Долгосрочный прогноз солнечной активности

Одной из наиболее важных задач в исследованиях солнечной активности является прогнозирование солнечной активности. Прогнозирование солнечной активности можно разделить на три основных типа – краткосрочное (на период до 10 дней), среднесрочное (на период до нескольких месяцев) и долгосрочное (на период до нескольких десятилетий). Прогнозирование солнечной активности имеет большое практическое значение, так как в настоящее время можно считать доказанным влияние на людей проявлений солнечной активности, прежде всего, магнитных бурь и повышенной солнечной радиации проникающей к поверхности Земли. Поэтому, во многих странах население оповещается о приближении магнитных бурь и эти периоды считаются наиболее опасными для людей, чья профессиональная деятельность связана с повышенным риском (люди, управ­ляю­щие всеми видами морского, наземного и воздушного транспорта и т.д.). По­вы­ше­ние солнечной активности, выраженное мощными солнечными вспышками, сол­нечным ветром и магнитными бурями могут иметь весьма опасные послед­ствия для стабильной жизнедеятельности человечества и оказывать влияние на стабильную работу систем радиосвязи и сложного электронного оборудования. Однако, самая большая опасность высокой солнечной активности заключается в ее влияние на климат и многие природные катаклизмы, о чем свидетельствуют результаты исследований различных ученых, описанных в разделе 5.3.

В настоящей работе нас интересует только долгосрочный прогноз. Несмотря на то, что в деятельности Солнца выявлены достаточно ярко выраженные циклы, долгосрочный прогноз даже для хорошо изученных 11-летних циклов является весьма сложной задачей. Об этом свидетельствует тот факт, что при прогнозиро­вании 24-го одиннадцатилетнего цикла, практически ни один прогноз, представ­лен­ный разными учеными и организациями мира, до сих пор не подтвердился. Многие прогнозы основываются на создании физико-математических моделей, описывающих процесс повышения солнечной активности. Мы не ставим целью обсуждение этих моделей и только лишь приведем динамику прогнозов NASA (Национальной Аэрокосмической Администрации США), отображенную на рис. 90. Как видно из рисунка, в марте 2006 года был дан прогноз 24-го цикла солнечной активности с максимальным значением в 2012 году. Амплитуда 24-го цикла прог­нозировалась существенно выше, чем 23-го. В январе 2009 года прогноз показы­вал более умеренную амплитуду, на уровне или несколько меньше амплитуды 23-го цикла. В июне 2010 года максимум прогнозируемого 24-го 11-летнего цикла солнечной активности сместился на 2013 год, а его амплитуда показана значи­тель­но ниже, чем амплитуда 23-го цикла.

Рис. 90. Динамика прогнозов NASA для Солнечной активности
(1) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла(NASA, March 2006);
(2) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла (NASA, January 2009);
(3) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла (NASA, June 2010).

Что стало причиной подобных изменений в прогнозах NASA в различные годы? Прежде всего, то, что начало развития 24-го цикла солнечной активности пошло по другому сценарию, чем предполагалось в различных моделях. Во-первых, 24-й цикл начался не в 2008 году, как ожидалось, а в конце 2009-го. В результате этого, были опровергнуты физико-математические модели, считавшиеся ранее наибо­лее удачными.

Рис. 91. Прогноз 24 цикла Солнечной активности произведенный
NOAA - Национальной Океанографической и Атмосферной
Администрацией США в мае 2009 года.
http://images.spaceref.com/news/2009/prediction_strip2.jpg

Прогнозы солнечной активности предоставляются и другой службой – NOAA (Национальной Океанографической и Атмосферной Администрацией США). Пред­ставленные в разные годы прогнозы со стороны NOAA имели аналогичную динамику, что вполне логично. Один из прогнозов, предоставленный NOAA в мае 2009 года показан на рис. 91.

На наш взгляд, для более объективного прогнозирования солнечной активности, было бы полезно изучить более длительный период времени проявления одного из наиболее важных параметров солнечной активности – солнечной постоянной. Дело в том, что в отличие от чисел Вольфа (солнечных пятен), опирающихся на достаточно формализованный индекс солнечной активности, не имеющий четкого энергетического выражения, солнечная постоянная отражает изменение излучаемой энергии Солнца на единицу площади. График изменения солнечной постоянной имеет сходство и существенные различия с числами Вольфа. Сходство состоит в том, что на этом графике также проявляются 11-летние циклы солнечной активности, полностью коррелируемые с аналогичными циклами в числах Вольфа.

В то же время, как видно из графика солнечной постоянной с 1611 по май 2010 г. (рис. 92), величина выделенной энергии Солнца в максимальных и минимальных значениях 11-летних солнечных циклов в разные годы существенно отличаются между собой, что не наблюдается в числах Вольфа. Таким образом, в солнечной постоянной ярко выражена амплитудная модуляция, связанная, по-видимому, с наложением более крупных солнечных циклов имеющих другой масштаб.

Рис. 92. Возможные модели долгосрочного прогноза Солнечной активности
(Составил Э.Н. Халилов, 2010 г.)
(1)– модель 1 прогноза солнечной активности;
(2) – модель 2 прогноза солнечнойактивности;
желтым – график фактически зарегистрированных
значений солнечной постоянной с 1611 по май 2010 г.;
голубым – прогнозные графики солнечной активности;
А, В, С - 80-90-летние циклы солнечной активности

В частности, на рис. 92(1) показано наличие трех крупных циклов – А, В, С, с периодом 80-90 лет. Между тем, если максимальные значения циклов А (1780 г.) и В (1838 г.) имеют почти одинаковую амплитуду, то амплитуда максимального значения цикла С (1959 г.) значительно выше. Таким образом, как отмечали в своих работах многие ученые, исследующие солнечную активность, на фоне 11-летних циклов солнечной активности, существуют более крупные ярко выражен­ные циклы. Однако, на наш взгляд, особенности крупномасштабных вариаций сол­нечной постоянной могут помочь в прогнозировании амплитуды 24-го цикла сол­нечной активности. Для этого мы использовали метод зеркального ото­бра­же­ния тренда (Халилов Э.Н., 2010). Суть метода заключается в том, что любой тренд может быть рассмотрен в качестве части более крупного цикла рассматриваемого про­цесса. При этом, для прогнозирования возможного развития процесса, тренд мо­жет быть зеркально отображен в продолжение фактически наблюдаемого про­цесса, то есть в прогнозной части. Таким образом, может быть сформирована одна из моделей возможного развития процесса, если нам неизвестны закономерности развития рассматриваемого процесса за более длительный промежуток времени.

На рис. 92 (1 и 2) рассмотрено две возможных модели дальнейшего раз­ви­тия солнечной активности. На рис. 92 (1) путем зеркального переноса левой части графика в его продолжение, предполагается, что с 1675 по 1975 годы мы наблю­даем половину периода более крупного цикла солнечной активности с периодом 610 лет. В этом случае, действительно, низкая амплитуда 24-го цикла становится очевидной. Данный цикл, возможно, отражает цикл выделенный Д.Шове с периодом 554 года (Витинский Ю.В., 1976).

Во второй модели развития солнечной активности предполагается, что наблю­дае­мый в изменениях солнечной постоянной тренд отражает часть более длитель­ного цикла, чем 610 лет, о котором мы можем не знать. В этом случае 24-й цикл солнеч­ной активности будет иметь более высокую амплитуду, чем 23-й.

Таким образом, мы имеем две концептуально возможных модели развития сол­неч­ной активности, в которых тренд солнечной постоянной описывает более крупномасштабные циклы. Обе модели однозначно содержат 11-летние и 85-летние циклы солнечной активности.

Первая модель (1) является однозначной, так как при таком развитии событий, общий период большого цикла может сос­та­вить только около 610 лет. Ось симметрии этого цикла приходится, примерно, на 1975 год. При таком развитии ситуации, как было указано выше, следует ожидать, что 24-й солнечный цикл будет более низким, чем 23-й. Вторая модель (2) является неоднозначной, с точки зрения величины периода крупномасштабного цикла. Во второй модели ось симметрии приходится, примерно, на 2071 год, но она может смещаться вправо, если период крупного цикла будет еще больше. По­это­му, мы не можем однозначно говорить о возможном периоде крупно­масштаб­ного цикла во второй модели.

В то же время, во второй модели, амплитуда 24-го цикла прогнозируется более высокой чем 23-го.

В настоящее время (до 31 мая 2010 г.) утверждать, что развитие солнечной актив­ности точно происходит по одной из моделей, не представляется возможным. Продолжающаяся низкая активность начала 24-го солнечного цикла не может свидетельствовать о его низкой амплитуде в 2013 году. В ближайшие годы природа ответит на этот вопрос более точно.

ВЫВОДЫ

Таким образом, нами было произведено долгосрочное прогнозирование дина­ми­ки общепланетарной сейсмической и вулканической активности, цунами и сол­неч­ной активности. Прогнозирование основывалось на выявлении цикличностей и других закономерностей в распределении числа землетрясений, извержений вул­канов и цунами за прошлые периоды времени и использование установ­лен­ных закономерностей в моделях развития процессов в будущем.

Все долгосрочные прогнозы для природных катаклизмов были осуществлены на период 2010-2016 годы. В долгосрочных прогнозах для сильных землетрясений, извержений вулканов и цунами были выделены два прогнозируемых цикла повышенной активности с максимумами в 2011 и 2013 годах и локальным минимумом в 2012 году. К 2016 году прогнозируется снижение активности всех геодинамических катаклизмов.

Глобальные изменения ряда геофизических параметров и высокая корреляция периода «скачкообразного усиления» природных катаклизмов во всем объеме Земли – в литосфере, гидросфере и атмосфере, в последние два десятилетия, свидетельствуют о выделении необычно высокого уровня дополнительной эндогенной и экзогенной энергии.

Ожидаемая активность природных катаклизмов может иметь очень серьезные негативные последствия для стабильного развития цивилизации и привести к невиданным, в истории человечества, жертвам и разрушениям. Экономические последствия для стран, подверженных при­род­ным катаклизмам, могут быть катастрофическими.

Необходимо объединение ученых, международных организаций и пра­ви­тельств разных стран под эгидой ООН, для принятия эффективных мер, чтобы противостоять природным катаклизмам и максимально сократить жертвы и ущерб, наносимый ими человечеству.

Открытое письмо Его Превосходительству Генеральному Секретарю ООН Господину Бан Ки-Муну (Ban Ki-Moon)   Ваше Превосходительство! На протяжении последних лет ученые многих стран мира отмечают тревожные из­ме­не­ния в окружающей среде, имеющие глобальный характер для всей планеты. Глобальные изме­нения наблюдаются во всем объеме Земли и охватывают: ядро, мантию, литосферу, гидросферу, атмосферу, ионосферу и магнитосферу. В последние годы эти процессы стали активно проявляться в виде природных катаклизмов, приводящих к большим человеческим жертвам, разрушениям и огромному экономическому ущербу во многих странах. Международный Комитет по проблемам глобальных изменений геологической среды (IC GCGE) «Geochange» подготовил специальный доклад по данной проблеме. На основе анализа данных по землетрясениям, извержениям вулканов, цунами и других геологических и геофизических процессов, показано, что геодинамическая активность Земли за по­след­ние 100 лет непрерывно возрастает, причем, в последние десятилетия данная тен­ден­ция заметно усилилась. Это отражается в числе жертв и масштабах эко­но­ми­че­ского ущерба от природных катаклизмов. Аналогичная ситуация наблюдается в атмо­сфер­ных про­цессах, что неоднократно отмечалось в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата ООН (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change). Глобальные изменения окружаю­щей среды в ре­зультате антропогенных и природных факторов, суммируясь, усиливают негативный эффект на развитие цивилизации. Между тем, необходимо констатировать, что человечество не подготовлено к вступлению в фазу глобальных природных катаклизмов: технологически, экономически, юридически и психологически. Необходимо объединение усилий ученых, международных организаций и правительств разных стран под эгидой ООН, для принятия эффективных мер, чтобы противостоять природным катаклизмам и максимально сократить жертвы и ущерб, наносимый ими человечеству. Руководствуясь высшими идеалами человечества и желанием максимально снизить жертвы и ущерб, наносимые природными катаклизмами, более 300 ученых из более 85-ти стран мира подпи­сали коммюнике «GEOCHANGE». Мы надеемся, что ООН поддержит данную инициативу ученых и примет соответст­вую­щие решения во имя дальнейшего стабильного развития человеческой цивилизации и снижения жертв и ущерба, наносимых природными катаклизмами. Приложение:1.КоммюникеGEOCHANGE 2.Доклад Председателя Международного Комитета по проблемам Глобальных Изменений Гео­ло­ги­ческой Среды “GEOCHANGE”, Июнь, 2010 (Int.Mag.GEOCHANGE:GEOCHANGE: Problems of Global Changes of the Geological Environment, Vol.1, London, June, 2010, ISSN-2218-5798).   С уважением, Международный Комитет по проблемам Глобальных Изменений Геологической Среды GEOCHANGE