Малый ледниковый период: Солнце дает человечеству еще один шанс

Оксана ШКЛЯРСКАЯ, Юлия ШКЛЯРСКАЯ

В то время, когда июльская жара испытывала украинцев на прочность, в середине лета ведущие средства массовой информации мира и соцсети запестрели старинными зимними фото, 300-летними гравюрами, изображающими лондонцев, резвящихся как дети на покрывшейся льдом Темзе.

Причиной столь небывалого оживления общественности стал один из научных докладов на конференции Королевского астрономического общества в Уэльсе (Великобритания). Суть его заключалась в том, что новый солнечный цикл будет очень похож на минимум Маундера*, когда жители планеты Земля пережили малый ледниковый период. Группу ученых засыпали письмами исследователи, студенты и даже писатели из разных стран. Широкий резонанс не только в научном мире, но и в интернете доклад вызвал еще по одной причине. Как водится, ученые ломают копья вокруг долгосрочных прогнозов, пытаясь заглянуть на сто, а то и больше лет вперед. Валентина Жаркова, профессор британского университета Нортумбрии, и ее соавторы сделали прогноз на не столь отдаленное будущее, поэтому проверить их правоту сможет как ученый мир, так и мы с вами уже в скором времени.

Научная работа, которой уделили достойное внимание во многих странах (сейчас готовится публикация в журнале Nature), не прошла мимо российских СМИ (один из соавторов исследования — Елена Попова, старший научный сотрудник физфака и НИИ ядерной физики МГУ), осталась практически не замеченной в нашей стране. Кстати, родина В.Жарковой — Украина, до переезда в Великобританию профессор математики училась и работала в Киевском национальном университете им. Т. Шевченко.

«Ракурс» не мог упустить случая встретиться с В. Жарковой во время ее приезда в Киев и услышать из уст автора об этом исследовании.

— Нас ждет еще один малый ледниковый период, как в XVII–XVIII веках, когда по Темзе, Дунаю, каналах в Амстердаме можно было кататься на коньках, замерзали Босфор и Адриатическое море?

— Минимум Маундера начнется буквально через пять-шесть лет. Лето будет чуть холоднее, зима — морознее и продолжительнее. Солнечная активность уменьшается уже несколько циклов подряд. Пик похолодания придется на 26-й солнечный цикл (2030–2040 годы). Наступающий малый ледниковый период будет вдвое короче случившегося 400 лет назад и займет не 60, а 30 лет. Например, в Англии среднегодовая температура тогда снизилась на 2º C, в Европе долго не могли дождаться лета: сразу после весны наступала осень. Но если люди выжили тогда, то сейчас и подавно. Безусловно, это скажется на урожае. Какие-то культуры не успеют вызреть. Знакомый ученый из Греции написал мне, что деревья в этом году зацвели на месяц позже. То же самое наблюдали в Америке, во всем северном полушарии цветение прошло с месячным опозданием. Растения чувствуют, что Солнце уменьшает активность.

Темза замерзла. Полицейские Лондона на коньках.Фото: Getty Images

— Ваша группа далеко не единственная, которая занимается прогнозированием солнечной активности. Как удалось добиться столь высокой точности прогнозов?

— В нынешнем 24-м солнечном цикле большинство исследователей ожидали высокой солнечной активности, но из 126 прогнозов только два оказались верными, предсказав низкую. Это было полное фиаско! По числу солнечных пятен не удается предсказать активность больше чем на один цикл. Данный факт уже признали все, кто этим занимается. Что они делают не так? Очевидно, для прогнозов нужно найти другие параметры, иной метод предсказания солнечной активности. Мы решили посмотреть на все магнитное поле Солнца, провели спектральный анализ общего магнитного поля светила, а не числа пятен. Нам нужно было выделить из магнитного поля определенные волны.

Проведу аналогии с белым светом. Наш глаз видит только белый свет, но мы знаем, что в нем есть и красный, и оранжевый, и зеленый... Белый свет состоит из семи цветов радуги, по сути, волн разной длины. Увидеть их можно, пропустив белый свет через треугольную призму. Таким фильтром для магнитного поля мы избрали метод принципиальной компоненты, позволяющий из массы данных выделить главное. Можно разложить волны, которые мы меряем, по собственным значениям. Например, мост имеет собственную частоту колебания — если солдаты идут по нему строевым шагом, попадают в ту же частоту, наступает резонанс, мост рухнет. В нашем случае мы нашли собственные частоты Солнца, дали процент общего отклонения, сколько ячеек на Солнце относится именно к этому колебанию.

Оказалось, что есть две волны, покрывающие 40% всего Солнца. Главное, что не одна волна, а две! Они ходят парами. С севера на юг, потом обратно, и так в каждом цикле, причем одна «убегает» вперед от другой. Там, где они встречаются, происходит максимум солнечной активности, когда они расходятся — минимум. Мы решили поработать с этими двумя волнами. Стало понятно, что на Солнце не одно динамо, а два. Мы предположили, что есть два места, где эти волны могут генерироваться: одно динамо работает в глубоком слое Солнца, второе — ближе к поверхности. В нашем исследовании мы показали, что индекс по пятнам может быть получен из двух волн, которые мы нашли, если сложить эти волны вместе и найти их модуль.

В конечном итоге мы получили формулы, по которым решили проверить нынешний 24-й солнечный цикл — совпадение составило 97%. Потом предсказали, как будет падать солнечная активность в 25-м цикле, осмелились на 26-й. В 26-м солнечном цикле практически нет активности, по сравнению с нынешним число пятен упадет на 60%. Почему так происходит? В 24-м цикле волны чуть-чуть встретились возле экватора, в 25-м они уже начинают расходиться в разные полусферы, а в 26-м вообще не встречаются, у них не происходит взаимодействия. Потом мы решили проверить формулу на исторических данных 1000 лет назад и «попали» во всевозможные наблюдения. Сделали прогноз на 1000 лет вперед.

Еще один момент. Когда образуется максимальное число солнечных пятен, появляется очень много вспышек, корональных выбросов, которые греют атмосферу, дают нам много тепла. Это хорошо для человека, но не для космонавтов и спутников. В 2003 году произошла вспышка, в результате солнечные батареи двух японских спутников были полностью уничтожены, ведь частицы летят со скоростью света и пробивают их, словно пули. Мы выдаем данные о предполагаемых вспышках, чтобы специалисты закрыли солнечные батареи. Поэтому точные прогнозы очень важны и в этом вопросе.

Вспышка на Солнце 14 мая 2013 г. (NASASolar Dynamics Observatory). Фото: HO, AFP/Getty Images

На Солнце тоже бывают пятна

О воздействии Солнца на Землю люди догадывались еще в глубокой древности, светило обожествлялось во многих религиях. Исследование Солнца — особый раздел астрофизики. Постоянный интерес к Солнцу проявляют астрономы, врачи, метеорологи, связисты, навигаторы и другие специалисты, профессиональная деятельность которых сильно зависит от степени активности нашего дневного светила.

О том, что на Солнце есть пятна, земляне убедились невооруженным глазом много лет назад: первое известное письменное свидетельство об их наблюдении встречается в комментариях китайского астронома в звездном каталоге в 364 году до н. э. На периодичность в поведении солнечных пятен астрономы впервые обратили внимание только в первой половине XIX века: после 20-летних наблюдений любитель астрономии Г. Швабе собрал достаточно много данных для того, чтобы показать, что число пятен на диске Солнца циклически меняется, достигая минимума примерно через каждые одиннадцать лет. 11-летние циклы условно нумеруются. Сейчас идет 24-й цикл (начавшийся в 2009 г.) Р. Вольф собрал все данные о пятнах, систематизировал их и предложил оценивать степень активности Солнца специальным индексом, определяющим меру «запятненности» Солнца. Этот индекс относительного числа пятен впоследствии получил название «числа Вольфа».

— Можно ли с уверенностью сказать, что изменением климата «ведает» Солнце, а никак не человек, и выбросы парниковых газов не имеют того значения, которое им придавали в последнее время?

— Не существует строгого доказательства, что глобальное потепление вызвано активностью человека. За последние 400 тыс. лет произошли четыре ледниковых периода и пять потеплений. Человечество появилось 60 тыс. лет назад. Кто предыдущие 340 тыс. лет грел и охлаждал Землю? Людей ведь не было. К тому же, одновременно с Землей глобальное потепление идет и на Марсе, там тают ледники, а на Юпитере появились тайфуны. Значит, у Солнца и Земли налажена система: когда магнитное поле Солнца падает, то открываются облака, уходят газы, планета охлаждается, все начинается заново.

Климатологи утверждают, что несмотря на понижение солнечной активности, все равно стоит ожидать повышения температуры. Давайте посчитаем: во время пика похолодания интенсивность солнечной радиации (а это главный источник тепла на планете) уменьшится на 3 Вт на кв. см, а это больше согревающего воздействия парникового эффекта — там говорят о 2 Вт на кв. см.

Фото: Водопад Миннехаха в Миннесоте (высота 16 м) часто замерзает, создавая невероятную стену из голубого льда

Климатологи также не учитывают, что во время минимума Маундера сильно падает магнитное поле Солнца. Это не может не повлиять на нашу Солнечную систему. Светило предохраняет нас от всех вредных влияний извне, из галактики. Когда магнитное поле падает, космические лучи пробиваются. На человека они не влияют, а вот на планету имеют воздействие.

От чего возникает парниковый эффект? Мы производим много выбросов, формируются облака в тропосфере, которые создают парник, закрывают выход тепла. Климатологи говорят: давайте уменьшим нагрев и тогда парник будет не такой горячий. Может быть, стоит посмотреть, что делает Солнце? Космические лучи разбивают облака и выпускают тепло наружу. Наверное, нам стоит научиться также влиять на эти облака.

Промышленные предприятия и автомобили загрязняют атмосферу, усиливают концентрацию парниковых газов, человек делает свой «вклад» в естественные процессы. Однако Солнце мудрее нас, светило дает нам шанс — 30 лет похолодания, чтобы люди учились у Солнца, как балансировать температуру в нашем зеленом доме. У нас появилась возможность не залатывать дыры, а сделать капремонт нашего воздействия на климат.

— Как чувствует себя женщина в науке, тем более со светлым цветом волос? Что сыграло роль в выборе не совсем женского физического факультета?

— Я окончила школу с золотой медалью, интересы были самые разнообразные: и стихи писала, зачитывалась литературой, была неравнодушна к физике, математике. Директор школы советовал: иди на исторический, будешь в правительстве. Я отвечала: пойду лучше в математику, где формулы и законы не меняются. Тогда только открыли ядерную физику, эта наука стала очень популярной. На вступительном экзамене преподаватель как мог гонял меня по предмету, но я отвечала на все вопросы. Потом спросил «то, чего в книжках нет, и нужно подумать». Наверное, он просто не мог поверить, что эта блондинка в розовом платьице действительно знает физику. Я знала предмет, как Отче наш, и ему пришлось мне поставить «отлично».

Киевский университет я окончила с красным дипломом. Осталась работать на физическом факультете. Потом были трудные 90-е годы. Гранты давали только на три месяца. Сначала ты пишешь заявку на грант, потом его получаешь, работаешь месяц, а потом месяц пишешь отчет. Работать было просто невозможно. Зарплату не платили. Не было средств на компьютеры.

Быть блондинкой очень сложно, в науке особенно трудно пробиваться. В 1989 году я впервые приехала за рубеж на конференцию. В Югославии были очень удивлены, увидев молодую женщину. Оказывается, судя по моим работам, они представили себе пожилого седовласого мужчину. Я была единственной, кто говорил по-английски в этой группе. Подружилась со всеми. Мне стали присылать персональные приглашения на конференции. Потом я решила, что поеду за границу поработать хотя бы на год. Интересно ведь, как живут в этом «краю обетованном».

Первые годы в Великобритании я пыталась со всеми трудностями справляться сама. Потом пошла к психологу и спросила, как бороться с теми, кто на тебя нападает. Этому предшествовала история. Коллега мстил мне за то, что я обнаружила ошибки в его расчетах, обнародовала их. И каждый раз на совещаниях он не отказывал себе в удовольствии поставить меня в глупое положение. Психолог советовала: если на тебя нападают, остановись и сделай его посмешищем, ты же знаешь, что у него не так. Я использовала ее совет, подшутила над своим обидчиком. Все рассмеялись. И он, а не я, оказался в луже.

Если ты умеешь делать что-то немного лучше, чем другие, немало людей начинают завидовать. Кто-то может пережить чужой успех, кто-то нет. С этим нужно научиться жить. Мой папа меня учил: сцепи зубы и борись!

— Вы по праву можете гордиться своим сыном. В свое время он стал самым умным математиком огромной страны, победив в математической Олимпиаде СССР. Окончил Кембридж. Сегодня доктор Сергей Жарков — доцент Университета Халла, математик и физик в области солнечной активности, соавтор вашего исследования. Поделитесь секретами воспитания?

— Сережа сравнивал магнитные поля пятен с глобальным магнитным полем Солнца. Разработал автоматический код по обнаружению пятен (без участия человека), создал каталоги пятен. Его работа воодушевила меня и моего соавтора Саймона Шеперда (университет Брэдфорда) сделать анализ принципиальной компоненты, ведь в полученных данных мы увидели много волн, которые мешали понять, что на самом деле мы наблюдаем. Затем полученные методы были применены к прогнозу солнечной активности.

Мне очень многому пришлось учиться вместе с сыном, ведь я стала мамой в 20 лет. В детстве он был очень покладистым. А потом, как и все тинейджеры, стал отвоевывать свою независимость. У меня был знакомый из Риги, мне очень импонировали его отношения со взрослеющей дочерью. Он общался с ней полушутя, провожал на свидание со словами: смотри, я еще молодой, не сделай меня дедушкой! С сыном такое ненавязчивое общение, без назидательности, тоже работало.

Главное — договариваться, не оборвать нить доверия друг к другу. Родители всегда, в любых обстоятельствах должны оставаться друзьями своего ребенка. Когда твоему сыну исполняется 12–13 лет, тебе самому приходится себя перевоспитывать. Это очень непростой период. Ты привык все ему рассказывать, и вдруг у твоего тинейджера появляется своя индивидуальность, тебе нужно подавить вот это «я все знаю», дать ему возможность выбора.

В свое время мне на два года пришлось отложить диссертацию, когда маленький сын тяжело заболел пневмонией. Врачи предупредили, что если не снять астматический компонент, то у него будет бронхиальная астма. Я решила, что диссертация от меня не убежит, а если я упущу здоровье ребенка, то это на всю жизнь. Сына я вылечила, защитила диссертацию и дальше занялась наукой. Нужно уметь видеть главное и делать правильный выбор. Самое главное — семья. Все остальное можно отложить на потом.

* Минимум Маундера — спад солнечной активности, когда на Солнце очень мало пятен — всего 40–50 в год (обычно наблюдается 40–50 тыс.). Последний такой период длился с 1645 по 1715 год. Подобные «затухания» цикличны и случаются раз в 300–400 лет.