За ответами на эти животрепещущие вопросы мы обратились к директору Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН), доктору физико-математических наук Владимиру Дмитриевичу КУЗНЕЦОВУ.

- Владимир Дмитриевич, первый вопрос: что происходит с нашим Солнцем? Почему очередной, 24-й по счету, 11-летний солнечный цикл так и не начался?, пишет sunhome.ru

- Ну вообще-то он начался еще год назад, в декабре 2008 года. Предыдущий, 23-й цикл, который начался в 1996 году, был интересен тем, что продолжался 12 лет (колебание в пределах нормы, продолжительность солнечного цикла может варьироваться от 7 до 14 лет) и характеризовался очень длительной фазой минимума. Фактически в течение трех лет не было заметной активности, вспышек, в 2008-м же году был очень длительный период, когда на Солнце вообще не было пятен. Это внушало серьезные опасения, поскольку в истории Земли был так называемый минимум Маундера, когда с 1645 по 1740 год на Солнце вообще не было активности и было очень мало пятен, на Земле же случился Малый ледниковый период. Конечно, все опасались, не будет ли его повторения сейчас. Однако теперь мы видим, что цикл раскачивается. Сначала на Солнце происходили малые вспышки, сейчас - средние.

- Может быть, все дело в том, что на 11-летний цикл наслаивается какой-то 100-летний или 1000-летний, отсюда и отклонения?

- Анализ прямых и косвенных данных за многие годы наблюдений действительно показывает, что существуют колебания 100-летнего цикла. Существует предположение, что именно с ним связано большинство процессов, проходящих на Земле. Но надо накопить очень много статистических данных, чтобы понять, что собой представляет этот цикл и каковы его закономерности.

- Вы упомянули о том, что во время спада солнечной активности на Земле устанавливаются Малые ледниковые периоды. Почему бы не предположить, что именно подъем солнечной активности вызвал к жизни глобальное потепление?

- Энергия, излучаемая Солнцем, которая поступает на Землю постоянна. Почему же тогда возникают разные изменения климата? Есть предположение, что меняется альбедо (количество отражаемой энергии). В атмосфере произошли некие химические процессы, она стала грязнее, стала больше поглощать энергии, в изменении климата виновата Земля, Солнце же вообще ни при чем. Существует и другая гипотеза, предполагающая непрямое влияние Солнца на процессы, протекающие на Земле. Цикл характеризуется количеством солнечной активности, что определяет общее поле Солнца. Много пятен - очень бурная магнитная деятельность, сильное поле. Мало пятен - слабая магнитная деятельность, поле ослаблено. Надо учитывать, что Земля находится в магнитном поле Солнца, которое экранирует ее от потока галактических космических лучей, которые поступают в Солнечную систему. Если поле сильное, на Землю падает меньше космических лучей, слабое - больше. Установлено, что космические лучи влияют на облакообразование, изменяют альбедо. Мы также знаем, что погода и климат определяются взаимодействием воздушных масс над океаном и сушей. Теперь представьте себе картину - нет облаков, на экваторе очень сильно нагрелся океан, Гольфстрим потек в Европу, где тепло, хорошо, растет виноград. Обратная ситуация - под плотным слоем облаков Гольфстрим нагрелся слабо, меньше энергии принес в Европу, где наступили небывалые холода.

- Вы считаете, что аномально холодная зима 2010 года связана с низкой солнечной активностью?

- Надо различать погоду и климат, поскольку погода - это текущее состояние атмосферы, определяющееся взаимодействием воздушных масс над океаном и сушей. Влияние солнечной активности на этих временных промежутках минимально. Но она влияет на количество облаков в то или иное время, а они, в свою очередь, определяют общий сценарий перемещения воздушных масс. Климат - это усредненная погода за большой промежуток времени, более 10 лет. Процессы на Солнце не сразу отражаются на Земле, а имеет место временное запаздывание, так как соответствующие изменения в гелиосфере происходят позже. Поэтому сказать, с чем связана аномально холодная зима конкретно в 2010 году, с атмосферными процессами на Земле или с солнечной активностью, сейчас однозначно затруднительно. Некоторыми специалистами делается прогноз о наступлении периода похолодания до 2030 года по причине уменьшения общего магнитного поля Солнца. Вопрос: продолжится ли это уменьшение или поле начнет возрастать?
- Некоторые ученые полагают, что Солнце определяет и социальные процессы, протекающие на Земле. Годы активного Солнца характеризуются революциями (вспомните 1905, 1917, 1991-е годы в России), пассивного - финансовыми кризисами?

- Говоря на эту тему, конечно, нельзя не упомянуть Александра Леонидовича Чижевского, который как раз и высказал идею о влиянии солнечной активности на социальную деятельность человека, за что и был репрессирован. Но лично я думаю, что он ошибался, приняв случайные совпадения за научно установленный факт. Ну сами посудите: если с человеком что-то происходит под влиянием Солнца, он становится более активным, почему он должен все бросить и побежать делать революцию, а не пойти, к примеру, в спортзал? Другой вопрос, что солнечная активность оказывает влияние на среду обитания человека, которая видоизменяется и не всегда в лучшую сторону. Мы знаем, что урожайность зависит от солнечной активности. Если по ее вине случился низкий урожай, голод, люди, вполне закономерно, недовольны. Под влиянием экономического фактора (!), а не солнечной активности они начинают бунтовать. Если бы правительство заранее побеспокоилось создать запас зерна и раздавать его нуждающимся, чтобы все были сыты, никакой революции бы не произошло. Конечно, можно сказать, что изначально во всем виновато Солнце, но, согласитесь, его влияние очень опосредованно.

- Существует еще один способ, которым Солнце может повлиять на человечество, и весьма сильно. В 1859 году на Землю обрушился Каррингтонский шторм, который полностью парализовал работу телеграфа в Северной Америке и Европе. Ученые из NASA прогнозируют, что нечто подобное может произойти и в 2012 году, что нанесет колоссальный удар по нашей техногенной цивилизации.

- Такие события происходят регулярно. Британский астроном Ричард Каррингтон был первым, кто описал солнечный шторм и отметил его негативное влияние на телеграф. Были и другие случаи. Вскоре после описываемых событий в Санкт-Петербурге встал трамвай из-за того, что навелись индукционные токи. Однако самым известным стал солнечный шторм, который привел к известным событиям марта 1989 года, когда на 9 часов обесточенной оказалась целая канадская провинция Квебек, включая столицу Оттаву, и была парализована энергосистема целой страны. На ее восстановление ушло полгода. Сумма ущерба составила 2 миллиарда долларов. После этого Солнце взяли под очень строгий контроль. Подобные события происходят с завидной регулярностью в Северной Америке, Англии, Скандинавии. У нас такая статистика не ведется. Однако мы наблюдаем схожие эффекты в работе электроники железнодорожного транспорта благодаря тому, что от РЖД периодически приходят письма с просьбой “разобраться”. Заинтересованы в этой работе и другие организации. Буквально на днях я делал доклад по этой проблеме на рабочей группе РАН, поскольку после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС правительство дало указание пересмотреть все вопросы безопасности, в том числе мы должны учитывать влияние геомагнитных возмущений на протяженные линии электропередачи. Проблема очень серьезна, ведь во время магнитных бурь сбои происходят во всех замкнутых проводящих системах, а таковыми являются ЛЭП, нефте- и газопроводы, линии железнодорожного транспорта. Понятно, что никакого конца света даже из-за очень сильной магнитной бури не будет, мы уже столько лет за этим наблюдаем и знаем амплитуду. Но технические системы с каждым годом становятся все более масштабными, а значит, и влияние солнечной активности и космической погоды на них будет возрастать. Космическая погода также жизненно важна для спутников связи и навигационных систем типа GPS, ГЛОНАСС и т.д.

- Настолько ли хорошо мы знаем Солнце, чтобы утверждать, что никакими серьезными неприятностями оно нам не угрожает? В декабре прошлого года австралийский астроном Кристин Ничоллс опубликовал сенсационные результаты наблюдений за “красными гигантами”, в которые со временем превращаются солнцеподобные звезды, из которых явствует, что колебания их яркости невозможно объяснить ни одной из существующих теорий.

- Продолжительность жизни Солнца - 10 миллиардов лет. Мы прожили уже 4,5 миллиарда. Примерно через такой же промежуток времени на Солнце начнут выгорать источники ядерного топлива, оно начнет расширяться и, разумеется, в какой-то момент превратится в красного гиганта. Но это к современной нашей жизни не имеет ни малейшего отношения. Может быть, и человечества через 4,5 миллиарда лет уже не будет, может быть, и с Землей что-то произойдет.
- Меня, как обывателя, волнует вопрос: если будущее Солнца такое неопределенное, может быть, его настоящее также не поддается описанию?

- Уверяю вас, Солнце очень стабильная звезда. Мы это знаем, так как регистрируем нейтрино, которые идут из недр Солнца и являются свидетельством всех этих реакций. И солнечная постоянная во время солнечного цикла практически не меняется. Все это говорит о том, что Солнце, как ядерный реактор, работает крайне стабильно и никаких неприятностей с его стороны ждать не приходится. Единственная угроза связана с тем, что мы хотим создавать все более сложную техническую инфраструктуру, на которую Солнце влияет, и очень сильно. Да и о Солнце на сегодняшний день мы знаем очень много. Неудивительно, ведь это единственная звезда, которую мы можем изучать с близкого расстояния. Единственное, что сейчас не может наука о Солнце, - с большой долей вероятности предсказывать солнечные вспышки и выбросы, которые оказывают влияние на Землю и околоземное пространство. Также, как показал опыт 23-го и 24-го циклов, мы не можем с большой степенью достоверности предсказать, каким будет цикл, когда он начнется, сколько будет продолжаться и какая будет у него амплитуда. Это и есть главная задача по изучению Солнца.

КАК СОЛНЦЕ ВЛИЯЕТ НА ЗЕМЛЮ

1. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛНОЙ ЯРКОСТИ. Общеспектральная яркость медленно изменяется в течение десятилетий, хотя вариации в ходе последних циклов активности составляли 0,1%. После минимума Маундера на протяжении 300 лет имело место увеличение светимости Солнца от 0,1 до 0,6%, что позволило ученым говорить о ее влиянии на рост температуры суши и океанов.

2. ИЗМЕНЕНИЕ ЯРКОСТИ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ ДИАПАЗОНЕ. Светимость в ультрафиолетовом диапазоне (длины волн 200-300 нм) изменяется приблизительно на 1,5% от солнечного минимума к максимуму. Увеличение ультрафиолетовой светимости приводит к образованию большего количества озона, увеличению температуры стратосферы и смещает циркуляцию тропосферных и стратосферных воздушных систем в направлении к полюсам Земли.

3. ИЗМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА И МАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Усиление солнечного ветра и, соответственно, усиление магнитного поля приводит к уменьшению потока галактических космических лучей в гелиосферу и на Землю. Так, по мере того как поток заряженных частиц, исходящий из Солнечной короны, в течение прошлого столетия увеличился вдвое, поток галактических космических лучей снизился на 15%. Изменение солнечного ветра также влияет на размер гелиосферы, что выражается в ее росте вместе с ростом солнечной активности.

4. ВЛИЯНИЕ НА ОБЛАЧНОСТЬ. Предполагается, что космические лучи влияют на процесс формирования облачности путем возможного образования ядер конденсации в воздухе. Достигается это за счет того, что изменения в уровне ионизирующего излучения влияют на количество аэрозолей в атмосфере, которые играют роль ядер конденсации при образовании облаков.

5. НАРУШЕНИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ. Взаимодействие частиц солнечного ветра, магнитного поля Солнца и магнитного поля Земли приводит к изменениям потока заряженных частиц и электромагнитных полей около планеты, что, в свою очередь, может нарушать работу электрических устройств и в первую очередь искусственных спутников Земли.

6. ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ. Видимое проявление взаимодействия солнечного ветра, солнечной и земной магнитосферы и атмосферы.

7. ГЕОМАГНИТНЫЕ БУРИ. Возмущения магнитного поля Земли под влиянием экстремальной солнечной активности.

8. СОЛНЕЧНЫЕ ПРОТОНЫ. Во время “бомбардировок солнечными протонами” Земля поливается заряженными частицами высоких энергий, в основном протонами, высвобожденными в зоне вспышки на Солнце. Некоторые из частиц достигают верхних слоев атмосферы, где они создают дополнительную ионизацию и могут вызвать значительное повышение радиационного уровня.

9. ГАЛАКТИЧЕСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ. В периоды минимумов солнечной активности происходит рост интенсивности космических лучей, которые становятся основным источником ионизации в тропосфере на высоте более 1 км, ниже этой отметки основным источником является радон.

10. ОБРАЗОВАНИЕ РАДИОУГЛЕРОДА. Радиоуглерод (углерод-14) получается при облучении атмосферного изотопа азота-14 космическими лучами, в результате чего он претерпевает бета-распад и образует тяжелый изотоп углерода. Увеличение солнечной активности ведет к уменьшению скорости образования радиоуглерода из-за частичной экранировки галактического излучения.

ИЗ РЕДАКЦИОННОГО ДОСЬЕ

Солнечная активность - текущая солнечная радиация, ее спектральное распределение, сопутствующие электромагнитные явления и изменения во времени этих характеристик Солнца. Различают периодические и апериодические компоненты этих изменений. Считается, что солнечная активность оказывает большое влияние на климат Земли.

Солнечные циклы - периодические изменения солнечной активности. Предполагается наличие большого количества циклов с периодами 11, 22, 87, 210, 2300 и 6000 лет, но в процессе наблюдений достоверно подтверждено существование только 11-летних (цикл Шваба), 22-летних (цикл Хейла) и 2300-летних (цикл Холлстатта).