2012 год. Версии и факты

Что ж, нам удалось выяснить, что значительная часть энергии солнечной вспышки является кинетической энергией заряженных частиц. Солнце исторгает из себя миллиарды тонн вещества со скоростью от 20 до 2000 километров в секунду (в зависимости от силы вспышки). Это явление называется корональными выбросами массы.

Геомагнитные бури бушуют именно тогда, когда выплеснутые миллиарды тонн солнечного вещества достигают магнитосферы нашей планеты. Но подобная бомбардировка не только сминает магнитное поле Земли, как сообщают нам популярные источники, – это упрощение. На самом деле возникновению геомагнитной бури предшествует еще один важный этап.

При нормальной солнечной активности потоки горячей плазмы движутся от Солнца к Земле непрерывными равномерными волнами. На расстоянии около десяти земных радиусов от поверхности планеты частицы несколько изменяют направление под влиянием магнитного поля Земли. Обтекая планету, они образуют кометообразную плазменную полость, которую принято называть магнитосферой. Это весьма сложный объект с множеством удивительных особенностей. Основные его показатели связаны с силой потоков солнечной плазмы и с солнечной активностью в целом. Хвост магнитосферы Земли направлен в противоположную Солнцу сторону – он служит своеобразным накопителем магнитной энергии. Заряд в хвосте накапливается до определенных пределов, после чего происходит нечто вроде магнитного взрыва в удаленной от нас на сотни тысяч километров точке хвоста магнитосферы. Высвобождение накопленной в этом резервуаре энергии нагревает плазму всей магнитосферы. Движения дополнительно разогретой плазмы приводят к возникновению электрических токов мощностью миллионы ампер.

Вследствие вспышек на Солнце подобные высвобождающие энергию плазмы взрывы возникают не только в хвосте магнитосферы, но и по всей ее площади, а электрические токи окутывают пространство около земного шара подобием многократно превосходящей нашу планету грозовой тучи. Это и есть геомагнитная буря – опасное космическое явление. Человечество ощущает на себе лишь малую его часть – настолько малую, что она подобна вершине айсберга. Но что, если на нас обрушится весь айсберг?..

Сделанные LASC0 фотографии Солнца в ультрафиолетовом диапазоне

Из-за нависающей над цивилизацией постоянной угрозы разработка системы раннего прогнозирования солнечных вспышек имеет приоритетное значение. В этом направлении ведутся весьма дорогостоящие работы – по всей планете на них расходуются миллиарды. И сегодня можно с уверенностью утверждать, что техническая база для успешного прогнозирования взрывов в областях солнечных пятен уже подготовлена – чего стоит хотя бы большой космический коронограф LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph), который находится на борту знаменитой станции-обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Этот прибор уже больше десяти лет детально фиксирует все солнечные вспышки. Благодаря его показаниям получены неплохие результаты.Так, например, при помощи LASCO доказано, что частота многотонных выбросов массы нашей звезды непосредственно связана с солнечным циклом – при минимуме солнечной активности, как правило, происходит не более 3-4 средних и совсем небольших вспышек в месяц, а во время максимума на это же время приходится около 50 корональных выбросов массы.

Пожалуй, изучив эти данные, можно прийти к выводу, что опасения ученых по поводу приближающегося пика активности очередного солнечного цикла имеют под собой прочную научную основу. Чтобы лучше понять, чего нам следует ожидать уже через пару лет, попытаемся разобраться в некоторых особенностях теории солнечных циклов.

Факты

Лавры первооткрывателя солнечных пятен принадлежат Галилео Галилею. Научившись ослаблять режуще яркий солнечный свет, ученый уже в 1610 году стал изучать Солнце при помощи зрительной трубы – подслеповатого прародителя современных сверхмощных телескопов, от которых уже ничему не укрыться. В 1613 году были опубликованы иллюстрированные письма Галилея, описывающие открытие.

Вышеуже говорилось о Маундеровском минимуме солнечной активности, который пришелся на 1645-1715 годы. Несмотря на то что это явление было зафиксировано в период, когда достойный уровень наблюдений за Солнцем был невозможен даже технически, в длительном спаде активности светила сомневаться не приходится – слишком много тому пугающих доказательств.

Основной показатель колебаний солнечной активности – изменения числа Вольфа, или. как его иногда называют, цюрихского числа солнечных пятен. Благодаря астроному Р. Вольфу, собравшему и систематизировавшему данные о периодах солнечной активности, первый опыт ежедневного наблюдения солнечных пятен принадлежит именно обсерватории в Цюрихе (Швейцария) – одной из старейших в Европе. Специалисты занимаются их подсчетом и регистрацией с 1749 года. До того, как появилась возможность делать фотографии Солнца, пятна изображали от руки.

Смелый первооткрыватель солнечных пятен Галилео Галилей

С 1874 года изучением солнечных пятен занялись астрономы английской Королевской обсерватории Гринвича (Royal Observatory, Greenwich). Эти наблюдения были уникальны для своего времени тем, что англичане не ограничивались простым подсчетом затемнений на солнечном диске, а пошли дальше – они определяли размер пятен и места их возникновения на солнечной поверхности. Проанализировав эти данные, королевские астрономы пришли к выводу, что пятна чаще всего появляются в тех поясах Солнца, которые расположены по обеим сторонам от экватора звезды. Стало известно, что в начале цикла активности пятна возникают на значительном расстоянии от экватора, а с приближением пика активности новые пятна образуются все ближе к нему. Затемнения с обеих сторон окружают экватор Солнца, и, когда цикл подходит к концу, обе зоны возникновения пятен примыкают к нему вплотную.

На фотосфере, видимой оболочке Солнца, пятна нередко возникают группами, и подсчитать отдельные затемнения зачастую весьма проблематично. Считается, что основные трудности связаны с условиями наблюдения, ведь Солнце – весьма сложный объект, к тому же отделенный от нас немалыми расстояниями. Однако можно говорить и о проблемах, которые возникают из-за самой природы солнечных пятен: по сути, четких границ они иметь не могут. Тем не менее не стоит считать, что сливающиеся для наших приборов пятна группы – это одно пятно, так как эти затемнения нередко разделяют тысячи километров (число условное) «нормальной» поверхности Солнца.

Как же их сосчитать? Принцип определения числа Вольфа довольно прост.

Известно, что количество пятен в группе колеблется в пределах 5-15, то есть в среднем составляет один десяток. Поэтому, чтобы определить число Вольфа для конкретного периода, достаточно подсчитать возникавшее за это время количество групп пятен, умножить на 10 и прибавить число отдельных, «отбившихся» от группы затемнений.

Факты

Благодаря числу Вольфа уже в XVIII веке можно было говорить о цикле солнечной активности. Определением числа Вольфа сегодня занимаются центры в Европе и США. Европейский Центр наблюдения и регистрации индекса солнечных пятен (Sunspot Index Data Center) находится в Бельгии. Получаемые оттуда результаты называются ISN (International Sunspot Number – международное число солнечных пятен).

В США аналогичными наблюдениями занимается Центр исследования атмосферы и космического пространства (NOAA. National Oceanic and Atmospheric Administration), который соответственно подсчитывает число солнечных пятен NOAA (NOAA Sunspot Number).

Кроме количества, размеров, местоположения и прочих характеристик солнечных пятен, существует немало методов определения солнечной активности. Например, один из самых эффективных «непрямых» методов: интенсивность солнечного ветра определяется по количественному содержанию в атмосфере нашей планеты радиоактивного изотопа углерода-14. который образуется именно в результате воздействия на атмосферу заряженных протонов и электронов, из которых состоит солнечный ветер. Метод считается довольно действенным – по результатам исследований, большое количество пятен на фотосфере Солнца вполне соответствует высокой концентрации радиоактивного изотопа углерода-14 в атмосфере Земли. Однако едва ли возможно эффективно использовать данный метод для прогнозирования «солнечной погоды» – он работает только постфактум.

Следить напрямую за изменениями активности нашего светила, кроме изучения пятен, можно также по циклическим изменениям факелов, протуберанцев и многочисленных активных образований в короне Солнца. Кроме того, в различные периоды солнечного цикла по-разному выглядят показатели ультрафиолетового, корпускулярного и радиоизлучения Солнца.

Эмблема NOAA

Как уже говорилось, подсчет солнечных пятен ведется с 1749 года. Это же время считается началом условного первого солнечного цикла. Зная, что сейчас мы находимся в начале 24-го цикла солнечной активности, несложно подсчитать среднюю продолжительность такого цикла – она составляет примерно 11 лет. Но эта закономерность далеко не абсолютна – иными словами, не все так просто. Случаются значительные колебания длительности циклов, которые невозможно предсказать (равно как и многие нюансы поведения Солнца). Известны циклы продолжительностью как 7, так и 17 лет. Семидесятилетний период Маундеровского минимума солнечной активности можно отнести к малоисследованным аномалиям – смена циклов в это время, по всей вероятности, тоже имела место, но сам процесс остался внутри солнечного шара…

Принадлежащий NOAA спутник (на рисунке – его трехмерная модель) несет неустанную вахту на орбите Земли

Несмотря на особенности, ставящие под сомнение любые долгосрочные прогнозы поведения Солнца (то есть более чем на один месяц[5]), все же существует несколько объединений специалистов, занимающихся этим неблагодарным делом. Самое известное и, пожалуй, самое авторитетное из них включает три достаточно компетентные организации – SEC (отвечающее за космическое пространство подразделение упомянутого выше центра NOAA), NASA, а также Международное общество по солнечной энергии (ISES, International Solar Energy Society). Когда приближается предполагаемое окончание очередного цикла, эти организации собирают совместную спецкомиссию, официально именуемую Prediction Panel (с англ. здесь prediction – «прогноз», «предсказание»; Panel – «комиссия», «экспертная группа»). Основная задача комиссии – максимально эффективный анализ имеющейся информации о текущем цикле и совместный прогноз основных показателей надвигающегося цикла солнечной активности.

23-й солнечный цикл с 1996 по 2006 год. Фотографии сделаны находящимся на борту обсерватории SOHO космическим коронографом LASCO

Опыт сбора комиссии Prediction Panel невелик – первая анализировала 22-й цикл активности Солнца в 1989 году. Кстати, после созыва комиссии цикл достиг максимума в том же 1989-м, несколько опередив предположения ученых. Эту небольшую погрешность можно назвать скорее удачей – комиссия в своих прогнозах ошиблась примерно на год-два, тогда как о значительной погрешности гипотезы можно было бы говорить при несовпадении прогнозов и действительности на 7-8 лет.

Во второй раз ученые этих разных организаций собрались вместе в 1996 году – ровно через полгода после начала 23-го цикла. Следует признать, что само мероприятие не лишено смысла – прогнозам Prediction Panel, может быть, и не следует верить безоговорочно, но принимать их во внимание определенно стоит.

Менее удачным был созыв комиссии в октябре 2006 года. Ученые пришли к соглашению о том, что 24-й цикл начнется в марте 2008-го, однако Солнце решило иначе. Что же касается интенсивности цикла и количества солнечных пятен, председатель комиссии Дуглас Бизэкер был вынужден развести руками и предупредить журналистов о том, что комиссия не уверена в своем прогнозе по этим определяющим показателям. Что неудивительно, поскольку в этот раз светило спутало карты ученым еще до начала цикла.

Произошло это так.

В конце июля 2006 года на фотосфере Солнца возникло относительно небольшое пятно с обратной полярностью. С одной стороны, оно должно было стать вестником нового цикла, однако все показатели говорили против этого – затемнение возникло и исчезло слишком близко к экватору, оно было слишком малого размера и чересчур недолгим.

Ситуация остается прежней до сих пор – неопределенность и несколько гипотез. По всей видимости, таковой она и будет до 2012 года – именно этот год большинство ученых считают пиком 24-го цикла. Относительно же силы цикла существует три гипотезы, каждая из которых кажется весьма вероятной даже опытным специалистам.

Одна из гипотез подтверждает сценарий первой главы: астрономы предполагают весьма тихое поведение Солнца – аномально тихое – и наступление периода глубокого минимума с редкими одиночными пятнами. Эта версия имеет массу приверженцев – гораздо больше, чем другая гипотеза, согласно которой 24-й цикл будет умеренно сильным (с числом Вольфа около 150 солнечных пятен и пиком в начале все того же 2012 года).

Бушующее Солнце. Изображение, полученное космическим коронографом LASCO во время предыдущего пика солнечной активности, который был далеко не самым сильным в истории наблюдений

Существует также немало сторонников еще одной радикальной гипотезы. Многие факторы (некоторые из них мы рассмотрим ниже) указывают на то, что очередной солнечный цикл будет одним из самых сильных в истории (пока эти лавры принадлежат 19-му циклу – на март 1958 года число Вольфа превысило 200). Более того, в последние годы предположение о мощном 24-м солнечном цикле с несколькими сотнями крупных пятен на фотосфере Солнца набирает в ученом мире все больше голосов. Сторонники этой гипотезы поместили предполагаемый пик активности аномально сильного цикла на август 2012 года. Среди них – всемирно известные ученые, отстаивающие свою точку зрения весьма аргументированно. Например, доктор Сэми Соланки из цюрихского Института астрономии прогнозирует на ближайшее будущее самые высокие показания солнечной активности за последнее тысячелетие.

Последствия этих явлений могут катастрофически повлиять на нашу цивилизацию, ведь солнечная активность неразрывно связана с самим явлением жизни на планете. Далее – всего несколько примеров подобной зависимости.

Факты

Магнитным влияниям подчинены многие процессы на нашей планете. Более чем убедительный пример – подвластная лунному притяжению система приливов. Но магнитное поле естественного спутника Земли – ничто по сравнению с полем даже самого незначительного затемнения на поверхности Солнца. Совсем недавно в ученом мире появилась гипотеза о зависимости уровня вод Мирового океана от длины и интенсивности солнечного цикла. Данные предварительных исследований были получены с озера Байкал, которое было выбрано в качестве объекта для первоначальных наблюдений. Исследователи пока не делали сенсационных заявлений по поводу открытия – они ограничились сведениями об изменениях в уровне вод Байкала, – однако уже сейчас не приходится сомневаться в том, что человечество получит очередную сенсацию. Поскольку весьма вероятно, что следующий пик солнечной активности (при условии, что он будет достаточно мощным) вызовет катастрофические последствия для государств, расположенных на океанских побережьях. Наложившись на нынешние небывалые показатели уровня вод Мирового океана (а этот уровень, как известно, продолжает расти), пик солнечной активности 2012 года способен вызвать гигантские волны цунами по всему земному шару.

Метафора, под которой подпишется любой кардиолог: от пульса этой звезды зависит сердцебиение всего человечества

С циклами активности светила сегодня соотносят количество случаев заражения инфекционными заболеваниями – оно возрастает в периоды солнечных пиков. Такой вывод был сделан на основе обработки статистических данных о заболеваниях в Европе и США. Есть и менее общие исследования, результаты которых указывают на связь пиков солнечной активности со вспышками болезней, переносимых насекомыми. Руководствуясь информацией о резких повышениях активности малярийных комаров в Южной Америке во время нарастания активности Солнца, ученые выдвинули гипотезу об аналогичной природе вспышек бубонной чумы в средневековой Европе. Предполагается, что эпоха, предшествовавшая малому ледниковому периоду, была временем высокой активности светила. Тогда же в Старом Свете бушевала чума, стирающая с лица земли города и целые государства. Ее основными распространителями считаются другие кровососущие насекомые – блохи (не крысы, как наивно полагают многие, а именно их кровожадные «пассажиры»).

Кроме того, появляются данные о зависимости количества случаев заражения венерическими заболеваниями (в частности, гонореей, сифилисом и триппером) от численности зафиксированных в этот период пятен на Солнце. Когда несколько лет назад подобные заявления были впервые обнародованы и переданы общественности через прессу, их восприняли как газетную утку, что и неудивительно. Однако последующие исследования показали, что это вовсе не домыслы журналистов, специализирующихся на «жареных» фактах.

Цикличность активности Солнца существенно влияет на жизнь растений – это хорошо заметно по толщине годичных колец деревьев. Если сопоставить график солнечной активности с графиком роста годичных колец, результатом станет весьма значительный процент совпадения. В пиковые годы очередного солнечного цикла деревья, да и все растения, устремляются вверх с большей силой, чем во времена «тихого» Солнца.

За долгое время до открытия циклов солнечной активности английский астроном У. Гершель догадался сопоставить данные о количестве пятен на Солнце с ценами на пшеницу. Он обнаружил следующую зависимость: чем больше пятен наблюдалось на Солнце в течение года, тем ниже были впоследствии цены на пшеницу. Это обусловлено тем, что во время повышения солнечной активности климат становится более теплым и влажным (а не сухим, как можно было бы подумать, не вникая в сложную связь климата и магнитного поля планеты), что влечет за собой существенное увеличение урожаев.

К концу прошлого века стало очевидным, что техногенный путь развития человечества делает нашу цивилизацию легкоуязвимой для любых природных катаклизмов. Ведь даже простой обрыв линий электропередачи во время очередного ненастья превращается для обесточенных районов в катастрофу и блокирует деятельность жителей, вынуждая ждать, пока неисправность устранят специалисты. Человечество давно перешло границу, за которой «блага цивилизации» (не только свет, газ, канализация, отопление, лекарства и тому подобное, но и такие неотъемлемые компоненты нашей жизни, как чай и сигареты, СМИ и кинофильмы и невообразимое множество других) превратились в насущную необходимость.

В связи с этим угрозу привычному существованию человека сегодня представляют даже солнечные вспышки средней силы.

Одновременно с перспективой лишиться благ цивилизации сегодня можно говорить об угрозе здоровью большинства жителей планеты. Неоднократно доказано, что во время магнитных бурь изменяется характер кровотока в наших сосудах, случаются перепады кровяного давления и количества адреналина в крови.

В фильме Алекса Пройаса «Знамение» (2009) (на рисунке показан постер данного фильма) в ход идет именно этот вариант катастрофы – гибель человечества вследствие чрезмерной активности Солнца. Создатели картины не стали отрицать очевидного: единственный способ спастись в этом случае – покинуть Землю. Не стали они и идти против реалий, утверждая, что человеческая техника способна помочь в этом деле (посмотрим правде в лицо: она не способна). Однако для рода людского еще не все потеряно: молодые и перспективные особи будут спасены и доставлены на другую планету альтруистично настроенными пришельцами. Инопланетяне вот уже полвека как нашептывают избранным ими людям числа, указывающие на будущие катастрофы…

Факты

Цикличность солнечной активности существенно влияет на психику человека. Особенно заметно это влияние на сознание психически нестабильных людей. Недаром 11 -летние периоды фигурируют в психиатрической статистике. В периоды максимума активности Солнца количество случаев суицида возрастает на 300-400 %

Примечания