Архив журнала

Землю бросает то в холод, то в жар

На ежегодной Всероссийской конференции по физике Солнца, которая недавно прошла в Санкт-Петербурге, большой интерес у собравшихся вызвал доклад доктора физико-математических наук Хабибулло Абдусаматова. Заведующий сектором космических исследований Солнца Главной (Пулковской) обсерватории РАН говорил не только о Солнце, но и о климате Земли. Что с ним сегодня происходит и чего ждать человечеству?

 

У Солнца капризный характер

 

— В последние годы ученые, занимающиеся космическими исследованиями, с повышенным вниманием следят за поведением Солнца. Необычайно высокий уровень солнечной активности, который наблюдался в ХХ веке, идет на спад. Может ли он стать причиной серьезного похолодания на нашей планете?

 

— Начнем с того, что Солнце — очень переменчивая звезда. Она не находится в состоянии механического и энергетического равновесия, а постоянно меняется. Почему? Пока единого мнения нет. В его недрах бушуют термоядерные реакции, скорее всего, с ними и связано непостоянство светила. Когда температура в солнечном ядре повышается, давление растет — Солнце «надувается». Тогда Земле от него достается больше света и тепла. Это влечет за собой ряд важных особенностей, имеющих значение не только для астрономов, но и для обычных людей, для всего живого. Например, от долговременного постоянно меняющегося диаметра Солнца зависит, будет на Земле потепление или похолодание.

В ХХ веке радиус Солнца и солнечная светимость стали расти. Это привело к увеличению глобальной температуры на Земле на 0,8 градуса по Цельсию. Стали говорить о наступлении глобального потепления. Но оно точно является рядовым, а не аномальным явлением в жизни Земли. К примеру, максимум солнечной светимости пришелся на эпоху Средневековья, когда средняя мировая температура была даже выше, чем сейчас.

 

— От чего зависит солнечная активность?

 

— Она находится в прямой зависимости от количества солнечных пятен. Одновременно с ростом их числа увеличивается и поток излучения Солнца, достигающий Земли. Солнечные пятна наблюдались давно, около 2 тысяч лет назад. Такие наблюдения были одиночными, как правило, большие пятна были заметны в дымке пожаров или во время захода или восхода светила. Тогда считалось, что это проецируются на солнечный диск планеты. И только Галилей при помощи оптического телескопа точно установил, что они физически связаны с Солнцем.

В середине XIX века немец Генрих Швабе и швейцарец Рудольф Вольф изучали частоту появления пятен на Солнце. Тогда-то и обнаружилось, что их количество меняется с определенной цикличностью. Потом выяснилось, что такая же цикличность применима и к другим изменениям на поверхности Солнца: частоте вспышек, появлению факелов.

Сейчас мы знаем, что количество пятен на Солнце увеличивается до максимума и уменьшается до минимума в среднем каждые 11 лет. Причем их сумма в каждом цикле разная.

С 1978 года начались регулярные наблюдения за светимостью Солнца непосредственно из космоса. Было установлено, что вариация светимости Солнца и вариация его активности (которая известна в течение сотен, а реконструирована в течение тысячи лет) происходят коррелированно и синхронно — как по фазе, так и по амплитуде.

С помощью этой корреляции и была реконструирована прежняя светимость Солнца. Так стало известно о временах так называемого маундеровского минимума (1645–1715 годы), названного по имени английского астронома Уолтера Маундера. В конце XIX века он исследовал изменения пятен на солнечном диске и на основе анализа более ранних наблюдений заключил, что в тот период пятна на Солнце совсем отсутствовали. Именно тогда на Земле случилось сильное похолодание, связанное с минимумом двухвекового цикла солнечной светимости.

Через столетие, в 1988 году, петербургский геофизик Евгений Борисенков, проанализировав данные за последние 7,5 тысяч лет, установил, что на 18 двухсотлетних циклов приходится одно глобальное похолодание, похожее на маундеровское. Предстоящий малый ледниковый период станет 19-м.

 

Малый ледниковый период

 

— Вы уверены? Именно ледниковый?

 

— Несомненно. О том, что нас ждет малый ледниковый период, я говорю уже не один год. Когда солнечное излучение в рамках двухвекового периода снижается, энергетический бюджет Земли становится отрицательным. Это значит, что наша планета будет получать энергии меньше, а отдавать в космос больше. Начался этот период охлаждения в 90-х годах прошлого столетия, и уже в течение 20 лет имеется отрицательное сальдо. Но так как солнечную энергию поглощает и аккумулирует Мировой океан, необходимо время для того, чтобы Земля почувствовала эти изменения. Простой пример: когда мы включаем печку, тепло ведь становится не сразу.

 

— Насколько сильное похолодание ожидается?

 

— До 2014–2015 годов будет переходный период нестабильного климата, где-то около уровня максимума температуры, достигнутого в 1998–2005 годах. Затем постепенно начнется медленное снижение температуры Земли, поскольку одновременно как 11-летняя, так и двухвековая вариация светимости Солнца начнут понижаться.

Эти процессы сначала приведут к снижению температуры на сотые доли градуса, но к 2055–2060-м годам средняя температура планеты опустится примерно на 1–1,5 градуса.

 

— Великая ли «величина» — один градус?

 

— Поверьте, это много. Понижения температуры Мирового океана на 1 градус относительно его средней температуры вполне достаточно для того, чтобы в Гренландии снова выросли ледники. Подобное уже было во время маундеровского минимума. До него Гренландия фактически была «зеленым островом», а в Швейцарии возделывали виноградники. Но при наступлении похолодания Финляндия и Швеция потеряли половину населения, реки Сена в Париже и Темза в Лондоне по­крылись льдом, в Голландии замерзли все каналы. На льду Днепра и Москвы-реки наши предки устраивали ярмарки…

В результате наступления «ледникового периода» могут возникнуть очень серьезные проблемы разного характера. На Земле значительно увеличится снежный покров, следовательно, солнечные лучи будут отражаться от него обратно в космос, этот фактор значительно усиливает похолодание, последствия которого могут быть крайне серьезными. Среди них — неурожаи, эпидемии, массовое переселение людей. Потребуется защита энергосетей, коммуникаций, инфраструктуры, жилых домов. В связи с замерзанием Северного Ледовитого океана остановится судоходство, усложнятся добыча и транспортировка нефти и газа в северных широтах.

В России недостаток солнечных лучей о себе даст знать лет через 15, зимы станут длиннее и морознее. А к 2050 году север страны покроют глубокие снега.

 

Кто греет руки на потеплении?

 

— Даже не верится! А как же глобальное потепление, парниковый эффект, о которых столько говорили, да и продолжают говорить?

 

— Проблему изменения климата или глобального потепления те, кому это выгодно, увязывают с вредом от углекислого газа, и борьба с ним превратилась в доходное мероприятие. Бюджет по всему миру измеряется, по некоторым оценкам, многими миллиардами долларов в год. Предприятия, которые сокращают выделение углекислого газа или выпускают продукцию с меньшим его выбросом, поощряются. То есть в глобальном потеплении заинтересованы определенные компании — и, как я предполагаю, некоторые ученые-климатологи, получающие гранты на нужные исследования.

На самом деле естественные повышения концентрации углекислого газа в атмосфере наблюдались и прежде, однако к глобальному потеплению они не приводили. За последние 10 лет температура на Земле практически не растет, хотя за это время концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась более чем на 4 %. И где же влияние пресловутого антропогенного фактора?

Углекислый газ сконцентрирован в основном в Мировом океане. Там его примерно в 50–60 раз больше, чем в атмосфере. И даже небольшое изменение температуры океана после роста солнечной постоянной приводит к тому, что углекислый газ выбрасывается в атмосферу. Газ, «выдыхаемый» человеческой деятельностью, по объемам совершенно не сопоставим с тем, что выделяет океан.

Но главное другое: на поглощение и отражение солнечного излучения атмосферой и поверхностью Земли влияет не столько углекислый газ, а — в гораздо большей степени — водяной пар. Когда температура увеличивается, он вырабатывается активнее, меняя физические свойства поверхности Земли и ее атмосферы. Отражающие свойства планеты (так называемое альбедо) понижаются. За счет этого Земля поглощает больше энергии солнечного излучения, и парниковый эффект (он, кстати, тоже безвреден) растет.

Водяной пар влияет на этот процесс примерно в 6 раз сильнее, чем углекислый газ.

 

Без участия «марсиан»

 

— Предстоящее похолодание коснется только нашей планеты?

 

— Не будем забывать, что помимо Земли в Солнечной системе есть тот же Марс. Там тоже происходит глобальное повышение температуры, обусловленное значительным и длительным увеличением солнечной светимости в XX веке. Поэтому ожидаемый спад активности Солнца там будет даже заметнее. В связи с отсутствием океана термическая инерция Красной планеты гораздо ниже, поэтому она начнет остывать гораздо раньше Земли.

Уже есть тому подтверждения. Так, исследователи NASA, проследив за изменениями на поверхности Красной планеты в промежутке с 2005 по 2011 год, обнаружили последовательное таяние льдов на южном полюсе и параллельное глобальное потепление марсианского климата, но абсолютно без какого-либо участия «марсиан» и «парникового эффекта».

Со своей стороны, мы в нашей обсерватории работаем над определением направлений и параметров грядущих климатических изменений.

 

Солнечный лимбограф

 

— На каком этапе находятся ваши работы?

 

— Чтобы эти исследования и прогнозы были максимально точны, надо провести ряд замеров непосредственно из космоса. Для этого мы уже более 10 лет ведем активные работы в рамках проекта «Астрометрия». Необходимо вывести на орбиту принципиально новый телескоп с размером главного зеркала в 20 см, который позволит в течение 6 лет точнейшим образом измерять изменения радиуса Солнца, определять подвижные формы его «краев». Он предусматривает измерение вариаций формы и диаметра Солнца с точностью до 3 км. Сейчас точность измерения абсолютной величины диаметра составляет около 60 км. Кроме того, ныне используемое на орбите астрономическое оборудование мало защищено от воздействия прямого солнечного излучения. В результате мы имеем искаженные показания.

Наш оригинальный телескоп, названный солнечным лимбографом, от этого излучения максимально защищен. Он имитирует кольцеобразное затмение, при котором разработанная нами искусственная Луна закрывает почти весь солнечный диск, оставляя видимыми лишь узкие «края». Таким образом, большая часть излучаемого потока энергии не воздействует на телескоп. Оборудован он и нагревателями, которые спасут его от остывания.

В научную программу включен и мониторинг вариаций альбедо Земли по пепельному свету Луны. Это чрезвычайно важные параметры, благодаря которым мы будем наиболее точно, в течение достаточно длительного времени, регистрировать, как меняются отражательная способность Земли и поглощаемые нашей планетой потоки солнечного излучения. В результате сможем определить не только направление, но и глубину грядущих изменений.

 

— Когда этот телескоп окажется на орбите?

 

— К сожалению, реализация проекта затянулась, хотя начало работы телескопа на орбите планировалось сначала в 2009 году. Пытались отправить его в прошлом году, но не сложилось. Как всегда, подвели финансы. Фоточувствительный матричный приемник (положение каждой ячейки определено с точностью до 0,1 микрона) оказался слишком дорогим.

Между тем уже до тонкостей проработан процесс установки телескопа на Международной космической станции. Определено место на внешней поверхности правого борта служебного модуля российского сегмента МКС. Если все сложится удачно, первые результаты космических наблюдений получим уже через 3 года и сможем дать более точные прогнозы грядущего изменения климата на Земле. Не будет средств — через несколько лет эксперимент придется начинать заново.

 

Жаль, потеряем время, важное для наших исследований, которые позволят существенным образом расширить представления о закономерностях формирования климата Земли. А это одна из наиболее важных для современной цивилизации проблем.