В погоне за Солнцем (другой перевод)
Шрифт:
Срез шотландской сосны из леса в Пруссии, посаженной примерно в 1820-м и спиленной в 1912 году. Стрелки, поставленные Дугласом, отмечают годы максимальной активности солнечных пятен, выявляя очевидную связь с максимальным ростом (Courtesy of the Laboratory of Tree-Ring Research, University of Arizona)
Маундер был не одинок в своих гипотезах о воздействии солнечных пятен, как и в противостоянии скептицизму, с которым эти гипотезы сталкивались. Начиная с самых первых наблюдений пятен одни размышляли об их влиянии на земную жизнь, а другие высмеивали их: еще в декабре 1975 года Уильям Гершель прочитал первый доклад (из предполагавшейся серии) о Солнце и его воздействии на Землю перед цветом Королевского общества, где сообщал об открытии пяти периодов слабой солнечной активности, во время которых цена на пшеницу поднималась. Он связывал это с необычно долгими периодами засухи. Большинство аудитории высмеяло его (Гершель даже отменил следующие доклады), но в то же время он выдвигал теорию, что в центре Солнце холодное и населенное, чего в те дни было совершенно достаточно, чтобы объявить человека сумасшедшим.
Связь солнечных пятен с земными событиями, казалось, станет уделом художественных произведений, и действительно, в 1892 году Марк Твен опубликовал повесть “Американский претендент”, где идея о солнечных пятнах, формирующих наш климат, была доведена до логического
373
Это напоминает о еще более ранней сатире – философской новелле “Расселас” (1759) Сэмюеля Джонсона. В главе “Астроном обнаруживает причины своей тревоги” ученый говорит Имлаку, от лица которого идет все повествование: “Я в течение пяти лет руководил погодой и распределением времен года… Солнце слушалось моих приказов и по моему слову переходило от тропика к тропику, облака по моему призыву изливали свою влагу, а Нил разливался по мановению моей руки” (Samuel Johnson, Rasselas, Poems, and Selected Prose, ed. Bernard H. Bronson. N. Y.: Henry Holt, 1965. Р. 592–93).
Твен, разумеется, насмехался над безумными схемами коммерсантов в той же мере, в которой подвергал сатире изменчивые теории ученых. Но должно было пройти много времени, чтобы убеждение Маундера о наличии связи между солнечной активностью и колебаниями магнитного поля Земли получило широкую поддержку. После Второй мировой войны физики стали проводить более интенсивный мониторинг солнечной активности. Но, несмотря на их усилия, данные, подтверждающие воздействие солнечных пятен, оставались случайными и спорадическими: вплоть до 1960-х начинающий исследователь, посвящающий себя изысканиям в этой области, рисковал получить репутацию большого чудака. А потом появился Эдди.
Джон А. Эдди (1931–2009), астроном в Университете Колорадо, занимался наблюдениями в университетской обсерватории High Altitude Observatory: в круг его интересов входила атмосфера Юпитера, солнечная корона, история физики Солнца и даже астрономия американских индейцев. Заинтригованный теориями Маундера, которые он позднее сравнил с “расшифровкой кумранских свитков солнечной физики”, он пытался понять, почему их окончательно списали со счетов. В начале 1970-х Эдди отправился в Таксон, в лабораторию исследования древесных колец, где не смог повторить результаты Дугласа (о корреляции между кольцами и климатическими изменениями). Он принялся за исследование истории полярных сияний, которые также связаны с солнечными пятнами, и установил, что их было очень немного в период, названный им “минимумом Маундера”. Наконец он обнаружил, что, когда Солнце магнитно активно, на нем возникает больше пятен и их совокупное магнитное воздействие уменьшает облучение Земли. Это приводит к образованию в земной атмосфере изотопа углерод-14, который затем откладывается в древесных кольцах. И, триумфально заключил Эдди, древесные кольца демонстрируют рост содержания углерода-14 между 1650 и 1715 годами [374] .
374
После Эдди исследователи изучали также годовые наносы речного ила и осадочные породы в озерах, пещерные минералы и отложения, слои пыльцы, геологические скважины и горные ледниковые залежи – все так или иначе имело следы холодного прикосновения “минимума Маундера”. Недавние исследования также смогли объяснить одну из самых больших загадок малого ледникового периода – почему он оказался преимущественно европейским феноменом. Было обнаружено, что всплески в ультрафиолетовом излучении Солнца ускоряют образование озона в стратосфере – слое атмосферы, лежащем в 20–30 милях над поверхностью планеты, – который в свою очередь поглощает больше ультрафиолета и нагревается. Стратосферные ветры влияют на погодные условия, а Европа им подвержена в особенной степени, потому что расположена под северным высотным струйным течением на такой долготе, что ее это затрагивает (Stuart Clark, Quiet Sun Puts Europe on Ice, New Scientist. 2010. 14 апреля).
Сочтя, что он, возможно, нашел последний кусок пазла, Эдди обратился к идеям сербского инженера Милутина Миланковича (1879–1958), который полагал, что ледниковые периоды на Земли были вызваны небольшими вариациями в объеме солнечного освещения в результате постепенных циклических изменения в форме земной орбиты [375] . Миланкович утверждал, что три типа подобных изменений орбиты отражаются в циклах с большими периодами (приблизительно 100 тыс. лет, 22 тыс. лет и 40 тыс. лет), что влияет на объем и угол солнечного излучения, достигающего Земли [376] . Первый цикл задается формой орбиты Земли вокруг Солнца и степенью ее отклонения от окружности (ее эксцентриситетом) в сторону эллипса. По мере растягивания окружности расстояние между планетой и звездой изменяется, сказываясь на объеме получаемого излучения [377] . Второй цикл возникает из прецессии (“болтания” земной оси) и воздействует на смену сезонов, медленно раскачивая северное полушарие (и, соответственно, южное) то ближе к Солнцу, то дальше от него. В северном полушарии находится больше суши, чем в южном, а суша быстрее реагирует на температурные изменения, чем океаны. Итоговые колебания в нагреве меняют погодную картину. Третий цикл создается небольшими колебаниями в наклоне земной оси. На протяжении порядка 40 тыс. лет этот наклон изменяется от 21,5° до 24,5°, и при его минимальном значении (как, например, сейчас, и такое положение будет сохраняться еще около 9800 лет) разница между летом и зимой сокращается [378] .
375
См.: J. A. Eddy, Climate and the Role of the Sun, J. A. Eddy, ed., The New Solar Physics. Boulder, Col.: Westview Press, 1978. Р. 11–34; Andrew E. Douglass, Dictionary of American Biography и Nature. Vol. 431. Р. 1047.
376
См.: Spencer R. Weart, The Discovery of Global Warming. Cambridge, Mass., and London: Harvard University Press, 2003. Р. 131.
377
Nigel Calder, The Weather Machine. London: BBC, 1974. Р. 131.
378
Есть традиционное возражение на теорию Миланковича о ледниковых периодах: если ледники обусловливались изменениями в солнечной освещенности данного полушария, почему тогда южное полушарие не нагревалось, когда северное охлаждалось, и наоборот? Ответ заключается в том, что изменения в объемах углекислого газа и метана в атмосфере объединяют оба полушария, согревая или охлаждая всю планету целиком, поэтому глобальное потепление и естественное выделение парниковых газов усилили друг друга (см.: William F. Ruddiman, How Did Humans First Alter Global Climate? Scientific American. 2005. Март. Р. 46–53; а также: Donald Goldsmith, Ice Cycles, Natural History. 2007. Март. Р. 14–18).
Применив теорию Миланковича о циклах, Эдди смог придать больше убедительности предположениям Маундера. Он подтвердил конструкцию доказательствами температурных изменений в течение периода, растянувшегося на 300 тыс. лет, используя данные, полученные из грязи и ила, вычерпанного с морского дна: температурные подъемы и падения происходили веками в связи с объемом инсоляции и хорошо согласовались с расчетами Миланковича. В своей поворотной статье в журнале Science в 1976 году Эдди заключал, что Земля пережила восемнадцать периодов минимальной солнечной активности за последние 8 тыс. лет, и одним из них являлся малый ледниковый период. Маундер был полностью реабилитирован, а его выводы о том, что благодаря Эдди стало называться “минимумом Маундера”, были провозглашены “самым значительным событием в истории солнечных исследований”.
В нашей солнечной системе только у Венеры, Земли и Марса атмосферы подвержены воздействию Солнца. Венера постоянно кипит, Марс – ледяная пустыня, а Земля, хоть и не является таким крайним случаем, все равно находится в постоянном изменении, поскольку Солнце напрямую воздействует на ее климат. Но насколько большая часть происходящего с нами зависит именно от солнечных пятен, которые по большому счету являются просто визуальной манифестацией магнитно-активных зон на Солнце?
Как правило, пятна обвиняют (благодарят гораздо реже) во многом, от падения выплавки стали до увеличения числа самоубийств в северном климате, в затягивании морских путешествий, кораблекрушениях, исчезновении радиопередач (особенно коротких волн и высоких частот), в том, что почтовые голуби сбиваются с пути, в росте производства автомобилей, инфарктах миокарда, конвульсивных припадках и галлюцинациях, даже в эпидемиях, войнах и революциях – утверждалось, что Французская революция началась в 1789 году, а не на четыре-пять лет позже из-за крайне холодной зимы 1788 года [379] .
379
Русский ученый Валерий Орлов и американский историк Уильям Джеймс Сидис связывали революции и солнечные пятна (см.: William James Sidis, A Remark on the Occurrence of Revolutions, Journal of Abnormal Psychology 13. 1918. Р. 213–28. См. также: Martin Gardner, Mathematical Carnival. N. Y.: Knopf, 1977). Американская революция, Французская революция, Парижская коммуна и обе русские революции (1905 и 1917 годов) случались достаточно близко к годам максимальной солнечной активности.
Большинство физиков считают само собой разумеющимся, что солнечные пятна могут наводить помехи на компасы и различные электропередачи [380] , но это знание не сразу распространилось за пределы научного сообщества. Например, в 1953 году во время заседания Комиссии конгресса по расследованию антиамериканской деятельности Рой Кон опрашивал Реймонда Каплана, главного радиоинженера “Голоса Америки”, предположительно сочувствующего коммунистам. Радиостанция “Голос Америки” была создана в феврале 1942 года для продвижения положительного имиджа Соединенных Штатов за границей, и Кон внес ее в список из семидесяти семи организаций, подозреваемых в намерении подорвать американские интересы. Он указывал на то, что некоторые программы не распространялись так широко, как им следовало бы. Виноваты предательски настроенные сотрудники: может ли Каплан назвать имена?
380
Прием радиосигналов дальнего действия может быть сильно затруднен разнообразной активностью солнечных пятен (см.: Brody, The Enigma of Sunspots. Р. 162–63). Во время подготовки к высадке союзных войск в Нормандии были предприняты специальные меры, чтобы не допустить нарушения коротковолновой радиосвязи из-за солнечных вспышек во время высадки. Из высокогорной обсерватории в Колорадо ежедневно посылались сверхсекретные доклады о солнечном состоянии, а за тысячи миль оттуда военные стратеги тщательно их изучали, планируя операцию.
Кон: Имеются передатчики “Голоса Америки”, сигнал от которых не доходит до стран, до которых должен доходить…
Каплан: Сигналы с башен с передатчиками не могут достигать некоторых стран…
Кон (повышая голос): Предатели, работающие на…
Каплан (прерывает): Это устроено сложнее. Например, солнечные пятна – они влияют на передачу сигнала, не до конца известно, каким образом…
Кон (прерывает): Солнечные пятна? [Общий смех.] (Мягко, но ехидно.) Солнечные пятна… или все же предатели-американцы, продающие нашу страну?
Спустя три недели после этих слушаний Каплан бросился под колеса грузовика и погиб в возрасте сорока двух лет [381] .
Солнечные пятна, несомненно, могут вызывать серьезные последствия на Земле. Вслед за изобретением электрического телеграфа и телефона весь мир опутался линиями электропроводов. Во время солнечных бурь телефонные операторы подвергались ударам электрического тока из-за скачков напряжения. “В одном месте оператор получил семь ударов током, – гласило одно сообщение в прессе. – В другом месте загорелся телеграфный аппарат; в Бостоне язык пламени вспыхнул на самописце телеграфного устройства” [382] . Двенадцатого марта 1989 года потоки электричества, струящиеся в 60 милях над землей, ударили в электрическую систему Квебека и менее чем за минуту вывели из строя половину генерирующей системы; отключение продлилось более девяти часов, оставило 7 млн человек без электричества и стоило провинции от 3 до 6 млрд долларов [383] . Ввиду все возрастающей роли электроники, спутников и подобных технологий можно ожидать еще больших проблем, особенно в связи со стихийной природой солнечных вспышек: иногда ученым остается всего полчаса, чтобы поднять тревогу (во время войны во Вьетнаме большое количество мин, сброшенных в гавани Хайфона, взорвались одновременно в ответ на крупную вспышку на Солнце). Даже огромная солнечная буря 1989 года была в три раза менее мощной, чем та, которую наблюдал Ричард Кэррингтон сто тридцать лет назад, когда 20 млрд протонов пронизали каждый квадратный дюйм нашей атмосферы. Следующий солнечный максимум ожидается осенью 2013 года и будет самым значительным с 1906 года.
381
См.: Citizen Cohn, scripted by Nicholas von Hoffman, HBO film for television, Breakheart Films / Spring Creek Productions, 1992; книга von Hoffman с тем же названием. N. Y.: Doubleday, 1988. Р. 180; Wayne Phillips, Harassing Feared by ‘Voice’ Suicide, The New York Times. 1953. 7 марта. Р. 10.
382
Urmy, King of Day. Р. 79.
383
См.: Odenwald, The 23rd Cycle. Р. 8ff, 70.