Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия

Звёздные циклы несопоставимы с периодом жизни на Земле и тем более со временем существования Homo sapiens – человека разумного. Бесчисленные вызовы природы сопровождали становление человечества, многие поколения сменили друг друга, пока уровень научных знаний не достиг общего понимания места Земли на полотне Мироздания. С этого момента получило естественнонаучное объяснение причин возникновения на ней жизни и той роли, которую в этом сыграл климат.

Своим состоянием он обязан Солнцу – звезде, в которой сосредоточенно 99,866% суммарной массы всей Солнечной системы. Каждую секунду термоядерный процесс превращает четыре миллиона тонн солнечного вещества в чистую энергию, которая в форме электромагнитных волн примерно за восемь минут достигает Землю и становится источником жизни на ней.

Солнечная система образована звездой и вращающимся вокруг неё восьмью планетами с более 63-мя спутниками (на 2018 год), несколькими десятками комет, огромным количеством астероидов и множеством метеороидов. Все космические тела движутся по своим траекториям вокруг Солнца. Четыре ближайшие к нему планеты определены как планеты земной группы. Это Меркурий, Венера, Земля и Марс в основном состоящие из силикатов и металлов. Более удалённые от звезды образования называются газовыми планетами-гигантами. Это Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В Солнечной системе обнаружены четыре карликовые планеты: Плутон, Эрида, Макемаке, Хаумеа, а в целом их вероятно больше.

Несмотря на очевидное подчинение жизни на планете Солнцу время от времени оно напоминает о себе в виде магнитных бурь и северных сияний, разгадка причин которых найдена менее двухсот лет назад. В 1859 году произошло «Событие Кэррингтона» сильнейшая за всю историю наблюдений геомагнитная буря на Земле. Её вызвал супершторм (Solar Superstorm) – вспышка на Солнце с мощным корональным выбросом, достигшим Земли через 17 часов 40 минут, а не как обычно через двое-трое суток. Журнал «Scientific American» 16 октября 1859 сообщал: «Теперь полностью установлена связь между вспышками света на северном полюсе и электромагнитными силами» .

Энергия длящейся нескольких минут вспышки достигает миллиардов мегатонн тринитротолуола (ТНТ). Благодаря своей атмосфере и магнитосфере Земля избегает их катастрофических последствий, но вбрасываемые Солнцем плазменные облака вызывают геомагнитные бури, а жёсткое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение влияет на состояние верхней атмосферы. Считается, что подобные событию Кэррингтона бури возникают на Земле раз в пятьсот лет. Мощные, но более слабые, геомагнитные бури происходили в 1921, 1960 и 1989 годах. Возможны и более мощные, чем в 1859 году геомагнитные бури.

Перемещение в космическом пространстве планет и их спутников вокруг Солнца, как и расстояние до него в основном определяют температурный режим их поверхности. Чем дальше от светила, тем меньше они получают лучистой энергии, которая в зависимости от особенностей вращения вокруг собственной оси и звезды неравномерно распределяется по их поверхности.

В том случае если космическое тело обладает атмосферой говорят о его климате и погоде. Они определяются многими факторами, но главные из них возникли в процессе формирования Солнечной системы. Это удаление от звезды и мощность её излучения, особенности вращения вокруг неё и своей оси, газового состава и плотности атмосферы.

Атмосфера – это газовая оболочка космического тела, удерживаемая около него гравитацией. Поскольку между атмосферой и космическим пространством нет резкой границы атмосферой считается сфера, в которой газовая среда как единое целое вращается вместе с небесным телом. В Солнечной системе атмосферой кроме Меркурия обладают все планеты земной группы, все газовые гиганты и часть их спутников. Газовый состав атмосферы у них различен так же, как и её основные физические характеристики – давление, температура и плотность.

До появления атмосферы солнечная энергия и оставшееся после образования планеты из протопланетного диска тепло определяли температуру земной поверхности и в обычном понимании у Земли не было климата. Он появился гораздо позже поскольку из-за активного вулканизма и частых столкновений с другими космическими телами вся её поверхность находилась в расплавленном состоянии.

В эту эпоху столкновения с астероидами были довольно часты, и они образовывали на протоземле глубокие кратеры диаметром в тысячи километров. Когда 4,52 млрд. лет назад она начала остывать с ней столкнулась планета Тея размером почти с Марс (подробнее Б. Каррыев «Катастрофы в природе: Удар из космоса», 2017).

Поскольку удар пришёлся не по центру протоземли, а почти по касательной большая часть вещества Теи и часть земной мантии были выброшены в космос (подробнее «Theory of the Giant Collision», 1984). Со временем это вещество собралось на земной орбите радиусом в шестьдесят тысяч километров в спутник – Луну, которая по спирали начала удаляться от Земли к своему нынешнему положению в 384 тыс. км от неё.

Столкновение с Теей привело к тому, что масса Земли возросла и её гравитационное поле стало способно удерживать вокруг неё атмосферу. Планета получила резкий прирост скорости вращения и начала совершать один оборот за пять часов против нынешних 24-х. Угол наклона её оси к плоскости эклиптики (орбите вращения вокруг Солнца) резко изменился и составил около 23-х градусов. Тем самым заданы условия, благодаря которым на Земле сформировалась биосфера и возникла кислородная атмосфера.

Период обращения Луны вокруг Земли в 27,32 суток совпадает с периодом вращения спутника вокруг своей оси поэтому он всегда повёрнут к Земле одной и той же стороной. Это произошло в результате гравитационного влияния Земли на Луну, вызывающего приливное трение в лунной оболочке из-за которого её обращение вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировались. В свою очередь наличие массивного спутника на низкой орбите стабилизирует ось вращения Земли, что оказало решающее влияние на появление на ней жизни, в том числе и разумной. Со временем Луна постепенно отдаляется от Земли, а её вращение замедляется.

Как своеобразный эксцентрик Луна стабилизировала движение Земли на орбите. Без неё за прошедшие миллиарды лет наклон планеты изменился бы на 85 градусов, а ось её вращения оказалась бы на уровне собственной орбиты. В современное время экватор находится под углом в 23,5 градуса к орбите, по которой планета движется вокруг Солнца.

Удаление Луны от Земли по спиральной орбите с момента её образования и схема иллюстрирующая разницу количества получаемой энергии земной поверхностью от экватора к полюсам и увеличение слоя атмосферы который приходится преодолевать солнечным лучам.