Климат, погода и солнечно-земные связи

 

3. Циклы солнечных  пятен и колебания климата

 

Климат, в отличие от погоды — понятие более общее. Этот термин был введен в научную литературу древнегреческим астрономом Гиппархом из Никеи во II веке до н.э. Дословно этот термин означает «наклон», «наклонение». И, следовательно, двадцать два столетия назад античные ученые хорошо себе представляли, что от наклона солнечных лучей зависели физико-географические условия на земной поверхности.

Климат данной местности можно определить как характерный для 
нее многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, 
ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов.2 Другими словами, климат - это долговременный режим погоды на конкретном участке земной поверхности.

Формирование климата зависит от многих факторов и прежде всего от географической широты местности. Широта местности определяет угол падения солнечных лучей и, следовательно, количества тепла, поступающего от Солнца. Количество тепла зависит также от характера подстилающей поверхности и от распределения суши и воды. Особенности климата обусловлены целым рядом факторов, которые называются климатообразующими. К ним относятся солнечная радиация, циркуляция атмосферы и характер земной поверхности. Важнейшей из перечисленных является солнечная радиация.

Догадки о возможном влиянии солнечных пятен на погоду появились давно. Уже во времена Галилея делались предположения об охлаждающем влиянии солнечных пятен на земную атмосферу. Первой специальной работой в этой области можно считать исследование В. Гершеля (1801 г.) о связи с числом солнечных пятен цен на некоторые сельскохозяйственные продукты, урожай которых зависит от условий погоды.

Из закономерных процессов солнечной активности наиболее известен 
четко проявляющийся так называемый 11-летний цикл солнечных пятен. Он проявляется в периодическом появлении большого количества крупных пятен на Солнце и усилении солнечной радиации. Каждый новый цикл отсчитывается с момента минимальной солнечной активности.

Однако тогда же было обнаружено, что если солнечные пятна и влияют на погоду и климат, то неодинаково на различных географических широтах. В одних районах при увеличении числа солнечных пятен становится теплее, в других — холоднее.

Так, например, двое его сотрудников датского метеорологического института, А. Кристенсен и К. Лассен нашли статистическую взаимосвязь между пятнами на Солнце и температурой атмосферы нашей планеты. Они установили, что продолжительность солнечного цикла сказывается на земном климате. А именно, чем короче цикл — тем выше температура атмосферы Земли.

Диаграмма (Приложение, рис.2) показывает, что в конце прошлого века, когда период солнечных пятен стал сокращаться, одновременно приросла температура в Северном полушарии примерно на 0,55 градуса. Так продолжалось до 1940 года. Затем солнечные циклы растянулись и температура на Земле упала приблизительно на 0,18 градуса. В последние годы циклы снова сократились, и температура заметно подскочила — на 0,3 градуса.3 Однако тогда же было обнаружено, что если солнечные пятна и влияют на погоду и климат, то неодинаково на различных географических широтах. В одних районах при увеличении числа солнечных пятен становится теплее, в других — холоднее.

Климатолог, профессор X. Грасль обратил внимание на то, что 
если принять версию датчан, земной климат очень быстро реагирует на изменения на Солнце. Следовательно, «парниковый эффект» может оказаться многозначительнее, нежели говорят старые методы расчетов. Профессор X. Грасль категорически не согласен с теми, кто считает, что бороться за чистоту атмосферы бесполезно, поскольку влияние Солнца во много раз сильнее, чем двуокиси углерода и метана.

Помимо 11-летнего цикла солнечной активности существуют и другие циклы: 27-дневный, 2-летний, 22-летний, который, кстати, бывает более сильно выражен, чем 11-летний, 60-летний и др.

По мнению В.Ф. Чистякова «27-дневный период вращения Солнца прослеживается в следующих явлениях: космические лучи, солнечная постоянная, колебания блеска планет Урана и Нептуна, геомагнитные бури, ионосферные возмущения, полярные сияния, радиопомехи, атмосферная циркуляция, температура воздуха, заморозки, атмосферное давление, осадки, содержание озона, биологические процессы и др.».4

22-летний цикл соответствует  полному циклу изменения магнитного  поля Солнца, когда в течение  одного 11-летнего периода северный магнитный полюс совпадает с северным гелиографическим, а на протяжении следующего 11-летнего цикла на северном гелиографическом полюсе 
господствует южный магнитный полюс. Имеются косвенные данные, свидетельствующие о существовании таких колебаний многие десятки миллионов лет назад. Вполне вероятно, что они   возникали   в  эпоху  формирования  самой  солнечной  системы.  

Проблема влияния солнечной активности на климат имеет важное значение для прогноза климатической динамики на ближайшее столетие. В последние годы прогноз глобального повышения температуры на нашей планете - монотонный ее рост на +3,6° ± 2,2° к концу текущего столетия - приобрел статус утверждения несомненного и бесспорного. 
В значительной мере этому содействовало широкое общественное внимание к этой проблеме, высокий авторитет международных организаций, взявших на себя ответственность за прогноз. Отчеты Международного Комитета по климатическим изменениям при ООН (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), регулярно суммирующие состояние дел в этой области, едва ли, казалось бы, подлежат критике, так как: они составляются при участии многих сотен экспертов (главным образом из США и Западной Европы) и примерно таким же числом правительственных экспертов рецензируются. Не менее сильное впечатление составляют и политические последствия 
этого уже почти массового движения. Киотский Протокол (1997 г.) подписан представителями 150 стран и вокруг него не прекращаются научные дискуссии и политические маневры.

Одно время казалось, что озоносфера разрушается из-за неконтролируемого в глобальном масштабе химического производства. Но теперь мало кто сомневается, что уменьшение толщины стратосферного озона обусловлено почти целиком естественно протекающими атмосферно-циклическими процессами.

Наконец, солнечная активность, влияние которой на приземный 
климат все еще остается дискуссионным. Хотя многие ученые являются энтузиастами влияния этого фактора и приписывают ему происхождение почти всех колебаний современного климата и колебаний 
климата геологического прошлого. Влияние же этого фактора на 
процессы самых верхних слоев атмосферы и на колебания магнитного 
поля Земли сомнений не вызывает.5

Итак, солнечная активность, несомненно, влияет на погоду и климат одновременно по двум каналам: через изменение коротковолнового излучения (космических лучей, ультрафиолетового, рентгеновского) и через вариации параметров солнечного ветра (скорость, напряженность межпланетного магнитного поля). При этом постепенно выявляются весьма сложные пространственно-временные закономерности, в которых еще предстоит разобраться.

 

Заключение

 

Итак, мы выяснили, что главной причиной почти всех природных процессов как на поверхности Земли, так и в атмосфере является лучистая энергия Солнца.

Появление солнечных пятен не считается самым точным показателем солнечной активности, и их отсутствие еще не означает, что Солнце спокойно. Очень важно, что солнечные пятна легко наблюдать и сведения о них уже накоплены за длительное время. Это дает возможность проследить влияние солнечной активности не только на погоду, но и на климат в течение многих лет. Если цикл солнечной активности продолжается 11 лет, то естественно предположить, что и метеорологические элементы — давление, температура, влажность воздуха, атмосферные осадки и другие — тоже должны изменяться каждые 11 лет. Действительно, такая периодичность обнаруживается, но далеко не всегда, не по всем климатическим элементам, не во всех географических районах, не для всех месяцев. Возможно, проследить влияние солнечных циклов мешает сложность развития самих атмосферных процессов.

К особенностям климата, зависящим от солнечной активности, относятся такие исключительно важные явления, как суровые зимы или жестокие засухи. Кроме 11-летних циклов солнечной активности и климатических элементов обнаружены и другие циклы. Особенно важны 22-летний и 80—90-летний. Это также подтверждает связь климата с процессами на Солнце.

Дальнейшее развитие исследований космоса и атмосферы Земли даст ответ на не решенный еще вопрос: как именно солнечная активность, ее отдельные вспышки и длительные изменения воздействуют на климат и погоду? Такой ответ необходим для обоснования прогноза многолетних изменений климата.

 

Список использованной литературы

 

1. Климатология: Учебник / О.А. Дроздов и др.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- 568 с.

2. Николаев Г. Капризы климата и что за ними стоит? // Наука и жизнь.- 1993.-№1.- С.85-89.

3. Хромов С.П. Метеорология и климатология: Учебник / СП. Хромов, М.А. Петросянц. - М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. - 582 с.

4. Чистяков В.Ф. Солнечные циклы и колебания климата.- Владивосток: Дальнаука, 1997.- 156 с.

 

Приложение

 

Рис. 1. Строение Солнца согласно стандартной солнечной модели

 

 

 

 

 

Рис.2. Диаграммы, показывают взаимозависимость солнечной активности, точнее говоря, продолжительности цикла пятен на Солнце и средней температурой на Земле — в северном полушарии. Зависимость такая: чем короче на Солнце цикл, тем выше на Земле поднимается средняя температура. И наоборот, как, например, в шестидесятые годы нашего столетия — циклы были длиннее и температура падала.

Сплошная линия — длительность цикла; пунктирная линия — средняя годовая t°.

 

1 Хромов С.П. Метеорология и климатология: Учебник / СП. Хромов, М.А. Петросянц. - М.: Изд-во Моск. ун-та : Наука, 2006. – С.13.

2 Климатология: Учебник / О.А. Дроздов и др.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- С.6.

3 Николаев Г. Капризы климата и что за ними стоит? // Наука и жизнь.- 1993.-№1.- С.86.

4 Чистяков В.Ф. Солнечные циклы и колебания климата.- Владивосток: Дальнаука, 1997.- С.25-26.

5 Климатология: Учебник / О.А. Дроздов и др.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- С.507.