Природа земли и жизни - Вадим Голубев

Циклы разделяются по минимумам активности, когда магнитная полярность головных и хвостовых пятен в каждом из полушарий изменяет свой знак. Нечетный цикл, как правило, длительнее предыдущего четного цикла. Оба цикла составляют в среднем 22-летний цикл («цикл Хейла»), означающий однонаправленную инверсию полярности поля около первого максимума активности. Переполюсовка имеет сходство с обращениями магнитного поля Земли, но они происходят с интервалом в тысячи и миллионы лет.

Пятна на Солнце известны еще по древнекитайским хроникам, но инструментально зафиксированы в 1611 году, а регистрируются с 1700 года. Первым 11-летним солнечной активности считается цикл, начавшийся в 1755 году. По колебаниям максимума 11-летнего цикла выделяются вековые (80–90-летние) циклы, притом, как видно, сдвоенные в 170–180-летние циклы. Они разделяются длительными минимумами солнечной активности: Маундера (1645–1715 годы), Шпёрера (1450–1540 годы) и Вольфа (1280–1340 годы). По содержанию углерода-14 в годичных кольцах реликтовых сосен с возрастом до 5 тыс. лет и по частоте полярных сияний в 1550–1750 годах намечаются изменения активности Солнца с периодом около 600, 1000 и 2000 лет.

Рис. 11. Цикличность активности Солнца

Уменьшение синодического периода вращения Солнца с 27 до 26 суток в эпоху минимума солнечной активности Маундера указывает на обратную зависимость активности Солнца от скорости вращения, которая вследствие его плазменного состояния дифференцирована по широте. Современная скорость вращения (оборота) снижается от 26 суток на экваторе до 34 суток на полюсах, причем 27,28-суточный оборот низкоширотной зоны ±16°, с повторным появлением солнечных пятен, выражен в излучении Солнца и принят как месячный цикл активности. На его фоне отмечаются колебания активности с периодичностью 3–5 и 15 синодических оборотов и около 2 лет.

За базовым 27,28-суточным циклом активности кроется оборот активных долгот эксцентрического Солнца. Многомесячные колебания активности тоже обусловлены его эксцентричностью, но в сочетании с дифференциальным вращением. А именно со схождением начальных экстрем-точек полярного и экваториального циклов (34 и 26 суток) с экстрем-точкой базового цикла. Те же самые участки полярных и экваториальной зон всё лучше сходятся по долготе через 3–5, 15 и 26 базовых циклов (81,8–136,4; 409,2 и 709,3 суток), отмечая тем самым резонансное завершение 4 и 3, 16 и 12, 26 и 21 оборотов этих широт. Базовый солнечный цикл проявляется в геомагнитной активности и учащении землетрясений через (13,65 ± 0,02) суток, полупериод цикла.

Многолетняя цикличность изменения скорости вращения Солнца и появления пятен определенно связана с резонансными воздействиями центров масс планет. О влиянии планет на активность Солнца в контексте ее 11-летнего цикла говорил еще в XIX веке Р. Вольф (рис. 12). Это подчеркивается парадами планет в 1941, 1962, 1982 и 2000 годах, то есть они повторялись примерно с интервалом 22-летнего солнечного цикла.

В нестабильности 22-летнего солнечного цикла сказывается нестабильность 11-летнего цикла, а она находит объяснение в неполной кратности периодов обращения ближних планет и колебании точки резонанса относительно средней величины цикла. Так, период обращения Юпитера составляет 11,86 года, Марса – 1,88 года (6 оборотов за 11,29 года), Венеры – 0,62 года (18 оборотов за 11,07 года) и Меркурия – 0,24 года (46–47 оборотов за 11 лет). Массивный Юпитер (1/1050 массы Солнца) с периодом 11,86 года определенно стабилизирует периодичность 11-летнего солнечного цикла.

Многолетние солнечные циклы складываются в вековые циклы, продолжительность которых тоже несколько колеблется из-за неполной кратности им периодов обращения дальних планет и колебания точки резонанса. Так, период обращения Урана составляет 84,01 года, Сатурна – 29,46 года (3 оборота за 88,37 года) и Юпитера – 11,86 года (7 оборотов за 83,04 года). Вековые циклы переходят в многовековые циклы через период обращения Нептуна 164,79 года (1/2 оборота за 82,4 года) и даже Плутона – 248,4 года (1/3 оборота за 82,8 года). Период вращения барицентра Солнечной системы (с учетом влияния Меркурия, Венеры, Земли, Марса и Юпитера) составляет около 180 лет, что говорит о реальности двойного векового цикла солнечной активности.

Рис. 12. Цикличность схождения (0) Юпитера, Земли, Венеры и Меркурия (наверху) и 11-летняя активность Солнца (по А. Л. Чижевскому, 1936)

Периоды обращения крупнейших планет – Юпитера, Урана, Нептуна – сказываются в многолетних и вековых циклах активности Солнца. Другие планеты вносят вклад в его активность в виде малых гармоник. Более общие и точные резонансы в движении всех планет сказываются в тысячелетних и гораздо больших циклах активности Солнца. Геологически длительные циклы его активности до сотен миллионов и миллиардов лет означают движение Солнечной системы вокруг ядра Галактики и звездные резонансы.

Вестником близкого окончания двойного векового цикла активности Солнца стал май 1982 года, когда все планеты, кроме Венеры, сошлись в секторе шириной 60–65°. Большой парад планет кульминировал в 1989–1991 годах, когда Сатурн, Уран, Нептун и Плутон вошли в соединение, а Юпитер вошел в противостояние, причем даже Плутон подошел к Солнцу на минимальное расстояние. Годы соединения внешних планет (1989 год) и противостояния Юпитера с Сатурном и Ураном (1990 год) и с Ураном и Нептуном (1991 год) разметили двугорбый максимум солнечной активности 1989–1991 годов. Небывало быстрым за всё время инструментальных наблюдений ростом активности и мощными вспышками (март и октябрь 1989, май 1990 и июнь 1991) отличился 22-й цикл.

Рост активности Солнца регистрируется усилением электромагнитного излучения и солнечного ветра, причем при вспышках мощность радиоизлучения на волне 10,7 см возрастает в 10–1000 раз, рентгеновского излучения – в 7–600 раз, а корпускулярного потока – в 100 раз и более. Электромагнитные волны (свет) достигают Земли за 8,3 минуты, а корпускулы – за 15–30 часов, вызывая полярные сияния и магнитные бури.

Возмущения геомагнитного поля повторяются с 27,28-суточным периодом обращения центров активности Солнца, а в целом контролируются его 11- и 22-летними циклами. В противофазе с 22-летним циклом и в связи с изменением напряженности геомагнитного экрана колеблется интенсивность доходящего до Земли корпускулярного потока галактического происхождения. В историческом интервале изменения напряженности поля выделяются 60-, 110-, 200-, 300-, 500-, 800-, 1000-, 1600-, 2100-, 3200-, 7800-летние гармоники, из которых 8000-, 1600- и 500-летние сравнительно амплитудные. Все вариации геомагнитного поля характеризуют колебания активности Солнца.

Динамика Луны и короткий георитм

По-своему не менее значима для Земли Луна, которая в 400 раз ближе и в 2,2 раза сильнее по гравитации, чем Солнце. Луна по величине пятая среди спутников (диаметр 3474 км), но она больше Плутона и только в 1,5 раза меньше Меркурия. Магнитного поля у Луны нет, но в горных породах установлена остаточная намагниченность до 300 нТл.

Луна уникальна, ибо в отношении к массе Земли (1/81,3) в 700 раз превосходит пропорции масс спутников и их планет и притом повторяет пропорцию масс планетной системы и Солнца. Земля и Луна, в сущности, образуют двойную планету. Луна по строению и динамическому полю гораздо проще Земли, но она играет роль посредника и усилителя в резонансных взаимодействиях Земли, Солнца и планет (рис. 13).

А.

B.

Рис. 13. Луна

А. Строение; Б. Полное солнечное затмение (1.08.2008)

Влияние Луны на Землю видно по приливам и отливам, которым подвержены не только океан, но и поверхность земной коры, неприметно колеблющаяся с размахом до 0,5 м. На лунный фактор геотектоники давно обращалось внимание, однако действие Луны фактически признается только в отношении океанских вод, то есть остается поверхностным. Это следствие привычной модели центральной симметрии Земли.

Между тем при образовании квазидвойной планеты Земля-Луна их ядра несколько сместились навстречу, обеспечив чуткое реагирование Земли и на обращение Луны, и на движение эксцентрических планет, и на вращение эксцентрического Солнца. Хотя сила тяготения Солнца в 200 раз больше тяготения Луны, но приливные силы Луны вследствие ее неоднородности почти в 2 раза превосходят приливные силы Солнца.

Схема приливного влияния Луны несложна. Сила ее притяжения действует на земное ядро в направлении подлунной стороны Земли, и в этой точке, а также в точке на противоположной стороне образуются приливные выступы. В промежуточных точках земной поверхности, касательных к вектору лунного притяжения, образуются отливные впадины. Выступы и впадины перемещаются по мере поворота Земли и колеблются по амплитуде по мере приближения и удаления Луны при орбитальном движении, которое притом подвержено множеству периодических возмущений. Начиная с солнечного притяжения, что сказывается в суммарных лунно-солнечных приливах, максимальных при циклическом сочетании однонаправленных лунных и солнечных воздействий.