Сильнее Солнца

23.06.2022

Как космические лучи управляют температурой на нашей планете.

Рассказ о «тяжелых электронах».

Что такое «просто» электроны, — знают все школьники. Всем известно и то, какую практическую пользу получают люди от электронов и порождаемых ими электромагнитных волн: это радио и телевидение, это электрический свет и отопление в наших домах, это мобильная связь и компьютеры, это разнообразные бытовые и медицинские приборы, помогающие нам в повседневной жизни, создающие комфорт, сохраняющие наше здоровье. Перечень «полезных дел» электрона чрезвычайно длинный, невозможно привести его целиком, к тому же он постоянно пополняется. А вот что такое и кто такие «тяжелые электроны»? И какая от них польза людям? Об этом наш рассказ — о новых функциях электрона: при соответствующей энергии и в соответствующем месте электрон может служить катализатором химических реакций в атмосфере, способствуя образованию ядер конденсаций и тем самым влияя на нашу облачность, а вместе с ней и на погоду, и на климат на планете. «Родителями» тяжелых электронов являются космические лучи, «родителями» которых, в свою очередь, являются сверхновые звёзды.

Что такое космические лучи, и из чего они состоят?

Самый распространенный элемент во Вселенной – это водород, и большинство космических заряженных частиц – это протоны, ядра атомов водорода (90%). Присутствуют, конечно, и другие элементы: гелий, вернее его ядра – альфа-частицы (9%), углерод, кислород и прочие – приблизительно в таких же пропорциях, в каких они представлены в Галактике. Несмотря на такие нюансы, можно сказать, что космические лучи – это всего лишь звёздный мусор, быстро летящий через космическое пространство: скорость даже самых медленных протонов составляет 90 процентов от скорости света. Более быстрые их коллеги иногда приближаются к этому пределу скорости, но никогда не достигают его. Вместо этого их кинетическая энергия выражается в дополнительной – эффективной – массе. Сами частицы с околосветовой скоростью называются релятивистскими. Единовременно тысячи остатков сверхновых звёзд заняты тем, что «раздают» свои подарки в виде химических элементов и осыпают нашу галактику Млечный Путь галактическими космическими лучами. Определение «галактические» позволяет отделить их от других высокоскоростных частиц, к примеру – космических лучей сверхвысоких энергий, которые довольно редки и, вероятно, зарождаются они в других галактиках. Есть ещё Солнечные космические лучи, — они относительно слабы и появляются вследствие взрывов на Солнце. Их часто называют солнечными протонами, и они опасны для космонавтов и космических кораблей, но на земной поверхности вряд ли имеют какое‑либо значение. Аномальные солнечные космические лучи также незначительны. Они исходят от дальних ударных волн в магнитном поле Солнца и представляют интерес только для ученых в области космонавтики. Космические лучи существуют так давно, что они не могли не стать активным участником процесса формирования-зарождения новых звезд и планет: мы вынуждены констатировать, что не только наша планета, но и всё живое на ней, включая нас с вами, произошли из «звёздного мусора». Как выразился однажды Артур Эддингтон: «Все мы – случайно охладившиеся кусочки звёздной материи, кусочки звёзд, у которых что-то не заладилось».

Сами порожденные взрывами сверхновых звёзд, благодаря своей многочисленности и большой кинетической энергии эти заряженные частицы оказывают давление на газ, распределенный в пространстве между звёздами. И ещё они «помогают» галактическому магнитному полю сопротивляться силе гравитации, пытающейся прижать межзвёздный газ к срединной линии диска галактики: если бы ей (гравитации) это удалось – она сделала бы его таким же плоским, как кольца Сатурна. Диск ярких звезд, который мы видим с ребра и называем Млечным Путем, стиснут с обеих сторон гравитацией. Силовые линии сплющенного растянувшегося магнитного поля прокладывают себе путь через весь диск, и вынуждают блуждающие заряженные частицы следовать «за собой» в пределах этого диска. По сравнению, скажем, с геомагнитным полем, магнитное поле галактики очень слабое, но занимает оно огромные пространства – многие тысячи световых лет. А из школьного курса физики известно, что энергия магнитного поля пропорциональна объёму.

Межзвёздный газ, магнитное поле и космические лучи – все они действуют сообща, но их содружество не очень надежно, поэтому иногда члены этого «коллектива» остаются беззащитными перед гравитацией, и та может локально изменять форму магнитного поля, а следовательно, направление космических лучей. В результате гравитации удаётся загнать около половины межзвёздного газа в относительно плотные облака. Однако нельзя сказать, что космические лучи и магнитное поле «сопротивляются» гравитации напрасно – именно благодаря этому сопротивлению газовые облака получаются небольшими и достаточно плотными, чтобы впоследствии из них образовались звёзды.

Впервые космические лучи обнаружил австрийский физик Гесс более ста лет назад, но интерес к ним всё это время проявляли «только лишь» специалисты в области физики высоких энергий и физики элементарных частиц. Но в конце прошлого века изучением космических лучей занялись климатологи и метеорологи. Правда – с помощью физиков, ибо тут без физиков никуда. И главным «помощником» климатологов стал датский физик Хенрик Свенсмарк. Это он открыл, что космические лучи могут влиять на климат, а также и то – как они это делают. Его исследования показали, что чем больше космических лучей, тем больше облаков и тем прохладнее наш мир – по той причине, что космические лучи участвуют в образовании облаков – важнейшего регулятора температуры.

Порой самого Хенрика Свенсмарка брали сомнения – а что сильнее влияет на нашу погоду: близкое к нам «большущее» Солнце, или прилетающие из неведомого далёка маленькие заряженные частицы – космические лучи? Многолетние исследования Свенсмарка развеяли его сомнения в этом вопросе.

Что же такое «тяжелые электроны»?

Первичные космические лучи, прилетающие издалёка к нашей планете, сталкиваются с ядрами азота, кислорода и других элементов в верхних слоях атмосферы, создавая потоки направленных вниз новых частиц – вторичных космических лучей. Эти новые частицы продолжают сталкиваться между собой, и таким образом высоко-энергетические «зачинщики» могут производить ливень из миллионов или даже миллиардов заряженных частиц. Физики с помощью контрольно-измерительных приборов наблюдают за этим сложным ходом событий, в котором участвуют гамма‑лучи и множество субатомных частиц различных видов, но лишь очень немногим из этих частиц удастся попасть в нижние слои атмосферы.

Контрольно‑измерительные приборы показывают, что после первых ударов по атмосфере интенсивность космических лучей даже возрастает, так как рождается колоссальное количество вторичных частиц. В 15 километрах над землей их интенсивность достигает своего пика, и частиц становится приблизительно в два раза больше, чем было первичных космических лучей, перед тем как они врезались в воздух. Но до уровня моря доходит лишь одна двенадцатая часть, —  настолько эффективна наша воздушная преграда. Среди вторичных космических лучей была обнаружена новая частица мюон. Мюон во всем был похож на электрон, кроме двух параметров: его масса превышала массу электрона в двести раз, и это была нестабильная частица. Потому его и назвали «тяжелым электроном».

Возникают «тяжелые электроны» в результате распада пиона – другой ядерной частицы, образующейся в воздухе при самых первых ударах космических лучей. Мюон-«тяжелый электрон» живёт лишь две микросекунды, пока не «сбросит» два призрачных нейтрино (нейтральных и «почти невесомых» частиц) и не станет обычным электроном (обычным, но очень высокоэнергетическим). «Тяжелые электроны» — это единственный вид заряженных частиц, способных в большом количестве достигать земной поверхности и терять при этом совсем немного энергии. Обычные электроны на это не способны. Хотя обычные электроны есть и в первичных, и во вторичных космических лучах, они слишком легки, чтобы войти в воздушное пространство и затем «склонить» молекулы воздуха к обычному химическому взаимодействию. С другой стороны, намного более тяжелые частицы протоны и их нейтральные братья нейтроны с излишней готовностью вступают в связи с атомными ядрами в молекулах, быстро теряют энергию и «увязают» в бесконечных ядерных реакциях. Из полутора тысяч протонов и нейтронов, свободных на высоте 15 километров, только один достигает уровня моря. Что же касается «тяжелого электрона», то он «не склонен» вступать в реакции с другими атомами, довольно лёгкий в той мере, чтобы энергетика реакций в атмосфере производила такие частицы в массовых количествах, и он обладает достаточным количеством движения, чтобы добраться до поверхности земли.

Была одна «проблема» у этих частиц: жизнь мюонов так коротка, что они успели бы пробежать лишь шестьсот метров по атмосфере без малейшей надежды достичь поверхности Земли. Но тут на помощь мюонам пришел Альберт Эйнштейн – его теория относительности, растягивающая время для высокоскоростных путешественников. Мюон двигается очень быстро – с околосветовой скоростью, и его «внутренние» часы идут так медленно, что позволяют растянуть чисто номинальную жизнь, длящуюся две микросекунды, в сто раз и даже больше. Благодаря этой «поблажке» мюоны уверенно продви-гаются к уровню моря, где они составляют 98 процентов всех вторичных космических лучей. Остальные – это немногие уцелевшие протоны и нейтроны.

Для того чтобы дать мюонам необходимую продолжительность жизни (или высокие скорости – другими словами), их «родители» (а это пион и «его родители») сами должны быть очень высокоэнергетическими частицами. Таких среди первичных лучей относительно немного, но это с лихвой окупается их большой эффективной массой, когда релятивистский эффект (спасибо Эйнштейну) увеличивает ординарную массу высокоэнергетического протона (а это главная составляющая космических лучей) в сто раз. При этом выделяется энергия, достаточная для создания широких ливней вторичных частиц, где среди прочих будет и большое количество стремительных мюонов.

«Тяжелые электроны», облака, погода, климат.

Где мюоны-электроны – а где облака? Какая может быть связь между ними? И как может «космический пришелец» мюон влиять на температуру нашего воздуха и на осадки? О мюонах мы уже немножко знаем, давайте теперь познакомимся с облаками.

Во многом облака и есть погода. Это верно и для нас – «сторонних» наблюдателей, и для специалистов-метеорологов. Мы на себе ощущаем, что облака охлаждают землю, когда тучки набегают на солнце в тёплый летний денёк – в тени всегда прохладнее. Какими бы серыми ни казались облака нам снизу, если вы взглянете на них сверху, например, с горы или из самолета, – они будут сиять белизной. Они отражают обратно в космос около половины поступающего к нам солнечного света, который в противном случае мог бы согреть землю под ними. К тому же они поглощают какую‑то часть солнечной радиации. В целом, в своей совокупности облака – это мощный «холодильник» нашей планеты. Исключение составляют только высокие тонкие облака, которые обладают согревающим эффектом. Высокие перистые облака (6 – 9 км, и выше) настолько холодны – их температура приблизительно минус 40 градусов Цельсия, – что они излучают в космос намного меньше тепла, чем задерживают его в виде инфракрасного излучения, идущего от Земли. С другой стороны, самые эффективные «морозильники» – это густые облака на средних высотах (3 – 6 км), но в каждый данный момент времени они накрывают не более 7 процентов земной территории. А вот низкие (ниже 3000 м) облака могут покрыть в четыре раза бóльшую площадь. На их долю приходится 60 процентов общего охлаждения. Мало того, что они препятствуют солнечному свету, их относительно тёплые верхушки эффективно излучают «своё» тепло в космос. А лидерство по охлаждению Земли среди низких облаков принадлежит широким и плоским покрывалам слоисто‑кучевых облаков, простирающихся над 20-ю процентами земной поверхности. Чаще всего их можно увидеть над океаном. Облака в целом по планете уменьшают эффективность солнечного света на 8 процентов. Если ничего больше не менять, а только убрать этот огромный «солнечный зонтик», планетарная температура повысится приблизительно на 10 градусов Цельсия. И наоборот, увеличение количества низких облаков лишь на несколько процентов приведет к заметному похолоданию.

Количество облаков меняется год от года. Старательные летописцы-метеорологи записывали местные колебания погоды (попросту говоря, — наблюдения за облаками) на протяжении веков, но узнать, как ведут себя облака в целом на всей планете стало возможным только с появлением первых метеоспутников. С 1966 года они предоставляют синоптикам постоянные оперативные услуги, всё время улучшая качество и увеличивая зону покрытия.

В 1983 году начался «Международный спутниковый проект облачной климатологии», который стал объединять данные, поступающие с гражданских метеоспутников всех государств. В рамках этого проекта, осуществляемого под руководством Уильяма Россоу из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (Нью‑Йорк), ученые каждый месяц составляют усредненные карты облачного покрова, где поверхность Земли разделена на квадраты со стороной около 250 километров. Данные, предоставляемые спутниками, говорят о происходящих изменениях в распределении облаков над океанами и материками. И все эти данные говорят о том, что существует определенная связь между земными облаками и ритмами солнечной активности.

Но причём здесь «тяжелые электроны» — мюоны? А притом, что мюоны – это такие «особенные» космические частицы, которые способны сильнее всего воздействовать на климат: они достигают самых нижних слоев атмосферы и могут влиять на образование низких облаков, охлаждающих мир. Открытие того факта, что космические лучи могут влиять на климат (и как они это делают) принадлежит, как было уже сказано выше, физику Хенрику Свенсмарку, который возглавляет Центр солнечно‑климатических исследований в Датском национальном Космическом Центре. Свенсмарк предположил, что космические лучи, которым Солнце «разрешает» (вернее будет сказать – «не способно помешать») попасть в Солнечную систему и достичь планеты Земля, могут управлять облачностью на нашей планете. Больше космических лучей – больше облаков: изменения облачности год от года должны, по мнению ученого, следовать за колебаниями интенсивности космических лучей. Для доказательства этого предположения необходим был доступ к обширным спутниковым наблюдениям облачности. Первоначально Свенсмарк работал со сведениями, полученными метеоспутниками военно‑воздушных сил США и спутниками общего назначения серии «Нимбус» (НАСА). Но потом он «набрел» на «Международный спутниковый проект облачной климатологии» и смог получить более подробные данные за период с середины 1983‑го до конца 1990 года. Совпадение данных по изменениям облачности и солнечной активности было поразительным. С 1984 по 1987 год Солнце (его активность) понемногу слабело, и на Землю попадало больше заряженных частиц – производимых космическими лучами (чем «слабее» Солнце – тем больше космических лучей). Облачность над океанами тоже постепенно увеличивалась: за этот период она выросла приблизительно на 3 процента. Затем, с 1987 по 1990 год, интенсивность космических лучей снижалась (с повышением солнечной активности), и облачность также уменьшилась – на 4 процента. Эти результаты наводили на мысль, что изменения в облачном покрове, связанные с космическими лучами, могут оказать бóльший эффект на температуру Земли, чем малые колебания в интенсивности самого солнечного света. Облака, действительно, послушно следовали за космическими лучами. И это были  облака нижнего яруса. Исследования были продолжены. Когда «Международный спутниковый проект облачной климатологии» опубликовал очередную серию данных за период с июля 1983‑го по сентябрь 1994 года, Свенсмарк и его английский коллега Найджел Марш всевозможными способами анализировали эти данные, соотнося их с высотой и географическими координатами облаков. Они изучали, какие изменения происходили с низкими, средними и высокими облаками в определенном регионе в течение месяца, и сравнивали полученные результаты с данными о космических лучах. К 2000 году они смогли сделать четкий вывод: «Удивительно, но сильнее всего солнечное воздействие заметно на низких облаках». Другими словами, это облака, располагающиеся не выше 3000 метров над землей, где меньше всего заряженных частиц, – именно такие облака реагируют на ослабление или усиление потока космических лучей (зависящих от солнечной активности). Проведенный ранее эксперимент НАСА «Радиационный баланс Земли» также показал, что как раз низкие облака ответственны за 60 процентов общего охлаждения нашей планеты, вызываемого облачным покровом. Таким образом, признание ведущей роли низких облаков стало важным ключом для исследования связей между космическими лучами и климатом. А для такого исследования в первую очередь важна интенсивность высокоэнергетических космических лучей (порождающих «тяжелые электроны»), потому что они единственные способны достигать нижних слоев атмосферы. Статистика показывала: сочетаемость низких облаков и космических лучей, в среднем по годам, набирает 92 очка из 100 возможных – по нормам климатической науки это очень хорошая корреляция. А вот облака на средних и больших высотах, кажется, совершенно «безразличны» к вариациям космических лучей. Вероятно, это происходит потому, что на большой высоте заряженные частицы всегда в избытке, зато внизу они достаточно редки, поэтому их вариации более заметны. Кроме того, высотные облака состоят из кристалликов льда, а не жидкой воды, и механизм их формирования может быть совсем иным.

Как космические частицы «делают это» — как они управляют температурой на нашей планете? Когда в нижнюю атмосферу поступает больше заряженных частиц, верхушки нижних облаков становятся теплее и, следовательно, излучают больше тепла в космос, усиливая охлаждающий эффект (вызываемый увеличением количества низких облаков). Почему температуры вершин облаков таким вот образом отвечают на это космическое воздействие? Как предположили ученые, наиболее вероятная причина состоит в том, что в воздухе там – на вершинах облаков – образуется больше крохотных т.н. «точек» — будущих ядер конденсации («ядер «ядер», так сказать), на которых могут конденсироваться капли воды. Облака при этом становятся более мглистыми, это верно: хотя сами капельки совсем маленькие, их количество возрастает, – однако в итоге конденсированной влаги образуется всё же меньше (ядра конденсации – это ещё не конденсат), и, таким образом, облака получаются более прозрачными для тепла – инфракрасного излучения, идущего от Земли. Как сейчас можно видеть со спутников, по меньшей мере две трети облаков над океанами ведут себя таким «странным» образом. Образование таких «точек», подстегнутое космическими лучами, может вызвать потепление верхушек нижних облаков по всей Земле.

Если бы облачность просто росла и падала каждые одиннадцать лет, в ритме магнитной активности Солнца, регулирующей космические лучи, то в целом результат бы выровнялся, и мы не заметили бы сколько‑нибудь продолжительного влияния космических лучей («тяжёлых электронов») на климат. Но за последние сто лет средняя интенсивность космических лучей заметно упала, что повлекло за собой сокращение «всепланетного» облачного покрова и потепление Земли: в течение двадцатого века средняя мировая температура постепенно увеличивалась и в целом выросла на 0.6 градуса. Около половины этого потепления пришлось на период до 1945 года, когда Солнце увеличивало свою активность (долгопериодическую, — т.н. «вековую»), а количество заряженных частиц уменьшалось. Интервал с 1960‑го по начало 1970‑х – это годы заметного похолодания, которое чётко совпало с временным ослаблением магнитного поля Солнца и возросшим количеством космических заряженных частиц. Между 1975‑м и 1990 годами долгопериодическая солнечная активность вновь стала набирать обороты, интенсивность космических лучей уменьшилась, и потепление вернулось. Именно тогда беспокойство, вызванное приростом углекислого газа в атмосфере, достигло кульминации, и была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

Начиная с 1964 года напряженность солнечного магнитного поля возросла на 40 процентов. А в начале прошлого, 20-го века рост солнечной активности был ещё больше, и, таким образом, в общей сложности магнитная активность Солнца с 1901 по 1995 год увеличилась на 131 процент. Это означает, что в 1995 году сила солнечного магнитного поля была в 2.3 раза выше, чем в 1901‑м.

В период с 1975 по 1990 год, когда Солнце наращивало темпы своей магнитной активности, детекторы, установленные в городе Уанкайо (Перу), также зарегистрировали сокращение числа космических заряженных частиц в нижнем слое атмосферы. Получив эту поправку, Свенсмарк и Найджел Марш смогли подсчитать, что уменьшение количества соответствующих космических лучей с начала века составило 11 процентов. Переведя эти цифры на язык эффективности облаков, они пришли к выводу, что с того момента, как Солнце стало активнее, облачность на малых высотах снизилась на 8.6 процента. Вывод: «потепление в двадцатом веке, связанное с усилившимся излучением на уровне низких облаков (из-за уменьшения количества низких облаков), можно приблизительно оценить как 1.4 ватта на квадратный метр». Совпадение было «невероятное» — Межправительственная группа экспертов по изменению климата использовала эти же 1.4 ватта на квадратный метр, рисуя картину антропогенного глобального потепления, спровоцированного выбросами углекислого газа (сейчас эта «группа экспертов» своё мнение поменяла). По мнению физика Свенсмарка, заряженные частицы («галактические» космические лучи), проникающие в нижние слои атмосферы, оказывают бóльшее влияние на климат, чем любые другие «агенты солнечного влияния». И уж куда большее, чем природные силы Земли, к примеру, — извержения вулканов. Таково мнение основателя новой науки космоклиматологии, — название это «придумали» Свенсмарк и его коллеги.

Согласно измерениям метеоспутников, облачный покров Земли ритмично изменялся на протяжении нескольких лет, идя след в след за изменением количества пятен на Солнце: он (облачный покров) явно ориентировался на эффективность солнечного ветра, регулирующего потоки космических лучей, которые достигают Земли. Это подтолкнуло ученых провести эксперименты в области химии атмосферы, — для разгадки механизма явления. Были проведены опыты, которые продемонстрировали, как электроны, высвобождаемые заряженными частицами, а именно – мюонами, распадающимися на электроны и нейтрино, — ускоряли процесс образования кластеров – «капелек» молекул серной кислоты – наиболее важного источника ядер облачной конденсации. По всей планете капельки серной кислоты – это самый важный фактор образования облаков. А для «рождения» таких капелек требуется немного воды (молекул воды). И здесь наши «очень высокоэнергетические» электроны оказались ключевыми игроками. Достаточно было всего лишь одного электрона, «прилепившегося» к молекуле кислорода, чтобы она стала «привлекательной» для молекул воды. Несколько таких молекул собираются вместе и создают водяной кластер. Будучи активирован озоном и имея в достатке двуокись серы, водяной кластер становится центром, где начинает образовываться – и накапливаться – серная кислота. Таким образом, старое представление о том, что молекулы серной кислоты сначала образуются под действием ультрафиолетового света, и лишь затем медленно стекаются в группы-«комочки», — можно признать недействительным. Опыты, проводимые Свенсмарком и его командой, показали, как молекулы серной кислоты рождаются в виде молекулярных кластеров – во всяком случае, на самой первой стадии образования «точек» — будущих ядер конденсации. В самом начале электрон выступает в роли клея, крепко скрепляющего всю конструкцию. Но когда кластер, пусть ещё очень маленький, накапливает несколько молекул серной кислоты, он становится достаточно устойчивым, чтобы вести самостоятельное существование. Электрон теперь может двигаться, «скачкáми», дальше (энергии у него хватает), найти другую молекулу кислорода и начать строить новый кластер. Таким образом, он действует как катализатор, который стимулирует химические реакции и при этом не расходует себя. По оценке ученого, такому «скачущему» электрону нужно было около одной пятой доли секунды, чтобы образовать целую гроздь капелек серной кислоты. К тому времени как кластер накопит около семидесяти молекул серной кислоты, он увеличится в диаметре от 1 до 3 нанометров, и его уже можно будет распознать как сверхмалую «точку». Такой процесс исследователи наблюдали при проведении опытов в лабораторных условиях, — такой же процесс должен происходить и в небе над нашими головами (см. рис.). Сверхмалые «точки» вырастают в полноразмерные ядра облачной конденсации и ежедневно высеивают зёрна для образования новых облаков.

Таким вот образом ученые разобрались в том, чтó сеет зерна и чтó образовывает «ядра ядер». Эта причина – электроны, высвобожденные космическими лучами. И не «любыми» космическими лучами, а – мюонами, которые называются «тяжелыми электронами». Эти «тяжелые электроны» при своём распаде порождают «обычные», но высокоэнергетические электроны, которые и творят всю вышеописанную «химию». Когда в атмосферу проникает мало космических лучей, таких электронов высвобождается меньше, низких облаков тоже становится меньше (холодильник уменьшается), и Земля начинает нагреваться. В течение двадцатого века «магнитная защита» Солнца усилилась более чем вдвое и, таким образом, сократила как количество заряженных частиц, попадающих на Землю, так и количество облаков, и это вполне объясняет бóльшую часть глобального потепления, о котором рапортуют ученые‑климатологи.

Что будет дальше – в ближайшем будущем? Некоторые эксперты утверждают, что солнечное магнитное поле, более чем удвоившее свою силу в течение двадцатого века, будет оставаться сильным до 2020‑х годов, а это означает, что приток космических лучей не увеличится, облаков станет ещё меньше, и продолжится рост среднемировой температуры. Другие же подозревают, что напряженность поля ужé достигла своего пика и вскоре начнёт падать. Пока ясно одно: связь между космическими лучами, облаками и климатом выявлена, и она чрезвычайно важна. Любая попытка предсказать климат на годы и десятилетия вперед будет теперь опираться на возможность прогнозировать вариации космических лучей. А колебания потоков космических лучей, знáчимые для земного климата, зависят от изменений в солнечном магнитном поле – от изменений солнечной активности. Поэтому, если кто‑то хочет составить серьезный климатический прогноз, он должен прежде всего научиться предсказывать поведение нашего Солнца, циклы его магнитной активности-переменности, поскольку основную работу по отклонению и отражению космических лучей выполняют не «регулярные» силовые линии «спокойного» Солнца, а те интенсивные, пусть и маломасштабные возмущения магнитного поля, которые возникают во время повышенной солнечной активности.

Таким образом сбылось пожелание-завещание Элеоноры Лир о том, что «…в поисках первопричин крупных климатологических аномалий должен будет совершиться выход из сферы влияния земных сил в силовые поля космических агентов», и что «…новая климатология подойдет к истокам климатических явлений на земле – к связи их с космическими причинами».

Вернёмся к началу рассказа, к «сомнениям» Свенсмарка: что же сильнее влияет на нашу погоду и климат: близкое к нам «большущее» Солнце, или прилетающие из неведомого далёка маленькие заряженные частицы – космические лучи? Другими словами: с кого же нам спрашивать в пéрвую очередь, ктó «главный» по этому вопросу?…

С одной стороны, Свенсмарк и К° ясно показали, что влияние космических лучей сильнее и эффективнее всех прочих агентов влияния, включая и Солнце, причем при любых временных масштабах, вплоть до миллиардов лет назад – до зарождения жизни на нашей планете (про «миллиарды лет назад» будет следующий наш рассказ). С другой стороны, — всё это время, все эти миллиарды лет на длинную «несущую» волну космических лучей накладываются более короткие интервалы колебаний магнитной активности Солнца: оно всё время модулирует колебаниями своей, мéньшей, энергии колебания энергии потоков космических галактических лучей, которая (энергия лучей) многократно превышает солнечную. И именно эта «мéньшая» солнечная энергия на каждом отрезке длинной волны более высокой энергии космических лучей поддерживает на нашей планете тóт климат и ту погоду, которые способны пережить живые организмы. Так кто же здесь главный? Свенсмарк приходит к выводу, что наше Солнце «триедино» — едино в трёх лицах. Оно проявляет себя трояким образом: испускает видимый и невидимый свет, освещающий и обогревающий нас; гонит солнечный ветер, воздействующий на геомагнитное поле; и модулирует потоки космических лучей, спасая нас от гибельных для всего живого высокоэнергетических частиц.

Потоки космических лучей в течение миллиардов лет беспрерывно и активно вторгаются в окрестности Солнечной системы, их совокупная мощность примерно в два раза превышает силу всего звёздного света, который мы видим с Земли. Но нам, можно сказать, повезло, — потому что планеты Солнечной системы находят укрытие внутри огромного «солнечного» магнитного поля, которое «отбивает» больше половины космических лучей назад, к звёздам (резонно предположить, что такую же защитную функцию исполняет и «внешнее» магнитное поле – межзвездное-галактическое: оно защищает нас («внутренности» нашей Галактики) от ещё более энергичных и более опасных межгалактических лучей).

Недавно ученые-астробиологи попытались оценить роль магнитного поля в создании и поддержании условий жизни на Земле, а также, возможно, и на внесолнечных планетах. В 2005 году Европейское космическое агентство разработало долгосрочную программу изучения и мирного освоения космоса. Доклад об этой программе, озаглавленный «Взгляд во Вселенную: космическая наука в Европе в 2015–2025 годах», был подготовлен под руководством итальянского астрофизика Джованни Биньями. Авторы доклада в самом начале своей работы говорят о необходимости понять, какие физические условия влияют на появление жизни во Вселенной, и подчеркивают магнитную взаимозависимость между звездой и её системой планет: «Условия жизни на Земле поддерживает медленно эволюционирующее Солнце, которое обеспечивает почти постоянную освещенность планеты, а также защищает нас от высокоэнергетических частиц, поступающих от сверхновых звезд Галактики. Солнечный ветер, срывающийся с горячей солнечной короны, пронизывает всю гелиосферу и выносит вихревые магнитные поля к периферии Солнечной системы, что решительным образом снижает приток космических лучей. Таким образом, чтобы дать полную характеристику условий, необходимых для поддержания жизни, особенно в её развитой форме, мы должны как можно глубже понять магнитную систему Солнца, её изменчивость, её взрывчатый характер, проявляющийся в гигантских выбросах солнечного вещества, и взаимодействия между гелиосферой и магнитосферами и атмосферами планет».

Б  И Б Л И О Г Р А Ф И Я

1. Свенсмарк Хенрик, Колдер Найджел, «ЛЕДЕНЯЩИЕ ЗВЕЗДЫ. Новая теория глобальных изменений климата», (Москва, 2011г)