Малий льодовиковий період: Сонце дає людству ще один шанс

Оксана ШКЛЯРСЬКА, Юлія ШКЛЯРСЬКА

У той час, коли липнева спека випробувала українців на міцність, в середині літа провідні засоби масової інформації світу та соцмережі зарясніли старовинними зимовими фото, 300-літніми гравюрами, що зображали лондонців, пустуючих, мов діти, на вдягнутій в кригу Темзі.

Причиною небувалого пожвавлення громадськості стала одна з наукових доповідей на конференції Королівського астрономічного товариства в Уельсі (Велика Британія). Суть її полягала в тому, що новий сонячний цикл буде дуже схожим на мінімум Маундера*, коли жителі планети Земля пережили малий льодовиковий період. Групу вчених засипали листами дослідники, студенти і навіть письменники з різних країн. Широкий резонанс не тільки в науковому світі, але й в інтернеті доповідь викликала ще з однієї причини. Традиційно вчені ламають списи навколо довгострокових прогнозів, намагаючись заглянути на сто, а то й більше років уперед. Валентина Жаркова, професор британського університету Нортумбрії, та її співавтори зробили прогноз на досить близьке майбутнє, тому перевірити їх правоту зможе як вчений світ, так і ми з вами вже незабаром.

Наукова робота, якій приділили чимало уваги в багатьох країнах (наразі готується публікація в журналі Nature), не пройшла повз російських ЗМІ (один із співавторів дослідження — Олена Попова, старший науковий співробітник фізфаку і НДІ ядерної фізики Московського державного університету), залишилася практично не поміченою в нашій країні. До речі, батьківщина В. Жаркової — Україна, до переїзду у Велику Британію професор математики вчилася і працювала в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка.

«Ракурс» не міг не скористатися нагодою зустрітися з В. Жарковою під час її приїзду до Києва і почути з вуст автора про дослідження.

— На нас чекає ще один малий льодовиковий період, як у XVII–XVIII ст., коли по Темзі, Дунаю, каналах в Амстердамі можна було кататися на ковзанах, замерзали Босфор і Адріатичне море?

— Мінімум Маундера почнеться буквально за п'ять-шість років. Літо буде трохи холоднішим, зима морознішою і тривалішою. Сонячна активність зменшується вже кілька циклів поспіль. Пік похолодання припаде на 26-й сонячний цикл (2030–2040 роки). Наступаючий малий льодовиковий період буде вдвічі коротше того, що стався 400 років, тому займе не 60, а 30 років. Наприклад, в Англії середньорічна температура тоді знизилася на 2º C, в Європі довго не могли дочекатися літа: відразу після весни наступала осінь. Але якщо люди вижили тоді, то тепер і поготів. Безумовно, це позначиться на врожаї. Якісь культури не встигнуть визріти. Знайомий учений з Греції написав мені, що дерева цього року зацвіли на місяць пізніше. Те ж саме спостерігали в Америці, всій північній півкулі — цвітіння пройшло з місячним запізненням. Рослини відчувають, що Сонце зменшує активність.

Темза замерзла. Поліцейські Лондона на ковзанах. Фото: Getty Images

— Ваша група далеко не єдина, яка займається прогнозуванням сонячної активності. Як вдалося домогтися настільки високої точності прогнозів?

— У нинішньому 24-му сонячному циклі більшість дослідників очікували високої сонячної активності, але з 126 прогнозів тільки два виявилися вірними, передбачивши низьку. Це було повне фіаско! За кількістю сонячних плям не вдається передбачити активність більше ніж на один цикл. Цей факт уже визнали всі, хто цим займається. Що вони роблять не так? Мабуть, для прогнозів потрібно знайти інші параметри, інший метод передбачення сонячної активності.

Ми вирішили подивитися на все магнітне поле Сонця, провели спектральний аналіз загального магнітного поля світила, а не числа плям. Нам потрібно було виділити з магнітного поля певні хвилі.

Проведу аналогією з білим світлом. Наше око бачить тільки біле світло, але ми знаємо, що в ньому є і червоне, і помаранчеве, і зелене... Біле світло складається з семи кольорів веселки, по суті, хвиль різної довжини. Побачити їх можна, пропустивши біле світло через трикутну призму. Таким фільтром для магнітного поля ми обрали метод принципової компоненти, який дозволяє з безлічі даних виділити головне. Можна розкласти хвилі, які ми міряємо, за власними значеннями. Наприклад, міст має власну частоту коливання — якщо солдати йдуть в ногу і потрапляють в ту ж частоту, настає резонанс, міст обвалиться. У нашому випадку ми знайшли власні частоти Сонця, дали відсоток загального відхилення, скільки клітинок на Сонці відноситься саме до цього коливання.

Виявилося, що ми знайшли дві хвилі, які покривають 40% всього Сонця. Головне, що не одна хвиля, а дві! Вони ходять парами. З півночі на південь, потім назад, і так у кожному циклі, причому одна тікає вперед від другої. Там, де вони зустрічаються, відбувається максимум сонячної активності, коли вони розходяться — мінімум. Ми вирішили попрацювати з цими двома хвилями. Стало зрозуміло, що на Сонці не одне динамо, а два. Ми припустили, що є два місця, де ці хвилі можуть генеруватися: одне динамо працює в глибокому шарі сонця, а друге — ближче до поверхні. У нашому дослідженні ми показали, що індекс по плямах може бути отриманий з двох хвиль, які ми знайшли, якщо скласти ці хвилі разом і знайти їх модуль.

У кінцевому підсумку ми одержали формули, за якими вирішили перевірити нинішній 24-й сонячний цикл — збіг становив 97%. Потім передбачили, як буде падати сонячна активність в 25-му циклі, наважилися на 26-й. У 26-му сонячному циклі практично немає активності, в порівнянні з нинішнім число плям впаде на 60%. Чому так відбувається? У 24-му циклі хвилі трохи зустрілися біля екватора, в 25-му вони вже починають розходитися в різні півсфери, а в 26-му взагалі не зустрічаються, у них не відбувається взаємодії.

Потім ми вирішили перевірити формулу на історичних даних 1000 років тому і «влучили» у всілякі спостереження. Зробили прогноз на 1000 років вперед.

Ще один момент. Коли утворюється максимальне число сонячних плям, з'являється дуже багато спалахів, корональних викидів, які гріють атмосферу, дають нам багато тепла. Це добре для людини, але не для космонавтів і супутників. У 2003 році стався спалах, в результаті сонячні батареї двох японських супутників були повністю знищені, адже частинки летять зі швидкістю світла і пробивають їх, немов кулі. Ми видаємо дані про передбачувані спалахи, щоб фахівці закрили сонячні батареї. Тому точні прогнози дуже важливі і в цьому питанні.

Спалах на Сонці 14 травня 2013р. (NASASolar Dynamics Observatory). Фото: HO, AFP/Getty Images

На Сонці теж бувають плями
Про вплив Сонця на Землю люди здогадувалися ще в далекій давнині, світило обожнювалося в багатьох релігіях. Дослідження Сонця — особливий розділ астрофізики. Постійний інтерес до Сонця виявляють астрономи, лікарі, метеорологи, зв'язківці, навігатори й інші фахівці, професійна діяльність яких неабияк залежить від ступеня активності нашого денного світила. Про те, що на Сонці є плями, земляни переконалися неозброєним оком багато років тому: перше відоме письмове свідчення про їх спостереження зустрічається в коментарях китайського астронома в зоряному каталозі в 364 році до н.е. На періодичність в поведінці сонячних плям астрономи вперше звернули увагу тільки в першій половині XIX століття: після 20-річних спостережень аматор астрономії Г. Швабе зібрав багато даних для того, щоб показати: число плям на диску Сонця циклічно змінюється, досягаючи мінімуму приблизно через кожні одинадцять років. 11-річні цикли умовно нумеруються. Наразі триває 24-й цикл (почався у 2009 р.) Р. Вольф зібрав усі дані про плями, систематизував їх і запропонував оцінювати ступінь активності Сонця спеціальним індексом, що визначає міру «заплямованості» Сонця. Цей індекс відносного числа плям згодом отримав назву «числа Вольфа».

— Чи можна з упевненістю сказати, що зміною клімату «завідує» Сонце, а ніяк не людина, і викиди парникових газів не відіграють того значення, яке їм надавали останнім часом?

— Не існує чіткого доказу, що глобальне потепління викликане активністю людини. За останні 400 тис. років сталися чотири льодовикові періоди та п'ять потеплінь. Людство з'явилося 60 тис. років тому. Хто попередні 340 тис. років грів і охолоджував Землю? Адже людей не було. До того ж, одночасно із Землею глобальне потепління триває і на Марсі, там тануть льодовики, а на Юпітері з'явилися тайфуни. Це означає, що у Сонця і Землі налагоджена система: коли магнітне поле Сонця падає, відкриваються хмари, йдуть гази, планета охолоджується, все починається заново.

Кліматологи стверджують, що незважаючи на зниження сонячної активності, все одно варто очікувати підвищення температури. Давайте порахуємо: під час піку похолодання інтенсивність сонячної радіації (а це головне джерело тепла на планеті) зменшиться на 3 Вт на кв. см, а це більше зігріваючого впливу парникового ефекту — там говорять про 2 Вт на кв. см.

Фото: Водоспад Міннехаха в Міннесоті (висота 16 м) іноді замерзає, створюючи неймовірну стіну з блакитного льоду

Кліматологи також не враховують, що під час мінімуму Маундера сильно падає магнітне поле Сонця. Це не може не вплинути на нашу Сонячну систему. Світило оберігає нас від усіх шкідливих впливів ззовні, з галактики. Коли магнітне поле падає, космічні промені пробиваються. На людину вони не впливають, а ось на планету вплив мають.

Від чого виникає парниковий ефект? Ми виробляємо багато викидів, формуються хмари в тропосфері, які створюють парник, вони закривають вихід тепла. Кліматологи кажуть: давайте зменшимо нагрів і тоді парник буде не таким гарячим. Можливо, варто подивитися, що робить Сонце? Космічні промені розбивають хмари і випускають тепло назовні. Мабуть, нам варто навчитися розбивати так само ці хмари.

Промислові підприємства та автомобілі забруднюють атмосферу, підсилюють концентрацію парникових газів, людина робить свій «внесок» у природні процеси. Однак Сонце мудріше за нас, світило дає нам ще один шанс — 30 років похолодання, щоб люди навчилися у Сонця, як балансувати температуру в нашому зеленому домі. У нас з'явилася можливість не латати дірки, а зробити капремонт нашого впливу на клімат.

— Як почувається жінка в науці, тим більше зі світлим кольором волосся? Що зіграло роль у виборі не зовсім жіночого фізичного факультету?

— Я закінчила школу із золотою медаллю, інтереси були найрізноманітніші: і вірші писала, зачитувалася літературою, була небайдужа до фізики, математики. Директор школи радив: йди на історичний, будеш в уряді. Я відповідала: піду краще в математику, де формули і закони не змінюються. Тоді тільки відкрили ядерну фізику, ця наука стала дуже популярною. На вступному іспиті викладач щосили ганяв по предмету, але я відповідала на всі питання. Потім запитав «те, чого в книжках немає, і потрібно подумати». Напевно, він просто не міг повірити, що ця блондинка в рожевій сукні справді знає фізику. Я знала предмет, як Отче наш, і йому довелося мені поставити «відмінно».

Київський університет я закінчила з червоним дипломом. Залишилася працювати на фізичному факультеті. Потім були важкі 90-ті роки. Гранти давали тільки на три місяці. Спочатку ти пишеш заявку на грант, потім його отримуєш, працюєш місяць, а потім місяць пишеш звіт. Працювати було просто неможливо. Зарплату не платили. Не було коштів на комп'ютери.

Бути блондинкою дуже складно, в науці особливо важко пробиватися. У 1989 році я вперше приїхала за кордон на конференцію. В Югославії були дуже здивовані, побачивши молоду жінку. Судячи з моїх робіт, вони уявляли собі літнього сивочолого чоловіка. Та я була єдиною, хто говорив англійською в цій групі. Подружилася з усіма. Мені почали надсилати персональні запрошення на конференції. Потім вирішила, що поїду за кордон працювати хоча б на рік. Цікаво ж, як живуть в цьому «краю обітованому».

Перші роки у Великій Британії я намагалася з усіма труднощами справлятися сама. Потім врешті-решт пішла до психолога і запитала, як боротися з тими, хто на тебе нападає. Цьому передувала історія. Колега мстився мені за те, що я виявила помилки в його розрахунках, оприлюднила їх. І щоразу на нарадах він не відмовляв собі в задоволенні поставити мене в незручне становище. Психолог радила: якщо на тебе нападають, зупинись і зроби його посміховиськом, ти ж знаєш, що у нього не так. Я прислухалася до її поради. Пожартувала над своїм кривдником, всі розсміялися. І він, а не я, опинився в калюжі.

Якщо ти вмієш робити щось трохи краще, ніж інші, чимало людей починають заздрити. Хтось може пережити чужий успіх, хтось ні. З цим потрібно навчитися жити. Мій тато мене вчив: зчепи зуби і борись!

— Ви можете пишатися своїм сином. Свого часу він став найрозумнішим математиком величезної країни, перемігши в математичній Олімпіаді СРСР. Закінчив Кембридж. Сьогодні доктор Сергій Жарков — доцент Університету Халла, математик і фізик в галузі сонячної активності, співавтор вашого дослідження. Можете поділитися секретами виховання?

— Сергій порівнював магнітні поля плям з глобальним магнітним полем Сонця. Розробив автоматичний код з виявлення плям (без участі людини), створив каталоги плям. Саме його робота надихнула мене і мого співавтора Саймона Шеперда (університет Бредфорда) зробити аналіз принципової компоненти, адже в даних ми побачили багато хвиль, які заважали зрозуміти, що насправді ми спостерігаємо. Потім отримані методи були застосовані до прогнозу сонячної активності.

Мені дуже багато чому довелося вчитися разом з сином, адже я стала мамою у 20 років. У дитинстві він був дуже поступливий. А потім, як і всі тінейджери, почав відвойовувати свою незалежність. У мене був знайомий з Риги, мені дуже імпонували його стосунки з дочкою-підлітком. Він спілкувався з нею напівжартома, проводжав на побачення зі словами: дивись, я ще молодий, не зроби мене дідусем! З сином таке ненав'язливе спілкування, без повчальності, теж працювало.

Головне — домовлятися, не втратити довіру один до одного. Батьки завжди, за будь-яких обставин повинні залишатися друзями своїй дитині. Коли твоєму синові виповнюється 12–13 років, тобі самому доводитися себе перевиховувати. Ти звик все йому розповідати, і раптом у твого підлітка проявляється власна індивідуальність, тобі потрібно придушити ось це «я все знаю», дати йому можливість вибору.

Свого часу мені на два роки довелося відкласти дисертацію, коли маленький син важко захворів на пневмонію. Лікарі попередили, що якщо не зняти астматичний компонент, то у нього буде бронхіальна астма. Я вирішила, що дисертація від мене не втече, а якщо я втрачу здоров'я дитини, то це на все життя. Сина я вилікувала, захистила дисертацію і далі зайнялася наукою. Потрібно вміти бачити головне і робити правильний вибір. Найголовніше — сім'я. Все інше можна відкласти на потім.

* Мінімум Маундера — спад сонячної активності, коли на Сонці дуже мало плям — 40–50 на рік (зазвичай спостерігається 40–50 тис.). Останній такий період тривав з 1645 по 1715 рік. Подібні «загасання» циклічні і трапляються раз на 300–400 років.