Реферат: Космический фактор определяющий климат планеты

Космический фактор определяющий климат планеты


Актуальность в общенаучном плане.

Общеизвестно, что климат планеты определяется двумя планетарными тепловыми машинами, управляющими системой ветров, которые перераспределяют влагу и тепло на всей поверхности Земли. Атмосферу, неравномерно разогретую по горизонтали солнечными лучами, рассматривают как тепловую машину. Рабочим телом здесь служит сам воздух. Она превращает энергию излучения Солнца в кинетическую энергию ветра. Такая машина обеспечивает движение атмосферы параллельно плоскости экватора симметрично в Северном и Южном полушарии.

К системе ветров относят «восточные ветры», которые дуют с востока на запад в низких широтах, а в умеренных и высоких широтах – «западные ветры», которые дуют с запада на восток. Во вращающейся системе «планета – атмосфера» момент импульса западных ветров в несколько раз больше момента импульса восточных ветров, поэтому атмосфера в целом вращается вокруг оси Земли быстрее самой планеты. В среднем за год сутки для атмосферы длятся 23 часа 38 минут, а не 23 часа 56 минут, как для планеты, и момент импульса, который переносится ветрами, в среднем равен 13 · 1025 кг · м2 · с-1. Величина импульса меняется в течении года 4 раза: в апреле и ноябре он примерно равен 14· 1025 кг · м2 · с-1, а в августе и феврале - 9· 1025 кг · м2 · с-1. Поскольку, именно ветрами разносится влага и тепло по континентам северного и южного полушарий планеты, то изменение их импульса сказывается на изменении погоды в разных регионах планеты. Более того считается, что огромная величина момента импульса и его периодическое изменение в течении года, влияет на скорость вращения планеты, изменяя её суточный период вращения до 0,001 с в указанные времена года. Причём, скорость вращения планеты бывает наименьшей в апреле и ноябре, а наибольшей в конце января и начале августа.

Долгое время оставалось неясным, почему моменты импульса ветров всей атмосферы испытывают наблюдаемые сезонные колебания. Однако, в 1975г. было обнаружено, что в верхних слоях атмосферы самой тёплой областью является не экватор и не параллель, на которой в полдень Солнце бывает в зените, а полярная «шапка» летнего полушария. В июле - это северная «шапка», а в январе – южная. Оказалось, что средняя температура воздуха непрерывно убывает от полюса летнего полушария до полюса зимнего. В июле температура уменьшается от Северного полюса до Южного, а в январе – наоборот. Контраст температуры между полюсами планеты образует вторую планетарную тепловую машину, которая замедляет работу первой тепловой машины. К тому же, вторая тепловая машина в течении года перераспределяет массы воздуха и влаги между Северным и Южным полушариями,. Например, масса воздуха над континентом Евразия в январе на 6 · 1015 кг. больше, чем в июле. К тому же, в течении всей зимы происходит накопление снега в северных районах Евразии и Северной Америки. Весной снег тает и влага возвращается в Мировой океан. Считается, что огромная величина сезонного изменения массы воздуха и влаги полушарий является основной причиной вынужденного движения полюсов планеты. Движение полюса по поверхности планеты «прочерчивает» почти круговую траекторию. Период движения составляет от 1,13 до 1, 21 года. Радиус движения полюса в 1930 – 1940 гг. не превышал 2,5 м, а в 1950 – 1960гг. достигал 9,5 м. В среднем за последние 90 лет наблюдений стало заметной спиралевидная траектория движения мгновенного полюса, который постепенно «сползает» в направлении 70º меридиана западной долготы со скоростью 0,13 м в год.

Отмечая очень высокую степень совпадения во времени особенностей гидрометеорологических процессов, протекающих в атмосфере планеты, с особенностями неравномерности вращения Земли и движения её полюсов, многие известные геофизики видят в кинематических и динамических характеристиках вращения планеты первопричину образования и особенностей существования современного климата на планете.

Учитывая то, что в среднем из года в год сохраняется приблизительно одно и тоже значение момента импульса ветров, они придерживаются гипотезы о том, что существующий момент импульса был заимствован атмосферой у Земли в процессе формирования атмосферной циркуляции, а в дальнейшем он поддерживается Солнечной радиацией. При этом общий момент импульса системы «планета – атмосфера» является константой для этой системы вследствие чего, изменение момента движения атмосферы с необходимостью влечёт за собой изменение момента вращения планеты.

Основная литература по рассматриваемому вопросу:

1) У.Манк и Г.Макдональд, «Вращение Земли», издательство Москва, 1964г.

2) К.А. Куликова и Н.С. Сидоренко, «Планета Земля», издательство Москва, 1977г.

К плюсам данной модели можно отнести то, что она объясняет основные особенности глобальных гидрометеорологических процессов, протекающих в атмосфере всей планеты, и обладает определённой прогностической силой. При этом, главное достоинство модели заключается в том, что определять через прямое измерение, с помощью всех аэрологических станций мира, колебания характеристик атмосферы и гидросферы всей планеты, значительно сложнее и несопоставимо дороже, нежели проводить измерение особенностей скорости вращения планеты и движения её полюсов, которые имеют аналогичную функциональную зависимость от времени, что и гидрометеорологические процессы.

Однако, необходимо отметить и то, что модель не в состоянии дать ответы на все вопросы возникающие, как с объяснением многих закономерностей и особенностей климата планеты, так и с новыми данными по отдельным фактам, связанным с изменением скорости вращения Земли.

Например, известно, что в изменении скорости вращения планеты есть периоды длительностью в 2 и 6 лет, которые не выявлены в гидрометеорологических процессах. Есть и постоянно действующий фактор, который увеличивает длительность земных суток на 0,003 с за каждые 100 лет, это трение структурных элементов планеты за счёт приливных сил, который однако, никак не сказывается на движении атмосферы. К тому же известны долгопериодические изменения скорости вращения Земли, причину которых трудно объяснить, а, тем более, прямо связать с перераспределением момента импульса между атмосферой и планетой. Так, замедление скорости вращения планеты с 1955г. по 1972г. было таким, что момент импульса Земли уменьшился на 21· 1025 кг · м2 · с-1 . Если бы этот импульс был перенесен на атмосферу, то скорость ветров в 1972г. должна была бы увеличиться в 3 раза. Однако таких колебаний скорости в атмосферной циркуляции не было.

Но, при анализе взаимообусловленности скорости вращения планеты с её климатом необходимо упомянуть о другом «неслучайном совпадении». С 1955г. по 1972г. наблюдалось замедление скорости вращения планеты. В 1972г. был её минимум. До 1979г. измерения фиксировали некоторое небольшие колебания в изменении скорости вращения, а затем скорость стала неуклонно нарастать и эта тенденция сохраняется по настоящее время. Параллельно этому процессу происходили существенные изменения в климате одного из регионов нашей планеты. Начиная с 1933 по 1940года, произошло резкое падение уровня Каспийского моря, почти на 1,7 метра. Затем падение уровня несколько замедлилось, но всё же к 1979г. оно достигло рекордной отметки, в – 29 метров (напомню, что речь идёт о впадине, расположенной ниже уровня Мирового океана, поэтому отсчёт ведётся в отрицательных величинах). Начиная с 1980г. Каспийское море начало наполняться и эта тенденция продолжается по настоящее время, как и увеличение скорости вращения планеты .

Случайно ли полное совпадение во времени этих двух процессов (степень корреляции этих двух процессов очень велика)? Математика однозначно указывает на не случайность. Тогда как геофизика здесь более осторожна в своих заключениях. Поскольку, дальше на восток (с 50º по 80º меридиан), практически на широте Каспия (между 43ºи 46º параллелями) Евразийского континента лежат другие его внутренние водоёмы (Аральское море, крупные озёра Балхаш и Зайсан и более мелкие водоёмы Алаколь, Сасыкколь и др.), которые, за то же самое время, что наполняется Каспий, недополучили соответствующие объемы влаги. А, следовательно, есть баланс масс воды в регионе. Таким образом, указанное перераспределение масс воды между водными бассейнами региона не изменяет момента импульса планеты и не может влиять на изменение скорости её вращения. Но факт остается фактом, как и поставленный выше вопрос.

Сами авторы изложенной выше гипотезы, сопоставляя не только долговременные, но и сезонные неравномерности вращения планеты, с особенностями циркуляции атмосферы планеты, вынуждены признавать, что соответствующие изменения момента импульса ветров, необходимые для выполнения баланса импульса в системе «планета – атмосфера», не всегда наблюдается. Поэтому должен быть какой-то «поставщик» импульса в систему «планета – атмосфера». Они предполагают, что система может получать момент импульса либо из околоземного космического пространства, либо от перераспределения влаги между океаном и сушей. Изначально отвергая «космический» вариант, они направили все свои усилия на исследование роли перераспределения влаги. (см. Сидоренко Н.С. Астрономический журнал. 1979г. т. 56. №1. стр. 187)


Актуальность для развития климатологии.

Подробное изложение приведённой выше гипотезы было необходимо в качестве иллюстрации эффективности единого подхода решения разных геофизических проблем в рамках одной модели, в которой проблемы климата планеты являются только её частным случаем. Это позволяет значительно упростить изучение особенностей климата, как функции времени (что очень важно для прогностических целей), которые достаточно трудно разглядеть за огромным массивом эмпирического аэрологического материала, но которые могут быть следствием общих закономерностей модели. В отличии от модели «планета – атмосфера» предлагается рассматривать более широкую систему, в которую включено и околоземное космическое пространство. Примером обоснования новой модели может служить факт «переполнения» Каспийского моря и «обезвоживание» более восточного региона планеты, который не находит объяснения в рамках прежней модели «планета – атмосфера», поскольку здесь должен действовать какой-то внешний, по отношению к данной системе, фактор, обеспечивающий периодическое перераспределение влаги. Его действие должно заключаться в том, что в первую половину периода атмосферная влага, переносимая западными ветрами из Атлантики, должна отклонятся к северу и осаждаться в бассейне Каспийского моря (в этот период море переполняется), а во вторую часть периода, влага, не задерживаясь над Каспием, переноситься ветрами в сторону Арала, Балхоша, Зайсана и т.д. и осаждаться здесь (при этом Каспийское море мелеет).

Помимо приведённого выше аргумента существуют и другие факты, указывающие на наличия внешнего (космического) воздействия на систему. Например, давно установлен факт наличия сезонной сейсмической активности планеты. Так, на Евразийском континенте зимой (январь и февраль), а так же в конце лета (июль и август) регистрируется повышение сейсмической активности. Тогда как весной (апрель и май) и осенью (октябрь и ноябрь) отмечается существенное уменьшение числа и силы землетрясений. С целью регистрации космического предвестника в Казахстане была развернута сеть станций краткосрочного прогноза землетрясений, оснащенных установками «Алем» (в переводе с казахского – «Вселенная»). Установки – это «крутильные весы», снабжённые статическими усилителями (по типу эйлеровой потери устойчивости), предназначенные для измерения изменения напряженности гравитационного поля. Станции объединены в мониторинговую систему «Прогноз», которая в 60% случаев даёт правильные прогнозы землетрясений. Необходимо отметить то, что таким свойством не обладает ни один из известных 130 предвестников землетрясений.

Указанные периоды сезонной сейсмической активности в точности совпадают с сезонными периодами изменения суммарного момента импульса системы «планета – атмосфера» и этот факт, по-видимому, неслучаен. Действительно, если провести прямую, соединяющую точку орбиты, в которой находиться Земля в конце января – начале февраля, с точкой орбиты, в которой находиться наша планета в конце июля – начале августа, то эта прямая будет почти параллельна вектору движения Солнца, относительно электромагнитного поля микроволнового фонового излучения вселенной, то есть «абсолютной скорости» движения Земли в космическом пространстве. Это движение может являться фактором асимметрии указанных выше геофизических процессов.

Известны и другие факты, например: факт изменения скорости β-распада радиоактивных элементов, в котором указанное направление движения планеты является главным фактором асимметрии распада (см. Соболев Ю.Г. и др. Экспериментальные исследования изменения в скорости β-распада радиоактивных элементов. Физическая мысль России. №1, 2000г.). Подобное направление выделяется и другими исследователями, например, при исследовании активности Солнца, напряженности галактического магнитного поля, распределения звезд в галактике (см. Анизотропия в астрономических явлениях и её возможная интерпретация на основе нового гипотетического взаимодействия. Бауров Ю.А. и др. Физическая мысль России. №1, 1997г.).

В качестве приборной оценки действия космического фактора используется явление суточного изменения оптической активности изомеров (коэффициент поворота плоскости поляризации). Анализ максимальных значений оптической активности суточных трендов показал, что время их возникновения соответствует зимнему времени суток, в точке земной параллели, в которой касательная к параллели образует угол, равный – 25º± 7º с направлением, имеющим координату прямого восхождения α = 12,5h ± 1h. Многолетние измерения динамики указанной величины и её амплитуды указывают на глубокую корреляционную связь между нею и изменениями скорости вращения планеты, а, следовательно, и изменениями в климате Земли. Основное достоинство нового метода состоит в том, что сам процесс и его аппаратурное обеспечение относительно просты и недороги, в сравнении с осуществлением замеров изменения скорости вращения. К тому же они «глобальны», как и метод «измерения скорости вращения земли». А зная тенденции изменения «космического потенциала», то по ним можно будет судить и о возможных изменениях климата.

Наличие задела по предшествующей работе участников проекта.

В основу способа легли исследования физических принципов работы старинных экзотических приборов, предсказателей погоды, типа "Штормглас" (Storm Glass) и исследования по поиску физических силовых полей, вызывающих ритмические процессы (биологические ритмы), которые на том или ином уровне характерны для всей живой природы (растениям, животным и т.п.).

Приборы "Штормглас" представляют собой герметичные кварцевые сосуды с запаянными в них растворами сложных органических веществ. Растворы меняют свои оптические свойства и свою структуру (помутнение, выпадение кристаллов из раствора или их растворение) в зависимости от состояния погоды и времени суток, хотя прямого действия солнечной радиации, ветра или атмосферного давления на них нет (приборы находятся в закрытом помещении и они герметичны). Выявленная динамика поведения раствора указывает на внешний фактор полевого воздействия на вещество раствора.

Биологические ритмы, в частности фотопериодизм растений (свойство растений в разной степени поглощать свет в течении светового дня, например: максимум поглощения наступает в 10 часов утра, а минимум - в 12 часов дня), свойственен всем растениям планеты, а не только какому-то одному виду или экземпляру (например: фотопериодизм обнаруживают у миллионов колосков пшеницы или кукурузы, растущим на одном поле). Помимо указанного свойства в кривой дневного поглощения света растением имеются ритмы с периодами в часы и минуты. Поражает высокая степень синхронизация биологических ритмов разных растений одного вида, поскольку «часов» у живых растений нет. В связи с чем возникает гипотеза об экзогенной природе биологических ритмов. С целью решения вопроса о наличии внешнего фактора, инициирующего биологические ритмы живой материи, изучались оптические свойства веществ, входящих в состав живой материи, на предмет наличия у них суточной динамики, аналогичной той, которая была обнаружена у растений. Такой подход позволял ни только однозначно ответить на вопрос о внешнем силовом воздействии на живую материю, но и определить само физическое силовое поле, с помощью которого осуществлялось это воздействие.

В результате исследований было установлено следующее: оптические свойства сложных органических веществ, таких как: скипидар, сахароза, глюкоза, винокаменная кислота и др. (оптически активных веществ) спонтанно изменяются в течении суток. Суточная динамика имеет несколько ярко выраженных максимумов и минимумов. Одна часть которых приходится на определённые часы суток (например: на 4 ,10, 12 и 24 часа), другая часть связана с некоторыми геофизическими явлениями (например: с восходом и заходом солнца, направлением и силой ветра, атмосферной влагой и землетрясениями), оставшаяся часть носить стохастический характер (не отождествлены с какими-либо природными явлениями). Сплошные металлические экраны, в которые помещали исследуемое вещество, не влияли на наблюдаемый эффект. Установлена глубокая корреляционная связь между оптическими процессами в живой и неживой материи. Обнаружены и другие особенности.

Установленные свойства оптически активных веществ указывают на то, что силовым физическим полем, влияющим на вещество изомера, может быть только гравитационное поле, поскольку только оно может проникать через сплошные металлические экраны. Однако, суточная динамика этих свойств, в особенности реакция на восход и заход солнца, говорит о том, что на вещество, в большей степени, влияет, не величена суммарного потенциала гравитационного поля, а его особая характеристика, отражающая пространственную структуру поля, состоящую из максимумов и минимумов его отдельных участков. Такая структура образуется в результате интерференции множества синфазных излучателей. В оптике подобная структура электромагнитного поля, образованная в результате интерференции волн от множества синфазных излучателей, получила название голографического поля. В микрогравитации подобная структура называется конформационным полем. Поскольку исследуемые вещества представляют собой довольно обширный класс оптически активных веществ (глюкоза, скипидар, камфара и т.п.), их соединений и сложных растворов, которые состоят из сильно асимметричных молекул, то такие ансамбли молекул, находящиеся в объёме конфирмационных полей, очень чутко реагируют своей пространственной ориентацией на изменения в интерференционных структурах этих полей, что сказывается на их оптических свойствах. Были проведены многосуточные непрерывные замеры оптических свойств растворов изомеров, разработаны их специальные составы по тесту наибольшего эффекта на восход и заход солнца. С такими растворами проведен корреляционный анализ между установленной динамикой оптических свойств полимеров и движением Луны вокруг Земли (реакция вещества на суммарное гравитационное поле), а также между указанной динамикой и динамикой изменения скорости вращения планеты, микросейсмикой, направлением и силой ветров в районе расположения датчика (реакция вещества на изменения в структуре конформационного поля) и др. опыты.

Анализ многолетних максимальных значений оптической активности суточных трендов показал, что время их возникновения соответствует зимнему времени суток, в точке земной параллели, в которой касательная к параллели образует угол, примерно равный – 25º± 7º с направлением, имеющим координату прямого восхождения α = 12,5h ± 1h. Иными словами, космическое пространство, в котором движется наша планета, не изотропное, оно имеет выделенное направление. Это направление периодически изменяет свои координаты имея сезонные, годовые и многолетние циклы, а так же не отождествленные тенденции. Многолетние измерения динамики указанной величины и её амплитуды указывают на глубокую корреляционную связь между нею и изменениями скорости вращения планеты, а, следовательно, и изменениями в климате Земли.

Здесь же хотелось бы привести несколько научных фактов, которые не нашли пока общепризнанного объяснения, но являются, на наш взгляд, опосредованным доказательством реальности нашей гипотезы о наличии космического фактора. В Греции проверена система слежения за электромагнитными волнами, которые изменяют свои параметры, проходя над зонами готовящихся землетрясений. Аналогичные системы созданы во Франции и Китае. Этот способ предвидения землетрясений интересен тем, что предвестник проявляет себя, находясь довольно высоко над поверхностью земли. Ещё более интересны наблюдения полученные на спектрометре "Мария", находившимся на станции "Салют 7". Здесь, в околоземном космическом пространстве, на 200 км. высоте, примерно за три часа до подземного толчка, регистрировалось изменение динамики потоков заряженных частиц. Аналогичную закономерность выявила обработка результатов экспериментов на спутнике "Метеор-3", но уже на высоте в 1250 км. Изменение свойств земной атмосферы и прилегающего к ней космического пространства, расположенных над эпицентрами будущих землетрясений, приводящие к описанным выше эффектам, можно объяснить только появлением у них определённой структуры (упорядочности, периодичности), какая имеется у кристаллов. Эта структура (по нашему мнению) обеспечивается только конформационным полем.


Новизна и перспективность исследований.

Предлагаемый проект есть продолжение начатых исследований. Предполагается выяснить изменение динамики «ритмов» оптических свойств растворов изомеров, находящихся в разных регионах поверхности планеты. Это внесёт существенный вклад в решение вопроса об общих свойствах космического фактора, механизме его действия на переносимую ветрами атмосферную влагу и его временных закономерностях. Достаточно развить гипотезу о космическом факторе и механизме его воздействия на атмосферную влагу в бассейне Каспийского и Аральского морей, то станут ясны многие загадки климата нашей планеты.

Теоретическая новизна и плодотворность предварительных исследований, изложенных выше, позволяют надеяться на успех в создании радикального способа прогноза климата планеты.


^ 2. Цели и задачи проекта, ожидаемые результаты по проекту;

Цель - выявить основные закономерности динамики космического фактора; возможный механизм действия на атмосферную влагу, переносимую ветрами, и на жидкое и твёрдое вещество планеты.

Поставленная цель может быть достигнута при решении задачи организации и в практическом осуществлении целенаправленных и систематических измерениях величины потенциала космического фактора, а так же в сопоставлении обнаруженных закономерностей с закономерностями гидрометеорологических процессов разных регионов планеты.


^ 3.Этапы реализации проекта

1 этап – совершенствование методики и научной аппаратуры экспериментов. Разработка и изготовление приборов, предназначенных для экспериментов в разных регионах планеты. Развертывание сети измерительных станций связанных радио мониторингом. Проведение работ по получению необходимой стандартной гидрометеорологической информации. Обучение персонала будущих измерительных станций.

2 этап – Наработка экспериментального материала в разных регионах планеты. Разработка теории возможного механизма действия на атмосферную влагу, переносимую ветрами, и на жидкое и твёрдое вещество планеты. Камеральные работы.


3 этап - обработка полученных данных со станций и лабораторных экспериментов, анализ и выявление полученных закономерностей, обоснование предложений по продолжению исследований или их завершению, написание практических рекомендации по использованию полученных научных знаний в области климатологии, написание научно-технического отчёта.