Государственная астрономическая обсерватория, знаменитый ИЗМИРАН, Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова, Институт вычислительной математики, Институт прикладной физики, Томский институт оптики атмосферы, Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН – представители более десятка НИИ Российской академии наук были на этой неделе в Иркутске. Астрофизики, метеорологи, лимнологи, математики из Москвы, Санкт-Петербурга, Иркутска, Якутска, Томска, Нижнего Новгорода, Красноярска 19 – 22 июня собрались, чтобы обсудить вопросы влияния Солнца на климатическую систему Земли.

«Физики традиционно занимаются проблемами Солнца, околоземного космического пространства, – сказал академик, советник РАН Гелий Жеребцов. – Но мы долгое время были оторваны от важнейшей проблемы – изменения климатической системы Земли, которая в последние годы стала крайне актуальной. Вряд ли сейчас в мире ещё существует какая-либо научная проблема, которой бы столь часто спекулировали политики. Многие саммиты по изменению климата Земли вообще не опираются на научные выводы. Да, антропогенный фактор есть, и глупо было бы его не учитывать. Но он скорее влияет непосредственно на нашу среду обитания. В целом же атмосфера, околоземный космос, который участвует в формировании климатической системы, пока ещё являются достаточно самостоятельными. И не испытывают тех антропогенных воздействий, которые им приписывают». 

Зато Солнце, его жизнь и энергия, похоже, довольно сильно влияет на климат Земли, и это уже доказано на большом научном материале. Энергия светила, как выразился академик, «не является постоянно действующим агентом», она испытывает  флуктуации (хаотические отклонения). Но она есть. И, похоже, является одним  из основных факторов изменчивости климата на Земле. Известны солнечные циклы: 11 лет, 22 года, 100 лет, 400 лет… Но человеческая жизнь такая короткая, как можно заглянуть на 400 лет? А что, если мы сегодня живём в цикле, который в последний раз был 400 тысяч лет назад? Не имея длинных рядов наблюдений, люди беспомощны. Где-то на Земле должны быть естественные «летописи», которые расскажут, каким был климат тысячи лет назад. Они есть. И на Байкале, и в Антарктиде. В Иркутск, к сожалению, не сумел приехать директор Института географии РАН, академик Владимир Котляков, много лет занимающийся Антарктидой и климатом Земли. Однако блестящая лекция географа о климатических реконструкциях в Антарктиде в программе ACADEMIA  на телеканале «Культура» впечатлила даже астрофизиков. 

Арктика тает, Антарктида замерзает

Антарктида – ледяная полярная пустыня, где выпадает только 2 см осадков в год. Они не тают, копясь век за веком, километры климатической «летописи». На такую почти марсианскую пустыню, где временами температура опускается до минус 89 градусов, сверху идёт холодный поток из космоса, а изнутри Земли – поток геотермического тепла. Поэтому под ледяной «шубой» Антарктида хранит озёра, самое большое из которых, Восток, величиной с треть Байкала. Оно покоится под четырьмя километрами льда, и уже около 500 тысяч лет живые организмы озера, предположительно термофильные, не соприкасались с миром по ту сторону льда. Скважины к озеру начали бурить ещё в 1970-х, а закончили только в нынешнем году. Проникновение в это озеро было равносильно посадке на Луну. Сейчас в керне столб замёрзшей воды из озера Восток, поднявшийся под огромным давлением, и вскоре учёные возьмут уникальный лёд для проб. Может быть, им удастся обнаружить древние организмы. 

Но нас волнует климат. Сам керн – источник уникальной климатической информации. Ведь каждый слой упавшего и спрессованного снега хранит в себе тот воздух, который был в момент его образования, а состав изотопов кислорода и водорода указывает на температурный режим в те далёкие времена, когда лёг этот слой снега. По данным, полученным за 225 тысяч лет, учёным удалось выяснить: чем выше была температура, тем выше содержание парниковых газов в атмосфере. Изучение климатических ледовых летописей позволило понять: заявлять об антропогенном влиянии на климат как о единственной причине современного потепления нельзя. Да, температура за последние 100 лет выросла, по данным Котлякова, на 0,74 градуса. Но стоит заметить: мы живём в голоцене, межледниковом периоде, аналогичный был около 100 тысяч лет назад. Так вот, сейчас у нас температура на 1,5 – 2 градуса ниже, чем тогда. А ведь в то время никаких людей на Земле ещё не было. Это значит, что вовсе не человеческая деятельность является главным двигателем потепления и похолодания, а нечто другое. А что, если повышение температуры – это не следствие, а причина  появления парниковых газов? Вдруг какие-то процессы в космическом пространстве, на Солнце вызывают потепление на Земле, а уже от этого растёт объём зелёной массы в океанах и на суше и выделяется огромное количество углекислого газа? Независимо от человечества климат меняется, и меняется в самых разных масштабах, уверен академик Котляков. Да, льды Арктики тают. Но Антарктида продолжает накапливать лёд. Что же происходит?

Старший научный сотрудник Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Владимир Семёнов считает, что Земля сама может генерировать серьёзные колебания климата за счёт внутренней динамики. За последние 130 лет температура в Северном полушарии выросла на 1,2 градуса, причём очень быстро теплело последние 40 лет, особенно в первом десятилетии 21 века. Потепление в Арктике в 3,5 раза превзошло глобальное потепление, и это при том, что за последние 10 лет температура на всём земном шаре практически не выросла. Что же происходит с Северным полушарием и Арктикой? Сейчас известны более 20 глобальных климатических моделей, и многие из них очень хорошо воспроизводят современную ситуацию в Северном полушарии, но не объясняют, почему в целом по земному шару температура растёт последние 10 лет слабо. Да и плоховато модели отражают минувшее потепление – середины века 20-го. Учёный напоминает: не стоит  забывать про океан. Есть такой фактор, как долгопериодные колебания океанической циркуляции. Именно внутренние процессы в океане, считает он, повлияли на увеличение тепла в Северной Атлантике и атлантическом секторе Арктики и могли воздействовать на изменение климата на планете. А глобальные модели, вероятно, слишком «чувствительны» к такому фактору, как парниковый эффект. Учёные уверены: мировая климатическая машина управляется десятками разных процессов. И человек только малая часть их. А запускает цепочку солнечная энергия. 

Что в ответе за Кембрийский взрыв 

«Большая часть процессов в климатической системе связана с потоком солнечного излучения, – говорит научный сотрудник Института прикладной физики РАН Евгений Мареев. – В частности, количество солнечной энергии, которую получает Земля на разных широтах в единицу времени, меняется в соответствии с вариациями орбиты планеты». Известна гипотеза Миланковича, объясняющая глобальные циклические изменения климата. За 26 тысяч лет ось вращения Земли описывает круговой конус (прецессия оси).  За 40-41 тысячу лет меняется угол наклона оси вращения Земли по отношению к эклиптике. За 100 тысяч лет трансформируется эксцентриситет орбиты Земли (орбита меняется с эллипса на круг). Всё это изменяло и меняет сейчас наш климат. Эти периоды накладываются друг на друга, на геологические аспекты, на атмосферные процессы и процессы, происходящие внутри Земли. Те же циклы Миланковича, как полагают учёные, стали «законом» для Земли лишь тогда, когда уже образовалась стабильная система ледников и океанов. Ещё один интересный вопрос – движение магнитного поля Земли. «В последние десятилетия имел место аномально быстрый дрейф северного геомагнитного полюса при не очень быстром движении южного полюса, – заметил Евгений Мареев. – По-видимому, это свидетельствует о крупномасштабных процессах на границе ядра и мантии Земли». Изучение этих процессов должно дать ответ на вопрос, насколько часто наблюдаются эти явления и как экскурсы магнитного поля влияют на климат.     

Ведущий специалист Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (ИЗМИРАН) Владимир Обридко считает, что помимо космических солнечных лучей, экскурсов (отклонений) геомагнитного поля, вулканизма, атмосферных, океанических и криогенных процессов, на состояние климата Земли могут влиять галактические космические лучи. После взрыва сверхновых звёзд орбиты Земли достигают высокоэнергичные частицы (энергия выше нескольких сотен мегаэлектронвольт). Солнечная система примерно каждые 135 млн. лет, двигаясь по своей орбите, проходит через спиральные галактические рукава (скопления пыли, газа, звёздные скопления и молодых звёзд). В этот период поток галактических космических лучей может увеличиться в три раза из-за повышенной частоты вспышек сверхновых звёзд.  Эта космическая погода, считает учёный, тоже может влиять на земной климат. Сравнение земных эпох оледенения и интенсивности потока галактических лучей позволило сделать предположение: увеличение потока приводит к похолоданию. Учёный даже выдвинул гипотезу, что одним из факторов знаменитого Кембрийского взрыва могли быть галактические лучи. Что такое Кембрийский взрыв? Исследователи обнаружили в раннекембрийских геологических отложениях (около 542 млн. лет назад) окаменелости огромного множества живых организмов, а вот до этого периода не встречалось никаких следов их предков. Отсюда и гипотеза о «взрыве жизни». Ряд учёных считают, что в период от 1000 до 542 млн. лет назад Земля подверглась глобальному оледенению. И, как ни странно, именно в это время поток галактических лучей вырос, а вот в эпоху Кембрийского взрыва, когда, вероятно, стало тепло и жизнь бурно начала развиваться, зафиксировано сильное понижение потока лучей. Однако это лишь одно из объяснений загадки кембрия. 

Создавать облака

Облака за окном – а вдруг в этом тоже виновато Солнце? Доктор физико-математических наук Сергей Авакян, сотрудник Государственного оптического института имени С.И. Вавилова, считает, что ионо-сфера может быть посредником солнечно-магнитосферных и погодно-климатических связей. Грубо говоря, вспышки на Солнце и геомагнитные бури способны через 

ионосферу запускать в нижней атмосфере процесс образования облаков. Учёный утверждает, что ему с коллегами удалось приблизиться к пониманию этого процесса, который они назвали «радиооптический трёхступенчатый триггерный механизм». Когда происходит вспышка на Солнце или идёт геомагнитное возмущение, основной поток энергии принимает на себя ионо-сфера. В этом случае, как считает учёный, в ионосфере возникает так называемое «ридберговское возбуждение» (высоковозбуждённое состояние атомов, ионов и молекул), в результате в тропосферу направляется поток микроволнового излучения, которое и ускоряет процесс образования облаков. У человечества в теории уже есть шанс самому «сделать облака». «Нагревной стенд HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program)  на самом деле может изменить погоду как самая мощная солнечная вспышка», – заметил учёный и добавил, что наверняка существует возможность производить метеорологические эффекты в стратосфере при помощи этого стенда (нагревной стенд – установка мощного воздействия на ионосферу электромагнитным излучением). 

Однако от опытов с ионосферой, от гипотез и моделей до настоящего управления погодой, а тем более до понимания механизмов формирования климата – огромная пропасть. Учёные ещё очень мало знают о комплексе факторов, которые в ответе за климат, и как он меняется во времени. Что за роль отведена в этом мощно развивающемуся человечеству, пока тоже не ясно. Но многие сходятся во мнении: роль эта не первая. Пока. Конечно, журналистская статья может дать только самую примитивную интерпретацию обсуждаемых на конференции гипотез, а упрощение – верный путь к искажению. Тем не менее стоит об этом говорить не только в замкнутых аудиториях НИИ, потому что словосочетание «глобальное потепление» встречается тысячи раз в СМИ. А эхо дискуссий учёных почти не слышно.