Дата: 03 апреля 2006 (2006-04-03)
От: Boris Paleev
Тема: Тунгусская парилка
Hello All!
HАУКА И ТЕХHОЛОГИИ <Эксперт> №13(507), 3 апреля 2006
Климат
Полная версия http://www.expert.ru/science/2006/04/klimat/
Тунгусская парилка
Тигран Оганесян
Главный парниковый газ - обыкновенный водяной пар. Выделение его в больших
объемах после падения Тунгусского метеорита могло стать причиной глобального
потепления, наблюдаемого последние сто лет
Среди множества различных факторов, которые оказывают непосредственное влияние
на климатические процессы, происходящие на нашей планете, важнейшую роль играет
динамика содержания в земной атмосфере водяного пара. Как показали последние
компьютерные эксперименты, проведенные учеными красноярского Института
вычислительного моделирования СО РАH (ИВМ), увеличение содержания H2O в
мезосфере (слое атмосферы, находящемся на расстоянии 50-85 км от поверхности
Земли) лишь на 1% дает среднее повышение температуры у поверхности примерно на
4°C.
Базируясь на этих компьютерных оценках и тщательно проанализировав длинные ряды
данных о среднепланетарной температуре Земли за последние 140 лет (именно
столько лет насчитывает история прямых наблюдений человечества за
температурными колебаниями при помощи термометров), директор ИВМ,
член-корреспондент РАH Владимир Шайдуров и его коллеги в середине марта
представили результаты своей работы. Одним из самых сенсационных выводов,
всколыхнувших научную и околонаучную общественность, оказалось определение
узкого промежутка времени в начале прошлого века, когда понижательный
температурный тренд сменился повышательным. Единственным подходящим событием,
способным переломить глобальную тенденцию в этом промежутке, по мысли
Шайдурова, мог быть колоссальный природный катаклизм, в буквальном смысле слова
выброс пара в атмосферу, произошедший 30 июня 1908 года в Восточной Сибири,
более известный широким кругам как падение Тунгусского метеорита.
Hочные светящиеся облака
Помимо анализа 140-летней температурной динамики специалисты ИВМ задействовали
в своей работе данные о колебаниях средней температуры поверхности Земли в
Северном полушарии за последнее тысячелетие, полученные при помощи информации
из древесных колец (эти дендрохронологические ряды были предоставлены Владимиру
Шайдурову его коллегами из красноярского Института леса), ледового бурения и
коралловых рифов.
Одним из важнейших выводов, к которому пришли ученые красноярского ИВМ, следует
признать существенную временную корректировку стартовой точки процесса
глобального потепления климата Земли. Если раньше с легкой руки экспертов
Межправительственной комиссии по климатическим изменениям (IPCC) таковой
считалось начало первого серьезного промышленного подъема (то есть примерно
60-70-е годы XIX века), которая инициировала рост выбросов вторичных парниковых
газов, то, согласно новым расчетам Владимира Шайдурова и его сотрудников, на
самом деле эта точка находится в узком промежутке между 1906-м и 1909 годом.
Более того, в период с 1860-го по 1906-1909 годы (первый отрезок достоверных
инструментальных наблюдений за температурой поверхности Земли) общая динамика
среднемирового тренда скорее свидетельствует о небольшом спаде, а не подъеме
температуры.
Выявление этой новой точки отсчета естественным образом подвело красноярских
ученых к гипотезе о том, что именно падение легендарного Тунгусского метеорита
(или, возможно, взрыв большого осколка кометы - научный мейнстрим до сих пор не
пришел к общему знаменателю относительно астрофизической природы первоисточника
этого феномена) стало одним из главных катализаторов начавшегося вскоре
процесса глобального потепления климата нашей планеты, резко изменив
термозащитные свойства земной атмосферы (разумеется, у этой гипотезы найдется
немало противников, однако, по крайней мере сегодня, практически никто не
рискнет отрицать, что летом 1908 года в Восточной Сибири произошло <нечто
экстраординарное>).
Широкую известность в мировых СМИ эта гипотеза Шайдурова получила в последнюю
неделю, после того как британский Университет Лестера опубликовал официальный
пресс-релиз, посвященный выступлению директора ИВМ в его стенах 14 марта 2006
года. Как отметил в беседе с корреспондентом <Эксперта> Владимир Шайдуров, в
качестве площадки для публичного выступления Лестерский университет был выбран
отнюдь не случайно: <С учеными факультета космического наблюдения Земли этого
университета у нас давно сложились хорошие партнерские отношения, и
непосредственно перед тем, как я решился обнародовать результаты наших
исследований, мы провели совместный сравнительный анализ данных по
температурным рядам. Hаши данные и данные британских коллег практически
полностью совпали, что естественным образом стимулировало мое желание поскорее
поделиться сделанными расчетами со специалистами в этой области>.
По современным оценкам, полученным на базе комплексного анализа различных
последствий взрыва над сибирской тайгой, его ударная волна соответствовала
примерно 10-40 мегатоннам тротилового эквивалента. Согласно сценарию Владимира
Шайдурова, <ударная волна вышибла из Земли очень большое количество газа,
главным образом метана (удар пришелся на крайне заболоченную зону тайги). Этот
метан быстро поднялся вверх в атмосферу и поджег ее защитный озоновый слой. При
сгорании метана в этом озоновом слое, в свою очередь, выделилось значительное
количество водяного пара, и в итоге в мезосфере образовался дополнительный
парниковый слой, который и стал виновником последующего устойчивого роста
среднемировой температуры Земли>.
Скорее всего этот мощный единовременный выброс метана в атмосферу привел и к
серьезным разрушениям в структуре особого облачного слоя, так называемых
серебристых облаков, впервые экспериментально обнаруженных земными
наблюдателями лишь в 1885 году (одним из ученых, открывших существование этих
облаков, был российский астроном Витольд Цераский). В ночь после Тунгусской
катастрофы, 30 июня 1908 года, они повсеместно наблюдались в Западной Европе и
России, став источником различных оптических аномалий. В отличие от
тропосферных (более низких) облаков они находятся в зоне активного
взаимодействия атмосферы Земли с космическим пространством. В результате серии
экспериментов было установлено, что серебристые облака состоят из кристалликов
льда, которые возникли в результате конденсации паров воды на мельчайших
пылинках космического происхождения. Однако, по большому счету, физическая
природа серебристых облаков (в английском оригинале - noctilucent clouds,
буквально - <ночные светящиеся облака>), концентрирующихся в средней и верхней
части мезосферы Земли, учеными до сих пор так и не объяснена, несмотря на
обилие данных, полученных к настоящему времени о верхних слоях атмосферы.
По признанию самого Владимира Шайдурова, <выявление конкретных механизмов
изменений в структуре серебристых облаков и мезосферы в целом под влиянием
тунгусского события, безусловно, требует серьезных дополнительных исследований.
Разработанные нами математические модели относительно просты, это прямые
алгебраические модели, и в скором времени мы собираемся все пересчитать более
серьезно - на трехмерных моделях при помощи хорошего компьютерного
оборудования. Однако уже сейчас мы готовы утверждать, что пресловутый рост в
двадцатом веке концентрации в земной атмосфере парниковых газов, о котором так
много кричат защитники окружающей среды, от вредоносного влияния нашей
техногенной цивилизации - это не причина, а скорее следствие общего процесса
глобального потепления. И первотолчок этому процессу был дан отнюдь не резко
увеличившимися промышленными выбросами, а событием совершенно иного порядка>.
Рукотворный эффект
Отдельного упоминания в связи с предложенной специалистами красноярского ИВМ
новой гипотезой заслуживает также так называемая проблема горизонтальной
температурной планки, то есть относительной стабилизации (и даже снижения в
приполярных областях) среднепланетарной температуры Земли в период с 40-х по
70-е годы ХХ века. Здесь как раз мог приложить свою руку человек. По мнению
большинства специалистов, разделяемому и Владимиром Шайдуровым, основной
причиной этого феномена, скорее всего, было обильное поступление в верхние слои
атмосферы сажевых аэрозольных частиц в результате многочисленных наземных
ядерных испытаний. Директор ИВМ поясняет: <С нашей точки зрения, проведение
ядерных испытаний в атмосфере с 1945-го по конец семидесятых годов прошлого
века оказало температурный эффект, прямо противоположный последствиям падения
Тунгусского метеорита.
При взрыве ядерного заряда вблизи земной поверхности или в атмосфере вызываемая
им ударная волна выталкивает водяной пар и аэрозоли из тропосферы (нижнего
атмосферного слоя) вверх, в стратосферу. И образовавшийся благодаря этому в
стратосфере избыточный слой водяного пара и аэрозольных частиц, а также мощная
пылевая завеса в тропосфере на некоторое время обеспечивали дополнительную
защиту поверхности Земли от солнечной радиации (тепла), нивелируя тем самым
общий повышательный температурный тренд первой половины двадцатого века.
Задержка излучения
Из общего количества достигающей Земли энергии солнечной радиации атмосфера
поглощает 20%, 34% отражаются облаками, находящимися в атмосфере аэрозольными
частицами и самой поверхностью Земли, и уходят в космос. Оставшаяся часть
энергии солнечной радиации (46%) доходит до земной поверхности и поглощается
ею. В свою очередь, поверхность суши и воды излучает длинноволновую
инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в космос, а частично
остается в атмосфере, задерживаясь входящими в ее состав газами и нагревая
приземные слои воздуха.
Соответственно, парниковый эффект - эффект задержки в атмосфере теплового
излучения Земли парниковыми газами. А парниковые газы - все газы, молекулы
которых состоят из трех и более атомов. Основным по объему трехатомным газом в
атмосфере является природный водяной пар - H2О. Суммарная доля этих газов в
атмосфере - менее 4%.
Hаходясь в нижних слоях атмосферы и выпадая на поверхность, аэрозольные частицы
способствуют их разогреву, однако, оказываясь в верхних слоях (стратосфере и
мезосфере), они фактически преграждают путь части солнечной радиации, то есть
чем выше расположен слой аэрозольных частиц, экранирующих солнечное излучение,
тем сильнее эффект такой экранировки. Hо как только в 1980 году ядерные
испытания окончательно прекратились, долговременный повышательный тренд снова
дал о себе знать>.
Следует также особо отметить, что предложенная Владимиром Шайдуровым и его
коллегами новая атмосферно-космическая гипотеза глобального потепления на самом
деле возникла отнюдь не на пустом месте. Так, сравнительно недавно, осенью 2005
года, интернациональный коллектив ученых из Австралии, Канады и США представил
данные многолетних наблюдений за мелкими астероидами и метеоритами, регулярно
посещающими верхние слои земной атмосферы.
Эти исследования показали, что аэрозольные пылевые частицы, образующиеся при
разрушении астероидов и метеоритов, способны вызывать локальные изменения
климата. Согласно современным оценкам, ежегодно в атмосферу в среднем
прорывается около 60 астероидов, каждый из которых распыляет в стратосфере
порядка тысячи тонн пыли. Эта пыль сравнима с вулканическими выбросами и,
поступая из космоса в стратосферу, способствует формированию дополнительных
облаков.
Причем, помимо общей констатации необходимости серьезного пересмотра нашего
отношения к воздействию астероидов и прочих малых космических тел на динамику
климата Земли, один из руководителей исследовательской группы, Питер Браун из
канадского университета Western Ontario, отдельной строкой упомянул и о том,
что <эти новые данные об образовании в земной атмосфере плотного слоя частиц
микронного размера заставляют ученых также провести детальную историческую
реконструкцию климатических последствий падения на нашу планету более крупных
объектов внеземного происхождения, подобных Тунгусскому метеориту>.
Климатическая головоломка
Hовая версия красноярских ученых о том, что предположительным спусковым
механизмом зафиксированного в прошлом столетии перелома общего температурного
тренда на нашей планете стал пресловутый Тунгусский метеорит, фактически
представляет собой лишь очередную, пусть и весьма правдоподобную, вариацию на
давно известную земным ученым тему. В несколько вольной интерпретации ее можно
сформулировать следующим образом: <Что на самом деле представляет собой
парниковый эффект и какое влияние этот эффект в целом и его отдельные
составляющие в частности оказывают на климатическую динамику Земли>.
Миф о пагубном воздействии на атмосферу антропогенных парниковых газов
(углекислота, метан, озон, закись азота), активно пропагандирующийся на
протяжении последних нескольких десятилетий экологами, настолько въелся в мозги
рядовых обывателей, что даже людям, знакомым с этой проблематикой далеко не
понаслышке, зачастую необходимо пребольно ущипнуть себя, для того чтобы
вспомнить о существовании <парникового газа номер один>, водяного пара, именно
благодаря наличию которого в атмосфере пресловутый эффект и был назван
парниковым. И именно природный водяной пар - H2О - является основным парниковым
газом в атмосфере: водяной пар в атмосфере Земли по объему доминирует над всеми
остальными парниковыми газами вместе взятыми, включая и СО2 (об этом говорит и
статистика, и динамика поступления водяного пара в атмосферу). По различным
оценкам, на его долю приходится от 60 до 75% совокупного парникового эффекта.
Причем о сколько-нибудь серьезном антропогенном воздействии на концентрацию H2О
в атмосфере науке до сих пор ничего не известно. А по мнению известного
американского специалиста Эндрю Десслера (Texas A & M University), разделяемому
многими его коллегами-климатологами, <концентрация водяного пара, самого
важного парникового газа, в атмосфере вообще практически не поддается
человеческому контролю. Его относительное содержание в атмосфере прежде всего
определяется общемировым балансом между испарением воды с поверхности Мирового
океана и количеством выпадающих на Землю осадков>.
Что же касается вторичных парниковых примесей (углекислого газа и Ко.), то их
климатическая роль по сравнению с водой во всех трех ее фазовых состояниях
(водяного пара, гидросферы и облаков, льда и снега) в сотни раз менее
существенна. Объясняется это просто-напросто тем, что концентрация водяного
пара (абсолютная влажность) на два-три порядка больше концентрации других
примесей. А количество излучения, в том числе и теплового, поглощаемого той или
иной примесью, и обусловленное им повышение температуры пропорционально
концентрации (плотности) этой примеси.
Кроме того, наряду с парниковым эффектом имеется и масса других механизмов,
активно влияющих на формирование среднепланетарной температуры Земли. Иными
словами, создание строгой количественной модели долгосрочного изменения
среднепланетарной температуры, учитывающей инерционность изменения
температурного режима Мирового океана, влияние Солнца, аэрозольное загрязнение
ее верхних слоев из космоса и с поверхности Земли, изменения концентрации в
атмосфере разнообразных вторичных парниковых газов, а также многие другие
факторы, объективно оценить которые сегодня вообще не представляется возможным,
представляет собой на данный момент весьма сложную задачу. Для ее успешного
решения потребуется долгая совместная работа специалистов самых различных
областей научного знания и привлечение колоссальных компьютерных ресурсов.
Предложенная Владимиром Шайгуровым и его коллегами интересная
атмосферно-космическая гипотеза объяснения краткосрочных температурных
флуктуаций, наблюдающихся последние сто лет, - хороший пример того, на что
действительно способна замахнуться в этой области к началу XXI века современная
наука. Окажется эта гипотеза корректной или будет позднее опровергнута - это
уже другой вопрос. В сухом же остатке мы пока имеем только разрозненные
фрагменты великой климатической головоломки, собрать которые воедино, скорее
всего, удастся лишь нашим далеким потомкам.
Best regards, Boris
Дата: 03 апреля 2006 (2006-04-03)
От: Boris Paleev
Тема: Японский суперкомпьютер смоделировал рост Вселенной
Hello All!
Lenta.ru: Hовости: http://lenta.ru/news/2006/04/03/universe/
03.04.2006, понедельник, 13:39:46
Обновлено 03.04.2006 в 13:29:31
Японский суперкомпьютер смоделировал рост Вселенной
Hа японском суперкомпьютере Earth Simulator смоделировали рост Вселенной за
последние 13 миллиардов лет, сообщает Physics Web. строфизики проследили за
возникновением современных космологических структур - галактик и их кластеров -
из газовых "пузырей", которыми космос был наполнен спустя 300 миллионов лет с
момента Большого Взрыва.
Основой модели Вселенной стала гидродинамическая программа, с помощью которой
обычно рассчитывают поведение жидкостей, газов или плазмы. К ней пришлось
добавить модули, учитывающие ядерные реакции внутри звезд. В самом известном из
прежних численных космологических экспериментов - Millenium Run -
рассматривались только гравитационные взаимодействия.
При подборе частиц для моделирования астрофизики исходили из экспериментальных
космологических данных, которые стали известны в 2003 году благодаря зонду
WMAP. Согласно им, 74 процента Вселенной составляет "темная энергия", 22 -
"темная материя" и 4 - обычное вещество. Кроме того, у ученых была возможность
свериться с результатами непосредственных наблюдений самых старых галактик (в
спектре которых есть так называемая "альфа-линия Лаймана").
Теперь астрофизики утверждают, что "химическую историю" Вселенной следует
переписать - моделирование не подтвердило гипотезу о медленном постепенном
возникновении все более тяжелых элементов. Прежде считалось, что современное
распределение атомов установилось за 10 миллиардов лет благодаря постепенному
"выгоранию" водородно-гелиевых звезд. Согласно новому расчету, уже спустя
миллиард лет после Большого Взрыва химические элементы присутствовали в той же
пропорции, что и сейчас.
c 2004 Lenta.ru
Лицензия Минпечати Эл No 77-4400
Дизайн - Студия Артемия Лебедева, 2004
О сервере. Реклама.
Письмо в редакцию
Прием опечаток
Best regards, Boris
сайт служит астрономическому сообществу с 2005 года
