{ Блог о природе }

Глобальное потепление может смениться глобальным похолоданием. Как это уже происходило много раз в истории Земли. Но неизвестно, когда это произойдёт.

В настоящее время очень много говорят о проблеме глобального потепления. Цена этого вопроса составляет многие миллиарды, а скорее, триллионы долларов. Слабым отголоском шума по этому поводу является нобелевская премия мира бывшему вице-президенту США Альберту Гору за фильм о глобальном потеплении.

Суть шумного информационного потока о глобальном потеплении такова: человечество в ходе своей деятельности выделяет слишком много углекислого газа, который порождает «парниковый эффект». В результате чего на поверхности Земли повышается средняя температура со всеми вытекающими последствиями — разрастаются пустыни, тают ледники, поднимается уровень мирового океана, затапливаются низко расположенные участки суши. Это затопление суши отнимет землю у многих миллионов людей, сократит площадь многих прибрежных стран. Все эти болезненные последствия глобального потепления могут привести к переселению народов и к войнам за территории, за пищу, за воду. Отсюда делается безапелляционный вывод, что человечеству ради своего спасения необходимо не просто ограничить, а срочно уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу.

Что глобальное потепление сегодня происходит, вытекает из многолетних наблюдений за температурой на тысячах метеостанций, разбросанных по всей Земле. Но вот обоснованность популяризируемого сегодня категорического ответа на вопрос: «ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ПРИЧИНОЙ этого потепления?» лично у меня вызывает большое сомнение. Скорее, даже уверенность в ошибочности «парникового» ответа.

Посмотрим, на чём базируется нынешнее объяснение глобального потепления. Геофизики на основе изучения состава пузырьков атмосферного воздуха, законсервированного во льдах различного возраста в разных географических точках, пришли к выводу, что концентрация углекислого газа в атмосфере Земли и её средняя температура в различные геологические времена, в том числе, во времена предыдущих оледенений и ПОТЕПЛЕНИЙ(!) находятся во взаимно однозначной зависимости: бОльшим средним температурам атмосферы соответствует бОльшая концентрация СО2 в атмосфере (http://ru.wikipedia.org/wiki/Глобальное_потепление). Вот, в основном, на базе этого надёжно установленного однозначного соответствия температуры и концентрации СО2 (вытекающего из результатов измерений) и был сделан категорический однонаправленный вывод, что ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ АТМОСФЕРЫ (глобальное потепление) ЯВЛЯЕТСЯ СЛЕДСТВИЕМ РОСТА КОНЦЕНТРАЦИИ СО2 в ней в результате бурной хозяйственной деятельности человека, что и приводит к печальным последствиям.

Но так ли безальтернативен вывод? Этому безапелляционному выводу противоречит уже тот геологический факт, что ледниковые периоды приходили на нашу Землю много раз. Понятно, что каждый глобальный ледниковый период сменялся очередным глобальным потеплением, за которым, в свою очередь, наступало глобальное оледенение, и так далее. Понятно, что в те далёкие времена предыдущих оледенений и потеплений человечество находилось ещё в зародышевом состоянии. Бурной хозяйственной деятельности с гигантскими выбросами СО2 человечество не вело, и вести не могло. Так что ПРЕДЫДУЩИЕ ГЛОБАЛЬНЫЕ ПОХОЛОДАНИЯ И ПОТЕПЛЕНИЯ заведомо НЕ БЫЛИ РЕЗУЛЬТАТОМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.

Можно, конечно, для поддержания господствующего ныне ответа заняться поисками источников СО2 для объяснения предыдущих глобальных потеплений (активизация вулканической деятельности, падение на Землю спец. комет и т.п.).

Но гораздо проще, оставаясь в рамках однозначной связи температуры атмосферы и концентрации СО2 в ней, сменить утверждение о причине и следствии на прямо противоположное и предположить, что, наоборот, ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ БЫЛО ПРИЧИНОЙ УВЕЛИЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СО2 в атмосфере, а не наоборот, как это принято считать сегодня. А как потепление может приводить к повышению концентрации СО2, описано у многих авторов.

Само же ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ ОБУСЛОВЛЕНО УВЕЛИЧЕНИЕМ ПОТОКА ТЕПЛА ОТ СОЛНЦА, приходящего на Землю.

Камнем преткновения для принятия декларируемого нами тезиса (что именно глобальное потепление вследствие увеличения потока солнечного излучения является причиной роста СО2 в атмосфере Земли, а не наоборот) сегодня является господствующая убеждённость в постоянстве светимости нашего Солнца, которое является, можно сказать, единственным исходным поставщиком тепла для всего сущего на Земле. Солнце поставляет 1.4 кВт/м² на площадку, перпендикулярную его лучу на орбите Земли. А в среднем — 0.35 кВт/м² (350Вт/м²), учитывая, что площадь всей сферической поверхности Земли (4?R²) в четыре раза больше площади её проекции на плоскость (?R²). Практически вся солнечная энергия, падающая на Землю, так или иначе переизлучается в окружающее пространство (после ряда превращений и задержек). В то же время поток тепла из земных глубин имеет величину порядка 0.1 Вт/м² , то есть в 3500 раз меньше. Так что влияние внутреннего тепла Земли на температуру на её поверхности практически отсутствует.

Убеждённость в постоянстве светимости Солнца (без достаточных на то оснований) частично базируется на наблюдаемом постоянстве нашего светила. Но в основном — на теориях генерации тепла в термоядерных реакциях в недрах звёзд.

С другой стороны, из наблюдений за Солнцем известно, что на нём появляются тёмные («холодные») пятна с периодом в 11 лет (приблизительно период обращения Юпитера вокруг Солнца). Появление «холодных» пятен на Солнце свидетельствует, что его светимость далеко не постоянна. Поэтому не совсем понятно, почему у сторонников «парникового» объяснения глобального потепления так популярна убеждённость в абсолютном постоянстве светимости Солнца.

Но, если мы декларируем непостоянство светимости Солнца, то какую причину этого непостоянства мы можем указать? Что может повлиять на излучательную способность нашего Солнца, на процессы термоядерного синтеза в его недрах, где царят гигантские давления и температуры? Процессы термоядерного синтеза в солнечных недрах идут под защитой тепло- и другой изоляции от внешнего мира толщиной в несколько сотен тысяч километров. Может ли что-либо при такой изолированности солнечных недр повлиять на ход процессов в них? Казалось бы, ответом является категорическое «НЕТ»!

Но давайте посмотрим на процесс движения тепла из глубин солнечных недр (где тепло генерируется) через эти самые недра, через верхние слои Солнца, через открытый космос к нашей Земле, температура атмосферы которой однозначно определяется потоком энергии, приходящей от Солнца...

Категорическое отрицание изменчивости потока солнечной энергии не выдерживает критики уже хотя бы потому, что мы наблюдаем солнечные пятна. Эти пятна имеют огромные размеры — гораздо больше Земли. А их температура ниже температуры окрестностей пятен на 1.5?2 тысячи градусов Кельвина. И на примере солнечных пятен мы видим, что поток тепла через поверхность Солнца может меняться даже при совершенно неизменной генерации тепла внутри Солнца.

Рассмотрим природу солнечных пятен несколько подробнее. Практически все мы знаем, как работает асинхронный электродвигатель: электропроводящий якорь электродвигателя стремится оставаться НЕПОДВИЖНЫМ относительно магнитного поля, которое вращается вокруг оси электродвигателя с частотой напряжения в электрической сети (у нас 50 герц, в некоторых странах 60 герц). Поэтому и якорь электродвигателя вращается вслед за магнитным полем, и вместе с ним (с небольшим отставанием). Другой пример остановки («замораживания») проводника в магнитном поле часто демонстрируется в следующем опыте на физическом практикуме: Над промежутком между полюсами сильного магнита отпускают металлическую (проводящую) монету. Монета стремительно ускоряется под действием силы тяжести. Но, достигнув промежутка между полюсами магнита, где магнитное поле особенно велико, монета как бы застывает, зависает, и далее продолжает падать очень медленно. Эти два примера иллюстрируют «застывание», «вмораживание» проводника в магнитное поле.

Поэтому и наблюдаются пятна с более низкой температурой на Солнце. Пятна возникают следующим образом: из недр Солнца к его поверхности тепло доставляется конвекционными потоками ионизированного высокой температурой солнечного вещества (в основном, водорода); с солнечной поверхности всё поступившее тепло излучается в космическое пространство. Под некоторыми участками солнечной поверхности текущая конфигурация магнитного поля Солнца так сильно замедляет движение конвекционных потоков ионизированного проводящего газа, что этот участок без достаточного притока тепла снизу в результате отдачи тепла в космос посредством излучения успевает остыть больше соседних участков. Потому и проявляются на поверхности Солнца тёмные пятна, в которые глубинное солнечное тепло доставляется медленнее, чем в их окрестности.

Таким образом, видим, что благодаря торможению в солнечном магнитном поле электропроводящий теплоноситель (ионизированный газ солнечной атмосферы) доставляет тепло из солнечных глубин к его поверхности менее эффективно. Поэтому при увеличении Магнитного Поля (МП), по крайней мере, верхние слои Солнца (200 тысяч километров — от 0.7R Солнца до R=696 000 км) начинают отводить тепло из солнечных глубин медленнее. Так что можно сказать, что при при увеличении МП Солнца увеличиваются теплоизоляционные свойства его верхних слоёв, переносящих тепло за счёт конвекции в проводящем газе.

Возражений против возможности изменения МП Солнца не видно. Локальные изменения МП Солнца мы наблюдаем постоянно (в области пятен, различных выбросов). А что касается изменений глобального МП Солнца, то они тоже вполне возможны. Точно так же, как возможны произошедшие в прошлом инверсии МП Земли, достоверно зафиксированные методами палеомагнитологии. Более того, возможно, что существенные изменения МП Земли и МП Солнца имели одни и те же причины. Связь между изменениями МП Земли и Солнца можно было бы подтвердить или опровергнуть путём кропотливого сопоставления изменений палеомагнитного поля Земли и геологических признаков похолоданий и потеплений.

Что тепло к поверхности Солнца доставляет конвекция, видно из следующего: На поверхности Солнца наблюдаются ячеистые структуры — гранулы. Эти видимые на поверхности Солнца структуры образуются реальными конвективными ячейками, в центрах которых более горячие и лёгкие газы плотностью 10^-8 до 10^-9 г/см³ (10^-5 до 10^-6 кг/м³) поднимаются из солнечных глубин со скоростью порядка 15000 м/сек (http://www.kosmofizika.ru/spravka/atm_s.htm ). Скорость солнечных газов измеряется по Допплеровскому смещению спектральных линий этих газов. А по краям ячеек остывшие примерно на 300?С (и потому более тяжёлые) газы опускаются вглубь Солнца за следующей порцией тепла. Теплоёмкость одноатомных газов солнечных газов 12.47 Дж/(моль*Кельвин). Так что в верхние, излучающие слои Солнца тепло с интенсивностью порядка 64000 кВт/м² совершенно точно доставляется конвекцией. Тогда как в центральных областях звёзд (в Солнце до 0.7 R) тепло, по современным представлениям, передаётся посредством переизлучения.

Поэтому увеличение магнитного поля на Солнце,

• с одной стороны, будет приводить к уменьшению температуры поверхности Солнца (при условии постоянства температуры на нижней поверхности некоторого слоя солнечной атмосферы). Но,
• с другой стороны, усиление теплоизолирующих свойств верхних слоёв Солнца (как и любой другой звезды) с необходимостью приведёт к увеличению температуры в недрах Солнца. И вследствие увеличения температуры — кинетической энергии сталкивающихся ядер лёгких химических элементов — к увеличению частоты случаев реакций термоядерного синтеза внутри звезды. То есть, к увеличению интенсивности выделения энергии в недрах Солнца.

Проиллюстрируем эти зависимости на схематической диаграмме:

Зависимость теплопроводности, температуры недр и светимости от величины магнитного поля Солнца (звезды).

Здесь:

МП — величина напряжённости магнитного поля,

G — теплопроводность верхних слоёв звезды

T — температура недр и интенсивность термоядерного синтеза

I — светимость звезды (интенсивность излучения атмосферы звезды)

На рисунке для большей наглядности изображены очень сильные перепады величины магнитного поля звезды. При резком увеличении МП сразу же падает светимость звезды. Но постепенно из-за более медленного отвода тепла из центральных областей звезды температура там повышается и увеличивается интенсивность термоядерных реакций. То есть, существенно увеличивается генерация тепла. Что, в конце концов, приводит к повышению светимости звезды при сильном МП до более высокого уровня, чем в отсутствие МП.

При резком уменьшении МП теплопроводность верхних слоёв звезды резко увеличивается. Накопленное ранее тепло быстро переносится конвективными потоками к поверхности. И светимость звезды резко увеличивается. Но постепенно тепло, накопленное в недрах звезды при сильном МП, излучается. Интенсивность термоядерного синтеза, а вместе с ней и светимость звезды падает ниже среднего.

В общем, проблему объяснения глобального потепления мы свели к зависимости светимости Солнца от напряжённости магнитного поля в его верхних слоях. Но у нас пока нет данных для прогноза поведения магнитного поля Солнца даже на ближайшее будущее. И вполне возможно, что в скором будущем ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ сменится ГЛОБАЛЬНЫМ ПОХОЛОДАНИЕМ без какого бы то ни было участия человека, или даже вопреки ему. Рано или поздно это произойдёт, как это уже не раз происходило в истории Земли. Но как скоро?

Из рассмотрения рисунка хорошо видно, что колебания величины магнитного поля Солнца (звезды) с необходимостью приводят к колебаниям потока тепла с его поверхности и, следовательно, к колебаниям температуры на поверхности нашей Земли. То есть, к глобальным потеплениям в конце эпох сильного магнитного поля и к глобальным оледенениям в конце эпох слабого магнитного поля Солнца.

Правда, мы пока не имеем достаточно обоснованного (согласованного с нынешними знаниями) объяснения колебаний магнитного поля нашего Солнца.

Попутно отметим, что колебания светимости переменных звёзд некоторых типов вполне могут быть объяснены колебаниями интенсивности магнитных полей на этих звёздах. Скажем, вследствие изменения положения звёзд относительно их невидимых спутников с сильными магнитными полями или по другим причинам.

Написано в: Геофизика (Планетология), Природные явления от vnshumilov 31 комментариев » Метки: глобальное потепление, глобальное похолодание, магнитное поле Солнца, оледенение, парниковый эффект, пятна на Солнце, светимость Солнца