В 2030-40 годах ожидается приход сильных холодов, которые свирепствовали во времена "малого ледникового периода", заморозившего мир в XVII и начале XVIII веков. Об этом международная группа исследователей, в которую вошла старший научный сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики и физического факультета МГУ, к.ф.-м.н., Елена Попова, сообщила в докладе на конференции Королевского астрономического общества в городе Лландидно (Уэльс).
Как
известно, Солнце имеет собственное магнитное поле, амплитуда и
пространственная конфигурация которого меняется со временем.
Образование и распад в солнечной атмосфере сильных магнитных
полей приводит к тому, что со временем меняется волновое
(электромагнитное) излучение Солнца, интенсивность потоков
корпускул — частиц солнечного газа, находящегося в плазменном
состоянии, и количество пятен на поверхности Солнца. Изучение
изменения количества пятен на поверхности Солнца и анализ
содержания углерода-14, бериллия-10 и других изотопов в ледниках
и деревьях показал, что солнечная магнитная активность, связанная
с появлением пятен, имеет циклическую структуру.
Выделяют несколько циклов с различными периодами и свойствами. Самые известные из них это 11-летний, 90-летний и 300-400-летний. 11-летний цикл проявляется как циклическое уменьшение пятен на поверхности Солнца каждые 11 лет. 90-летняя вариация связана с периодическим уменьшением количества пятен в 11-летних циклах на 50-25%. 300-400-летние минимумы связаны с возникновением каждые 300-400 лет длительного (до нескольких десятков лет) интервала времени, в течении которого пятен очень мало. Самый известный минимум – это минимум Маундера, который длился примерно с 1645 по 1715 годы. За этот период наблюдалось около 50 солнечных пятен вместо обычных 40-50 тысяч. Анализ солнечного излучения показал, что его максимумы и минимумы почти совпадают с максимумами и минимумами в количестве пятен.
Ученые
проанализировали три солнечных цикла активности с максимумами с
1982-го по 2002-й годы, применив так называемый «анализ главных
компонент», который позволяет в наблюдательных данных выявить
волны с самым большим вкладом. Такой метод можно сравнить с
разложением белого света призмой на цвета радуги, или волны с
разными частотами. В результате разработанной ими новой методики
анализа было обнаружено, что магнитные волны на Солнце
генерируются парами, и самая главная пара отвечает за изменения
дипольного поля, которое наблюдается при изменении солнечной
активности, и удалось получить аналитические формулы, описывающие
эволюцию обеих волн.
Фактически ученые получили формулу зависимости амплитуды волн и их фаз от времени. Затем эти формулы были использованы для предсказания активности в прошлом (от 1200 года) и будущем (до 3200 года). Оказалось, что теоретическая эволюция магнитного поля дала для прошедших эпох глобальные минимумы солнечной активности, совпадающие с наблюдаемыми. Кроме этого, предсказание магнитной активности в 24 цикле на основе этих формул дало 97% точность при сравнении с наблюдениями (т.е. с принципиальных компонент, которые они вывели с наблюдений).
Но самым ошеломляющим результатом исследования стал прогноз на ближайшие десятилетия. С 2030-го по 2040-й годы, заявляют ученые, начнется резкий спад солнечной активности, сравнимый с так называемым минимумом Маундера в XVII веке. По словам Елены Поповой из МГУ, за этот период наблюдалось около 50 солнечных пятен вместо обычных 40-50 тысяч. Новый минимум Маундера приведет к похолоданию, возможно, очень сильному.
«Ряд
исследований показал, – говорит Попова, которая разработала
уникальную физико-математическую модель эволюции магнитной
активности Солнца и с ее помощью получила закономерности
возникновения глобальных минимумов солнечной активности и дала им
физическую интерпретацию, – что минимум Маундера совпал по
времени с наиболее холодной фазой глобального похолодания
климата, которое было названо "малый ледниковый период". В Европе
и Северной Америке были очень холодные зимы. Во времена минимума
Маундера замерзала вода в русле рек Темзы и Дуная, Москва-река на
каждые полгода покрывалась льдом, снег лежал на некоторых
равнинах круглый год, Гренландия покрылась ледниками. Если
существующие теории о влиянии солнечной активности на климат
верны, то этот минимум приведет к значительному похолоданию,
аналогичному тому, которое было во время минимума Маундера. Ввиду
того, что наш будущий минимум продлится три солнечных цикла –
примерно 30 лет, возможно понижение температуры не будет таким
глубоким, как в минимуме Маундера. Но это надо будет изучить
детальнее. Мы сейчас находимся в переписке с климатологами из
разных стран. Мы планируем работать в этом
направлении».
Представления о том, что активность Солнца влияет на климат, появились давно. Известно, например, что изменение суммарной величины электромагнитного излучения только на 1% может повлечь за собой заметное изменение в распределении температуры и воздушных течений на Земле. Ультрафиолетовые лучи вызывают фотохимический эффект, который приводит к образованию озона на высотах 30—40 км. Поток ультрафиолетовых лучей резко увеличивается при хромосферных вспышках на Солнце. Озон, хорошо поглощающий солнечные лучи, нагревается, и это отражается на воздушных течениях в более низких слоях атмосферы, следовательно, и на погоде. Во время высокой активности Солнца периодически возникают мощные выбросы корпускул, которые могут достигать поверхности Земли. Они могут двигаться по сложным траекториям, вызывают полярные сияния, геомагнитные бури и нарушения радиосвязи. В нижних слоях атмосферы в результате увеличения потока частиц усиливаются воздушные течения меридионального направления: теплые течения с юга с еще большей энергией устремляются в высокие широты, а холодные течения, несущие арктический воздух, глубже проникают на юг. Кроме того, солнечная активность влияет на интенсивность потоков галактических космических лучей. В минимуме активности потоки становятся интенсивнее, что тоже влияет на химические процессы в атмосфере Земли.
В целом, как показало исследование дейтерия в Антарктике, за последние 400 000 лет было 5 глобальных потеплений и 4 ледниковых периода. После ледникового периода наступает усиленная вулканическая активность, что ведет к появлению парниковых газов. Растет магнитное поле Солнца, а значит, уменьшается поток космических лучей, то есть растет число облаков, что снова ведет к потеплению. Далее идет обратный процесс – уменьшается магнитное поле Солнца, растет интенсивность потоков космических лучей, уменьшающих облака, атмосфера снова начинает остужаться. Этот процесс идет с некоторой задержкой.
Об антропогенном влиянии на климат Попова отзывается осторожно. «Не существует строгого доказательства, – говорит она, – что глобальное потепление вызвано активностью человека. За последние 400 000 лет было 5 глобальных потеплений и 4 ледниковых периода, как показали исследования дейтерия в Антарктике. Человечество появилось примерно 60 000 лет назад. Однако даже если деятельность человека и влияет на климат, то можно сказать, что Солнце с новым минимумом дает человечеству дополнительное время, или второй шанс, чтобы человечество привело в порядок свои индустриальные выбросы и приготовилось к циклу 28, когда Солнце снова вернется к нормальному режиму активности».
