Читать книгу "Смерть с небес - Филип Плейт"

Проблема в том, что NO2 может окисляться в атмосфере с образованием азотной кислоты. Растворяясь в каплях воды, она может проливаться кислотным дождем и приводить к ужасным последствиям для экосистемы Земли. В 1859 г. это, похоже, не стало серьезной проблемой, но, если когда-нибудь в будущем более мощные всплески излучения проникнут в нашу атмосферу, нам, возможно, удастся оценить эффект и от этого. Просто Солнце может еще и таким увлекательным способом обрушиться на нас.

Климат перемен

Обсуждая все эти магнитные бури, вспышки и корональные выбросы массы, причиняющие ущерб на Земле, не упускаем ли мы из виду что-то более очевидное? Все-таки Солнце — это, несомненно, главнейший источник тепла в Солнечной системе. Несмотря на то что энергия, излучаемая Солнцем, кажется совершенно неизменной, мы уже установили, что это переменная звезда. Солнечные пятна появляются и исчезают с периодичностью в 11 лет; может ли это привести к изменениям в количестве энергии, поступающей от Солнца? И если на Землю попадает больше или меньше солнечного света, может ли это, в свою очередь, вызвать изменение климата на Земле и возможное массовое вымирание?

Следует сразу отметить, что люди постоянно пытаются увязать 11-летний цикл солнечной активности с событиями на Земле. Ситуация на фондовой бирже, бейсбольный счет, даже особенности характера (сомнительная, в лучшем случае, идея) увязываются с количеством пятен на Солнце. Проблема в том, что, если понаблюдать за достаточным количеством циклов, обязательно найдутся внешние совпадения. Вы должны уметь отделять зерна от плевел, а это может быть очень сложно.

Годами ученые спорят о том, есть ли какая-то корреляция между солнечной активностью и погодой на Земле. Кажется, что есть, но действующие факторы слабо выражены, и их сложно точно определить. Если бы они были явными, спорить было бы не о чем. Однако, похоже, существуют и некоторые четкие связи… и солнечные пятна на самом деле играют определенную роль. Но вы можете удивиться, узнав, к чему ведет эта роль.

Солнечные пятна — это темные, менее горячие участки на поверхности Солнца. А значит, вы можете подумать что, если солнечных пятен много, мы получаем меньше света и, следовательно, меньше тепла от Солнца. Соответственно, много солнечных пятен равно более холодному климату.

Но пятна выглядят темными только в видимом свете. Вокруг солнечных пятен имеются яркие области, которые называются факелами (буквально «фонарики» на латыни), образующиеся благодаря сложной взаимосвязи между магнитным полем поверхности Солнца и горячим газом, поднимающимся из глубин. Газ в факелах более горячий и, следовательно, более яркий. В среднем солнечные пятна на 1 % темнее, чем поверхность Солнца, но факелы ярче на 1,1 % — 1,5 %. Это означает, что, когда Солнце покрыто пятнами, на самом деле оно ярче в видимом свете, чем когда на нем меньше пятен!

Основной источник тепла для поверхности Земли — это видимый свет от Солнца. Исследования показали, что, когда Солнце находится на пике своего цикла активности, когда на нем больше солнечных пятен и факелов, общее облучение Земли солнечной радиацией увеличивается всего на 0,1 %. Это небольшое, но существенное увеличение, оно приводит к повышению температуры на всей Земле примерно на 0,1–0,2 °C. Также верно обратное: на минимуме солнечной активности средняя температура на Земле снижается на долю градуса.

Признаем, это довольно слабое воздействие. Само по себе оно вряд ли что-то меняет на Земле. Однако нагрев Солнцем поверхности Земли — это лишь один способ повлиять на климат. Существует множество других источников изменения климата, как мы сейчас уже очень хорошо знаем. Во многих случаях сами по себе эти источники мало что значат для климата.

Но что, если две или больше таких причин суммируются?

Дела могут пойти плохо. Нам нужно только заглянуть в недалекое прошлое, чтобы увидеть насколько.

О существовании солнечных пятен было известно столетиями, даже еще до изобретения телескопа. Но как только телескопы направили на Солнце, картина, естественно, стала четче. Люди следят за размерами и количеством солнечных пятен практически постоянно с начала 1600-х гг.

В 1887 г. астроном по имени Густав Шпёрер заметил, что, оказывается, данные наблюдений за солнечными пятнами свидетельствуют об отсутствии пятен в период с 1645 по 1715 г. Буквально 70 лет лик Солнца был практически пустым, чистым, без солнечных «прыщиков». В конце 1800-х гг. ученый Э. Маундер свел воедино полученные Шпёрером данные и опубликовал их. Сегодня мы называем этот период отсутствия солнечных пятен «минимум Маундера».

Все это имело бы исключительно академический интерес, если бы не один довольно критический момент: в период с 1645 по 1715 г. температура в Западной Европе и Северной Америке была гораздо ниже средней. Было настолько холодно, что река Темза покрылась льдом (чего обычно не происходит даже зимой), ледники в Альпах продвинулись, разрушая целые деревни, а Голландский флот намертво вмерз в лед в своей гавани. Это время назвали малым ледниковым периодом.

Весьма соблазнительно непосредственно увязать минимум Маундера с малым ледниковым периодом, но нам нужно быть очень осторожными. В природе отдельное последствие редко имеет отдельную причину, особенно когда последствие столь колоссальное, как длительное изменение климата. Обычно для таких серьезных изменений должны произойти несколько событий одновременно.

Оказывается, малый ледниковый период мог начаться задолго до минимума Маундера, еще в середине XIII в. Каспар Амманн, гелиофизик, пристально изучающий взаимосвязь между выделяемой Солнцем энергией и климатом Земли, отмечает, что малый ледниковый период не был одним непрерывным событием, а состоял из «нескольких наступавших и отступавших эпизодов похолодания… причем первый начался в 1250-х гг. и продолжался до 1300 г., после периода средневекового потепления». Ясно, что были и другие причины падения температуры.

Основной виновник, вероятно, вулканическая активность. Существуют достоверные свидетельства об извержениях во время малого ледникового периода, в основном наблюдаемые в ледяных кернах: атмосферные газы, захваченные полярными льдами, можно изучать, чтобы узнать, что происходило в воздухе Земли в определенные периоды в прошлом. Любопытно, что в 1690-х гг. малый ледниковый период стал очень суровым, особенно в Западной Европе — рассказывают о птицах, буквально замерзавших насмерть, сидя на ветвях. Именно в это время в ледяных кернах обнаруживается значительный скачок в содержании серы в атмосферы, что указывает на высокие уровни вулканической активности. Вулканы извергают в атмосферу пыль и газы, отражающие солнечный свет и уменьшающие количество видимого света, достигающего поверхности Земли. От этого планета остывает, так как уменьшается количество тепла, которое может поглощать поверхность.

Само по себе это не могло стать причиной самых суровых эпизодов малого ледникового периода. Но в совокупности с минимумом Маундера, когда температура во всем мире падала, это могло еще больше снизить среднюю температуру Земли.