ecoport.org.ua/ekostatti/?pid=1973
 
    «Земля пережила необъяснимое сокращение термосферы»
 
    «Часть земной атмосферы недавно сократилась на рекордные за 43 года наблюдений значения. Катаклизм имел место в термосфере - разреженном слое, находящемся на высоте 90–600 км. Он защищает планету от ультрафиолетового излучения.
    Происшествие зафиксировала группа учёных из Военно-морской научно-исследовательской лаборатории США под руководством Джона Эммерта.
    Термосфера обычно расширяется и сжимается в соответствии с 11-летним циклом солнечной активности. В течение солнечного максимума она разогревается до 1 100 ˚C и расширяется. Солнечный минимум приводит к обратному процессу.
    В настоящее время Солнце переживает свой самый длинный минимум в истории наблюдений. Это и побудило г-на Эммерта и его коллег выяснить, какое влияние оказывает данное событие на термосферу. Делается это путём мониторинга воздействия атмосферного торможения на спутники, находящиеся на низкой околоземной орбите. Чем плотнее термосфера, тем сильнее сопротивление, которое приходится преодолевать космическим аппаратам.
    Учёные ожидали сокращения термосферы, но не в таких масштабах. Низкий уровень ультрафиолетового излучения несёт ответственность только за 30% сокращения. Возникло предположение, что дело в увеличении концентрации углекислого газа, который оказывает охлаждающий эффект, но и он даёт не более 10%.
    Откуда взялись ещё 60% сжатия, ни одна из компьютерных моделей объяснить не смогла. Более того, аномалия, похоже, началась в 2005 году, задолго до нынешнего солнечного минимума. Возможно, имеют место некие энергетические и химические процессы, ещё не осознанные наукой. Специалисты надеются ответить на все вопросы по мере восстановления термосферы.
    Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
    Подготовлено по материалам Discovery News». («Земля пережила необъяснимое сокращение термосферы». 20 июля 2010 года, 20:15).
 
    «Солнце преподнесло климатологам сюрприз»
 
    «Чем ниже солнечная активность, тем меньше светило воздействует на нашу планету - это, казалось бы, очевидно. Долгое время так и считалось, но теперь получены данные, заставляющие по-новому взглянуть на эту взаимосвязь.
    То, что активность Солнца является одним из ключевых факторов, влияющих на климат Земли, совершенно очевидно. Столь же очевидным представлялось до сих пор и конкретное проявление этого влияния: чем выше активность светила, тем более интенсивному излучению подвергается наша планета и тем сильнее она прогревается. Именно такая взаимосвязь и учитывалась до сих пор во всех компьютерных моделях для расчета и прогнозирования изменений климата.
 
    Исследователи в растерянности
    И вот теперь это логичное построение дало трещину: анализ данных, собранных одним из исследовательских спутников американского космического агентства NASA, показал, что в период минимальной активности Солнца интенсивность его излучения (во всяком случае, в диапазоне видимого света) существенно возросла. Статья об этом опубликована в авторитетном научном журнале «Nature».
    Правда, представляя эти парадоксальные данные на специально созванной пресс-конференции, профессор лондонского Имперского колледжа Джоанна Хейг (Joanna Haigh), заведующая кафедрой физики атмосферы Земли, сразу же оговорилась: "Речь идет только о данных измерений, выполненных на протяжении трехлетнего периода снижения солнечной активности - с 2004 по 2007 годы. Касается ли выявленная нами закономерность других стадий данного солнечного цикла, а уж тем более - изменения солнечной активности в течение еще более длительного времени, - мы сказать не можем".
 
    Парадоксальные цифры
    Но и того, что было представлено, вполне хватило, чтобы повергнуть экспертов в изумление. Получается, что с 2004 по 2007 годы общее количество излучаемой Солнцем энергии во всем диапазоне частот неуклонно снижалось, а излучение в диапазоне видимого света, разогревающее нижние слои атмосферы Земли, так называемую тропосферу, столь же неуклонно нарастало. Как такое возможно? Профессор Хейг и ее коллеги обнаружили, что за наблюдаемый период времени частотный спектр солнечного излучения претерпел значительные изменения: "До сих пор мы располагали лишь данными об излучении в ультрафиолетовой части спектра и об интегральной энергоотдаче Солнца во всем диапазоне частот, - поясняет исследовательница. - Теперь же мы получили дифференцированные данные о солнечном излучении в разных участках спектра, включая видимый свет и инфракрасный диапазон".
    Это позволило ученым обнаружить сразу два неожиданных феномена. Оказалось, во-первых, что с 2004 по 2007 годы интенсивность ультрафиолетового излучения уменьшилась в 6 раз сильнее, чем предсказывали модельные расчеты, а во-вторых, что хотя суммарная энергоотдача Солнца в этот период снижалась, интенсивность излучения в диапазоне видимого света возрастала.
 
    Феномен объясним, масштаб - едва ли
    Резкое уменьшение интенсивности излучения в ультрафиолетовом диапазоне прямого воздействия на земной климат не оказало, поскольку ультрафиолетовое излучение, особенно жесткое, почти полностью задерживается в верхних слоях атмосферы, где участвует в фотохимических реакциях образования озона. А вот увеличение интенсивности видимого света способствуют потеплению климата.
    Но чем же вызваны столь значительные сдвиги в частотном спектре Солнца? На этот вопрос попытался ответить также присутствовавший на лондонской пресс-конференции, хотя и не входящий в коллектив авторов британский метеоролог Майкл Локвуд (Michael Lockwood), профессор университета в Рединге, эксперт в области физики космоса: "Излучение с различными длинами волн испускается нижними слоями солнечной атмосферы, имеющими различную температуру. То есть изменение температуры какого-то участка поверхности Солнца влечет за собой и изменение частоты испускаемого этим участком излучения. Так что сам по себе феномен вполне объясним, хотя масштаб этого явления действительно озадачивает: нам такого еще наблюдать не доводилось".
 
    Вопросы, вопросы...
    Теперь перед исследователями встает целый ряд непростых вопросов. Прежде всего, не нужно ли в свете новых данных пересмотреть прежние представления о влиянии солнечной активности на земной климат? Если в период минимальной активности Солнца его влияние на земной климат растет, то верен ли обратный вывод, что в период увеличения активности Солнца его влияние на земной климат снижается. Значит ли все это, что всем современным компьютерным моделям для расчета климата - грош цена? Профессор Локвуд предостерегает от скоропалительных выводов, рассчитанных лишь на дешевую сенсацию: "Пока у нас нет ни малейших оснований менять устоявшиеся представления о влиянии Солнца на климат Земли. Нынешний цикл солнечной активности был во многих отношениях необычным, ее минимум оказался самым низким за последние 110 лет. Так что открытие Джоанны Хейг и ее коллег может оказаться отражением флуктуации, явления, совершенно нетипичного и свойственного лишь данному конкретному циклу с его необычным минимумом активности".
    Значит, ясность внесут лишь дальнейшие наблюдения и измерения». («Солнце преподнесло климатологам сюрприз». 08.11.2010).
 
    Сценарий резкого изменения климата XXI века
 
    «Худший вариант, который действительно может случиться, таков. Разрушительные засухи в регионах производства продуктов питания и большой плотности населения (Северная Америка, Европа, Китай). Снижение осадков, пересыхание рек, истощение запасов пресной воды. Сокращение пищевых запасов, массовый голод, распространение эпидемий, бегство населения из зон бедствия. Нарастание международной напряженности, войны за источники питания, питьевые и энергетические ресурсы. В то же время в районах традиционно сухого климата (Азия, Южная Америка, Австралия) - проливные дожди, наводнения, гибель сельскохозяйственных угодий, не приспособленных к такому обилию влаги. И здесь тоже сокращение сельского хозяйства, нехватка продуктов питания. Коллапс современного устройства мира. Резкое, на миллиарды, сокращение численности населения. Отброс цивилизации на века, приход жестоких правителей, религиозные войны, крах науки, культуры, морали. Армагеддон в точно предсказанном виде!
    Резкое, неожиданное изменение климата, к которому мир просто не сможет адаптироваться.
    Вывод сценария неутешителен: надо принимать срочные меры, а какие, неясно. Поглощенный карнавалами, чемпионатами, бездумными шоу, просвещенный мир, который мог бы что-то «предпринять», на него просто не обращает внимания…» (П. Шварц, Д. Рэнделл, «Сценарий резкого изменения климата XXI века». Октябрь 2003 года).
 
    Сила магнитного поля Земли уменьшилась
 
    «Ослабление магнитного щита Земли подвергнет нас солнечному магнитному излучению. Анализ данных двух спутников «Oersted», запущенного в 1999 году, и «Magsat», - на 20 лет раньше, подтверждают, что магнитное поле Земли испытывает значительные колебания. Сейчас невозможно сказать является ли это временным эффектом, связанным с фактом удаления от эклиптики, или предвестником более длительного явления, но в обоих случаях это настораживающие данные.
    Похоже, что сила магнитного поля Земли уменьшилась на 10% за последние 150 лет, что наводит отдельных специалистов на мысль о возможности его исчезновения со временем, а затем возобновления и перемещения, что приведет к смещению магнитных полюсов впервые за 700 тысяч лет.
    Так, северный магнитный полюс не совпадает с географическим северным полюсом, сейчас он находится на уровне Канады и имеет тенденцию сблизиться с географическим полюсом, смещаясь к России (Сибири) по оси северо-запад.
    Это движение ускоряется от скорости 10 км в год до 1970 года до сегодняшней - в 40 км в год. Однако, по словам Лари Невитта из Геологической комиссии Канады, наблюдаемое ускорение движения северного магнитного полюса является следствием того, что ученые называют «вековыми скачками», которые сводят к нулю, какие бы то ни было предсказания.
    Проблема в том, что это продолжающееся ускорение движения северного полюса, связано с уменьшением мощности магнитного поля и может равным образом привести к мысли о том, что электромагнитная конфигурация Земли больше не является стабильной и стремится к переформированию.
    Действительно, с геологической точки зрения, южный магнитный полюс не довольствуется перемещением к северному географическому полюсу. Периодически он внезапно и грубо колеблется и это может происходить в пределах 180 ◦. Исследования изменений полярности охватывают 7 миллионов лет. Они указывают, что существенные перемены происходят каждые 500 тыс. лет». (Великая Эпоха (The Epoch Times) - международный информационный проект. 11 марта 2006 года. «Артефакт», часть 2).
 
    О предстоящей смене магнитных полюсов Земли я подробно писал в статье «Прокляты и забыты» (2010 год):
 
    «Прогноз для ближайших столетий будущего Земли сегодня принято связывать с глобальным потеплением.
    Однако другая тема не менее актуальна для существования человечества. Я имею в виду предстоящую в течение одной-двух тысяч лет смену магнитных полюсов Земли. Это будет сопровождаться временным исчезновением магнитного поля нашей планеты. 
 
    «Британские геофизики разработали новую модель колебаний напряженности земного магнитного поля, основанную на записях в бортовых журналах старых парусников. Результатом этих исследований стал вывод о том, что наблюдаемое ныне ослабление магнитного поля может оказаться явлением временным, а вовсе не устойчивой тенденцией, как считалось ранее. Дэвид Габбинс и его коллеги из Университета Лидса уверены в том, что магнитное поле нашей планеты было относительно устойчивым вплоть до середины XIX века и стало слабеть лишь с той поры. Это «ступенчатое» снижение вызвано инверсиями магнитного потока в Южном полушарии и может указывать на приближение того момента, когда земные магнитные полюса поменяются местами, как это уже неоднократно случалось в истории нашей планеты. Подобный «переворот», по их мнению, грозит Земле уже в течение ближайших одного-двух тысячелетий (публикация в журнале «Science» 12 мая 2006 (vol 312, p 900)». («Земля готовится к кувырку». 16.05.2006. Источник - «Ships' logs give clues to Earth's magnetic decline» – «New Scientist»).
 
    «Найдены доказательства чрезвычайно быстрой смены магнитных полюсов Земли». (06 сентября 2010 года, 18:38:20).
 
    Магнитная “броня” планеты Земля
    «Расчёты показывают, что к концу четвёртого тысячелетия (в 3991 г.) Земля может остаться на какое-то время без магнитного поля…» («nuclphys.sinp.msu.ru»).
 
    «Для общего магнитного поля [Земли] ослабление почти до нуля рассчитано ещё в 1974 году. При сохранении современного градиента это 3991 год». («kp.ru», 12.04.2010 | 09:40).
 
    «Самая опасная из возможных катастроф планетарного масштаба – инверсия, то есть смена полярности, магнитного поля Земли. В момент инверсии его напряженность ослабевает, оставляя людей беззащитными перед солнечной радиацией. По мнению академика Евгения Шемякина и кандидата физико-математических наук Сергея Цыганкова, процесс инверсии уже начался, и у человечества есть единственная возможность спастись – построить гигантские подземные убежища. Свою статью ученые опубликовали в журнале «Вестник РАН» под рубрикой "Точка зрения"». («inauka.ru», 31-05-2010, 13:40).
 
    Причем точность прогнозируемых сроков не имеет значения, так как описываемый процесс может ускориться в любой момент.    
    Надеюсь, что человечество переживет надвигающуюся катастрофу. Вопрос только в том, какую цену придется заплатить…» (Ф.Д. «Прокляты и забыты». Часть 3). 
 
    В этой статье был поставлен вопрос о выживаемости человечества в период смены магнитных полюсов, когда напряженность магнитного поля Земли близка к нулю. Пора дать частичный ответ на это вопрос – каковы были условия во время предыдущих переполюсовок (инверсий), которых было немало в богатой событиями истории Земли.
    Почему ответ лишь частичный – я напишу ниже, когда обращусь к другим, уже космическим, глобальным факторам, влияющим на существование человечества.   
 
    «Влияние космического излучения и вековых вариаций геомагнитного поля на климат и эволюцию жизни на Земле». (В.В. Кузнецов, Н.Д. Кузнецова. ИКИР ДВО РАН).
 
    «Всем хорошо известно, что наука – это, прежде всего, инакомыслие. Но регулярная стрижка газонов дала то, что мы пожинаем сегодня». С.Г. Инге-Вечтомов (Санкт-Петербург).
 
    «Показано, что вековые вариации геомагнитного поля (инверсии поля и экскурсы, т.е. явления, когда величина модуля геомагнитного поля значительно уменьшается относительно стабильного уровня), «управляют» временем появления периодов резкого потепления климата, а так же этапами резких изменений хода биологической эволюции Земли и, в частности, эволюции человека. В эти периоды, когда поле перестает выполнять защитные функции, в атмосферу Земли устремляется поток заряженных частиц, что приводит к резкому увеличению радиационного фона Земли. Повышенная радиация разрушает слой стратосферного аэрозоля, экранирующего Землю от солнечного излучения, что ведет к резкому потеплению и таянию ледников.
    Увеличение уровня радиации на Земле в периоды инверсий и экскурсов вызывает генетические мутации животного и растительного мира. Так, например, в момент инверсии Гаусс-Матуяма, произошедшей примерно 2.3 млн. лет тому назад, произошла генетическая мутация человекоподобной обезьяны. В результате возник новый вид (гомо эректус), особи которого подверглись нескольким импульсным радиационным воздействиям, произошедшим в периоды экскурсов, и превратились, в конечном счете, в современного человека. Наиболее сильное воздействие радиации на предка человека произошло в период экскурсов Блейк и Ямайка (130-110 и 250-230 тыс. лет тому назад). Как было определено недавно, возраст прародительницы современного человечества - «африканской Евы» 230 тыс. лет, а возраст самой древней У-хромосомы составляет 100 тыс. лет. Зарождение современного человечества, как известно, произошло в Африке. Этот факт находит простое объяснение в контексте принципиально новой модели генерации геомагнитного поля «горячей» Земли и теории дрейфа магнитных полюсов Земли в моменты инверсий и экскурсов.
 
    Введение
    Возможная связь между изменениями климата и вековыми вариациями геомагнитного поля обсуждается уже много лет [Jacobs, 1994; Wollin et al., 1971; Wollin et al., 1978; Chave, Denham, 1979; Doake, 1977; Doake, 1978; Bassinot et al., 2002]. В работах [Rampino, 1979; Imbrie, Imbrie, 1980; Монин, Шишков, 2000; Bassinot, et al., 1994] отмечалась взаимосвязь между температурой поверхности Земли и изменением величины её магнитного момента. Теоретической основой такой связи принято считать теорию Дж. Кролла и Миланковича, согласно которой климатические изменения на Земле являются откликом на вариации в её орбите. Причина вариаций, происходящих с основными периодами 19, 23 и 41 тыс. лет, связана с возмущениями орбиты Земли за счет её эксцентриситета (периоды: 95, 136 и 413 тыс. лет), прецессии (19 и 23 тыс. лет) и наклона плоскости эклиптики. Из теории Миланковича следует, что изменения климата на Земле должны происходить в её северном и южном полушариях – в противофазе, в то время как анализ данных, полученных в Антарктиде и Гренландии, показал практически их полное совпадение.
    Авторы [Монин, Шишков, 2000] задачу климата разбивают на две части. Одна из них состоит в определении глобальных горизонтальных неоднородностей полей температуры, создаваемых разностью инсоляций в экваториальных и полярных зонах. Другая половина задачи состоит в определении вертикальных неоднородностей температурного поля, включая парниковый эффект, создаваемых на Земле нагревом её поверхности солнечным излучением. В настоящей работе рассматривается вопрос, имеющий отношение ко второй половине задачи, в частности, к проблеме вертикального переноса солнечного излучения, прямо связанного с образованием парникового и антипарникового эффектов.
    Принято рассматривать корреляцию между изменениями климата и вековыми вариациями магнитного поля Земли, при которых происходит либо полная (инверсии), либо почти полная перемена полярности (экскурсы) магнитного поля. При экскурсах, в отличие от инверсий, после смены полярности, геомагнитное поле вскоре возвращается в свое прежнее состояние. Протяженность экскурсов меняется от 100 лет до 10 тыс. лет.
    Автор [Uffen, 1963] высказал предположение, что жизнь на Земле могла бы быть совершенно иной, если бы отсутствовало геомагнитное поле, т.е. отсутствовало его экранирующее от радиации космоса влияние. Согласно мнению Паркинсона (1986), жизнь на Земле могла бы зародиться лишь после того, как возникло геомагнитное поле.
    Одно из следствий таких предположений состоит в том, что в моменты инверсий и экскурсов, когда напряженность геомагнитного поля близка к нулю, отклоняющее влияние его на космические лучи в течение периода этих вариаций существенно меньше. Считалось, что увеличение потока космических лучей приводит к росту мутаций. Можно было бы ожидать, что этот эффект должен проявляться и в виде аномально высокой скорости вымирания видов, которую можно оценить по смене видов ископаемых остатков. Действительно, авторы [Opdyke et al., 1973; Watkins, Goodel, 1967] утверждали, что им удалось обнаружить свидетельства связи между инверсиями геомагнитного поля и границами распространения фауны. Однако, по мнению большинства ученых, связь между мутациями и вымиранием видов крайне сомнительна. До настоящего времени общее мнение состояло в том, что достаточное экранирование обеспечивает атмосфера, и, если бы даже вся Земля подверглась воздействию того же потока космических лучей, как её высокоширотная область, биологический эффект был бы незначительным.
    Позволим себе не согласиться с этим мнением и попытаемся это аргументировать. Новые подходы к проблемам мутации и вымирания видов необходимы, тем более что успехи, достигнутые в последние годы в области антропологии и молекулярной генетики, оказываются не совместимыми с общепринятой трактовкой хода эволюции.
 
    Земля в потоке космических лучей
    По космическим масштабам Земля расположена очень близко к Солнцу. Многие специалисты считают, что она вообще находится в области солнечной короны. Потоки заряженных частиц солнечного ветра с энергий от 1 эВ до 100 и более МэВ не попадают на Землю, т.к. отклоняются её магнитосферой (см. рис. 1). В атмосферу Земли способны проникнуть только галактические космические лучи (ГКЛ), обладающие энергией, большей т.н. «энергии обрезания». Для различных широт эта энергия различается, оставаясь в целом по Земле на уровне ~ 10 ГэВ. Частицы (протоны и мезоны) обладающие столь большой энергией, тем не менее, поверхности Земли не достигают, тормозя в её атмосфере, рассеиваясь на ядрах атомов воздуха, генерируя жесткое излучение и приводя к рождению элементарных частиц, в основном, π-мезонов. Мезоны распадаются с образованием мюонной и нейтринной компонент. Образующиеся при этих процессах мюоны и медленные нейтроны регистрируются на Земле нейтронными мониторами ГКЛ.
    Не вызывает сомнения, что поток солнечных космических лучей, достигая Земли, вызывал бы несовместимую с жизнью радиационную обстановку. К счастью для Земли, она защищена от солнечного ветра своеобразным магнитосферным «зонтом». Представим себе, что по какой-то причине этот «зонт» порвался. На Землю, при этом, обрушится вся сила «дождя» солнечного ветра. Мало того, при этом произойдет разрушение радиационных поясов Земли, и на Землю, дополнительно к «дождю», попадут ещё и «брызги» от разрушенных радиационных поясов, своеобразных «резервуаров» - накопителей того же «дождя».
 
    Потоки частиц в окрестности Земли
    Поток протонов (ионов) солнечного ветра (СВ), обладающих энергией E = 1 – 100 Эв, на подходе к магнитосфере Земли равен j_o ~ (10 – 100)×10⁸ см^-2 с^-1. Поток ионов с энергией 100 эВ: j = 10⁸ см^-2 с^-1. Суммарный поток протонов СКЛ (Е > 10 МэВ) в течение 19 цикла (1954-64) составил 7.2×10¹⁰ см^-2.
    Плотность потока протонов СВ (на орбите Земли) - 2.4×10⁸ см^-2 с^-1. Плотность потока кинетической энергии - 0.3 эрг см^-2 с^-1. Плотность потока КЛ : 1 частица см^-2 с^-1, средняя плотность энергии частиц – 1 эВ/см³.
    Геомагнитное обрезание: вертикально на экватор Е ≥ 1.5×10¹⁰ эВ, на геомагнитную широту 51º  Е ≥ 2.5×10⁹ эВ. Интенсивность ГКЛ на экваторе меньше, чем в полярных широтах – широтный эффект. В радиационных поясах: для Е > 30 МэВ поток 10³ см^-2 с^-1; для частиц Е > 1 МэВ, поток 10⁵ см^-2 с^-1». 

  Земля и Вселенная. Часть 3
 


    Продолжение исследования В.В. Кузнецова и Н.Д. Кузнецовой, Камчатский научный центр Дальневосточного отделения Российской Академии наук.
 
    «Влияние космического излучения и вековых вариаций геомагнитного поля на климат и эволюцию жизни на Земле» (продолжение)
 
    Радиация. Основные понятия. Дозы
    Поглощенная доза – количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы облученного тела. В системе СИ поглощенная доза измеряется в греях (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг. Неодинаковая биологическая активность различных видов излучений учитывается вводом безразмерного коэффициента и специальной единицы – зиверт (Зв), 1зв = 1Гр•k. При одинаковой поглощенной дозе α - излучение гораздо опаснее β -  или γ - излучений. При поглощенной дозе D = 0.01 Гр происходит нарушение жизнедеятельности клеток. Принято рассматривать D_о как дозу, снижающую число выживших клеток в е раз. Для большинства делящихся клеток D_о = (1.2 – 2) Гр.
    1 Гр = 10⁴ эрг/г. Удельные энергии одного зиверта и одного грея – равны. В состав первичного космического излучения входят протоны высоких энергий и ядра некоторых легких элементов. Их взаимодействие с ядрами атомов, присутствующих в атмосфере Земли, приводит к образованию ядер новых легких элементов, мюонов, нейтронов, рентгеновского и γ – излучения. Это так называемое вторичное космическое излучение достигает поверхности Земли.
    – Космическое излучение составляет - 410 мкЗв;
    – γ - излучение ⁴⁰К – 150 мкЗв;
    – радионуклиды ториевого и уранового рядов – 160 и 100 мкЗв;
    – космогенные нуклиды: ³Н, ⁷Ве, ¹⁴С, ²²Na – 15 мкЗв.
 
    Эффекты воздействия ионизирующего излучения на живой организм разделяют на две категории: соматические, которые возникают в организме человека, непосредственно подвергшегося облучению, и генетические, проявляющиеся у его потомков. Получающиеся в процессе радиолиза воды свободные радикалы и окислители, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению жизнедеятельности организма в целом. Генетические последствия облучения человека ионизирующей радиацией проявляются в виде хромосомных повреждений, генных мутаций, приводя к изменениям в фенотипе человека. Степень изменений зависит от важности вовлеченных в мутагенез генов, масштабов нарушений и характера наследования возникших мутаций. Авторы [Forster L. et al. 2002], исследуя мтДНК людей, проживающих в условиях природного повышенного радиационного фона, показали, что воздействие ионизирующей радиации ускоряет механизм эволюционных мтДНК мутаций.
    Согласно принятым в нашей стране нормам, предельно-допустимая доза для жителей России равна 5 мЗв/год [Бердоносов, Сапожников, 2001]. Доза, которая приводит к гибели половины пораженного населения в течение 60 дней, именуется дозой ЛД50 (летальная доза, 50-процентное поражение). Для взрослого человека доза составляет ~ 4 Зв [Самнер и др., 1999].
    Для млекопитающих и, в частности, человека, есть данные, что удвоение частоты самопроизвольных, спонтанных мутаций находится в диапазоне 0,5-2,5 Зв [Гуськов, 2003].
    Статистически достоверные риски для лейкемии и сулидных опухолей, установленные у людей, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, обнаружены с уровня доз выше 60 мЗв. [Герасимова и др., 2001].
 
    Геомагнитное поле: структура, вековые вариации, дрейф полюсов
 
    Структура поля, глобальные магнитные аномалии
    Одно из свойств Земли состоит в том, что она обладает собственным магнитным полем, которое называется геомагнитным. Оно сложным образом изменяется во времени и в пространстве. Геомагнитное поле связано с другими геофизическими явлениями [Паркинсон, 1986].
    Рисунок 1 дает общее представление о морфологии геомагнитного поля. Можно видеть, что поле имеет довольно сложный характер, - это не просто дипольное поле. Кроме северного и южного магнитных полюсов хорошо различимы четыре аномальных участка – два в северном и два в южном полушариях. Очевидно, что модель генерации геомагнитного поля должна находить объяснение этим особенностям. Ниже будет показано, что магнитному полю Земли присущи не только пространственные аномалии, но и особенности его поведения во времени в течение всего периода эволюции Земли.
    Геомагнитное поле, в контексте модели горячей Земли [Кузнецов, 1990], можно представить в виде аддитивной суммы источников поля. Во-первых, это основной источник геомагнитного поля. Он имеет дипольный характер и расположен на границе внутреннего ядра Земли – в F-слое. Его можно представить в виде двойного токового кольца, слегка наклоненного относительно плоскости, нормальной оси вращения Земли. Токи в кольцах «текут» в противоположных направлениях. Этот источник меняет свой знак в моменты инверсий и экскурсов поля. При этом изменяются направления дрейфа токов. На поверхности внутреннего ядра, кроме токов дипольного источника, существуют долговременные гидродинамические вихри, которые в проводящей среде и в магнитном поле основного, дипольного источника тока, становятся сами квазистационарными источниками геомагнитного поля – глобальными магнитными аномалиями (ГМА). В моменты инверсий и экскурсов поле ГМА меняется не сразу, оставаясь какое-то время неизменным. Геомагнитное поле можно представить как сумму полей двух источников: основного, дипольного и четырех магнитных аномалий (рис.1).
    Обратим внимание на деталь, достаточно важную при изложении основной идеи работы. На рис. 1 можно видеть, что в некоторых местах на представленных картах геомагнитное поле незначительно отличается по модулю от поля, полученного путем расчетов дипольного поля без учета поля ГМА. В основном это относится к северной части Африки, южной Европы и Австралии. Этот момент в последующем изложении будет играть важную роль.

Рис. 2. Распределение интенсивности космических лучей, полученное с помощью космического аппарата «UoSAT» в период с 09.1988 по 05.1992 [Glassmeier et al., 2002].

Таблица 1. Инверсии и экскурсы [Petrova, Pospelova, 1990; McDougall et al., 1992; Worm, 1997]

Рис. 3. Трассы дрейфа магнитных полюсов в периоды инверсий. Цифры – глобальные магнитные аномалии [Kuznetsov, 1999].

Рис. 4. Событие на границе миоцена и плиоцена [Мернер, 1986].

Рис. 5. Оледенения (1) и температурные минимумы (2) в геологической истории Земли [Салоп, 1982]. В правом верхнем углу - зависимость силы тяжести g от времени [Кузнецов, 1990]. 

Рис. 6. Слева: Верхняя строка – относительное изменение температуры поверхности Земли. Средняя строка – относительный объем льда на Земле. Нижняя – относительная концентрация пыли [Petit et al., 1999]. Вертикальные столбцы – экскурсы (R): Gothenburg (20); Blake (120); Jamaica (250); Biwa – II (330). Справа: Изменение концентрации пыли и относительная концентрация изотопа кислорода за 20 – 5 тыс. лет тому назад. Черная строчка вверху – экскурс Gothenburg. Температура поверхности ледника оценивается по изотопному составу кислорода d18О. Убывание величины этого параметра соответствует возрастанию температуры.

 
Рис. 7. Изменение концентрации изотопа 10Ве в осадочных породах в течение последних 160 тыс. лет. Стрелками показаны экскурсы (цифры соответствуют номерам экскурсов в Таблице 1).