Какой климат ждет Россию и Европу через 15–20 лет? Придут ли погодные аномалии в ближайшие десятилетия? Будет ли в одних районах более суровая зима, а в других — более жаркое лето? Все зависит от того, насколько сильно на динамику климата повлияет возможное наступление минимума солнечной магнитной активности. О том, как будет вести себя Солнце в будущих циклах, говорится в публикации, посвященной прогнозу и объяснению минимумов солнечной активности, которая была опубликована в журнале Scientific Reports.
Сколько пятен на Солнце?
Ученые исследовали эволюцию магнитного поля Солнца и изменение количества пятен на его поверхности. Амплитуда и пространственная конфигурация магнитного поля нашего светила меняются со временем — каждые 11 лет количество пятен на Солнце резко уменьшается. Каждые 90 лет это уменьшение (когда оно совпадет с 11-летним циклом) сокращает количество пятен примерно наполовину. А 300–400-летние минимумы снижают их количество чуть ли не до нуля.
Самый известный минимум — это минимум Маундера, который длился примерно с 1645 по 1715 год. За этот период наблюдалось около 50 солнечных пятен вместо обычных 40–50 тыс.
Анализ солнечного излучения показал, что его максимумы и минимумы почти совпадают с максимумами и минимумами количества пятен. Изучая изменения числа пятен на Солнце и анализируя содержание изотопов углерода-14, бериллия-10 и других в ледниках и деревьях на Земле, исследователи пришли к выводу, что солнечная магнитная активность имеет циклическую структуру.
Группа ученых, состоящая из Валентины Жарковой (Нортумбрийский университет, Великобритания, Институт космических исследований, Украина), Елены Поповой (НИИЯФ МГУ), Саймона Джона Шеферда (Брэдфордский университет, Англия) и Сергея Жаркова (Халлский университет, Англия), проанализировала три солнечных цикла активности с 1976 по 2009 год (циклы 21–23), применив так называемый анализ главных компонент, который позволяет выявить в наблюдательных данных волны магнитного поля Солнца с самым большим вкладом. В результате разработанной ими новой методики анализа было обнаружено, что магнитные волны на Солнце генерируются парами и самая главная пара отвечает за изменения дипольного поля (оно наблюдается при изменении солнечной активности). Кроме того, исследователям удалось вывести аналитические формулы, описывающие эволюцию обеих волн.
Прогноз на тысячу лет
Используя эмпирически найденные две волны магнитного поля, Елена Попова выдвинула гипотезу, что минимумы солнечной магнитной активности могут быть вызваны процессом биений двух волн магнитного поля. Каждая из волн генерируется на разной глубине в недрах Солнца и эти волны имеют близкие частоты. В результате всплытия магнитного поля на поверхность эти волны взаимодействуют, в результате чего возникают биения амплитуды результирующего магнитного поля. Это и приводит к периодическому значительному спаду амплитуды магнитного поля на протяжении нескольких десятилетий. Сравнение результатов этой модели проводилось как с массивом наблюдаемых данных для магнитных полей за циклы 21–23, так и с наблюдаемыми данными солнечной активности в 1000-летнем масштабе. На этих масштабах модельные расчеты Поповой оказались очень близки к характеристикам солнечной магнитной активности.
Выделив характерный период биений, составляющий несколько веков,
ученые восстановили солнечную активность с древности (начиная с 1200 года н.э.) и спрогнозировали ее до 3200 года. На соответствующем графике видно, что активность Солнца резко снижается примерно каждые 350 лет. И ближайшее снижение солнечной активности начинается в наши дни.
Столетний минимум на подходе
«Как показали исследования, за последние 400 тыс. лет было пять глобальных потеплений и четыре ледниковых периода. Что их вызвало? Насколько сильно солнечная активность может повлиять на изменение погоды и климата? Этот вопрос до сих пор окончательно не решен и представляет крайне актуальную и интересную задачу для различных исследователей всего мира. Существует ряд теорий, которые предполагают самую разную степень влияния солнечной активности на погоду и климат. Кроме солнечной активности климатологи приводят и другие факторы, которые могут влиять на динамику климатической системы Земли. Такая система представляет собой очень сложную нелинейную систему, значительную помощь в исследовании которой может принести дальнейшее использование численного моделирования и анализ палеоданных, — говорит Елена Попова.
— Если в ближайшем времени наступит минимум солнечной активности, то это даст возможность увидеть, что произойдет с динамикой климата и проверить существующие теории о влиянии солнечной активности.
Собственно, даже если исходить из простых знаний о цикличности Солнца, то можно отметить, что уже подходит время для столетнего минимума, — предыдущий был в начале XX века.
Конечно же, придется учитывать влияние и других факторов на процессы в атмосфере, однако сложные задачи всегда интриговали ученых».
Впрочем, пока ученые говорят о возможности наступления нового ледникового периода, правительства многих стран мира по-прежнему озабочены борьбой с глобальным потеплением: 29 ноября в Париже началась Конференция ООН по вопросам климатических изменений. Ожидается, что на конференции будет подписано соглашение по снижению нагрузки на климатическую систему планеты, которое после 2020 года заменит действующий в данный момент Киотский протокол.