Малий льодовиковий період: Сонце дає людству ще один шанс

Оксана Шклярська, Юлія Шклярська

У той час, коли липнева спека відчувала українців на міцність, в середині літа провідні засоби масової інформації світу і соцмережі зарясніли старовинними зимовими фото, 300-літніми гравюрами , Які зображують лондонців, пустуючих як діти на вкрилася льодом Темзі.

Причиною такого небувалого пожвавлення громадськості став один з наукових доповідей на конференції Королівського астрономічного товариства в Уельсі (Великобританія). Суть його полягала в тому, що новий сонячний цикл буде дуже схожий на мінімум Маундера *, коли жителі планети Земля пережили малий льодовиковий період. Групу вчених засипали листами дослідники, студенти і навіть письменники з різних країн. Широкий резонанс не тільки в науковому світі, але і в інтернеті доповідь викликала ще з однієї причини. Як водиться, вчені ламають списи навколо довгострокових прогнозів , Намагаючись заглянути на сто, а то й більше років вперед. Валентина Жаркова, професор британського університету Нортумбрії, і її співавтори зробили прогноз на не настільки віддалене майбутнє, тому перевірити їх правоту зможе як вчений світ, так і ми з вами вже незабаром.

Наукова робота, якої приділили достатньо уваги в багатьох країнах (зараз готується публікація в журналі Nature), не пройшла повз російських ЗМІ (один із співавторів дослідження - Олена Попова, старший науковий співробітник фізфаку і НДІ ядерної фізики МДУ), залишилася практично непоміченою в нашій країні. До речі, родина В.Жарковой - Україна, до переїзду в Англію професор математики вчилася і працювала в Київському національному університеті ім. Т. Шевченка.

«Ракурс» не міг упустити випадку зустрітися з В. Жаркова під час її приїзду до Києва і почути з вуст автора про це дослідження.

- Нас чекає ще один малий льодовиковий період, як в XVII-XVIII століттях, коли по Темзі, Дунаю, каналах в Амстердамі можна було кататися на ковзанах, замерзали Босфор і Адріатичне море?

- Мінімум Маундера почнеться буквально через п'ять-шість років. Літо буде трохи холодніше, зима - морозніше і триваліше. Сонячна активність зменшується вже кілька циклів поспіль. Пік похолодання припаде на 26-й сонячний цикл (2030-2040 роки). Наступаючий малий льодовиковий період буде вдвічі коротше, що сталося 400 років тому і займе не 60, а 30 років. Наприклад, в Англії середньорічна температура тоді знизилася на 2º C, в Європі довго не могли дочекатися літа: відразу після весни наступала осінь. Але якщо люди вижили тоді, то зараз і поготів. Безумовно, це позначиться на врожаї. Якісь культури не встигнуть визріти. Знайомий учений з Греції написав мені, що дерева в цьому році зацвіли на місяць пізніше. Те ж саме спостерігали в Америці, в усій північній півкулі цвітіння пройшло з місячним запізненням. Рослини відчувають, що Сонце зменшує активність.

Темза замерзла. Поліцейські Лондона на ковзанах. Двері.Фото: Getty Images

- Ваша група далеко не єдина, яка займається прогнозуванням сонячної активності. Як вдалося домогтися такої високої точності прогнозів?

- У нинішньому 24-му сонячному циклі більшість дослідників очікували високої сонячної активності, але з 126 прогнозів тільки два виявилися вірними, передбачивши низьку. Це було повне фіаско! За кількістю сонячних плям не вдається передбачити активність більше ніж на один цикл. Даний факт вже визнали всі, хто цим займається. Що вони роблять не так? Очевидно, для прогнозів потрібно знайти інші параметри, інший метод передбачення сонячної активності. Ми вирішили подивитися на все магнітне поле Сонця, провели спектральний аналіз загального магнітного поля світила, а не числа плям. Нам потрібно було виділити з магнітного поля певні хвилі.

Проведу аналогії з білим світлом. Наше око бачить тільки білий світ, але ми знаємо, що в ньому є і червоний, і помаранчевий, і зелений ... Білий світ складається з семи кольорів веселки, по суті, хвиль різної довжини. Побачити їх можна, пропустивши білий світ через трикутну призму. Таким фільтром для магнітного поля ми обрали метод принципової компоненти, що дозволяє з маси даних виділити головне. Можна розкласти хвилі, які ми міряємо, за власними значеннями. Наприклад, міст має власну частоту коливання - якщо солдати йдуть за ним стройовим кроком, потрапляють в ту ж частоту, настає резонанс, міст завалиться. У нашому випадку ми знайшли власні частоти Сонця, дали відсоток загального відхилення, скільки клітинок на Сонце відноситься саме до цього коливання.

Виявилося, що є дві хвилі, що покривають 40% всього Сонця. Головне, що не одна хвиля, а дві! Вони ходять парами. З півночі на південь, потім назад, і так в кожному циклі, причому одна «тікає» вперед від іншої. Там, де вони зустрічаються, відбувається максимум сонячної активності, коли вони розходяться - мінімум. Ми вирішили попрацювати з цими двома хвилями. Стало зрозуміло, що на Сонці не одне динамо, а два. Ми припустили, що є два місця, де ці хвилі можуть генеруватися: одне динамо працює в глибокому шарі Сонця, друге - ближче до поверхні. У нашому дослідженні ми показали, що індекс по плямам може бути отриманий з двох хвиль, які ми знайшли, якщо скласти ці хвилі разом і знайти їх модуль.

В кінцевому підсумку ми отримали формули, за якими вирішили перевірити нинішній 24-й сонячний цикл - збіг склало 97%. Потім передбачили, як буде падати сонячна активність в 25-му циклі, наважилися на 26-й. У 26-му сонячному циклі практично немає активності, в порівнянні з нинішнім число плям впаде на 60%. Чому так відбувається? У 24-му циклі хвилі трохи зустрілися біля екватора, в 25-му вони вже починають розходитися в різні півсфери, а в 26-му взагалі не зустрічаються, у них не відбувається взаємодії. Потім ми вирішили перевірити формулу на історичних даних 1000 років тому і «потрапили» до всіх можливих спостереження. Зробили прогноз на 1000 років вперед.

Ще один момент. Коли утворюється максимальна кількість сонячних плям, з'являється дуже багато спалахів, корональних викидів, які гріють атмосферу, дають нам багато тепла. Це добре для людини, але не для космонавтів і супутників. У 2003 році стався спалах, в результаті сонячні батареї двох японських супутників були повністю знищені, адже частинки летять зі швидкістю світла і пробивають їх, немов кулі. Ми видаємо дані про передбачувані спалахи, щоб фахівці закрили сонячні батареї. Тому точні прогнози дуже важливі і в цьому питанні.

Спалах на Сонці 14 травня 2013 (NASA Solar Dynamics Observatory). Фото: HO, AFP / Getty Images

На Сонці теж бувають плями

Про вплив Сонця на Землю люди здогадувалися ще в глибоку давнину, світило обожнювалося в багатьох релігіях. Дослідження Сонця - особливий розділ астрофізики. Постійний інтерес до Сонця виявляють астрономи, лікарі, метеорологи, зв'язківці, навігатори та інші фахівці, професійна діяльність яких значною мірою залежить від ступеня активності нашого денного світила.

Про те, що на Сонці є плями, земляни переконалися неозброєним оком багато років тому: перше відоме письмове свідчення про їх спостереженні зустрічається в коментарях китайського астронома в зоряному каталозі в 364 році до н. е. На періодичність в поведінці сонячних плям астрономи вперше звернули увагу тільки в першій половині XIX століття: після 20-річних спостережень любитель астрономії Г. Швабе зібрав досить багато даних для того, щоб показати, що число плям на диску Сонця циклічно змінюється, досягаючи мінімуму приблизно через кожні одинадцять років. 11-річні цикли умовно нумеруються. Зараз йде 24-й цикл (що почався в 2009 р) Р. Вольф зібрав всі дані про плями, систематизував їх і запропонував оцінювати ступінь активності Сонця спеціальним індексом, що визначає міру «запятненности» Сонця. Цей індекс відносного числа плям згодом отримав назву «числа Вольфа».

- Чи можна з упевненістю сказати, що зміною клімату «відає» Сонце, а ніяк не людина, і викиди парникових газів не мають того значення, яке їм надавали останнім часом?

- Не існує строгого докази, що глобальне потепління викликане активністю людини. За останні 400 тис. Років відбулися чотири льодовикові періоди і п'ять потеплінь. Людство з'явилося 60 тис. Років тому. Хто попередні 340 тис. Років грів і охолоджував Землю? Людей адже не було. До того ж, одночасно з Землею глобальне потепління йде і на Марсі, там тануть льодовики, а на Юпітері з'явилися тайфуни. Значить, у Сонця і Землі налагоджена система: коли магнітне поле Сонця падає, то відкриваються хмари, йдуть гази, планета охолоджується, все починається заново.

Кліматологи стверджують, що незважаючи на зниження сонячної активності, все одно варто очікувати підвищення температури. Давайте порахуємо: під час піку похолодання інтенсивність сонячної радіації (а це головне джерело тепла на планеті) зменшиться на 3 Вт на кв. см, а це більше зігріваючого впливу парникового ефекту - там говорять про 2 Вт на кв. см.

Фото: Водоспад Міннехаха в Міннесоті (висота 16 м) часто замерзає, створюючи неймовірну стіну з блакитного льоду

Кліматологи також не враховують, що під час мінімуму Маундера сильно падає магнітне поле Сонця. Це не може не вплинути на нашу Сонячну систему. Світило оберігає нас від усіх шкідливих впливів ззовні, з галактики. Коли магнітне поле падає, космічні промені пробиваються. На людини вони не впливають, а ось на планету мають вплив.

Від чого виникає парниковий ефект? Ми виробляємо багато викидів, формуються хмари в тропосфері, які створюють парник, закривають вихід тепла. Кліматологи говорять: давайте зменшимо нагрів і тоді парник буде не такий гарячий. Може бути, варто подивитися, що робить Сонце? Космічні промені розбивають хмари і випускають тепло назовні. Напевно, нам варто навчитися також впливати на ці хмари.

Промислові підприємства та автомобілі забруднюють атмосферу, підсилюють концентрацію парникових газів, людина робить свій «внесок» в природні процеси. Однак Сонце мудріше нас, світило дає нам шанс - 30 років похолодання, щоб люди вчилися у Сонця, як балансувати температуру в нашому зеленому будинку. У нас з'явилася можливість не латати дірки, а зробити капремонт нашого впливу на клімат.

- Як почуває себе жінка в науці, тим більше зі світлим кольором волосся? Що зіграло роль у виборі не зовсім жіночого фізичного факультету?

- Я закінчила школу із золотою медаллю, інтереси були найрізноманітніші: і вірші писала, зачитувалася літературою, була небайдужа до фізики, математики. Директор школи радив: йди на історичний, будеш в уряді. Я відповідала: піду краще в математику, де формули і закони не змінюються. Тоді тільки відкрили ядерну фізику, ця наука стала дуже популярною. На вступному іспиті викладач як міг ганяв мене по предмету, але я відповідала на всі питання. Потім запитав «то, чого в книжках немає, і потрібно подумати». Напевно, він просто не міг повірити, що ця блондинка в рожевому платтячку дійсно знає фізику. Я знала предмет, як Отче наш, і йому довелося мені поставити «відмінно».

Київський університет я закінчила з червоним дипломом. Залишилася працювати на фізичному факультеті. Потім були важкі 90-ті роки. Гранти давали тільки на три місяці. Спочатку ти пишеш заявку на грант, потім його отримуєш, працюєш місяць, а потім місяць пишеш звіт. Працювати було просто неможливо. Зарплату не платили. Не було коштів на комп'ютери.

Бути блондинкою дуже складно, в науці особливо важко пробиватися. У 1989 році я вперше приїхала за кордон на конференцію. В Югославії були дуже здивовані, побачивши молоду жінку. Виявляється, судячи з моїх робіт, вони уявили собі літнього сивочолого чоловіка. Я була єдиною, хто говорив по-англійськи в цій групі. Подружилася з усіма. Мені почали надсилати персональні запрошення на конференції. Потім я вирішила, що поїду за кордон попрацювати хоча б на рік. Цікаво адже, як живуть в цьому «краю обітованому».

Перші роки в Великобританії я намагалася з усіма труднощами справлятися сама. Потім пішла до психолога і запитала, як боротися з тими, хто на тебе нападає. Цьому передувала історія. Колега мстився мені за те, що я виявила помилки в його розрахунках, оприлюднила їх. І кожен раз на нарадах він не відмовляв собі в задоволенні поставити мене в незручне становище. Психолог радила: якщо на тебе нападають, зупинись і зроби його посміховиськом, ти ж знаєш, що у нього не так. Я використовувала її рада, пожартувала над своїм кривдником. Всі розсміялися. І він, а не я, виявився в калюжі.

Якщо ти вмієш робити щось трохи краще, ніж інші, чимало людей починають заздрити. Хтось може пережити чужий успіх, хтось ні. З цим потрібно навчитися жити . Мій тато мене вчив: зчепивши зуби і борись!

- Ви по праву можете пишатися своїм сином. Свого часу він став найрозумнішим математиком величезної країни, перемігши в математичній Олімпіаді СРСР. Закінчив Кембридж. Сьогодні доктор Сергій Жарков - доцент Університету Халла, математик і фізик в області сонячної активності, співавтор вашого дослідження. Поділіться секретами виховання?

- Сергію порівнював магнітні поля плям з глобальним магнітним полем Сонця. Розробив автоматичний код з виявлення плям (без участі людини), створив каталоги плям. Його робота надихнула мене і мого співавтора Саймона Шеперда (університет Бредфорда) зробити аналіз принципової компоненти, адже в отриманих даних ми побачили багато хвиль, які заважали зрозуміти, що насправді ми спостерігаємо. Потім отримані методи були застосовані до прогнозу сонячної активності.

Мені дуже багато чому довелося вчитися разом з сином, адже я стала мамою в 20 років. У дитинстві він був дуже поступливим. А потім, як і всі тінейджери , Став відвойовувати свою незалежність. У мене був знайомий з Риги, мені дуже імпонували його відносини зі взрослеющей дочкою. Він спілкувався з нею напівжартома, проводжав на побачення зі словами: дивись, я ще молодий, чи не зроби мене дідусем! З сином таке ненав'язливе спілкування, без повчальності, теж працювало.

Головне - домовлятися, чи не обірвати нитку довіри один до одного. Батьки завжди, в будь-яких обставинах повинні залишатися друзями своєї дитини. Коли твоєму синові виповнюється 12-13 років, тобі самому доводиться себе перевиховувати. Це дуже непростий період. Ти звик все йому розповідати, і раптом у твого тінейджера з'являється своя індивідуальність, тобі потрібно придушити ось це «я все знаю», дати йому можливість вибору.

Свого часу мені на два роки довелося відкласти дисертацію, коли маленький син важко захворів на пневмонію. Лікарі попередили, що якщо не зняти астматичний компонент, то у нього буде бронхіальна астма. Я вирішила, що дисертація від мене не втече, а якщо я втрачу здоров'я дитини, то це на все життя. Сина я вилікувала, захистила дисертацію і далі зайнялася наукою. Потрібно вміти бачити головне і робити правильний вибір. Найголовніше - сім'я. Все інше можна відкласти на потім.

* Мінімум Маундера - спад сонячної активності, коли на Сонці дуже мало плям - всього 40-50 на рік (зазвичай спостерігається 40-50 тис.). Останній такий період тривав з 1645 по 1715 рік. Подібні «загасання» циклічні і трапляються раз в 300-400 років.