Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Как и при падении астероида, существуют способы смягчить последствия вспышек и корональных выбросов массы. Спутники можно проектировать так, чтобы они выдерживали воздействие частиц и гамма-излучения, но производителю это обойдется недешево. То же относится к энергосистемам; на модернизацию электростанций и увеличение количества линий электропередачи, чтобы справиться с еще одним событием масштабов марта 1989 г., потребуются миллиарды [15] Нефтепроводы и газопроводы также являются проводниками. Электрический ток в трубопроводе может ускорить коррозию металла, потому что при изменении напряжения влага из почвы может сильней разъедать металл. Это не приведет к потрясающему коллапсу, подобному отказу энергосистемы в 1989 г., но такие события сокращают срок службы трубопровода, а на его реконструкцию могут уйти миллиарды. .

Это редкие события, они случаются два или три раза в 100 лет. Однако с увеличением нагрузки на наши энергосистемы риск потенциального ущерба от Солнца только возрастает.

Но есть еще одно прямое последствие солнечной активности. Модели воздействия выброса масштабов 1859 г. на нашу атмосферу показывают, что каскад субатомных частиц, ускорившихся в магнитосфере Земли в результате этого события, проник бы в атмосферу, разбивая молекулы озона в ее верхних слоях (ученые называют этот процесс диссоциацией ). Озон — это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (в молекуле кислорода, которым мы дышим, два связанных между собой атома). Она очень эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, защищая нас от него. Истощение озонового слоя от вспышки 1859 г. должно было быть относительно скромным, всего на несколько процентов. Однако этого вполне достаточно , чтобы до поверхности Земли доходило больше УФ-излучения. Каковы были последствия для людей неясно, так как до нас дошли лишь разрозненные истории болезни, составленные более 100 лет назад, но, вероятно, в годы, последовавшие за этим событием, наблюдался небольшой, но выраженный рост числа кожных заболеваний. Увеличение интенсивности УФ-излучения может также затронуть экосистему и пищевую цепочку (в главе 4 это описано даже подробнее, чем вам нужно знать), но опять же — исторические записи того времени неполные.

Тем не менее у события 1859 г. было по крайней мере одно измеримое последствие. Разбитые летящими частицами диссоциированные молекулы воздуха могут соединяться снова, образуя другие химические соединения, включая NO 2, диоксид азота [16] Не путать с оксидом азота N 2 O, или веселящим газом; диоксид азота гораздо серьезней. . Образовавшись высоко в атмосфере, этот красновато-коричневый газ попадал на Землю вместе с дождем, и его молекулы оседали на поверхности. Изучение ледяных кернов из Гренландии показало рост отложений нитратов в слоях, соответствующих тому времени.

Проблема в том, что NO 2может окисляться в атмосфере с образованием азотной кислоты. Растворяясь в каплях воды, она может проливаться кислотным дождем и приводить к ужасным последствиям для экосистемы Земли. В 1859 г. это, похоже, не стало серьезной проблемой, но, если когда-нибудь в будущем более мощные всплески излучения проникнут в нашу атмосферу, нам, возможно, удастся оценить эффект и от этого. Просто Солнце может еще и таким увлекательным способом обрушиться на нас.

Обсуждая все эти магнитные бури, вспышки и корональные выбросы массы, причиняющие ущерб на Земле, не упускаем ли мы из виду что-то более очевидное? Все-таки Солнце — это, несомненно, главнейший источник тепла в Солнечной системе. Несмотря на то что энергия, излучаемая Солнцем, кажется совершенно неизменной, мы уже установили, что это переменная звезда. Солнечные пятна появляются и исчезают с периодичностью в 11 лет; может ли это привести к изменениям в количестве энергии, поступающей от Солнца? И если на Землю попадает больше или меньше солнечного света, может ли это, в свою очередь, вызвать изменение климата на Земле и возможное массовое вымирание?

Следует сразу отметить, что люди постоянно пытаются увязать 11-летний цикл солнечной активности с событиями на Земле. Ситуация на фондовой бирже, бейсбольный счет, даже особенности характера (сомнительная, в лучшем случае, идея) увязываются с количеством пятен на Солнце. Проблема в том, что, если понаблюдать за достаточным количеством циклов, обязательно найдутся внешние совпадения. Вы должны уметь отделять зерна от плевел, а это может быть очень сложно.

Годами ученые спорят о том, есть ли какая-то корреляция между солнечной активностью и погодой на Земле. Кажется, что есть, но действующие факторы слабо выражены, и их сложно точно определить. Если бы они были явными, спорить было бы не о чем. Однако, похоже, существуют и некоторые четкие связи… и солнечные пятна на самом деле играют определенную роль. Но вы можете удивиться, узнав, к чему ведет эта роль.

Солнечные пятна — это темные, менее горячие участки на поверхности Солнца. А значит, вы можете подумать что, если солнечных пятен много, мы получаем меньше света и, следовательно, меньше тепла от Солнца. Соответственно, много солнечных пятен равно более холодному климату.

Но пятна выглядят темными только в видимом свете . Вокруг солнечных пятен имеются яркие области, которые называются факелами (буквально «фонарики» на латыни), образующиеся благодаря сложной взаимосвязи между магнитным полем поверхности Солнца и горячим газом, поднимающимся из глубин. Газ в факелах более горячий и, следовательно, более яркий. В среднем солнечные пятна на 1 % темнее, чем поверхность Солнца, но факелы ярче на 1,1 % — 1,5 %. Это означает, что, когда Солнце покрыто пятнами, на самом деле оно ярче в видимом свете, чем когда на нем меньше пятен!

Основной источник тепла для поверхности Земли — это видимый свет от Солнца. Исследования показали, что, когда Солнце находится на пике своего цикла активности, когда на нем больше солнечных пятен и факелов, общее облучение Земли солнечной радиацией увеличивается всего на 0,1 %. Это небольшое, но существенное увеличение, оно приводит к повышению температуры на всей Земле примерно на 0,1–0,2 °C. Также верно обратное: на минимуме солнечной активности средняя температура на Земле снижается на долю градуса.

Признаем, это довольно слабое воздействие. Само по себе оно вряд ли что-то меняет на Земле. Однако нагрев Солнцем поверхности Земли — это лишь один способ повлиять на климат. Существует множество других источников изменения климата, как мы сейчас уже очень хорошо знаем. Во многих случаях сами по себе эти источники мало что значат для климата.