Известно,
что природные и экологические факторы, влияющие на динамику биосистем,
представлены сложным набором параметров. В свою очередь, каждый из этих
факторов (температура, влажность, количество осадков и т. д.) испытывает
периодические колебания, вызванные другими причинами. Все это приводит к
тому, что видовые биологические популяции формируют сложный спектр
ответных на них реакций. Каковы механизмы, приводящие к возникновению у популяций животных циклических колебаний их численности? К
основным космическим источникам, порождающим энергоинформационные
потоки и оказывающим возмущающее воздействие на динамику природных
явлений и биосистем, следует отнести активные процессы на Солнце,
приливообразующие силы Луны и Солнца, а также расположение планет.
Вкратце мы уже упоминали об этом выше. Рассмотрим здесь конкретную роль
каждого источника, значимость того вклада, который они вносят в динамику
земных процессов. Совокупность процессов, обуславливающих обмен
веществ, а также энергоинформационные потоки в природных и биологических
системах объединяют абиотические и биотические компоненты среды в
единое целое. Поэтому изменения, происходящие в природных явлениях,
должны адекватно проявляться в динамике биосистем. В силу
поливекторности и многофакторности их взаимодействий формируется
разнообразие связей между явлениями и сложным спектром порождаемых ими
ответных реакций. Солнце влияет на планетарные процессы и биоту
посредством гравитационных, энергетических и информационных воздействий.
Его энергетическая роль в природных явлениях Земли и их изменениях,
включая саму жизнь, изучена достаточно полно. Например,
солнечная радиация является основным источником энергии почти для всех
природных процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере и
биосфере нашей планеты. Особенно велика роль фотосинтетической активной
радиации (ФАР) в жизнедеятельности растений, которая, в конечном итоге,
определяет будущий их урожай. Кроме энергетической, велика роль звезды
как физического фактора, способствующего формированию приливных явлений
на Земле. Гравитационный эффект выражается в огромной массе светила, способной «дисциплинировать» движение 9 планет на своих орбитах. Роль солнечной активности в динамике земных процессов детально исследована многими учеными Основной
вывод, вытекающий из результатов исследований, заключается в том, что в
любых физических явлениях солнечная активность может играть роль
внешнего генератора возмущений, выводящих их из устойчивого состояния.
Например, с ростом солнечной активности происходит усиление потока вод
на север в Фареро-Шетландском проливе (Максимов и др., 1970, с. 128). В
Тихоокеанском регионе обнаружено влияние солнечной активности на режим
Куросио. Характерно, что когда происходит спад солнечной активности, ось
Куросио проходит вблизи южных берегов о. Хонсю и меандр почти не
наблюдается, как это было в периоды 1955–1957 и 1967–1968 гг. (Покудов,
1978, с 149–156). Предполагается, что солнечная активность
определяет изменение погоды в среднем на 10–20 % (Багров и др., 1985, с.
52–53). И все же, несмотря на предпринятые многочисленные исследования,
посвященные выяснению механизмов влияния солнечной активности на погоду
и климат, до настоящего времени не дан надежный ответ на вопрос:
зависят ли погода и климат от солнечной активности? (Бялко, 1989, с.
238). Аргументация же большинства авторов в пользу сильной зависимости
биосферы от уровня солнечной активности и вариаций земного магнитного
поля пока, увы, не всегда выдерживает строгую критику (Бялко, 1983, с.
44). Ахиллесовой пятой в исследованиях влияния солнечной активности на
погоду и климат остается до сих пор нерешенный вопрос о физическом
механизме такого влияния (Лосев, 1985, с. 108). Несмотря на
противоречивость многих данных о влиянии солнечной активности на земные
процессы, многие исследователи считают, что солнечная активность
является основным генератором изменений многих природных и биосферных
процессов на Земле. Современные публикации однозначно свидетельствуют об
этом (Владимирский, 1997, с. 27; Чистяков, 1997, с. 8–137; Дергачев,
1998, с. 58–71; Friis-Christensen, Lassen, 1991, p. 698–700). Вопрос
влияния солнечной активности на земные процессы, в том числе и биоту,
настолько стал общепризнанным фактом, что практически ни у кого не
возникает сомнения в истинности этого утверждения. И все же, анализ
литературных источников свидетельствует о неоднозначном толковании
многими авторами механизма солнечной активности. Б.
М. Владимирский (1997, с. 26) считает, что «эффекты солнечной
активности фиксируются в среде обитания, главным образом, в физических
факторах, которые не учитываются в традиционной экологии. И еще,
важнейшим фактором – посредником в солнечно-биосферных связях являются
электромагнитные поля, в частности низких и сверхнизких частот. Это
наиболее общий, универсальный посредник между активными процессами на
Солнце и откликом на них в биосфере». Анализируя причины
несогласованности между числами Вольфа и некоторыми природными
аномалиями, В. Ф. Чистяков (1997, с. 114) считает, что «неуверенность в
выводах о причинах аномалии, скорее всего говорит о том, что связь
аномалии погоды и явлений на Солнце в 1972 г. не фиксируется числами
Вольфа». По мнению В. А. Дергачева (1998, с. 58–71), «не число
пятен, а длина цикла может быть мерой связи солнечной активности и
климата. Чем короче цикл, тем выше температура. И есть глубокий
физический смысл этой связи, связанный с мощностью процессов на Солнце».
Эти и другие примеры косвенно подтверждают предупреждение С. А. Монина о
том, что признание связи между погодой и колебаниями солнечной
активности отдалило бы сроки создания научных методов прогнозирования
погоды, т. к. в этом случае появилась бы необходимость давать сначала
прогноз солнечной активности (цит. по: Мирошниченко, 1980, с. 55). На основании изучения данных по изменению чисел Вольфа, Кр
(индекс геомагнитной возмущенности) и ПС (продолжительности земных
суток) Б. А. Слепцов-Шевлевич (1998, с. 68–73) пришел к выводу, что
многолетние вариации ПС подчиняются вековым циклам солнечной активности и
Кр. Это значит, что изменения
скорости вращения Земли также обусловлены этими процессами. Исследуя
влияния ротационного режима планеты на колебания уровня Атлантического
океана, автор делает следующее предположение: «стоячая вековая волна
уровня присуща всему Мировому океану, поскольку генетическая,
гелиогеофизическая природа ее возникновения носит глобальный характер и
связана с ротационным режимом Земли, обусловленным изменениями солнечной
активности и геомагнитного поля». К сожалению, и эти
исследования не проливают свет на основной вопрос, каков же механизм
воздействия солнечной активности на колебания уровня Мирового океана, а
также другие природные явления. В последние годы был установлен важный
факт (Чистяков, 1997(а), с. 41–42), что Солнцу присущи периодические
изменения его радиуса (R) и солнечной постоянной (5с), которые
увеличиваются в годы максимумов 11-летних циклов чисел Вольфа, солнечная
активность имеет дискретный характер. Она годами держится на высоком
уровне, а иногда, наоборот, прекращается совсем – эпоха минимума
Маундера (1645–1715). Проанализировав 53-летние наблюдения
величины солнечного диаметра и положения солнечных пятен в течение
минимума Маундера, французские ученые (Рибс, Бартело, 1988, с. 101–102)
пришли к выводу, что существуют два связанных между собой 11летних цикла
– магнитный и конвективный, которые протекают синфазно. При спаде
солнечной активности в минимуме Маундера крупномасштабная конвекция в
верхних слоях Солнца подавлена сильными магнитными полями, возникающими
благодаря механизму солнечного динамо, что приводит к аномально малому
количеству пятен. Сокращение конвективного потока может привести к
изменению солнечного диаметра и падению эффективной поверхностной
температуры. Этого достаточно для уменьшения светимости Солнца. В то же
время имеется еще вывод о том, что анализ исторических данных не вполне
однозначен. Используя данные о солнечном затмении за 1715 г., некоторые
авторы считают, что в пределах статистических ошибок диаметр Солнца не
отличался от современного. Поэтому вопрос о поведении светила во время
минимума Маундера остается открытым (Рибс, Бартело, 1988, с. 101–102). Велика
роль звезды в формировании короткопериодных и, особенно, долгопериодных
приливов, которые вместе с приливной силой Луны обуславливают
ритмические пульсации океанических течений. Возникает вопрос, а являются
ли планеты солнечной системы пассивными телами, «слепо» следующими за
движением светила, или они также способны повлиять на его активность, а
значит и на характер солнечно-земных связей? Совместное влияние планет
на движение центра Солнца относительно центра масс Солнечной системы
(Дружинин и др., 1974, с. 45–46; Мирошниченко, 1980, с. 43; Панкратов и
др., 1996, с. 7–38; и др.) способно изменить его траекторию. Точнее, в
результате их совместного притяжения центр Солнца периодически смещается
относительно центра масс всей Солнечной системы на значительную
величину. Хорошо проиллюстрирована траектория смещения центра Солнца,
вызванная воздействием планет, в работе А. А. Токовинина (1986, с.
39–44). Как следует из приводимого автором рисунка, с 1980 по 2080 г.
будут 17 раз иметь место смещения Солнца относительно центра масс. Ясно,
что при своем движении Солнце развивает значительную кинетическую и
потенциальную в точке максимального смещения энергию и, по-видимому,
данный феномен в движении Солнца не может пройти бесследно для всей
Солнечной системы, да и самой звезды. Это следует из анализа
литературных источников, посвященных выяснению последствий
солнечно-планетных взаимодействий (Панкратов и др., 1996, с. 738; и
др.). Предполагается (Мирошниченко, 1980, с. 43–45; Колесник, 2002, с.
1275–1282; и др.), что имеются два физических механизма, благодаря
которым соединения планет могут отразиться на течении геофизических
процессов. Первый механизм связан с гравитационным воздействием
планет на Солнце, второй – с воздействием планет на сверхзвуковой поток
солнечного ветра и другие его энергетические характеристики. Например,
сближения планет (особенно парные) совершаются достаточно регулярно, и в
настоящее время выделены следующие периоды из их взаимного расположения
– 2; 3–4; 5–6; 7,8; 11,6; 12,6; 15,0; 17,0; 33 года и более. Нетрудно
заметить, что искомые периоды обнаруживаются в колебаниях многих
природных явлений и в компонентах биосферы. Действительно, биосистемы
прошли свою эволюцию вместе с эволюцией всей планетной системы и по
существу являются неотделимыми от нее. Уже этого факта достаточно для
обоснования важной роли планет в формировании активных процессов на
Солнце. Еще более осложняет картину солнечно-земных
взаимодействий многолетний лунный прилив, который приводит к
формированию малых по скорости «астрономических течений». Вместе с тем,
эти течения нельзя отождествлять с постоянными океаническими потоками,
типа Гольфстрим и др. Появление их обусловлено существованием глобальной
стоячей волны многолетнего лунного прилива, которая неизбежно приводит к
представлению о наличии в области ее узлов соответствующих
астрономических течений (Максимов и др., 1970, с. 84). Кроме
космических объектов, имеются и другие факторы, способные проявить себя в
колебаниях атмосферной и океанической циркуляции, а также динамике
биологических систем. Акцентируем внимание на тех, физический механизм
которых прослеживается особенно четко: околополюсный прилив, изменение скорости вращения планеты и др.
Источник: Волновые процессы в природных и живых биосистемах. Виды космических воздействий на земные процессы |