Удивительная Солнечная система - Александр Громов

Между прочим, расширение центральных областей Солнца должно приводить и к уменьшению его фотонной светимости! Ее теоретическая зависимость от времени несколько иная, чем у нейтрино (хотя бы потому, что фотонам требуется значительное время, чтобы выбраться наружу), но общий характер тот же: быстрый спад, затем медленный рост до нормального уровня. И это, по мысли авторов гипотезы, непринужденно объясняет причину ледниковых периодов в геологической истории Земли.

Гипотез, пытающихся объяснить те или иные аспекты прошлого Земли (скажем, массовые вымирания) с чисто астрономических позиций, вообще придумано множество, и практически все они не выдерживают испытания на прочность. Подвергнуть такому испытанию гипотезу Эзера и Камерона тем более легко, что ледниковые периоды вплоть до протерозоя известны, что называется, наперечет.

Хочу подчеркнуть: климаты далекого прошлого – это не гадание на кофейной гуще, а строгая наука. Палеотемпературы впервые измерил американец Юри еще в 1950 году, пользуясь методом, основанным на соотношении изотопов кислорода 18O и 16O. Наличие либо отсутствие в соответствующих слоях следов той или иной биоты тоже помогает делу. Например, если найдены отпечатки кораллов, это значит, что море, в котором они жили, было теплым. Наконец, давно известны прямые свидетельства оледенений в виде скал с характерными бороздами и царапинами, оставленными вмороженными в ползущий ледник валунами. Есть и другие признаки, по которым можно довольно точно судить о климате, их много, и не стоит на них останавливаться в астрономической книжке.

Сейчас как раз ледниковый период. Он начался в плейстоцене примерно 1,5 млн лет назад и вроде пока не собирается заканчиваться. Тем очевидным фактом, что на месте Ботнического залива в нашу эпоху нет трехкилометровой толщи льда, а языки ледника не доходят до Киева и Самары, мы обязаны современному межледниковью, начавшемуся около 13 тыс. лет назад. Во время плейстоценового оледенения уже было несколько таких межледниковий, так что нынешний климатический режим на Земле можно с оговорками назвать «штатным». Ну а раньше?

Весь мезозой и начало кайнозоя на Земле держалась термоэра – в отличие от нынешней криоэры. В термоэрах климат на Земле был выровненным, и в атмосфере существовала единственная конвективная ячейка, переносящая тепло из экваториальной зоны к полюсам. На экваторе расстилались сухие пустыни, а в более высоких широтах господствовал субтропический и теплоумеренный климат (лишь вблизи полюсов – умеренный, однако и там умудрялись выживать некоторые виды динозавров). Иными словами, не существовало ни тропического, ни арктического климата. Оледенений в мезозое не было вообще. Предшествующее же нашему оледенение, когда климат был похож на современный, то есть чересчур жаркий в тропиках и чересчур холодный в высоких широтах, случилось в каменноугольном периоде около 300 млн лет назад (Гондванское, оно же карбоновое, оледенение).

Это уже не 100 млн лет, как следовало бы из гипотезы Фаулера – Эзера – Камерона. Но пусть. В конце концов, главное, чтобы была периодичность, верно?

Пойдем дальше в глубь геологических веков. Еще одно оледенение, оставившее следы в слоях, соответствующих ордовикскому периоду (495–445 млн лет назад), не было очень масштабным, и мы его учитывать не будем. А что раньше?

А раньше – вблизи границы венда и кембрия – имело место сразу несколько оледенений, мощнейшее из которых – Лапландское – было совершенно грандиозным. Датировка – примерно 600 млн лет. Выходит, периодичность все-таки существует, пусть и имеет втрое больший период, чем было вычислено?

Как бы ни хотелось простых объяснений – увы, не получается. Датировка весьма крупных оледенений перед Лапландским: 710, 820 и 850 млн лет. Ну и где же тут периодичность? Примечательно, что многие сторонники солярной гипотезы как причины оледенений отбрасывают ее, чуть только глубже вникнут в тему. Остаются лишь немногочисленные фанатики, раз за разом тщетно пытающиеся сложить этот пазл из датировок…

Проблема дефицита нейтрино была в конце концов разрешена способом, который не так давно казался весьма экзотическим. Объяснение предложил Б.М. Понтекорво еще в 1969 году, но лишь относительно недавно его удалось проверить в эксперименте. Суть в том, что нейтрино бывают трех видов: электронные, мюонные и тау-лептонные (таонные). Идея Понтекорво состояла в том, что электронные нейтрино (которые «ловятся» детекторами) могут спонтанно превращаться в мюонные и таонные, а также обратно. Это явление называется нейтринными осцилляциями. Таким образом, лишь треть времени солнечные нейтрино проводят в виде, пригодном для их обнаружения. А значит, реально их втрое больше, и для объяснения такого потока уже годятся давно существующие модели Солнца.

Правда, до сих пор есть сомневающиеся – но они всегда есть, это нормально. Тем интереснее, если из их сомнений выйдет какой-то толк.

В 1997 году появилось сообщение об открытии пульсаций потока солнечных нейтрино с периодом в 28,4 дня. Возможно, эти пульсации являются следствием реальных колебаний эффективности термоядерных реакций, но есть и другое объяснение: период колебаний потока нейтрино равен периоду вращения энерговыделяющего ядра Солнца, причем искажения в поток нейтрино вносятся в областях ядра с повышенной напряженностью магнитного поля. Традиционно считается, что нейтрино никак не взаимодействуют с магнитным полем, однако давно уже высказывались подозрения, что это не совсем так. В любом случае

Солнце делает нам большое одолжение, не только посылая непрерывный поток нейтрино, но еще и создавая условия для «натурного эксперимента», создать которые на Земле в лучшем случае очень дорого, а в худшем – пока невозможно.

Ну хорошо, а что же все-таки вызывает оледенения, если не Солнце? Я имею в виду не локальные оледенения в рамках одного ледникового периода, а сами ледниковые периоды? Есть хорошо обоснованная теория, выводящая неизбежность ледниковых периодов из дрейфа континентов. Расчеты показывают, что классическая термоэра с выровненным по всей Земле климатом наступает тогда, когда материки находятся не на полюсах, но и не на экваторе и когда они развернуты меридионально. В этом случае в океане возникает мощная экваториальная циркуляция воды, а от нее вдоль материков отходят течения к северу и югу; в полярных же бассейнах вода не застаивается в течениях типа нынешнего циркумантарктического. В мезозое ситуация с материками была если не оптимальна, то близка к таковой. В середине кайнозоя она ухудшилась (олигоценовый климатический хаос), а в плейстоцене пришла к тому, что мы сейчас имеем. Радует уже то, что история цивилизации пришлась все-таки на межледниковье…

Существуют теории, пытающиеся объяснить межледниковья и сменяющие их оледенения астрономическими факторами, – например, упомянутая выше теория Миланковича, предполагающая, что Земля время от времени переходит на несколько более длинную орбиту. Есть, однако, основания полагать, что смена оледенений и межледниковий в рамках одного ледникового периода есть автоколебательный процесс, для объяснения которого нет нужды привлекать космические факторы.

За что Солнце, по всей видимости, может отвечать, так это за небольшие колебания температуры в рамках межледниковья. Многим известен так называемый малый ледниковый период, продолжавшийся примерно с 1400 по 1900 годы. Ему предшествовал период атлантического оптимума (900-1300 годы), когда в Англии вызревал виноград, а Гренландия не зря была названа «зеленой страной». Астрономы не располагают данными об активности Солнца во время атлантического оптимума, зато располагают этими данными по крайней мере за вторую половину малого ледникового периода и позднее.

Период с 1645 по 1716 год получил название маундеровского минимума (в честь английского исследователя солнечной активности Э. Маундера). За весь этот период на Солнце наблюдалось крайне мало пятен, и были годы, когда их не наблюдалось вовсе.

Как следствие, полярные сияния в то время являлись редкостью. Героям фильма «Россия молодая», наблюдавшим «сполохи» в Архангельске как раз в период маундеровского минимума, сильно повезло. Прожив там несколько лет, они могли бы так ни разу и не увидеть ничего похожего на полярное сияние.

Отчетливо видно, что маундеровский минимум находится вблизи середины «малого ледникового периода». Случайно ли это?

По всей видимости, нет, если вспомнить зависимость солнечной постоянной от числа пятен. Вполне вероятно, что уменьшение потока солнечного излучения всего на о,2–0,3 % может вызвать понижение средней температуры на Земле на 1,5°, как это произошло на самом деле. Казалось бы, совсем небольшая величина, однако это не так. Для Северной и Центральной Европы понижение среднегодовой температуры всего на градус эквивалентно уменьшению продолжительности «сельскохозяйственного года» на целый месяц. Вспомним, что четыре из неполных шести лет правления Бориса Годунова были не просто неурожайными из-за губительных летних заморозков, но неурожайными катастрофически. Недостача каких-то пятнышек на Солнце привела к ужасающим народным бедствиям и в конце концов сгубила очень толкового правителя.