3. Солнечная активность и тропосфера

Если воздействие солнечной активности на верхние слои земной атмосферы выявляется вполне четко, то в нижней атмосфере Земли (тропосфере) оно становится гораздо труднее уловимым. Скорее всего, причина этого лежит в том обстоятельстве, что солнечная активность непосредственно воздействует на процессы в тропосфере только в сравнительно редких случаях, когда солнечные протоны высоких энергий проникают в глубь земной атмосферы. В общем же ее воздействие осуществляется через верхнюю атмосферу, поскольку тропосфера «привыкла» к установившимся в ней условиям и требуются большие усилия, чтобы нарушить их. К тому же достигаемый при этом эффект оказывается гораздо скромнее, чем тот, с которым мы сталкиваемся в верхней атмосфере Земли. Более того, даже те возмущения, которые возникают под действием солнечной активности, в особенности корпускулярного излучения Солнца, в разных районах Земли имеют противоположный знак и характер их изменяется со временем и сезоном года. Поэтому здесь мы не будем говорить о том, как именно происходит изменение той или иной характеристики тропосферы в результате влияния солнечной активности, а ограничимся лишь указанием, что оно действительно существует. Так или иначе, уже накоплен богатый материал, который свидетельствует о реальности воздействия активности Солнца на нижнюю атмосферу Земли.

Определяющее воздействие солнечная активность оказывает на общую циркуляцию в тропосфере. Это влияние выражается в изменении интенсивности, а через нее и типа атмосферной циркуляции, в зависимости от фазы различных циклов. В частности, такие изменения особенно усиливаются в эпоху максимумов 11-летних циклов и в наиболее высоких 11-летних циклах. Пожалуй, одним из наиболее надежно установленных фактов в проблеме Солнце - Земля является углубление циклонов и усиление антициклонов под действием солнечной активности; этот факт еще с 30-х годов хорошо известен метеорологам под названием закона акцептации. Правда, в отдельные периоды времени закон действует только частично или вовсе не проявляется. Изменения уровня солнечной активности приводят к изменению величин основных метеорологических элементов: температуры, давления, числа гроз, осадков и связанных с ними гидрологических и дендрологических характеристик: уровня озер и рек, грунтовых вод, солености и оледенении океана, числа колец в деревьях, иловыч отложений и т. п. Особенно устойчивы такие изменения в определенных районах Земли. Важным является то обстоятельство, что как показало сравнение реакции тропосферы на магнитные бури различного типа, корпускулярное излучение вспышек и корональных дыр во многих случаях оказывает противоположное воздействие на нижнюю атмосферу Земли.

При исследовании изменений климата в некоторых районах земного шара были обнаружены 11-летние циклы в температуре воздуха, атмосферном давлении, осадках. Однако в других его областях гораздо лучше проявляется 22-летний цикл, также имеющий солнечное происхождение. Например, если засухи в районе Казахстана связаны с 11-летним циклом солнечной активности, то в Северной Америке - с 22-летним циклом. 22-летний цикл в тропосферных процессах может объясняться их зависимостью от сильных рекуррентных магнитных возмущений, наблюдающихся на ветви спада четных 11-летних циклов или связью с сильными вспышечными возмущениями, особенно характерными вблизи максимума нечетных циклов. Поэтому отсутствие в каком-либо из тропосферных процессов 11-летней цикличности отнюдь еще не означает отсутствия связи с солнечной активностью вообще, как иногда утверждают, В некоторых районах Земли лучше всего проявляется 5 - 6-летний цикл, который особенно заметен в индексах магнитной возмущенности. Этот цикл наиболее характерен для тропосферных явлений, возникающих при высоком уровне геомагнитной возмущенности. Наложение 11-летнего и 22-летнего циклов было найдено, в частности, в распределении атмосферного давления по земной поверхности. Особенно отчетливо в изменении климата нашей планеты проявляется 80 - 90-летний цикл. И хотя ряды метеорологических параметров охватывают сравнительно короткие интервалы времени даже по сравнению с регулярными наблюдениями солнечных пятен, тем не менее этот цикл хорошо виден в изменении гидрологических и особенно дендрологических характеристик. В частности, нарушение закона акцептации чаще всего происходит именно на определенных фазах 80 - 90-летнего цикла. Сейчас нередко говорят и о более долговременных изменениях климата, связанных с солнечной активностью. Однако проверка подобного рода заключений встречается с большими трудностями, поскольку привлекаемые косвенные ее показатели (например, концентрация радиоуглерода) связаны как с солнечными, так и с земными процессами, а данные о нашей планете тоже нуждаются в критическом анализе.

Влияние солнечной активности на тропосферу четко выступает при составлении солнечных календарей, о которых мы уже говорили в связи с активными долготами (см. главу 5), явлений в нижней атмосфере Земли, особенно па ветви спада 11-летнего цикла. Любопытно, что активные долготы в тропосфере выявляются даже более отчетливо, чем на Солнце. Использование солнечных календарей может служить хорошим подспорьем в прогнозах погоды, которые учитывают солнечную активность. Не менее важным для той же цели оказалось изучение связи сильных флуктуации солнечной активности с аномалиями погоды в определенных земных регионах, которое дало ряд эмпирических правил.

Следует отметить, что электромагнитное излучение Солнца также находит свое отражение в нижней атмосфере Земли, особенно на средних и низких широтах. Возможно, это свидетельствует в пользу определяющего воздействия на процессы в тропосфере изменений в озоносфере, располагающейся на высоте примерно 20 - 60 км, в которой происходит образование и разложение озона под влиянием электромагнитной солнечной радиации. Это один из мыслимых механизмов воздействия солнечной активности па нижнюю земную атмосферу. Было бы излишним рассматривать здесь различные предложенные механизмы такого воздействия, тем более, что ни один из них к настоящему времени не подвергся детальной проверке и не был признан всеобъемлющим. Работа в этом направлении продолжается, и можно надеяться, что она убедит в конечном итоге ныне сомневающихся в том, что нижняя атмосфера Земли тоже отнюдь не безразлична к тому, как «ведет себя» Солнце.