Виновато Солнце - Зигель Феликс Юрьевич (читаем книги бесплатно TXT) 📗
Образно говоря, в истории Земли много раз бывали «космические зимы», продолжавшиеся десятки миллионов лет.
Они неизбежно сменялись также «космическими» по продолжительности веснами и летами. Эти колебания захватывали всю Землю в целом, и вряд ли можно сомневаться, что причину смены ледниковых эпох надо искать в космосе. К тому же следы оледенения находят даже в архейских, самых древних слоях земной коры. Какая земная причина могла действовать так длительно и постоянно?
О причине смены ледниковых эпох высказано немало гипотез. Некоторые ученые считают, что периодически ослабевало общее солнечное излучение. Но это не вяжется с многолетними измерениями так называемой «солнечной постоянной» — величины, характеризующей общее (во всех лучах) лучеиспускание Солнца. Она действительно постоянна, и не видно физических причин, которые бы заставили ее периодически колебаться.
В межзвездном пространстве астрономы наблюдают большое число так называемых темных туманностей — исполинских облаков из мелких космических пылинок и газа. Может быть, при полете вокруг ядра нашей звездной системы Галактики Солнце с планетами периодически погружалось в такие туманности, а это отражалось на тепловом режиме Земли? Но, во-первых, на галактическом пути Солнца не видно туманностей, способных сыграть роль темного фильтра. А во-вторых (и это главное), темные пылевые туманности так разрежены, что, погрузившись в них, Солнце казалось бы по-прежнему ослепительно ярким.
Период между ледниковыми эпохами (180–200 миллионов лет) близок к периоду обращения Солнца вокруг ядра Галактики. Может быть, всякий раз, сближаясь с галактическим ядром, Земля испытывает повышенное воздействие его гравитационного поля, или, проще говоря, его притяжение? Однако галактическая орбита Солнца, грубо говоря, мало отличается от окружности. Кроме того, гравитационное поле галактического ядра сообщает всем частям Земли одинаковое ускорение, а значит, не может вызвать какие-либо пертурбации в твердом теле Земли или ее атмосфере. Подобно этому будущие космонавты, пролетая вблизи Юпитера, никак не будут ощущать его мощнейшее тяготение. Другое дело, если бы они опустились на его поверхность.
Был выдвинут и еще ряд гипотез, но менее правдоподобных, чем только что упомянутые. Судя по всему, нет нужды искать каких-то особых причин для климатических колебаний огромных периодов. По вполне логичному и обоснованному мнению известного советского астронома М. С. Эйгенсона, все колебания климата (и мелкие и крупные, и быстрые и крайне медлительные) вызваны одной причиной — различными циклами солнечной активности.
Мы пока не знаем, в каких явлениях на Солнце выражается 1800-летний цикл, а тем более циклы продолжительностью в десятки тысяч или миллионы лет. Но в земной коре, в ее отложениях, а также в других земных явлениях почти одинаково четко зафиксированы и короткие и длинные циклы. О коротких циклах достоверно известно, что они вызваны Солнцем. Не логично ли считать Солнце виновником и всех остальных, даже сверхпродолжительных циклов?
Но тогда ледниковые эпохи и ледниковые периоды наступали в те времена, когда Солнце (в соответствующем цикле) переживало очередную пассивность. С переходом к активности (опять же крайне медленным) Солнце будоражило земную атмосферу. Усиливался меридиональный перенос, энергичнее перемешивалась земная атмосфера, наступала очередная эпоха влажности и потепления.
В общем, как видите, одно и то же повторяется много раз — от 11-летнего, всем заметного, цикла до космического цикла продолжительностью 200 миллионов лет, следы которого можно найти лишь в геологических отложениях. Сроки разные, а физический механизм один — периодическая смена циркуляции атмосферы со всеми ее последствиями. Все это напоминает фильм, который «прокручивается» много раз, но в разном темпе — от сверхбыстрого до крайне медленного.
Вероятно, гипотеза М. С. Эйгенсона соответствует действительности. Но тогда получается не «рябь на волне», а какая-то многоступенчатая система волн, каждая из которых по отношению к предыдущей (или последующей — это зависит, от чего считать) является «рябью». Как же это Солнце ухитряется одновременно колебаться с разными амплитудами и периодами? Возможно ли такое?
Знаете ли вы, как колеблется струна? Любая, самая обыкновенная, например у гитары?
Оттяните середину струны и отпустите ее. Колебания струны, усиленные резонатором (декой инструмента), породят звук. Но «состав» этого звука не простой.
Оказывается, колеблется не только вся струна, но и одновременно колеблются в отдельности ее части.
Струна в целом дает основной тон. Половинки струны, колеблясь быстрее, издают более высокий звук — так называемый первый обертон. Но и половинки половинок, или, иначе говоря, каждая из четвертей струны, также самостоятельно колеблясь, издают еще более высокий звук — второй обертон. Теоретически эти рассуждения можно продолжить до бесконечности. Важно уяснить, что полный звук струны складывается не только из основного тона, по и из всех обертонов — первого, второго, третьего и т. д. Однако чем больше номер обертона, тем меньше амплитуда колебаний соответствующей доли струны, а значит, тем слабее звук.
Этот небольшой экскурс в теорию струнных музыкальных инструментов мы затеяли неспроста. Дело в том, что, по гипотезе М. С. Эйгенсона, наше Солнце в некотором смысле подобно струне. Поясним, что имеется в виду, Когда-то, миллиарды лет назад, в недрах Солнца начал действовать тот самый протон-протонный цикл ядерных реакций, который поддерживает лучеиспускание Солнца и в наши дни. Переход к этому циклу, несомненно, сопровождался какой-то внутренней перестройкой. От прежнего состояния равновесия Солнце скачкообразно перешло к новому состоянию. И это, судя по всему, не осталось бесследным. Солнце «зазвучало» как струна, выведенная из состояния покоя. Конечно, слово «зазвучало» следует понимать в том смысле, что в исполинской массе Солнца возникли какие-то колебательные, ритмические процессы. Начались, по предположению М. С. Энгенсона, циклические переходы от активности к пассивности и обратно. Сохранившиеся и до наших дней эти давным-давно возникшие колебания выражаются в циклах солнечной активности.
Колебания солнечной активности, как и колебания струны скрипки, содержат обертоны.
Несомненно, что солнечных циклов больше, чем мы знаем. Но замечательно, что все они, по-видимому, могут быть сведены в единую систему. В самом деле, Брикнеров 33 летний цикл можно рассматривать как утроенный 11-летний. Это вполне логично — ведь действует же на Солнце 22-летний, «удвоенный» цикл. Вековой цикл (80 лет) близок к семикратному 11-летнему и т. д.
Разумеется, соотношения здесь не вполне точны. Но ведь и Солнце не вполне похоже на струну. Все колебания струны имеют точный период. Солнечные колебания — это циклические ритмы, в которых один цикл может сильно отличаться от другого, и лишь в среднем видна закономерность.
Если принять соблазнительную и весьма правдоподобную гипотезу М. С. Эйгенсона, все солнечные ритмы получают общее и убедительное объяснение. В самом деле, если Солнце подобно струне, значит, оно сразу, одновременно может «колебаться» с самыми разными периодами.
Вероятно, период в 200 миллионов лет между соседними эпохами оледенения в циклических колебаниях солнечной активности выполняет роль основного тона.
Изменения в этом случае крайне медлительны, но зато «амплитуда» колебаний земного климата весьма велика. Циклы же продолжительностью 1800 лет, 80 лет, 33 года, 22 года и, наконец, 11 лет — это лишь некоторые из обертонов, дополняющих основные колебания (мелкая «рябь» разного размера на основной волне). И во всех случаях главной причиной колебаний климата служит циклическая смена атмосферной циркуляции. Согласитесь, что нарисованная картина подкупает своей стройностью и единством плана.
