11.1. Виды космических воздействий на земные процессы

11.1. Виды космических воздействий на земные процессы

Известно, что природные и экологические факторы, влияющие на динамику биосистем, представлены сложным набором параметров. В свою очередь, каждый из этих факторов (температура, влажность, количество осадков и т. д.) испытывает периодические колебания, вызванные другими причинами. Все это приводит к тому, что видовые биологические популяции формируют сложный спектр ответных на них реакций.

Каковы механизмы, приводящие к возникновению у популяций животных циклических колебаний их численности?

К основным космическим источникам, порождающим энергоинформационные потоки и оказывающим возмущающее воздействие на динамику природных явлений и биосистем, следует отнести активные процессы на Солнце, приливообразующие силы Луны и Солнца, а также расположение планет. Вкратце мы уже упоминали об этом выше. Рассмотрим здесь конкретную роль каждого источника, значимость того вклада, который они вносят в динамику земных процессов.

Совокупность процессов, обуславливающих обмен веществ, а также энергоинформационные потоки в природных и биологических системах объединяют абиотические и биотические компоненты среды в единое целое. Поэтому изменения, происходящие в природных явлениях, должны адекватно проявляться в динамике биосистем. В силу поливекторности и многофакторности их взаимодействий формируется разнообразие связей между явлениями и сложным спектром порождаемых ими ответных реакций.

Солнце влияет на планетарные процессы и биоту посредством гравитационных, энергетических и информационных воздействий. Его энергетическая роль в природных явлениях Земли и их изменениях, включая саму жизнь, изучена достаточно полно.

Например, солнечная радиация является основным источником энергии почти для всех природных процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере нашей планеты. Особенно велика роль фотосинтетической активной радиации (ФАР) в жизнедеятельности растений, которая, в конечном итоге, определяет будущий их урожай. Кроме энергетической, велика роль звезды как физического фактора, способствующего формированию приливных явлений на Земле.

Гравитационный эффект выражается в огромной массе светила, способной «дисциплинировать» движение 9 планет на своих орбитах.

Роль солнечной активности в динамике земных процессов детально исследована многими учеными

Основной вывод, вытекающий из результатов исследований, заключается в том, что в любых физических явлениях солнечная активность может играть роль внешнего генератора возмущений, выводящих их из устойчивого состояния. Например, с ростом солнечной активности происходит усиление потока вод на север в Фареро-Шетландском проливе (Максимов и др., 1970, с. 128). В Тихоокеанском регионе обнаружено влияние солнечной активности на режим Куросио. Характерно, что когда происходит спад солнечной активности, ось Куросио проходит вблизи южных берегов о. Хонсю и меандр почти не наблюдается, как это было в периоды 1955–1957 и 1967–1968 гг. (Покудов, 1978, с 149–156).

Предполагается, что солнечная активность определяет изменение погоды в среднем на 10–20 % (Багров и др., 1985, с. 52–53). И все же, несмотря на предпринятые многочисленные исследования, посвященные выяснению механизмов влияния солнечной активности на погоду и климат, до настоящего времени не дан надежный ответ на вопрос: зависят ли погода и климат от солнечной активности? (Бялко, 1989, с. 238). Аргументация же большинства авторов в пользу сильной зависимости биосферы от уровня солнечной активности и вариаций земного магнитного поля пока, увы, не всегда выдерживает строгую критику (Бялко, 1983, с. 44). Ахиллесовой пятой в исследованиях влияния солнечной активности на погоду и климат остается до сих пор нерешенный вопрос о физическом механизме такого влияния (Лосев, 1985, с. 108).

Несмотря на противоречивость многих данных о влиянии солнечной активности на земные процессы, многие исследователи считают, что солнечная активность является основным генератором изменений многих природных и биосферных процессов на Земле. Современные публикации однозначно свидетельствуют об этом (Владимирский, 1997, с. 27; Чистяков, 1997, с. 8–137; Дергачев, 1998, с. 58–71; Friis-Christensen, Lassen, 1991, p. 698–700).

Вопрос влияния солнечной активности на земные процессы, в том числе и биоту, настолько стал общепризнанным фактом, что практически ни у кого не возникает сомнения в истинности этого утверждения. И все же, анализ литературных источников свидетельствует о неоднозначном толковании многими авторами механизма солнечной активности.

Б. М. Владимирский (1997, с. 26) считает, что «эффекты солнечной активности фиксируются в среде обитания, главным образом, в физических факторах, которые не учитываются в традиционной экологии. И еще, важнейшим фактором – посредником в солнечно-биосферных связях являются электромагнитные поля, в частности низких и сверхнизких частот. Это наиболее общий, универсальный посредник между активными процессами на Солнце и откликом на них в биосфере».

Анализируя причины несогласованности между числами Вольфа и некоторыми природными аномалиями, В. Ф. Чистяков (1997, с. 114) считает, что «неуверенность в выводах о причинах аномалии, скорее всего говорит о том, что связь аномалии погоды и явлений на Солнце в 1972 г. не фиксируется числами Вольфа».

По мнению В. А. Дергачева (1998, с. 58–71), «не число пятен, а длина цикла может быть мерой связи солнечной активности и климата. Чем короче цикл, тем выше температура. И есть глубокий физический смысл этой связи, связанный с мощностью процессов на Солнце». Эти и другие примеры косвенно подтверждают предупреждение С. А. Монина о том, что признание связи между погодой и колебаниями солнечной активности отдалило бы сроки создания научных методов прогнозирования погоды, т. к. в этом случае появилась бы необходимость давать сначала прогноз солнечной активности (цит. по: Мирошниченко, 1980, с. 55).

На основании изучения данных по изменению чисел Вольфа, Кр (индекс геомагнитной возмущенности) и ПС (продолжительности земных суток) Б. А. Слепцов-Шевлевич (1998, с. 68–73) пришел к выводу, что многолетние вариации ПС подчиняются вековым циклам солнечной активности и Кр. Это значит, что изменения скорости вращения Земли также обусловлены этими процессами. Исследуя влияния ротационного режима планеты на колебания уровня Атлантического океана, автор делает следующее предположение: «стоячая вековая волна уровня присуща всему Мировому океану, поскольку генетическая, гелиогеофизическая природа ее возникновения носит глобальный характер и связана с ротационным режимом Земли, обусловленным изменениями солнечной активности и геомагнитного поля».

К сожалению, и эти исследования не проливают свет на основной вопрос, каков же механизм воздействия солнечной активности на колебания уровня Мирового океана, а также другие природные явления. В последние годы был установлен важный факт (Чистяков, 1997(а), с. 41–42), что Солнцу присущи периодические изменения его радиуса (R) и солнечной постоянной (5с), которые увеличиваются в годы максимумов 11-летних циклов чисел Вольфа, солнечная активность имеет дискретный характер. Она годами держится на высоком уровне, а иногда, наоборот, прекращается совсем – эпоха минимума Маундера (1645–1715).

Проанализировав 53-летние наблюдения величины солнечного диаметра и положения солнечных пятен в течение минимума Маундера, французские ученые (Рибс, Бартело, 1988, с. 101–102) пришли к выводу, что существуют два связанных между собой 11летних цикла – магнитный и конвективный, которые протекают синфазно. При спаде солнечной активности в минимуме Маундера крупномасштабная конвекция в верхних слоях Солнца подавлена сильными магнитными полями, возникающими благодаря механизму солнечного динамо, что приводит к аномально малому количеству пятен. Сокращение конвективного потока может привести к изменению солнечного диаметра и падению эффективной поверхностной температуры. Этого достаточно для уменьшения светимости Солнца. В то же время имеется еще вывод о том, что анализ исторических данных не вполне однозначен. Используя данные о солнечном затмении за 1715 г., некоторые авторы считают, что в пределах статистических ошибок диаметр Солнца не отличался от современного. Поэтому вопрос о поведении светила во время минимума Маундера остается открытым (Рибс, Бартело, 1988, с. 101–102).

Велика роль звезды в формировании короткопериодных и, особенно, долгопериодных приливов, которые вместе с приливной силой Луны обуславливают ритмические пульсации океанических течений. Возникает вопрос, а являются ли планеты солнечной системы пассивными телами, «слепо» следующими за движением светила, или они также способны повлиять на его активность, а значит и на характер солнечно-земных связей? Совместное влияние планет на движение центра Солнца относительно центра масс Солнечной системы (Дружинин и др., 1974, с. 45–46; Мирошниченко, 1980, с. 43; Панкратов и др., 1996, с. 7–38; и др.) способно изменить его траекторию. Точнее, в результате их совместного притяжения центр Солнца периодически смещается относительно центра масс всей Солнечной системы на значительную величину. Хорошо проиллюстрирована траектория смещения центра Солнца, вызванная воздействием планет, в работе А. А. Токовинина (1986, с. 39–44). Как следует из приводимого автором рисунка, с 1980 по 2080 г. будут 17 раз иметь место смещения Солнца относительно центра масс. Ясно, что при своем движении Солнце развивает значительную кинетическую и потенциальную в точке максимального смещения энергию и, по-видимому, данный феномен в движении Солнца не может пройти бесследно для всей Солнечной системы, да и самой звезды. Это следует из анализа литературных источников, посвященных выяснению последствий солнечно-планетных взаимодействий (Панкратов и др., 1996, с. 738; и др.).

Предполагается (Мирошниченко, 1980, с. 43–45; Колесник, 2002, с. 1275–1282; и др.), что имеются два физических механизма, благодаря которым соединения планет могут отразиться на течении геофизических процессов.

Первый механизм связан с гравитационным воздействием планет на Солнце, второй – с воздействием планет на сверхзвуковой поток солнечного ветра и другие его энергетические характеристики.

Например, сближения планет (особенно парные) совершаются достаточно регулярно, и в настоящее время выделены следующие периоды из их взаимного расположения – 2; 3–4; 5–6; 7,8; 11,6; 12,6; 15,0; 17,0; 33 года и более. Нетрудно заметить, что искомые периоды обнаруживаются в колебаниях многих природных явлений и в компонентах биосферы. Действительно, биосистемы прошли свою эволюцию вместе с эволюцией всей планетной системы и по существу являются неотделимыми от нее. Уже этого факта достаточно для обоснования важной роли планет в формировании активных процессов на Солнце.

Еще более осложняет картину солнечно-земных взаимодействий многолетний лунный прилив, который приводит к формированию малых по скорости «астрономических течений». Вместе с тем, эти течения нельзя отождествлять с постоянными океаническими потоками, типа Гольфстрим и др. Появление их обусловлено существованием глобальной стоячей волны многолетнего лунного прилива, которая неизбежно приводит к представлению о наличии в области ее узлов соответствующих астрономических течений (Максимов и др., 1970, с. 84).

Кроме космических объектов, имеются и другие факторы, способные проявить себя в колебаниях атмосферной и океанической циркуляции, а также динамике биологических систем. Акцентируем внимание на тех, физический механизм которых прослеживается особенно четко: околополюсный прилив, изменение скорости вращения планеты и др.