Солнечные ритмы и погода

Попытки использовать связь ритмов солнечной активности с земными климатическими ритмами (повторяемостью суровых и теплых зим, засухами, увеличением и уменьшением осадков и вод­ности морей, рек и озер и т. д.) иногда приводили ученых к положительным результатам. При этом они склонялись к выводу, что Солнце «делает» погоду на Земле. Так, исследования А. В. Шнитникова и других показали, что в Казахстане и Западной Сибири колебания температуры, осадков и уровня озер происходят синхронно с одиннадцатилетним солнечным циклом.

За этими обнадеживающими работами последовали дальнейшие исследования для выяснения солнечно-земных связей по югу Европейской территории Союза и многим другим районам. В результате оказалось, что при одной и той же фазе солнечной активности, когда в Западной Сибири и Казахстане выдавались влажные годы, здесь эти же годы отличались крайней сухостью или были средними по увлажнению.

Чем больше накапливалось материала по различным районам земного шара, тем яснее становилось, что продолжительность разных атмосферных циклов не всегда соответствует одиннадцати­летнему и другим солнечным циклам, а имеет нередко «несолнечную» продолжительность в 5, 15 и так далее лет.

Сопоставление силы зимних ветров в Северном море, дующих с юга, с солнечной активностью за период больше 200 лет (с 1750 по 1963 г.) показало, что за одни периоды времени эта связь прямая, т. е. усиления ветров соответствуют увеличению солнечной активности, а в другие периоды она обратная: с падением солнечной активности ветры усиливаются.

Для многих атмосферных процессов, а не только для ветров годами смены знака связи «Солнце — земная атмосфера» являются 20—30-е годы нашего столетия. Этот вопрос также требовал объяснения.

Разнобой в полученных результатах привел к тому, что некоторые климатологи стали смотреть весьма скептически на поиски связи между атмосферными процессами и солнечной активностью. Но большая часть геофизиков, признавая, что эти связи являются знакопеременными и неустойчивыми в пространстве и времени, продолжают углублять их изучение и вскрывать причины их непостоянства. Необходимость разрешения этих увлекательных и трудных проблем делается сейчас все более актуальной. В частности, без этого вряд ли удастся улучшить качество долгосрочных прогнозов погоды, в которых так нуждается наше хозяйство.

Хотя и сейчас в этой проблеме, относящейся к астрономии, геофизике и метеорологии, еще не все ясно, но благодаря работам многих ученых решены уже некоторые вопросы.

По новейшим взглядам, неустойчивость и знакопеременность солнечно-земных связей, влияющих на погоду, объясняется многочисленностью факторов атмосферного и космического происхож­дения, влияющих на них. Не вдаваясь в подробности этого сложного явления, можно сказать, что имеют значение сезон года, в зависимости от которого изменяется положение нашей планеты по отношению к Солнцу, уровень защищенности Земли магнитными полями от корпускулярного излучения Солнца и Галактики, а также наличие магнитных неоднородностей за орбитой Земли.

Уже ясно, что кроме заряженных частиц от Солнца в атмосферу Земли попадают заряженные частицы из Галактики и на их воздействие накладывается влияние напряженности и структуры межпланетных магнитных полей. Теперь стало известно, что в различных местах Вселенной интенсивность и направление космических излучений далеко не одинаковы. Изменение космических излучений может быть при различных процессах, происходящих внутри звезд или при вспышках в Галактике сверхновых звезд и т. д.

Кроме того, магнитное поле межпланетной среды само находится в зависимости от солнечной активности.

Имеют влияние и особенности постоянного магнитного поля Земли, и изменения прозрачности земной атмосферы, которые в свою очередь связаны с вулканической деятельностью и степенью загрязнения тропосферы, обязанной своим происхождением промышленному, транспортному и городскому освоению планеты.

От Солнца и из космоса к Земле направлено корпускулярное излучение, в которое входят низкоэнергичные частицы (солнечная плазма) с энергией протонов 103—104 электрон-вольт. Оно поглощается в ионосфере и нагревает ее. Во время мощных хромосферных вспышек на Солнце от него идут еще мягкие космические лучи с энергией меньше чем 107 электрон-вольт. Высокоэнер­гичные частицы с энергией протонов и альфа-частиц порядка 108—109 электрон-вольт, несущие сильные магнитные поля, идут от Солнца и из Галактики. Плотность последних по сравнению с солнечными меньше. Но зато они постоянно действуют на земную атмосферу, и поэтому их энергия может в определенных условиях оказаться даже большей, чем энергия протонов больших энергий, идущих от Солнца.

Большинство ученых склоняется к выводу, что высокоэнергичные протоны, несущие сильные магнитные поля, могут проникать в нижние слои атмосферы (тропосферу) и, взаимодействуя с магнитным полем Земли, влиять на циркуляцию атмосферы, а следовательно, на погоду.

Считается, что они усиливают развитие циклонов и антициклонов на той широте над поверхностью Земли, на которой они вторглись в атмосферу.

Изменение знака солнечно-атмосферных связей в 20—30-х годах нашего столетия, наблюдавшееся при исследовании южных ветров в Северном море, выявилось и при определении хода тем­ператур, влажности, ледовитости полярных морей и т. д. Оказалось, что оно соответствует изменению в межпланетном магнитном поле, которое было приурочено именно к этому времени.

Во всех этих сложных вопросах еще остаются неясности, и многие выдвинутые положения действуют на правах гипотез, но работы продолжаются и дают возможность надеяться, что уже в скором времени их результаты помогут улучшить долгосрочные прогнозы погоды и понять степень вмешательства космоса в солнечно-земные связи.

Уже сейчас с учетом нарастания солнечной активности и влияния межпланетного магнитного поля был сделан прогноз о том, что в Европейской части Союза во второй половине 60-х годов на­ступит серия холодных зим. Прогноз оправдался. Особенно продолжительна и сурова была зима 1968/69 г., которая совпала с максимумом активности Солнца. В 1968 г. во время усиления хромосферных вспышек и образования солнечных пятен во многих районах страны летом особенно часто палящая жара сменялась резкими похолоданиями, дули штормовые ветры, случались засу­хи и наводнения, а прохождение холодных фронтов сопровождалось сильными грозовыми разрядами, являющимися источником электромагнитных импульсов, так называемых атмосфериков, ко­торые способствуют усиленной ионизации воздуха.

Потепление и похолодание климата в известной степени могут быть связаны с колебаниями в приходе от Солнца к верхней границе атмосферы ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных лучей. Эти колебания (как подтвердили исследования К. Я. Кондратьева) могут достигать 1,5%. По мнению М. И. Будыко, уменьшать приход солнечной энергии могут и чисто «земные» процессы, такие, как усиление вулканической деятельности, приводящее к значительному уменьшению прозрачности атмосферы.