Представьте себе, что на Солнце возникла вспышка.
Через восемь с половиной минут рентгеновские кванты, выброшенные вспышкой, долетят до Земли. Резко (примерно в 5—10 раз) возрастет ионизация слоя D и уменьшится его высота. Этот слой начнет сильно поглощать сравнительно короткие радиоволны (с длиной волны примерно от 20 до 200 м) и отражать длинные, километровые, радиоволны. Значит, слышимость на коротких волнах ухудшится, а на длинных, наоборот, возрастет.
Все эти нарушения радиосвязи длятся, как правило, примерно 15–20 мин. Но когда Солнце весьма активно, феддинги могут повторяться по нескольку раз в день.
Иногда даже наступают «ионосферные бури», длящиеся несколько дней.
На заре радиотехники не знали истинной причины всех этих радиопомех и приписывали их повреждениям приемников. Теперь нет сомнений, что частота феддингов служит надежной мерой солнечной активности.
Мы часто ругаем синоптиков. И в самом деле обидно: поверишь сводке, обещающей отличную погоду, поедешь за город, а там тебя встретит проливной дождь. А ведь бывают ошибки и покрупнее — прогнозы на месяцы или сезоны оправдываются с точностью, как говорят, до «наоборот». И мы снова сетуем на несовершенство метеорологии и никак не можем понять, что случилось с погодой, почему она так коварно нарушила прогнозы синоптиков.
Было бы очень здорово, если бы синоптики предсказывали грядущие события столь же удачно, как, например, астрономы. За многие годы, а то и десятилетия, заранее рассчитано, где и когда произойдут полные солнечные затмения. Прогнозы даются с точностью до долей секунды.
И ни у кого не возникает сомнений, что эти астрономические предсказания сбудутся поистине с астрономическом точностью. А вот у синоптиков так не получается.
Причина — огромная сложность метеорологических явлений.
Когда астроном предсказывает затмение, он, в сущности, использует один закон природы — закон всемирного тяготения. Быть или не быть затмению в данном месте Земли зависит только от игры гравитационных сил. Другие силы (например, электромагнитные) астроном может не учитывать. Совсем иная ситуация складывается у синоптиков.
Представьте себе, что Земля не вращается. В этом случае циркуляция воздушных масс (а от нее, в частности, зависит погода) получилась бы очень простой. В горячих экваториальных зонах нагретый и потому уменьшившийся в плотности воздух поднимается вверх. Разность давлений у полюса и экватора заставит эти воздушные массы устремиться к полюсу. Здесь, охладившись, они опускаются, чтобы затем снова переместиться к экватору. И так продолжалось бы неопределенно долго, если бы наше фантастическое предположение о неподвижности Земли соответствовало действительности.
На самом деле осевое вращение земного шара и его обращение вокруг Солнца весьма усложняет только что нарисованную идеальную картину. Прежде всего, спускаясь от полюса к экватору, воздушные массы должны вместе с точками земной поверхности приобретать все большую и большую линейную скорость. Но инерция препятствует этому. Возникают так называемые силы Кориолиса, заставляющие реки, текущие в меридиональном направлении, размывать один из своих берегов. В итоге воздушные массы будут циркулировать от полюса к экватору и обратно по спиралям.
Но и эта упрощенная схема, увы, далека от действительности. Метеорологи подсчитали, что в те периоды, когда воздух у экватора нагревается особенно сильно, возникает волновая циркуляция воздушных масс.
Спиралеобразное движение сочетается с волновым, и потому направление ветров постоянно меняется. Неравномерный нагрев различных участков земной поверхности и другие причины усложняют и эту непростую картину. Словом, предсказывать погоду очень трудно.
Но все-таки интересно, есть ли какая-нибудь периодичность в, казалось бы, беспорядочной смене погоды? А если есть, то не замешано ли в этом Солнце?
На высоте 30–40 км в земной атмосфере находится слой озона — газа, каждая молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Озоновая прослойка спасает нас от губительного действия коротковолновых солнечных лучей: озон поглощает все лучи с длиной волны меньше 290 миллимикрон. Но, поглощая радиацию Солнца, озоновый слой нагревается. Когда Солнце активно, нагрев сильнее, в периоды его спокойствия нагрев меньше. Можно думать, что эти колебания температуры передаются нижним слоям воздуха, а значит, они должны влиять на погоду.
Радиозонды подтверждают эту догадку. Действительно, после сильных вспышек на Солнце температура озонового слоя поднималась с —60° до —18°. А это сразу изменяло направление воздушных течений над полярными районами.
В Северной Атлантике возникали жестокие штормы и сильнейшие снегопады.
Еще несколько десятилетий назад американский биолог А. Дуглас открыл замечательный факт. Он исследовал толщину годичных колец на спилах многих тысяч деревьев, взятых из разных мест земного шара. Были среди деревьев и молодые, с возрастом в несколько десятилетий. Были и секвойи, жившие уже тысячи лет назад. Но всюду и во всех случаях наблюдалось чередование широких и узких годовых колец. Очевидно, каждое широкое годовое кольцо свидетельствовало о благоприятной для роста дерева, теплой погоде с обильными дождями. Наоборот, когда метеорологические условия неблагоприятны, годовой прирост древесины ослаблен и годовое кольцо получается тонким.
Толстые и тонкие годовые кольца, оказывается, чередуются не как попало. Самые толстые и самые тонкие слои повторяются в среднем через 11 лет, а между ними наблюдаются постепенные переходы. В росте деревьев на протяжении сотен веков отражена ритмика Солнца. Циклические переходы от активности к относительному покою и обратно, переходы, совершающиеся в 150 миллионах километров от Земли, четко зафиксированы земными растениями!
Этот случай далеко не единственный. 11-летний солнечный цикл замечен в следующих явлениях погоды:
— частоте появления перистых облаков;
— частоте появления гало (или галосов) и венцов вокруг Луны и Солнца;
— частоте и интенсивности гроз;
— давлении воздуха у поверхности Земли;
— количестве осадков;
— частоте бурь, ураганов, смерчей;
— колебаниях уровня озер и многих других явлениях;
— которые мы не перечислили, боясь утомить читателя.
Стоит, пожалуй, лишь напомнить, что в 1948–1949 годах, когда солнечная активность проходила через очередной максимум, погода на Земле была крайне неспокойной.
Взбудораженная Солнцем атмосфера досаждала человечеству почти ежедневными неприятностями. Сильнейшие тайфуны опустошали побережья Японии, жестокие ураганы проносились над Американским континентом, разрушительные наводнения нанесли огромный ущерб хозяйству Китая, Индии и многих европейских стран.
Но ведь такая же картина наблюдалась в 1968–1971 годах, когда создавалась эта книга. Очередной максимум солнечной активности снова взбудоражил земную атмосферу.
Связь Солнца и погоды несомненна. Но как ее объяснить? Какой природный механизм обеспечивает связь солнечных пятен с ураганами, наводнениями и засухами?
Этой проблемой занимаются многие ученые как у нас, так и за рубежом. Особенно плодотворны работы советского геофизика Игоря Владимировича Максимова и возглавляемой им группы исследователей.
Проблема была поставлена так: влияет ли солнечная активность на распределение атмосферного давления в воздушной оболочке Земли, а значит, и на атмосферную циркуляцию? Если влияет, то, следовательно, погода зависит от солнечной активности. Все же остальное — лишь детали, вызванные главной причиной: изменениями атмосферной циркуляции.
