Главная » 2017 » Декабрь » 20 » Земным климатом управляют космические лучи

Земным климатом управляют космические лучи

Космические лучи влияют на атмосферу Земли, вызывая в ней усиленное образование облаков и общее охлаждение планеты. Эти данные объясняют неожиданные колебания в земном климате в Средние века и раннее Новое время (по масштабам они превосходили даже текущее глобальное потепление). Например, в России в начале XVII века снег и морозы регулярно случались в летние месяцы, что вызвало голод и Смуту. Соответствующая статьяопубликована в Nature Communications.

Из исторических и палеоклиматических данных известно, что в 1000-1300 годах нашей эры климат был заметно теплее, чем обычно, а в 1400-1700 годах — наоборот, гораздо прохладнее. Известно и то, что последнее событие совпало с резким снижением числа пятен на Солнце, то есть со снижением солнечной активности. Однако конкретные механизмы, которые могли бы объяснить связь между такими внешне далекими явлениями, как пятна на светиле и климат ее планеты долгое время оставались неясными.

Авторы новой работы экспериментально и на математических моделях показывают, что может лежать в основе такой связи. Они провели опыты, при которых воздух в изолированной камере бомбардировался частицами, по энергии и массе сходными с частицами космических лучей. В астрофизике космическими лучами называют элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космосе. Часть из них имеют более низкую энергию (те, что движутся от Солнца), другие — галактические космические лучи, энергия которых достаточно высока, чтобы иногда пробивать защиту солнечной гелиосферы, внутри которой находится Земля.

В ходе опытов, частицы выбивали электроны из атомов в молекулах воздуха, тем самым ионизируя их (превращая из нейтральных атомов в имеющие электрический заряд ионы). Затем ионы за счет электростатических сил помогают энергично образовываться аэрозолям воздуха из молекул серной кислоты и воды и долго оставаться устойчивыми к испарению. Это, а также вторичные столкновения с новыми ионами, повышающими их стабильность, помогает аэрозольным центрам расти до размеров в десятки нанометров. Как только они достигают такого уровня, на них начинает быстро конденсироваться водяной пар из атмосферы, образуя капли. Когда это происходит, наземный наблюдатель видит образующееся облако.

Конечно, для этого в атмосфере уже должен быть водяной пар, однако в условиях без внешнего потока ионов образование облаков случается куда реже, и устойчивая облачность формируется намного дольше. Поскольку время от образования облаков до дождя в обоих сценариях очень похоже, общая продолжительность затенения поверхности Земли тропосферными облаками в сценарии с ионами намного выше, чем без них. За счет белого цвета облака отражают в космос большую часть видимого солнечного света, охлаждая тем самым поверхность планеты.

Авторы новой работы отмечают, что по мере роста магнитной активности Солнца (а именно она отвечает за пятна на нем) магнитный пузырь гелиосферы значительно эффективнее отражает галактические космические лучи. А вот частицы, идущие от Солнца, в силу своей много меньшей энергии, вызвать ускоренное образование облаков не могут. Поэтому в период низкой солнечной активности и случился Малый ледниковый период 1400-1600 годов. Напротив, с тех пор и до начала этого века солнечная активность росла, что дополнительно ускоряло общепланетное потепление.

Интересно, что согласно расчетам при близкой вспышке сверхновой звезды процесс образования облаков окажется сверхинтенсивным и быстро приведет к охлаждению планеты в еще большем масштабе, чем во время Малого ледникового периода. Это может объяснять часть неожиданно резких и на первый взгляд беспричинных похолоданий в прошлом Земли.

https://www.kp.ru

Всего комментариев: 0
avatar