Дельфис

3. Воздействие взрывов сверхновых на вращение Земли

Особый взгляд на ход исторических процессов, точнее, на хронологию этих процессов, был предложен в работах (ныне бурно обсуждаемых даже по телевидению) доктора физико-математическихнаук, математика А.Т.Фоменко [1], что не вполне ново, поскольку им использованы труды астронома, геофизика и историка астрономии Роберта Ньютона [2] и Н.А.Морозова (1854-1946) — учёного-энциклопедиста, революционера и общественного деятеля [3].

^{Рис. I. График изменения параметра D"}

Р.Ньютону принадлежит постановка проблемы противоречия между датировками лунных и солнечных затмений по древним хроникам (с одной стороны) и расчётными датами затмений (с другой), полученными на основе современной теории движения планет.

В теории движения Луны известен параметр D", характеризующий её ускорение. Зависимость величины D" от времени была вычислена Р.Ньютоном (рис. 1). Он пишет: «Наиболее поразительным событием является... стремительное падение D" от 700 г. до приблизительно 1300 г. <...> Подобные большие изменения в поведении D" невозможно объяснить на основании современных геофизических теорий.<...>

Ненормально большое число древних записей либо ложны, либо содержат ошибки, большие, чем те, которые можно было ожидать, исходя из технических возможностей того времени». Тем не менее учёный остался сторонником принятой ныне системы хронологии и пытался найти «негравитационные» источники скачка параметра D".

А.Т.Фоменко же решил пойти в решении этого вопроса по пути, намеченному Н.А.Морозовым, который, необходимо отметить, не первый усомнился в традиционной хронологии и выдвинул гипотезу о том, что эта хронология искусственно растянута. Сочтя, что точности астрономических данных ранее 1300 г. доверять нельзя, Фоменко не признал скачок кривой D" достоверным. А на самом же деле точность древних наблюдений, в том числе арабских, даже превосходит точность средневековых в Западной Европе. В результате весьма спорного посыла Фоменко пришёл к абсурдным выводам, касающимся хронологии важнейших исторических событий, происходивших ранее XIII века (вплоть до того, что Иисус Христос — это Папа Римский, живший в XI веке!).

Совершенно справедливо предположить, что изменение величины D" произошло по вполне реальным, хотя и нетривиальным физическим причинам². Решение проблемы, поставленной Р.Ньтоном, лежит, по нашему мнению, не в области негравитационных сил геофизического происхождения, как он думал, а в силах астрофизического происхождения: именно на середину XI века (1054 г.) приходится наиболее близкая к Солнечной системе вспышка сверхновой в созвездии Тельца, на месте которой образовалась Крабовидная туманность, и остался пульсар.

Высказывания о возможном влиянии на астрономические аномалии гравитационного излучения в общей теории относительности (ОТО) и скалярных волн в скалярно-тензорной теории БрансаДикке специалистам известны [14] [15], но ввиду малости предполагаемого эффекта от недавней знаменитой сверхновой SN1987А в Большом Магеллановом Облаке (БМО), этот вопрос и не рассматривался. Скалярно-тензорная теория отличается от общей теории относительности одним лишь скалярным полем³, которое получает естественную интерпретацию в пятимерной теории гравитации и электромагнетизма, где оно закономерно появляется вместе с четырьмя компонентами электромагнитного поля.

От вспышки сверхновой SN1987A был зафиксирован поток энергии, значительно превосходивший, согласно общей теории относительности, оценки силы гравитационного коллапса от звезды той же массы. Волна от сверхновой воздействовала не только на гравитационные детекторы, но и на простые сейсмометры [16]⁴, а доля гравитационной энергии от вспышки оценивается уже как десятая часть от массы Солнца [17], хотя до этого общепринятой считалась величина в тысячу раз меньшая. Но эта работа не произвела впечатления на экспериментаторов, поскольку для них неясным остается механизм возбуждения и гравитационной антенны, и сейсмометров.

Автором данной публикации ([8],в) был предложен вариант единой геометрической теории гравитации и электромагнетизма, в рамках пятимерной модели которой проведён расчёт гравитационного коллапса и показана возможность существования потоков гравитационного и скалярного полей, близких по интенсивности к тому, что зарегистрировал детектор. В отличие от результатов в рамках ОТО, отмеченный поток энергии мог соответствовать массе сверхновой в 175 масс Солнца(!) — для простейшего случая симметричного коллапса, когда гравитационное излучение отсутствует.

Надо сказать, что детектор не делает различия между гравитационными и скалярными волнами. Учёт гравитационного излучения, несомненно, приблизил бы эти оценки к реально зарегистрированным.

Поскольку скачок параметра D", характеризующего также ускорение вращения Земли⁵, произошёл около XI века, имеет смысл оценить возможное влияние вспышки сверхновой 1054 г. на движение и вращение Земли. Известно, что она была гораздо ближе к нам, чем SN1987A. Ведь расстояние до Крабовидной туманности составляет около 6 тыс. световых лет, а до галактики БМО — 52 килопарсека (1 килопарсек равен 1000 парсекам, 1 парсек равен 3,26 св. году)⁶. Значит, поток энергии от сверхновой 1054 г., обрушившийся на Солнечную систему с расстояния примерно в 2 килопарсека, мог быть на три порядка выше (!). Конечно, вспышка сверхновой 1987 г. — явление уникальное. Это был голубой гигант с массой около 25 масс Солнца, вследствие чего излучение стало доступным даже не очень чувствительным антеннам. Тем не менее, можно ожидать, что поток энергии от сверхновой 1054 г. был значительно большим, и это могло проявиться не только в изменении солнечной активности, но и в изменении параметров движения планет и, прежде всего, в их вращении.

Полное решение столь сложного вопроса — дело будущего, сейчас можно лишь наметить контуры. Скалярно-гравитационная волна в пятимерной теории гравитации и электромагнетизма является продольно-поперечной в отличие от чисто поперечной гравитационной волны ОТО. Поэтому она способна служить переносчиком ударной волны, возникающей на заключительной стадии коллапса массивной звезды и ответственной за явление последующего расширения оболочки сверхновой. Кроме того, при взаимодействии этой ударной волны с такими объектами, как Солнце и Земля, могут оказаться существенными эффекты воздействия ударной нелинейной волны в присутствии сильного гравитационного поля, что аналогично воздействию морской гравитационной волны от землетрясений при выходе её на побережье (цунами), когда амплитуда волны увеличивается на порядок. Не случайно, по-видимому, Солнце является лучшим детектором таких волн.

В целом можно сказать, что ОТО, несмотря на всю её красоту и совершенство, впервые проявила пределы своего применения при расчёте потерь энергии при взрывах сверхновых, уступая дорогуне менее красивой и совершенной пятимерной теории гравитации и электромагнетизма, развитию которой Эйнштейн отдал значительную часть своей жизни.

^{Рис. 2. Волна распространяется в положительном направлении оси z и обладает зависимостью от времени cos wt; случаи (а,б) соответствуют гравитационной волне распространяющегося электромагнитного поля; случаи (в,г) — гравитационной волне скалярного поля; случаи (д,е) — чисто гравитационной волне; сплошные линии отвечают моменту времени wt=0, пунктирные — моменту wt=180; смещения, перпендикулярные к плоскости рисунка, отсутствуют.}

Согласно данным, приведённым в книге И.С.Шкловского [19]⁷, сверхновые вспыхивают в Галактике один раз в 100 лет. Оценка свидетельствует, что один раз за 750 млн. лет вспышка происходит вблизи Солнечной системы, а это по порядку величины соответствует частоте усиления тектонических процессов на Земле. Кроме того, в книге указывается на то, что на расстоянии 30-40 парсек от Солнечной системы сохранились остатки оболочки некой сверхновой. Вспышка её на таком расстоянии может нести поток энергии на три порядка больший, чем от значительно более далёкой сверхновой 1054 г., и это сравнимо с энергией тектонических процессов.

На рис.2 представлены шесть возможных типов поляризации (ориентации) плоских гравитационных волн, вызывающих различные типы смещения на воображаемой сфере пробных частиц и соответствующих различным величинам момента импульса распространяющейся волны в общей теории относительности [10]. Поверхность Солнца в первом приближении допустимо рассматривать как сферу из пробных частиц. Рис. 2 показывает, что может происходить с солнечной поверхностью под воздействием гравитационной волны. Земная поверхность является твёрдой оболочкой жидкой мантии, и тот же рисунок в принципе демонстрируют, какие напряжения способны возникнуть на её поверхности.

Гравитационная волна обладает моментом импульса, то есть может увеличивать или уменьшать скорость вращения планет, приводя к возникновению смещения коры относительно ядра планеты. Скалярная волна не обладает моментом импульса и поэтому не приводит к таким эффектам в ОТО. Скалярно-тензорная волна в пятимерной единой теории гравитации и электромагнетизма обладает, вообще говоря, моментом импульса, и поляризация такой волны обязана суперпозиции волн (в,г) и (д,е) на рис. 2. К сожалению, в настоящее время не известно количество подобных скалярных полей, поэтому какие-либо точные оценки пока невозможны (в работе ([8],в)) оценки сделаны для одного скалярного поля).

Если вспышка сверхновой на расстоянии одиндва килопарсека (SN1054) способна привести к изменению скорости вращения Земли, то вспышка аналогичной достаточно близкой сверхновой на расстоянии 30-100 парсек может вызвать возмущения на 2-3 порядка более мощные, что не только серьёзно изменит скорость вращения, но, возможно, и форму поверхности Земли, коренным образом повлияет на ход тектонических процессов.

Имеются данные, указывающие на то, что в определённой мере Земля в 1987 году испытала изменение скорости вращения и смещение полюса и, по нашему мнению, как раз вследствие вспышки сверхновой в Большом Магеллановом Облаке. (На рис. 3 представлен график из работы [11], поясняющий вариации параметров, описывающих движение полюса и изменение приливного потенциала в 84-88 годы.)

4. Воздействие взрывов сверхновых на солнечную активность и глобальное изменение климата

Необходимо отметить, что если отнестись серьёзно к результату, зафиксированному гравитационной антенной при вспышке сверхновой SN1987A, то можно думать, что на Солнце воздействовал мощный поток энергии, который превосходил на 1—2 порядка энергию крупнейших солнечных вспышек (наиболее мощных энергетических процессов на поверхности Солнца). Результатом такоговоздействия могло явиться долговременное изменение внутренних процессов на Солнце.

Основной характеристикой солнечной активности, как известно, является регулярное (со средним периодом в 11 лет) изменение количества солнечных пятен (числа Вольфа). В начале 1987 года Солнце находилось в минимуме активности, и в феврале, до вспышки сверхновой, пятна отмечались лишь 14 февраля; после вспышки, 23 февраля, 25-го появились пятна, и с того дня по сути начался новый цикл солнечной активности (рис. 4 — по материалам специального журнала «Солнечные данные»).

 

^{Рис. 4а. Число пятен за январь — март 1987 г.}

В настоящее время уже ясно, что так называемый 22-й цикл солнечной активности, максимум которого пришёлся на 1989 г., стал вторым по интенсивности за всё время инструментальных наблюдений (согласно среднегодовым значениям чисел Вольфа) и рекордно быстрым по скорости рос-та от минимума к максимуму (2,75 года): ежемесячные числа Вольфа уже через 20 месяцев достигли значения 100 (в особом во всех отношениях 19-м цикле эта величина была достигнута за 22 месяца). А ведь сравнительно недавно было предсказано, исходя из тенденции, которая сохранялась на протяжении более ста лет, что 22-й цикл будет значительно менее интенсивным, чем 21-й [12].

Продолжительность и величина солнечного цикла имеют прямое отношение к изменению климата. В последнее время установлена зависимость между длительностью солнечного цикла и средней температурой атмосферы нашей планеты. Датские учёные А.Фриис-Кристенсенн и К.Лассен обнаружили, что чем короче солнечный цикл, тем выше температура поверхности Земли⁸. Хорошо известно также, что минимуму Маундера активности Солнца, когда 11-летний цикл практически не был различим, соответствовал климатический «малый ледниковый период».

Считается общепризнанным, что климат планеты изменяется вследствие увеличения содержания в атмосфере углекислого и других «парниковых» газов. До начала массированного выброса углекислого газа в атмосферу от сжигания органического топлива в XX веке содержание этого газа с концаледникового периода (около 10 тыс. лет назад) колебалось в интервале от 0,026% до 0,029%. Далее происходил устойчивый рост содержания углекислого газа; в 1960 г. его было 0,031%, а в 1988 г. уже 0,035%, причём темп роста увеличивается. Отсюда по разным оценкам повышение температуры составляет 0,5^◦-0,7^◦, поднятие уровня Мирового океана — 15 см. Между содержанием в атмосфере углекислого газа и температурой приземного слоя атмосферы существует прямая связь. Так, во время межледникового периода 120 тыс. лет назад, когда концентрация углекислого газа достигала 0,03%, температура Земли была на 2,5^◦ выше, а уровень Мирового океана поднимался на 6 метров выше нынешнего уровня.

В настоящее время существенны не только темпы роста содержания углекислого газа в атмосфере, но и то, что оно уже значительно превысилоимевшееся в течение сотен тысяч лет. К 2050 году его количество может удвоиться, достигнув концентрации, как 3—4 млн. лет назад.

^{Рис. 4б. Число пятен за 1986-1988 гг.}

Исследование, проведённое американской рабочей группой по заданию Управления по охране окружающей среды США, показало, что уровень Мирового океана может подняться на 1—1,5 м в следующем столетии. Вероятность того, что он поднимется на 5—7 м за счёт таяния ледников Антарктиды в ближайшие 100 лет исключается. На то, что может произойти после ближайших 100 лет, даётся ответ в книге известного американского геолога Дж.Имбри «Тайны ледниковых эпох»: «После того, как сжигание углеводородов прекратится, воздействие углекислого газа на климат будет продолжаться еще не менее тысячи лет, именно такой срок потребуется для того, чтобы атмосфера освободилась от избытка углекислого газа». И далее, ссылаясь на климатолога М.Митчела, он продолжает: «Можно ожидать, что тысячелетия необычайно тёплого климата приведут к существенному таянию льда Гренландского и Антарктического ледниковых покровов и, соответственно, к столь сильному повышению уровня Мирового океана, что целый рядкрупных городов и плодородных сельскохозяйственных областей, расположенных на его побережьях, окажутся затопленными».

Старейшина советских климатологов, член-корреспондент АН СССР М.И.Будыко, которому принадлежит первый реалистический прогноз предстоящего потепления климата, опубликованный в нашей стране в начале 70-х годов, так выразился о предстоящем потеплении: «В сущности мы должны осознать, что человечеству предстоит как бы переселение на другую планету с совершенно новыми климатическими условиями».

^{Рис. 5. Изменение концентрации углекислого газа за последние 500 млн. лет}

Из зафиксированных в последнем тысячелетии вспышек сверхновых две, возможно, ответственны за изменения климата на Земле. После крупнейшей вспышки сверхновой 1054 г. последовал период повышенной солнечной активности почти в три столетия, которому соответствовал на Земле более тёплый период — «средневековый климатический оптимум». После вспышек сверхновых SN1572 и SN1592 гг. на протяжении почти ста лет наблюдался «минимум Маундера» активности Солнца, которому отвечал наиболее холодный промежуток «малого ледникового периода», последовавшего за «средневековым климатическим оптимумом». Разница же в температуре между «климатическим оптимумом» и «малым ледниковым периодом» составляла всего один градус (см. рис. 1 в первой части статьи — «Дельфис» №2(18) за 1999 г.). Здесь хотелось бы обратить внимание на одну опасность, которую, по-видимому, первым заметил академик Н.Н.Моисеев: при современной температуре Земли океан поглощает углекислый газ, но при некотором повышении температуры океан начинает действовать как насос, выкачивающий углекислоту, и повышение «средней температуры на 3°—4° (может быть 5°) грозит такими последствиями, с которыми современная цивилизация может и не справиться».

Грубые оценки показывают, что рост средней температуры Земли на пол-градуса в результате повышенной солнечной активности во время «средневекового климатического оптимума» при современной концентрации углекислого газа привел бы к подъему температуры уже на один градус, а при концентрации углекислоты в два раза выше современного уровня (достижение этого уровня возможно к середине следующего века), повышение температуры составило бы 4°—5°.

В истории Земли известны периоды, когда климат изменялся довольно резко. В статье М.И.Будыко «Углекислый газ и климат» (1991) на одном из графиков представлено изменение концентрации углекислого газа за последние 500 млнлет (рис. 5); концентрация его почти всё это время была больше 0,1%, и лишь в последние 70—80 млн. лет происходило снижение концентрации до современного уровня.

Значит, основную часть охватываемого периода времени (600—700 млн. лет), которое называется фанерозоем и на которое приходится существенная часть развития жизни на Земле, биосфера пребывала в устойчивом состоянии с относительно высоким содержанием углекислоты, более чем в три раза превосходящем современный уровень. Лишь в гондванскую ледниковую эру (250-300 млн. лет назад), он прерывался аналогичными нынешней лавразийской эре ледниковыми периодами, характеризовавшимися небольшими, по сравнению с длительностью фанерозоя, промежутками времени. Вероятно, на исходе фанерозоя что-то произошло, и это перевело биосферу в нынешнее состояние, характеризуемое периодическим наступлением ледниковых периодов и низким содержанием углекислого газа. Не являлись ли вспышки сверхновых причиной длительных и существенных изменений солнечной активности в прошлом, а значит и климата?

^{Рис. 6. Геологические и климатические эры, периоды ледниковые и безледниковые}

Иногда рассуждают о серьёзных изменениях светимости Солнца в прошлом, что приводило к оледенениям на Земле и аналогичным процессам на поверхности Марса [13]. В настоящее время сущность физических процессов, происходящих на Солнце, не до конца понятна. Можно допустить, что вспышки сверхновых на сравнительно небольших расстояниях от Солнечной системы могут приводить как к активизации солнечной активности (значительно более мощной, чем после вспышки сверхновой 1054 г.), так, возможно, и к столь же сильному её уменьшению.

Когда говорят о последствиях глобального изменения климата, связанных с индустриальным выбросом углекислого газа, обычно упоминают о возможном разрушении ледяного покрова в Арктике (см. упомянутую книгу «Тайны ледниковых эпох»), либо о разрушении Западно-Антарктического ледникового покрова. Однако если учесть климатическую историю Земли за последний миллиард лет, то заметно, что ледниковые эры случались и раньше (рис. 6 из работы [13]), но эти состояния за последний миллион лет были всего несколько раз и являлись крайне неустойчивыми состояниями⁹. На самом деле, надо отчётливо понимать: конечным следствием глобального изменения климата может стать переход атмосферы Земли в состояние более устойчивое, при котором подавляющаячасть ледникового покрова Антарктиды и Гренландии растает, а это способно привести в третьем тысячелетии к катастрофическому повышению уровня океана и затоплению большей части низменных территорий, где в основном проживает человечество. Упомянем, что во время мелового периода, когда ледниковый покров у Антарктиды отсутствовал, уровень океана поднимался на 400 м выше современного уровня.Вспышка сверхновой 1987 года, как мы предполагаем, может резко обострить проблемы, связанные с глобальным изменением климата, и серьёзно повлиять на ход человеческой истории.