Воздействие физико-химической среды на организм

Влияние температуры, давления атмосферы и других метеорологических факторов

Какое же воздействие на Землю оказывает это биение солнечной машины, этот энергетический пульс Солнца, распространяющий в пространство электромагнитные и корпускулярные радиации? Какое влияние оказывает периодическая деятельность Солнца на земные явления, на геофизику и метеорологию? Представляет ли Земля и ее атмосфера хороший резонатор для вибраций Солнца. Вопросы эти, однако, оказываются настолько сложными, что до сих пор во многих пунктах они считаются открытыми. Вся трудность разрешения данных вопросов в необходимой их дифференцировке объясняется чрезвычайной сложностью механики воздушных масс, сложностью системы атмосферных движений и пульсаций. Пятнообразовательный процесс, связанный с процессами теплового и светового излучения, безусловно, оказывает на динамику метеорологических элементов сильнейшее влияние, но результаты данного влияния настолько разнообразны благодаря сложности механических процессов в атмосфере, настолько прихотливы, что еще, до сих пор, не позволяют отчетливо вскрыть те закономерности в их полном объеме, которые, однако, несомненно, существуют и в реальности которых нас убеждают соответствующие наблюдения.

Одним из самых важных даров Солнца являются тепло и свет. Это исключительное значение солнечного тепла для всей жизни на Земле заставило ученых потратить много труда на то, чтобы измерить это тепло и учесть его распределение и трату на земной поверхности.

Если бы по пути солнечного луча не было атмосферы, тогда луч доходил бы до нас нетронутым, и мы могли бы определить истинную величину солнечного лучеиспускания. Если бы мы могли подняться на несколько сот верст над земной поверхностью, в таком случае, мы также могли бы определить эту величину. Но атмосфера сильно поглощает солнечную радиацию. Поглощение атмосферой солнечной радиации зависит от состояния метеорологических элементов, от степени влажности воздуха, облачности, количества пыли в нем и т. д. Поэтому и величина поправок на поглощение радиации земной атмосферой бывает всегда очень значительна.

Как известно, число калорий, получаемых в минуту квадратным сантиметром поверхности, выставленной перпендикулярно к солнечным лучам, является мерою солнечного излучения и носит название "солнечной постоянной". В свое время исследователи давали несколько различные одна от другой оценки этой величины. Так, Пулье определил ее равной 1,76 кал, Виоль - 2,54кал, Ланглей - 2,54 кал, Крова - 2,32 кал, Ангстрём - 2, 1 7 кал. В результате многолетних изысканий, проведенных американскими учеными Абботом и Фаулем, оказалось, что солнечная поверхность очень мало отличается от следующей величины: 2 (точнее, 1,938) малые калории на квадратный сантиметр в течение минуты. До земной поверхности в среднем не доходит и половины этого количества: остальная часть задерживается по пути воздухом и облаками. В ясные дни, когда нет облаков, доходит до 70% ее.

Казалось бы, самое название "солнечная постоянная" показывает количество тепла, получаемого нами от Солнца, очень мало меняется, иначе эту величину не назвали бы "постоянной". Этим обстоятельством объяснялось постоянство в количестве получаемого тепла и отсутствие резких изменений температуры из года в год. Установлению "солнечной постоянной" способствовало также отсутствие в течение долгого времени достаточно точных измерительных инструментов, которые помогли бы подметить какие-либо отклонения в излучении Солнца, если бы таковые произошли. Однако это оказалось не так. Впервые колебания в солнечных нарушениях и их зависимость от пятен были обнаружены Савельевым в Киеве в 1894 году. Он сделал интереснейшее открытие: нашел, что в ходе чисел солнечных пятен и величины теплового излучения имеется прямое соответствие. Затем, в недавнее время, благодаря уточнению методов и аппаратуры вышеназванные американские астрономы вполне подтвердили открытие русского ученого об изменении "солнечной постоянной" под влиянием пятнообразовательного процесса.

Эти исследования длились с 1905 до 1920 г. Аббот организовал наблюдения над количеством излучаемой Солнцем тепловой энергии в нескольких пунктах Северной и Южной Америки, где синхронично и производились наблюдения. Оказалось, что в различных, удаленных один от другого пунктах были замечены одновременные повышения или понижения в количестве солнечного тепла. Эти совпадения нельзя было признать случайными, зависимыми от местных условий погоды, и пришлось отнести их за счет тех изменений, которые имеют причину в самом Солнце. Изменения эти имеют различные периоды, в образовании которых большую роль играют пятна. При этом была установлена прямая зависимость между числом пятен и количеством солнечного излучения: чем больше пятен на Солнце, тем больше тепла оно нам дает, и, наоборот, чем меньше пятен, тем меньше и тепла.

С первого взгляда может показаться странным то обстоятельство, что одновременно с увеличением числа пятен увеличивается и количество излучаемой Солнцем тепловой энергии: ведь пятна, как мы уже видели раньше, представляют собою более холодные места на Солнце. Поэтому приходится допускать, что хотя пятна и отнимают часть тепла, но зато остальная поверхность Солнца начинает в это время излучать сильнее, и притом в такой степени, что известная потеря, происходящая из-за пятен, покрывается с избытком. Действительно, с появлением пятен Солнце иногда увеличивает тепловое излучение до 5 % в среднем. Ежедневные данные о "солнечной постоянной", которую теперь поневоле брать в кавычки, позволили Абботу сделать другое очень любопытное открытие. Оказывается, что в момент прохождения пятен и их групп через центральный меридиан Солнца количество притекающей к Земле тепловой энергии резко уменьшается, иногда на 6%, и кривая температуры "солнечной постоянной" падает. Установление данного факта является чрезвычайно важным, так как отчасти приподнимает завесу над теми резкими нарушениями в нормальном ходе элементов погоды и в циркуляции воздушных течений, которые часто наблюдаются при прохождении пятен через центральный меридиан Солнца. 

Повышение теплового излучения Солнца в эпохи максимумов на 5% должно было бы повысить земную температуру примерно на 3*. Однако этого не обнаружено, и средняя температура на всей Земле в целом колеблется в пределах нескольких десятых долей градуса. Это объясняется тем, что в годы повышенной деятельности Солнца общее количество облачности значительно увеличивается, равно как и степень влажности воздуха. Поэтому, несмотря на то, что тепла в эти годы Солнце дает больше, зато меньший процент этого тепла достигает поверхности Земли. Во всяком случае, надо предполагать, что колебания в количестве теплового излучения Солнца должны вносить ряд пертурбационных процессов в земную метеорологию. Здесь можно указать еще на одно наблюдение, которое, по-видимому, связано с тепловым излучением Солнца. Антониади подметил, что таяние снежной шапки южного полюса Марса стоит в прямом соотношении с величиной теплового излучения Солнца. Сравнивая кривую пятнообразовательного процесса кривой распространения снегов на южном полюсе Марса за 70 лет, Антониади заметил наличие между ними известного параллелизма, как соотношения причины и следствия.

Действительно, подтверждение данного взгляда можно отыскать в исследованиях о соотношении между пятнообразованием и температурою воздуха. Вспомним, что еще в ХVII столетии Батиста Балиани в письме к Галилею рассматривает солнечные пятна как причины, охлаждающие земную поверхность. К этому же заключению пришел и астроном Готье (Gouttier) в Женеве, сравнив четыре периода большого и малого числа пятен со средними температурами, представленными многими европейскими и американскими станциями, лежащими в равных широтах. В 70-е годы прошлого века Кёппенпроизвел исследование вопроса о зависимости между температурою воздуха и солнечными пятнами. Он открыл тот факт, что температура воздуха у поверхности Земли с увеличением числа солнечных пятен понижается.

Затем, вопрос о влиянии на температуру пятнообразовательного процесса привлек внимание многих исследователей. Этому вопросу посвятили свои работы Фрёлих (1884), Фламмарион (1884, 1901, 1909), Рикко (1897), Нордманн(1903), Ланглей (1904), Доуэль (1903 - 1907) и др. Пользуясь записями температуры в Берлине с 175б по 1907 г., Мейснерв Потсдаме исследовал зависимость этих метеорологических элементов от количества солнечных пятен. В результате его работ оказалось, что для годов максимума пятен средняя годовая температура Берлина намного ниже, чем для эпохи минимума, хотя разность не превышает в среднем 0,2* С. Позднейшие тщательные работы Мильке подтвердили этот вывод. Зависимость эта оказалась все же очень незначительной. По наблюдениям в одном месте, даже в тропиках, она почти не обнаруживается, нужно соединение данных многих станций обширной полосы земного шара, чтобы ее заметить. Размер изменения в температуре влиянием пятнообразования едва превышает 0,5* С.

Можно указать также на работу Каульбарса. Он исследовал средние годовые температуры большинства русских городов и местечек за все время их измерений и нашел, что общая сумма средних годовых в эпохи максимумов превосходит таковую же сумму годов минимумов, причем средняя общая в первом случае равна б, 79*, во втором же - 5, 11*. В 1921 -1928 гг. тому же вопросу посвятил ряд исследований Мемери. Наконец, Франц Баур изучал данный вопрос, пользуясь наблюдениями за температурой воздуха за период с 1876 по 1919 г., произведенными в целом ряде европейских и тропических стран. Он пришел к заключению, что для большинства европейских стран максимум 11-летнего периода лежит ближе к максимуму солнечных пятен, нежели к минимуму. В тропических же странах, наоборот, максимум температуры при приблизительно совпадает с минимумом солнечных пятен.

В. Б. Шостакович, сравнив даты максимумов и минимумов солнцедеятельности с датами поздних и ранних замерзаний реки Ангары, получил следующую таблицу.

Таблица 54

Эта таблица показывает, что годы максимумов солнцедеятельности хорошо совпадают с годами позднего замерзания Ангары, а годы минимумов - с годами раннего замерзания, т. е. говорят о несомненной зависимости температурного фактора от напряжения в солнцедеятельности. Правда, наступления позднего и раннего замерзаний запаздывают на 2-3 года по сравнению с наступлением максимумов и минимумов солнечных пятен.

Ранние или поздние вскрытия рек, ранние или поздние замерзания, ранние или поздние весны и осени, ранние или поздние зацветания деревьев, ранние или поздние прилеты птиц - все эти явления стоят в теснейшей связи с температурами, которые находятся в известной связи с деятельностью Солнца.

Наконец, Шостакович указывает на то, что колебания льда у берегов Исландии и в Гренландском море обнаруживают явную 11 - летнюю периодичность.

Автор статьи  - А. Л. Чижевский

ПОЛНОЕ ИЛИ ЧАСТИЧНОЕ ЦИТИРОВАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ БЕЗ СОГЛАСОВАНИЯ ЗАПРЕЩЕНО