Гипотеза о причинах недавней непогоды.
electric universe
По мере падения солнечной активности погода будет становиться всё более контрастной и непредсказуемой
В этой публикации мы рассмотрим ещё один аспект всё той же идеи, которая пропагандируется в группе уже не первый год: космическая погода напрямую связана с земной погодой и вносит существенный вклад в её динамику.

Собственно, то, о чём пойдёт речь дальше, уже вскользь упоминалось нами в предыдущих заметках: В двух словах, мы полагаем, что увеличенный поток космических лучей в последние месяцы привёл к формированию определённых атмосферных структур, которые и вызвали довольно резкие перепады температур, влажности и других параметров во многих областях мира (прежде всего речь идёт об умеренных широтах, особенно в Северном полушарии).

Итак, обратим внимание на существенный рост потока космических лучей, наблюдающийся с конца ноября прошлого года: vk.cc/4H9PrZ (см. подчёркнутую область). Напомним, что космические лучи - это потоки более или менее энергетических частиц (прежде всего протонов, - хотя и электроны играют роль, приходящие из Галактики и более далёких областей Вселенной.
cosmic rays
Рост потока космических лучей
На приведённом графике показан поток образованных космическими лучами вторичных нейтронов, зарегистрированный детектором 3NM-64 на антарктической станции Амундсен-Скотт. Можем наблюдать здесь в последние пару месяцев несколько ярких пиков, когда поток космических лучей был существенно выше среднего.

Но кроме того, если взглянуть на динамику в течение всего года (начиная с 1 января 2015 г.), видим, что наблюдается и общее повышение базового уровня, а не просто изолированные всплески. В данном случае это данные с детектора, расположенного в финском городе Оулу.
cosmic rays
Динамика потока 2015 года
cosmic rays
График от 1987 года
Даже на графиках с 1987 года пик последних месяцев виден довольно отчётливо:(видно также, что провалы, соответствующие солнечным максимумам, становятся всё меньше и меньше, что соответствует общему падению солнечной активности), - это картинки со станции в Юнгфрауйох (Швейцария). См. также долговременные графики из Оулу:

Oulu neutron monitor
Долговременный график количества протонов
Причина этого роста (по крайней мере на первый взгляд) вполне ясна: приближающийся минимум солнечной активности (см. нашу недавнюю заметку), сопровождающийся падением индукции межпланетного магнитного поля, уменьшением скорости солнечного ветра и меньшим количеством солнечных вспышек и связанных с ними корональных выбросов массы и т.п.

Солнечная активность и поток космических лучей в первом приближении обратно пропорциональны: чем выше первая, тем ниже последний. Если говорить по-простому, солнечная плазма "вымывает" космические лучи прочь из гелиосферы (т.н. эффект Форбуша).
Соответственно, если предположить примерно постоянный поток самих лучей в отсутствие Солнца, выходит, что чем выше активность нашей звезды, тем ниже итоговый поток космических частиц, и наоборот - слабое Солнце означает много космических лучей.

Таким образом, мы выяснили: поток космических лучей в последние месяцы, и ещё более - в последние недели - был повышенным. Но какое отношение это может иметь к "обычной" погоде?

Что ж, для более-менее полного ответа на этот вопрос приведём ссылки на две серии наших предыдущих публикаций: См. также разделы по метеорологии и климату: Ссылки эти даны здесь для желающих глубже вникнуть в суть происходящего.

Теперь попробуем в нескольких абзацах описать сработавший, по нашему мнению, в последние недели механизм.

Космические лучи непрерывно бомбардируют нашу планету (почти что напрямую это можно наблюдать в камере Вильсона:)


Основной итог такой бомбардировки - ионизация атмосферы, т.е. возникновение в ней заряженных частиц (ионизированных атомов и молекул и свободных электронов). В спокойном воздухе на уровне моря под влиянием космических лучей содержится порядка двух тысяч ионов на кубический сантиметр.

К чему приводит эта ионизация? Она увеличивает проводимость атмосферы, и соответственно силу протекающего через неё (в вертикальном направлении) тока.

Ток этот (при ясном небе) по порядку величины составляет несколько пикоампер на квадратный метр (течёт он при ясном небе сверху вниз: от положительно заряженной ионосферы к отрицательно заряженной поверхности планеты; разность потенциалов там около 300 кВ).

Как было показано в предыдущих заметках на эту тему (ссылки см. выше), увеличение плотности атмосферного тока оказывает непосредственное влияние на "обычные" характеристики: в частности, на давление и температуру.

Кроме того увеличение плотности тока приводит к усилению облачности (оно изменяет характеристики ядер конденсации облаков, на которых формируются капельки воды; увеличивается количество маленьких капелек, что позволяет им подниматься на большую высоту и выделять больше скрытой теплоты, в свою очередь усиливая восходящую тягу и позволяя облаку разрастаться дальше; фактически это эффект, обратный эффекту Пудовкина, что меняет локальный энергетический баланс (меняется прозрачность атмосферы), - а также растёт завихренность (циклоническая активность и т.п.).

Усиление циклонической активности и атмосферных завихрений создаёт многочисленные меандры (изгибы) высотного струйного течения (jet stream) - одного из ключевых игроков глобальной атмосферной циркуляции. Подробнее о струйном течении можно узнать здесь.

Эти меандры работают в тесной связке с нижележащими центрами высокого и низкого давления, соответствующим образом их огибая и потихоньку перемещая в пространстве. Ну а давлением уже управляется приповерхностный тропосферный воздух, соответственно подкачиваясь в умеренные широты либо из холодных приполярных областей, либо из жарких тропиков (или даже прямо с экватора).
В конечном итоге в умеренных широтах формируется "шахматная доска" из чередующихся в зональном направлении 2-3 крупных циклонов и антициклонов, с чередующимися же "языками" холодного и тёплого воздуха (это соответствует так называемым волнам Россби).

Посмотреть, как это выглядело, можно на модельных видео:

-здесь цветом показана скорость ветра на высоте примерно 10.5 км, т.е. как раз в области струйного течения; пурпурный цвет соответствует скоростям примерно от 150 до 300 км/ч, зелёный - примерно от 30 до 80 км/ч),


-здесь цветом показано давление на уровне моря, но при этом белые траектории по-прежнему соответствуют движениям высотного струйного течения на высоте 10.5 км; светлые области - высокое давление, тёмные - низкое),


-здесь показана температура воздуха на уровне моря; зелёный цвет начинается от 0 по Цельсию и выше).


Все они делались с помощью замечательного ресурса earth.nullschool.net, которым может воспользоваться каждый желающий (и увидеть то же самое в лучшем разрешении, а заодно с возможностью интерактива).

На видео с давлением хорошо видно, как формируются и эволюционируют описанные выше цепочки чередующихся циклонов и антициклонов в умеренных широтах. А на видео со струйным течением легко заметить, как, пожалуй, самая существенная его деформация происходит под Новый год - как раз когда наблюдался существенный пик потока космических лучей.

cosmic rays
Предновогодний пик потока космических лучей
Именно это привело к закачке на Северный полюс приличных масс тропического воздуха, что подняло там температуру, - наверное, многие помнят эти истерические сообщения в СМИ: Мы не будем перечислять здесь полный список погодных рекордов и всяких связанных с погодой происшествий, которые приходились на последние месяцы (наверняка многие вспомнят и сообщения о снеге в арабских странах и Мексике, и об аномально тёплом декабре в Восточной Европе и на востоке Северной Америки, и о недавних заморозках на Тайване, и о наводнениях и засухах, и сильном ветре во многих местах, и т.п.), - нашей целью было лишь показать, что космические лучи могли быть причиной усиления атмосферной завихренности и деформаций высотного струйного течения, что привело в итоге к существенным меридиональным переносам тёплого и холодного воздуха туда-сюда через умеренные широты (и, как следствие, погодным аномалиям). За конкретными случаями читатель может обратиться в ту же группу "Фобос" или просто полистать новости погоды где-нибудь ещё.

Отметим, что сейчас любят заострять внимание на "тёплых" новостях (вполне в духе стоящего на повестке дня "глобального потепления"), игнорируя многие из отнюдь не меньшего числа "холодных". При описанном нами эффекте будут аномалии в обе стороны, даже если одной их половине уделяется в СМИ меньше внимания: речь ведь идёт не об изменении средней температуры воздуха, а лишь о характерных воздушных течениях, перераспределяющих холодный и тёплый воздух по планете.

Кстати говоря, один из ведущих метеорологов Великобритании Пирс Корбин (брат нынешнего лидера Лейбористской партии Джереми Корбина) в интервью каналу Thunderbolts пару недель назад высказал аналогичные идеи:


Он тоже считает, что изгибы струйного течения под действием космических факторов ведут к существенным погодным аномалиям.

Ещё пару слов об атмосферном электричестве: представляется очень любопытным то совпадение, что антициклоны (центры высокого давления с нисходящим движением воздушных масс) приурочены к нисходящему атмосферному току, а циклоны (центры низкого давления с восходящим движением воздуха) - к восходящему току. Может быть, тут есть прямая связь, и электромагнитная составляющая в формировании этих структур играет если не первую, то и не последнюю роль? Известные закономерности типа эффекта Бёрнса и других перечисленных по ссылкам выше эффектов делают эту гипотезу весьма осязаемой и актуальной.

Опять-таки припомним о гипотезе "земных пятен", проводящей аналогию между солнечными пятнами (имеющими северную или южную полярность) и циклонами/антициклонами (с восходящим/нисходящим атмосферным током и аналогичным движением воздуха). Первое упоминание о ней в наших заметках можно увидеть здесь. Её автор, или во всяком случае активный сторонник, - Бен Дэвидсон.

Напомним также об одной симпатичной теории, описывающей формирование вихрей (в т.ч. атмосферных): теория формирования вихрей Манташьяна. Павел Манташьян в своих работах также проводит аналогию между солнечными пятнами и атмосферными вихрями. И его теория может оказаться ключевым звеном в установлении связи между всеми этими идеями и явлениями.

Вернёмся к вопросу космической погоды. Есть один момент, который может свидетельствовать об ошибочности наших гипотез или по крайней мере об их неполноте: уже упомянутый нейтронный детектор 3NM-64 на Южном полюсе, как было показано ещё несколько лет назад, демонстрирует странное долговременное (в масштабах десятилетий) падение потока космических лучей:

Авторы данной статьи так и не сумели выяснить, с чем связан этот эффект, и предположили, что причина может заключаться либо в изменениях поведения Солнца, либо в изменениях характеристик самих космических лучей вообще в той области Галактики, в которую мы продвигаемся в последнее время.

Напомним, что наша планетная система движется вокруг центра Галактики со скоростью более 250 км/c, - т.е. за год сдвигается примерно на диаметр орбиты Нептуна, только в другой плоскости, наклонённой к этой орбите примерно на 60 градусов (см. Солнце проходит через Млечный Путь.). Никто не гарантирует, что межзвёздная среда везде на её пути должна быть однородна, тем более что и на окраинах гелиосферы наблюдаются различные любопытные явления, о которых мы, может быть, когда-нибудь ещё поговорим отдельно.

Если авторы статьи правы, и дело в Солнце, то получается, что его активность должна наоборот усиливаться (чтобы поток космических лучей падал), что противоречит нашим идеям о падении солнечной активности.

Впрочем, подобная картина, кажется, наблюдается только на одном детекторе, а все остальные более-менее согласованно наоборот показывают долговременное увеличение потока. Поэтому вряд ли это может служить прямым опровержением. Но проигнорировать этот момент мы также не могли.

Ещё одна гипотеза, которую высказал тот же коллектив двумя годами позже, заключается в том, что данное падение обусловлено изменениями не в солнечном магнетизме, а в земном.

На самом деле земное магнитное поле действительно меняется, и всё более быстрыми темпами, - см. наши более ранние материалы: 1,2, 3, 4, - и раздел в целом.

Поток космических лучей в основном регулируется Солнцем, и магнитное поле Земли вносит в нашу защиту от них значительно меньший вклад (кстати, в той же камере Вильсона можно воочию лицезреть защиту от космических лучей с помощью магнитного поля. Однако не исключено, что высокая чувствительность детектора позволила всё-таки уловить изменение этого вклада, что и предполагают авторы.


Эта версия более-менее согласуется с нашими основными гипотезами, поэтому мы оставим её в качестве рабочей, - до возникновения новых опровергающих аргументов.

Напоследок заметим, что, как видно из приведённых графиков, в последние дни января 2016 года также наблюдался (и до сих пор наблюдается - в условиях чрезвычайно слабого солнечного ветра) существенный пик космических лучей. Поэтому (если наша гипотеза верна), видимо, стоит ожидать в ближайшие дни (примерно в первые две недели февраля) нового всплеска циклонической активности, сильных изгибов и деформаций высотного струйного течения и возникновения в умеренных широтах контрастных меридиональных переносов тепла и холода от полюсов и обратно (т.е. вдоль одной параллели будут наблюдаться чередующиеся "языки" тепла и холода, подобно зубьям пилы, плюс местами быстрый ветер). То же самое можно сказать и во временном отношении: периоды неожиданных потеплений в определённом регионе будут сменяться настолько же неожиданными похолоданиями.

Естественно, в целом по мере падения солнечной активности подобные вещи будут наблюдаться всё чаще, погода будет становиться всё более контрастной и непредсказуемой, и температурные рекорды будут регулярно переписываться.