СИСТЕМА ЗЕМЛЯ–СОЛНЦЕ:
ГЛАЗАМИ СОЛНЕЧНИКОВ И ОПТИКОВ
Более 150 ученых из России и зарубежных стран приняли участие в VIII международном симпозиуме "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы", состоявшемся в Иркутске. Организаторами его выступили Институт солнечно-земной физики и Институт оптики атмосферы СО РАН.
Г.Киселева, "НВС"
Что же подвигло исследователей двух разных областей знаний встретиться на байкальской земле?
— У нас по существу один объект исследований, — пояснил председатель Президиума ИНЦ, директор Института солнечно-земной физики академик Гелий ЖЕРЕБЦОВ. — Только мы занимаемся более высокими областями атмосферы, фактически околоземным пространством, а оптики — более низкими.
Методы изучения атмосферы и океана с помощью оптики очень схожи с нашими. Это, в основном, восстановление характеристик исследуемого объекта по регистрируемым приборами параметрам. У нас другие приборы, нацеленные на очень отдаленные объекты. Если заглянуть в историю развития оптических исследований, то можно заметить, что и они начинались на низких высотах, поднимаясь с каждым годом все выше. Мы же идем от Солнца, опускаемся до 100 километров и практически на этом останавливаемся, наши радиофизические методы ниже не работают. И имеющиеся у нас оптические средства тоже нацелены на высоту выше 100 километров. Так что взаимные интересы оптиков и наши сходятся на высотах порядка 120–150 км.
Симпозиум показал, что есть участки системы, есть процессы, представляющие большой взаимный интерес. Исследователи солнечно-земной физики лучше представляют всю систему в целом, а оптики лучше знают проблемы атмосферы, и важно было выслушать и понять друг друга, чтобы поднять вопросы постановочного, комплексного характера.
Обсуждение докладов проходило очень живо. Участников симпозиума интересовало все: для чего измерения проводятся сначала одним способом, потом другим; какие новые точностные характеристики можно применить; как улучшить временные разрешения; существуют ли какие-то новые модели.
Встреча эта, с моей точки зрения, поможет существенно продвинуться в познании системы Земля–Солнце. И в конечном итоге, надеемся, приведет к получению новых результатов, принципиально важных для понимания сути процессов.
— Гелий Александрович, что нового, интересного узнали ученые о влиянии Солнца на жизнь земную за последние годы?
— Многое! Скажу лишь о некоторых результатах. Любопытные детали мы выяснили, изучая влияние солнечной активности на Байкал. Оказывается, замерзание его происходит независимо от того, низкие или высокие температуры держатся зимой в Прибайкалье. Наблюдения многих лет показали, что замерзание озера полностью совпадает с длительностью солнечного цикла, который может быть и 11, и 10, и 9 лет. Картина вырисовывается удивительная. Можно подумать, что поведение Байкала зависит не от земной природы, а подчиняется каким-то законам, связанным с солнечной деятельностью.
Интересные вещи происходят и с изменением прозрачности атмосферы. Мы часто слышим определение "солнечная постоянная", а на самом деле, как установлено, поступление прямой солнечной радиации из года в год снижается. Это происходит незаметно для людей (и потому не надо устраивать паники), но на развитие физических процессов влияет. Некоторые слои в атмосфере уже испытывают дефицит солнечной радиации. Отчего это происходит? Очевидно, атмосфера засоряется и поглощает солнечную радиацию. Понятно, что это может привести к глобальным изменениям. Но каким? Сегодня многие наши наблюдения свидетельствуют о том, что глобальное потепление действительно происходит. Как изменить его течение? Интересна и другая региональная особенность. В целом, температура повышается (речь идет о климатических изменениях, а не о погодных), но если в европейской части потепление происходит за счет увеличения летних температур, то у нас в Восточной Сибири мягче становится зима. Почему? На все эти вопросы можно ответить только совместными усилиями многих ученых.
— Но какие-то объяснения этим и другим явлениям вы уже нашли, можете их прогнозировать?
— Сейчас, например, работаем над прогнозом космической погоды. Эти высокие области уже не рассматриваются как экзотические. Там активно работают спутники любого назначения, очень дорогостоящая и сложная техника. И важно предвидеть, какие ее там поджидают сложности. Есть такое явление, как электризация спутника, в результате чего он выходит из строя. А ведь его не снимешь и не отремонтируешь. В результате большие деньги "улетают на ветер". Чтобы этого не случилось, мы и прогнозируем космическую погоду. Если на Земле нас интересуют температура, давление, скорость ветра, влажность, то там нужно знать энергию заряженных частиц, энергию электрического поля, динамический режим и т.д. Этими знаниями мы обладаем.
— А что нового стало известно о влиянии Солнца на Землю?
— Ученые выявили, что связь от Солнца к Земле, даже в нейтральной атмосфере, — электрическая. То есть кругом текут токи. Это понимание имеет принципиально важное значение. А в нейтральных слоях как же? Здесь важный фактор — грозы, они фактически создают замкнутые электрические контуры, осуществляющие стабилизацию энергетического баланса.
Сейчас мы размышляем над тем, как взаимосвязаны с Солнцем другие оболочки Земли — приземный слой, тропосфера, термосфера, земная кора, ядро. Ясно, что Земля живет в атмосфере Солнца. Она изменчива, и Земля не может не реагировать на изменение и откликается всеми своими слоями, которыми укутана как шубами. Я, например, убежден, что связь и там электрическая. Но как она осуществляется? Чтобы это понять, тоже нужна кооперация ученых, нужны знания, как правило, на стыке наук.
Передача солнечной энергии в ту или иную область осуществляется не всегда напрямую, иногда это происходит опосредованно. Например, солнечные или магнитосферные частицы высыпались на Севере, вспыхнуло полярное сияние. А что еще случилось? Выяснено, что падающие частицы создали такие условия, при которых происходят нарушения радиосвязи и процессы, вызывающие изменение динамического режима нейтральной атмосферы. Произошли сложные электрические, магнитные, химические процессы.
Нужны тщательно продуманные, хорошо поставленные комплексные эксперименты. В верхней атмосфере есть заряженные частицы и нейтральные, они создают картину влияния на Землю в целом. Мы хорошо знаем заряженные частицы, но они взаимодействуют с нейтральными и нужно понять, как действует система в целом.
Солнце могущественно. Его атмосфера простирается значительно дальше Земли, оказывая свое влияние на всю солнечную систему, на все живое. Понять закономерности этого влияния очень важно для человечества.
Директор Института оптики атмосферы СО РАН доктор физико-математических наук Геннадий МАТВИЕНКО:
— Оптика охватывает множество направлений исследований. Россия поддерживает разработки, направленные на мониторинг окружающей среды, и здесь значительную роль играет оптика.
В последние лет 10–15 выявились тенденции к изменению климата планеты, отмечены потепления. Поэтому существует специальный протокол, который ограничивает деятельность человека, наносящую урон природе. А это имеет очень серьезные финансовые последствия для всех стран. США, например, решили, что им уместно выйти из этого протокола — по их мнению, следование ему сильно влияет на экономику страны. Так ли это?
Наши исследования позволяют ответить на эти вопросы, превратить тенденции предположений в знания, точно установить, чем на самом деле вызваны изменения климата планеты. Либо это автоколебания в атмосфере и в целом в солнечной системе, то есть естественный процесс, либо он обусловлено человеческой деятельностью. Эта проблема глобальная.
Интересы наших институтов смыкаются на этой теме. У иркутян есть свои технологические методы, наблюдательные посты, средства, которые контролируют поведение Солнца. А Солнце — главный источник энергии, определяющий жизнь на Земле.
Мы обладаем всем инструментарием и знаниями оптических исследований. Понять зависимость Земли от Солнца можно лишь действуя сообща, и мы на этой конференции объединили усилия, формируя единую систему наблюдений. Мы начали процесс изучения проблемы в целом — к чему же все-таки движется человечество. Планета наша живет по законам природы. Но человек стал настолько влиять на нее, что пора, наверное, вмешаться разуму -начать регулировать эту взаимосвязь. На симпозиуме заложены основы совместных исследовательских программ.
Мы получили уникальную возможность побывать на знаменитом Байкале. Иркутяне умеют, по-моему, не только высококвалифицированно изучать Солнце, но и управлять погодой — замечательной она была в эти дни.
Когда-то в юности я увлекался скалолазанием, но только однажды довелось встретить на Красноярских столбах эдельвейс. А на острове Кадильном на Байкале увидел их целую поляну. Удивительные здесь места и удивительные люди...