Солнечные циклы и окружающая среда

Существуют временные ряды среднегодовых чисел W с 1700 г. и среднемесячных - с 1749 г. Числа Вольфа изменяются в среднем с периодом около 11 лет, для удобства солнечные циклы пронумерованы. Первым считается цикл, начавшийся в 1755 г. С 1997 г. начался 23-й цикл, его максимум отмечался в 2000 г. Временные ряды и СВАН-диаграммы динамики солнечной активности показаны на рис. 1.15 и 1.16. На СВАН-диаграммах сильно выражена динамика 11-летней цикличности. Ее амплитуда, период, контраст изменчивы во времени. На диаграммах для рядов с шагом 1 сут видны сравнительно высокочастотные ритмы.

Рис. 1.14. Временной ряд и СВАН-диаграммы среднесуточных значений скорости вращения Земли за период с 1980 по 2000 гг.

Общий характер спектрально-временной структуры процесса для максимумов и минимумов солнечной активности меняется в основном по амплитуде. Сопоставляя СВАН-диаграммы для периодов максимума и минимума солнечной активности, можно видеть, что амплитуды околомесячных вариаций в период минимума уменьшаются в 4 раза, а амплитуды околонедельных и околополунедельных вариаций - всего в два раза.

Поэтому в периоды минимума солнечной активности относительный вклад околодвухнедельных и околонедельных вариаций в общий характер изменений солнечной активности может увеличиваться. На фоне 11-летних изменений солнечной активности возникают магнитные бури, которые могут быть приурочены к околомесячным и околодвухнедельным вариациям, а могут и не быть с ними связаны.

При анализе явлений, связанных с вариациями магнитного поля Земли, а также при исследовании связи этих вариаций с другими геофизическими параметрами, используют индексы геомагнитной активности К и А. Индекс К - это трехчасовая десятибалльная характеристика (от совершенно спокойного поля - 0 баллов до очень сильно возмущенного - 9 баллов). Для характеристики магнитной активности всего земного шара как целого используется планетарный индекс Кр, который получается путем осреднения индексов К нескольких избранных обсерваторий. Индекс А - это эквивалентная индексу К амплитуда колебаний поля за 3-часовой интервал времени.

Рис. 1.15. Временные ряды (а) и СВАН-диаграммы (б-е) среднемесячных чисел Вольфа за период 1750-2000 гг. СВАН-диаграммы: для полного ряда (б), для интервалов времени 1765-1818 гг. (в), 1818-1874 гг. (г), 1874-1927 гг. (г), 1927-1983 гг.(е)

11-летняя цикличность переменна по амплитуде и особенно четко проявляется в последнее столетие. Эта цикличность не очень стабильна по периоду. Значительное уменьшение амплитуды отмечалось в начале XIX в. Кроме 11-летнего, имеются ритмы 33, 8, 5.5, 2.8, 2 лет.

Проведенный анализ свидетельствует о наличии хорошо известных циклов длительностью 11 и 5.5 лет и ряда других. У геомагнитной активности довольно стабильно также полугодовое колебание. В области периодов от трех до одного года имеется значительная интерференция между соседними колебаниями. Низкочастотные колебания с периодами более 20 лет неустойчивы.

Выводы о существовании причинно-следственных связей между солнечной и геомагнитной активностью, с одной стороны, и процессами в земных сферах, в том числе происходящими в организме людей, с другой не всегда можно считать однозначными, часто можно говорить лишь о выявленных корреляционных связях. В то же время уверенность в существовании многих связей все более укрепляется, и если 10-20 лет назад в существовании, например, солнечно-земных причинно-следственных связей были убеждены очень немногие, то сейчас картина кардинально изменилась.

Вряд ли у кого-нибудь остались сомнения в воздействии солнечной активности на процессы, происходящие в самых различных сферах в природе (землетрясения, популяции животных), технике, обществе, в том числе на медицинские показатели. Причем реакция на эти воздействия у разных людей (например, у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями) в разное время бывает различной.

Сомнения были обусловлены рядом причин. Результаты наблюдений часто бывают неоднозначными из-за чрезвычайной слабости естественных полей, в частности магнитных. Одна из причин этой неоднозначности заключается в том, что процессы в природе (и обществе) переменнополиритмичны. Поэтому исследователь часто находится в затруднении - в один отрезок времени он видит (регистрирует) ритмичный процесс, а в другой -не видит. Бывает и так, что один из наблюдателей регистрирует ритмический процесс, а другой, проводя свои собственные наблюдения в другое время (даже в том же самом месте), такого процесса не видит.

Рис. 1.16. Временные ряды и СВАН-диаграммы среднесуточных чисел Вольфа за период 1988-2000 гг

Выделяются относительно сильные околомесячные и околополумесячные ритмы, а также не очень сильно выраженные околонедельные и околополунедельные.

Отсюда возникают научные споры и дискуссии. Следует, однако, заметить, что некоторые авторы слишком увлекаются поисками связей с вариациями солнечной активности, принимают желаемое за действительное и преувеличивают ее влияние на земные процессы.