Лекция десятая. Солнце: всплески и их земные проявления.

И вновь и вновь взошли на Солнце пятна, И омрачились трезвые умы, И пал престол, и были неотвратны Голодный мор и ужасы чумы. И вал морской вскипел от колебаний, И норд сверкал, и двигались смерчи, И родились на ниве состязаний Фанатики, герои, палачи. И жизни лик подернулся гримасой: Метался компас – буйствовал народ. А над землей и над людскою массой Свершало Солнце свой законный ход. О ты, узревший солнечные пятна В великолепной дерзости своей — Не ведал ты, как будут мне понятны И близки твои скорби, Галилей! Александр Чижевский Я не стыжусь, что ярый скептик и на душе не свет, а тьма: сомненье – лучший антисептик от загнивания ума. Игорь Губерман Тысячи путей ведут к заблуждениям, к истине – только один. Ж.-Ж. Руссо Основная ошибка, которой следует остерегаться, – полагать, что мы знаем больше, чем на самом деле. Сократ

Влияет ли Солнце на происходящее на Земле? Ответ очевиден. Можно сказать так: все, что происходит на поверхности Земли, осуществляется благодаря трансформированной солнечной энергии. Факт наличия газообразной атмосферы и жидкой гидросферы на Земле обусловлен постоянным приходом солнечного тепла. Движения воды в океане и воздуха в атмосфере, круговорот воды в природе, ток рек, жизнь биосферы – все это питается солнечной энергией. Небольшой вклад в энергобаланс земных оболочек вносит тепло, просачивающееся из глубин Земли. Поэтому, с учетом последней оговорки, можно утверждать: облик нашей планеты нарисован Солнцем.

Стабильность средней температуры на Земле обеспечивается высоким постоянством солнечного энерговыделения. Напомним: поток солнечной энергии колеблется на короткой временной шкале, но не больше чем на 0,5 %.

Впрочем, все это люди интуитивно понимали уже очень давно, задолго до возникновения науки. Вопрос, на самом деле, состоит в другом. Понятно, что спокойное Солнце обеспечивает на Земле те стабильные условия, которые позволяют нам на ней существовать. Но влияет ли на эти условия Солнце активное? Оказывает ли воздействие на земные процессы сложная и многогранная солнечная активность, – или эти причудливые игры солнечных магнитных полей в 150 миллионах километров от нас никак на нас не влияют – как ни на что не влияют (кроме наших эстетических чувств) сменяющиеся картинки в калейдоскопе?

Этот вопрос возник давно, и вокруг него до сих пор идут бурные споры. На первый взгляд, влиять вроде бы нечему. Замкнутые петли магнитного поля солнечных пятен до Земли не достают. Если же во время вспышек заряженные частицы и выбрасываются в космос, то магнитное поле Земли не пускает их в атмосферу. Усиление потока ультрафиолетового и рентгеновского излучения во время вспышек также не пропускается к поверхности Земли ее воздушной оболочкой. В результате даже во время мощных солнечных вспышек загорать не опаснее, чем обычно: поток ультрафиолета у поверхности Земли почти не меняется. В общем, от Солнца мы достаточно далеки и вдобавок прикрыты от всплесков его излучений щитами атмосферы и магнитного поля.

Но так ли верен этот первый взгляд?.. 6 мая 1852 года на заседании Лондонского королевского общества (академии наук) был зачитан мемуар Эдуарда Сабина, в котором говорилось об удивительном совпадении циклов солнечных пятен и циклов так называемых магнитных бурь. Этот термин предложил выдающийся немецкий естествоиспытатель, барон Александр фон Гумбольдт (1769–1859). Магнитные бури проявлялись в том, что иногда стрелки компасов начинали беспорядочно поворачиваться. При этом выяснилось, что это явление имеет глобальный характер: международная сеть первых магнитометров, введенная в строй по настоянию Александра фон Гумбольдта и выдающегося математика физика и астронома Карла Гаусса (1777–1855), фиксировала магнитные бури одновременно на пяти континентах! Сабин указал, что эпохи минимумов и максимумов для циклов солнечных пятен, обнаруженных Швабе, и циклов магнитных бурь полностью совпадают. 31 июля того же года об аналогичном выводе заявил Рудольф Вольф в Берне, 18 августа – Альфред Готье в Сионе. Это тройное открытие подтверждало объективность сделанных выводов.

Со временем статистика пополнялась. Появление аномально крупных групп пятен на Солнце неоднократно сопровождалось магнитными бурями и полярными сияниями. В феврале 1892 года наблюдалась просуществовавшая на протяжении пяти оборотов Солнца самая крупная группа пятен за всю предыдущую историю наблюдений. Прохождение этой группы пятен по солнечному диску сопровождалось мощным полярным сиянием. Новые и новые случаи подтверждали обнаруженную закономерность.

Как было указано выше, 1 сентября 1859 года Кэррингтон впервые в мире наблюдал на Солнце «белую вспышку». В этот период, с 28 августа по 4 сентября, на всем земном шаре бушевала магнитная буря. Направление и напряженность магнитного поля Земли стремительно и бессистемно менялись. Стрелки компасов беспорядочно метались. Прервались телеграфные сообщения, телеграфные аппараты искрились. Наблюдались мощнейшие полярные сияния, которые охватили огромные площади, спустившись до низких широт. Магнитометры зарегистрировали сильнейший всплеск магнитного поля Земли как раз в тот момент, когда Кэррингтон и Ходжсон наблюдали вспышку на Солнце…

Рис. 25. Вид группы пятен воспроизведен по зарисовке Кэррингтона. Гигантская группа пятен в сентябре 1859 года породила серию мощных вспышек, на Земле разразилась сильнейшая магнитная буря.

По выражению Бальфура Стюарта, наблюдателя Солнца в обсерватории Кью, «Солнце было захвачено на месте преступления!».

Сегодня мы знаем, что причиной магнитных бурь и полярных сияний являются не сами пятна, но результаты мощных солнечных вспышек, которые происходят вблизи пятен. Мощные потоки протонов спустя сутки-двое после вспышки достигают внешней магнитной оболочки Земли – так называемой магнитосферы, вызывая в ней сильные изменения (магнитные бури). Но поскольку мощных вспышек без пятен не бывает, цикличность пятен определила и цикличность магнитных бурь.

Исследования в ХХ веке показали, что солнечные вспышки изменяют состояние самых верхних слоев земной атмосферы – так называемой ионосферы. Потоки заряженных частиц, прибывающих сюда от Солнца, а также потоки энергичного коротковолнового излучения (рентгеновского и ультрафиолетового) повышают степень ионизации ионосферы. В результате в ионосфере возникают мощные электрические токи, сопровождающиеся, в свою очередь, целым набором электромагнитных явлений, включая генерацию колебаний и волн различной частоты. Изменения в ионосфере приводят к нарушениям радиосвязи.

Электромагнитные явления, вызываемые солнечными событиями, иногда бывают очень мощными. Известен знаменитый случай, когда в марте 1989 года частицы крупнейшей солнечной вспышки навели сильные токи в обмотке силового трансформатора в канадской провинции Квебек. В результате аварии целая провинция несколько часов была обесточена. Известны случаи выхода из строя электронных датчиков железнодорожной сигнализации, появления непредвиденных токов в сетях электропередач.

Можно вспомнить и сравнительно недавний случай. Крупная вспышка в декабре 2006 года (на предминимальной стадии 23-го цикла) дала аномально мощный поток радиоизлучения в широком диапазоне частот, включая частоты, на которых работают приемники спутниковой системы глобального позиционирования GPS. По свидетельству иркутского геофизика Эдуарда Леонтьевича Афраймовича, исследовавшего феномен, в течение нескольких минут эта стратегическая система не работала: радиошум от Солнца превышал уровень полезного сигнала спутников! Подобный случай наблюдался и в октябре 2003 года во время серии крупнейших солнечных вспышек.

В первые годы космических исследований, бывало, выходила из строя бортовая аппаратура на спутниках, не рассчитанная на экстремальные воздействия со стороны Солнца. Исследования показали, что в фазе максимума цикла солнечной активности атмосфера Земли «распухает», ее плотность на больших высотах несколько увеличивается. Примеров такого рода можно привести огромное количество. На сегодняшний день влияние солнечной активности на магнитосферу и ионосферу Земли можно признать очевидным. Связь мощных солнечных вспышек с последними изучена достаточно хорошо. Здесь, в отличие от многих других феноменов, построены физические модели воздействия потоков солнечных частиц и излучений на магнитосферу и ионосферу Земли, и в этом смысле исследования уже давно перешли на уровень конкретных физических задач с известными начальными условиями. Но оказалось, что следы солнечных воздействий обнаруживаются и во многих других земных явлениях!

Исследования солнечно-земных связей неизменно (и справедливо) связываются с именем Александра Леонидовича Чижевского (1897–1964), выполнившего цикл пионерных исследований в этой области.

Основная идея заключалась в следующем. Как известно, около 99 % массы Солнечной системы приходится на Солнце. Солнце находится достаточно близко к Земле (всего 109 земных диаметров). Планета погружена в непрерывный, переменный по многим параметрам, поток электромагнитного и корпускулярного излучений Солнца, которые предположительно определяют многие процессы на Земле. Циклические (квазипериодические) и импульсные вариации потоков этих излучений должны оказывать влияние на земные оболочки, и поэтому можно ожидать, что многие параметры, описывающие состояние земных природных систем, могут модулироваться циклами солнечной активности.

Первые намеки на такую связь появились еще 200 лет назад. Уильям Гершель в 1801 году обнаружил, что цены на пшеницу повышаются, когда Солнце свободно от пятен. Другими словами, рост количества пятен на Солнце и обилие корма на Земле наступали одновременно. Естественно, возникала мысль о поисках связи между пятнами на Солнце и погодными условиями на Земле. Но здесь ясная связь не просматривалась…

Разумеется, идея о влиянии солнечной активности на земные процессы принадлежала не одному Чижевскому. Здесь можно упомянуть петербургского врача М. В. Соколова, шведского исследователя Сванте Аррениуса, французского аббата и астронома Т. Морэ, профессора МГУ М. А. Боголепова и многих других. Но, пожалуй, именно Чижевский занимался разработкой этой концепции наиболее серьезно, глубоко и системно.

Основным инструментом Чижевского было сопоставление длинных временных рядов чисел Вольфа и параметров, описывающих земные процессы. Обычно для этой цели применяется вычисление так называемого коэффициента корреляции, отражающего связь двух изменяющихся величин в среднем. Другими словами, если по различным значениям одной величины можно определить средние значения другой величины, то математики говорят о наличии корреляционной связи. Крайний случай – когда таким образом можно определить не средние значения величины, а непосредственно саму величину. Тогда связь из корреляционной превращается в функциональную, привычную нам по школьной математике (коэффициент корреляции при этом будет равен единице). Если величины меняются абсолютно независимо друг от друга, и нет закономерности, по которой можно было бы найти средние значения одной величины в зависимости от изменений другой, коэффициент корреляции равен нулю. Если коэффициент корреляции оказывается «высоким» – близким к единице (0,7–0,9), говорят о тесной корреляционной связи. В целом, коэффициент корреляции отражает меру уклонения корреляционной связи от линейной функциональной связи.

А. Л. Чижевский собрал и обработал гигантский материал по смертности от различных эпидемий в Европе и России начиная со Средневековья. Ученый применил, помимо сравнивания внешнего вида графиков и вычисления коэффициентов корреляции, новые для того времени методы: сглаживание кривых, сопоставление коэффициентов корреляции при взаимном сдвиге рядов данных, а также эффективный метод наложения эпох, предложенный в 1913 году Кри. Впервые ему удалось обнаружить поразительный эффект: выяснилось, что эпидемии регулярно повторяются, причем период близок к продолжительности цикла солнечной активности – 11 лет!

Это не всегда означало, что максимумы рядов совпадали (максимальное число заболевших не обязательно совпадало по времени с максимумом цикла солнечных пятен), но цикличность явно присутствовала. Любопытно, что по мере введения в действие все более совершенных медицинских средств (все ближе к современности) корреляция становилась все менее ярко выраженной – под влиянием усилий медицины связь эпидемий с солнечной активностью ослабевала.

Работы, выполненные А. Л. Чижевским и другими исследователями в начале – первой половине ХХ века, явили собой пример подхода, который сейчас называется экологическим мышлением: учитывалось, что на исследуемые процессы оказывают одновременное влияние многие разнообразные факторы. Направление исследований, где изучается воздействие флуктуаций солнечной активности на живые организмы, получило название «гелиобиология», основоположником которой признан А. Л. Чижевский.

На сегодняшний день накоплен огромный статистический материал, изложенный в книгах и брошюрах Чижевского и его многочисленных последователей. Периодичности, сходные с солнечными, обнаружились буквально повсюду – в вариациях геомагнитного поля, частоте полярных сияний и появления гало и венцов около Солнца и Луны, уровне ультрафиолетового излучения, напряженности атмосферного электрического поля, грозовой деятельности, интенсивности циклонообразования, эпидемиях, нашествиях саранчи, динамике режима рек, миграциях грызунов. Если обратиться ко всему набору выполненных за столетие работ, может создаться впечатление, что 11-летняя периодичность присутствует чуть ли не во всех процессах, которые мы можем отметить на Земле. Помимо этого основного цикла в земных явлениях нередко выявляется 27-суточная периодичность, связанная с синодическим периодом вращения Солнца. Обычно такая цикличность объясняется так: допустим, некая долгоживущая корональная дыра извергает поток высокоскоростного солнечного ветра. В связи с вращением светила этот поток раз в 27 суток оказывается направленным на Землю. Если этот поток влияет на земные явления, в рядах данных, описывающих это явление, возникнет соответствующая периодичность.

Немалое количество работ, нацеленных на определение корреляции между числовыми рядами, описывающими процессы на Солнце и на Земле, выполнено в минувшие годы и выполняется до сих пор.

Есть данные о том, что поток солнечных нейтрино также слегка меняется с периодичностью в 11 лет. На первый взгляд, такого быть не должно, ведь генерация нейтрино происходит в ядре Солнца, а явления солнечной активности возникают вблизи его поверхности…

Цикличность, сходная с солнечной, была обнаружена и в медицинских показателях, и в социальной деятельности. Анализ статистики вызовов службы скорой помощи по Москве и Санкт-Петербургу в связи с инфарктами и инсультами позволил группе российских и итальянских авторов выявить несомненную связь с сильными геомагнитными возмущениями. В распоряжении гелиобиологов есть данные о корреляции солнечной активности с самоубийствами, активностью микроорганизмов, параметрами дыхания, обмена веществ, состава крови и тому подобное. Выявлялись значимые корреляции между уровнем солнечной (и зависящей от нее геомагнитной) активности и количеством дорожно-транспортных происшествий, обострением психических заболеваний, статистикой зарегистрированных преступлений. Опубликованы работы, в которых утверждается, что от уровня солнечной активности зависит творческая активность поэтов, писателей, художников и ученых и даже активность сексуальных маньяков. На международном симпозиуме «Новый взгляд на солнечно-земную физику», проводившемся в подмосковном Звенигороде в конце 2007 года, был представлен даже доклад о корреляции уровня солнечной (точнее, геомагнитной) активности и активности террористических групп во всем мире!

Чижевский утверждал, что существует связь уровня солнечной активности с интенсивностью политических процессов. В 1924 году в Калуге малым тиражом была издана его брошюра «Физические факторы исторического процесса», где на материале многих столетий (начиная с 500 года до н. э.) рассмотрена «напряженность» исторического процесса – распределенное по оси времени число революций, войн, крестовых походов и тому подобных событий. Был сделан вывод, что число подобных событий также варьируется, подчиняясь 11-летнему закону солнечной цикличности.

Эта пионерная работа представляется весьма важной, однако отсутствие единиц измерения напряженности исторического процесса (значения того или иного события) было и остается существенным недостатком этого исследования. Очевидно, что оценки здесь неоднозначны: события случайные или с участием небольшого числа людей могут, в принципе, оказаться не менее значимыми для истории, чем события с вовлечением огромных масс населения под воздействием гипотетических космических факторов! Сам автор осознавал эту проблему, которая так и осталась нерешенной. Чижевский выделял в своих исследованиях период (год) начала того или иного события, однако отбор самих событий был, несомненно, во многом субъективным. Впрочем, нет сомнения, что наиболее существенные исторические события, конечно же, попали в таблицы Чижевского.

Энтузиаст, идейный наследник и продолжатель дела Чижевского, крымский исследователь Борис Михайлович Владимирский, награжденный учрежденной в 2007 году медалью Чижевского, отмечал, что события ХХ века в целом также подтверждают обнаруженную закономерность. Так, например, военные операции Советского Союза за рубежом (1956 год – Венгрия, 1968 год – Чехословакия, 1980 год – Афганистан), а также Октябрьская социалистическая революция 1917 года и распад СССР в 1990 году приходятся на эпохи максимумов солнечных циклов.

Чижевскому принадлежит идея постановки первых экспериментов по экранированию исследуемых объектов от космических излучений. По-видимому, это были первые шаги на пути перехода ко второму этапу исследований – поиску физических механизмов причинно-следственных связей в цепочке «Солнце – Земля».

Проблема солнечно-земных связей очень сложна, тем более что результаты зависят от метода обработки. Как показали московские исследователи Тамара Константиновна Бреус и Владимир Нухимович Обридко, корреляция многих параметров при описании живых организмов нередко оказывается высокой для коротких рядов данных и низкой – для длинных. Одна из версий заключается в следующем. Влияние существует, но оно сказывается прежде всего на организмах, находящихся в неустойчивом (неравновесном) состоянии, что бывает не всегда. Отсюда низкая воспроизводимость (повторяемость) результатов, что многими физиками воспринимается как свидетельство отсутствия причинно-следственной связи.

Кроме того, есть и еще одна проблема. Исследуемые параметры принципиально зависят от многих факторов, которые очень трудно корректно учесть. Так, в уже упоминавшихся исследованиях группы российских авторов с участием профессора Вилорези (Италия) по статистике сердечно-сосудистых заболеваний в Москве были выявлены двухнедельные и недельные циклы в количестве вызовов скорой помощи. Был сделан вывод, что тут проявились ритмы выдачи авансов и зарплат («пьяные» ритмы), а также ритмы рабочей недели. Помимо этого, на состояние человека, несомненно, влияют метеорологические условия, телепередачи, задержки зарплаты, конфликты в семье и на работе, изменения в стиле жизни, а также огромное количество иных с трудом учитываемых факторов. Мы прекрасно понимаем, что одного слова порой достаточно, чтобы довести человека до инфаркта. Выделить из множества факторов достоверно определяемое влияние солнечной активности – задача, методически очень непростая.

Эта задача усложняется, кроме того, еще и тем, что, судя по всему, разные люди по-разному воспринимают эти влияния. Каждый читатель может привести примеры из собственного опыта, когда изменение погоды на кого-то влияет очень сильно (голова болит, давление скачет, человек предпочитает лежать), а на кого-то не влияет совсем! Есть основания полагать, что, подобно большим различиям в степени метеочувствительности, существуют большие различия и в степени «магниточувствительности» и «гелиочувствительности» у разных людей.

Более того, «гелиочувствительность» человека может меняться со временем! Речь идет не только о ее усилении с возрастом. Один и тот же человек – то уставший, то отдохнувший, то сытый, то голодный, то расстроенный, то в хорошем настроении – будет по-разному реагировать на изменяющиеся факторы внешней среды. Этим (огромным количеством с трудом контролируемых параметров) живые организмы принципиально отличаются от небиологических систем. Поэтому, ставя задачу выявить влияние солнечных факторов, необходимо быть уверенными, что все остальные факторы остаются неизменными, а как раз в этом-то уверенности быть не может!

Один из путей решения проблемы – использование огромной статистики. Можно (с некоторой натяжкой) считать, что если усреднить данные по многим тысячам людей, среди которых всегда есть и больные, и здоровые, и уставшие, и отдохнувшие, то некое среднее состояние будет несущественно меняться со временем. Тогда появившийся новый внешний фактор, возможно, и удастся выделить. Ясно, что методику таких расчетов и оценок нужно прорабатывать очень тщательно. При этом набор большого количества данных для статистической обработки в большинстве случаев оказывается затруднен…

В итоге, отчасти из-за этого, отношение к данной проблеме в обществе в целом, и в научном сообществе в частности, было и остается весьма неоднозначным. Есть немалое количество людей, которые отрицают сам факт возможного влияния солнечной активности на живые организмы. В частности, есть мнение, что сам по себе факт корреляции еще не доказывает наличия причинно-следственной связи между событиями на Солнце и на Земле.

Один из крупнейших ученых в области солнечной физики, голландский астроном Корнелис де Ягер, президент многих авторитетных астрономических сообществ, высказывал, пожалуй, крайний вариант отношения к проблеме, относя гелиобиологию к разряду лженауки.

Де Ягер, в частности, писал следующее (перевод В. М. Можжерина): «Псевдонаука пользуется научной терминологией, но не научными критериями – таково простейшее определение псевдонауки. В ней часто бывает трудно доказать сложность утверждения, т. е. трудно доказать, что это не истина. Как указывал С. Гулд, “достоинством науки как системы является то, что она <…> обнаруживает свои ошибки”. Псевдонаука этого не делает. <…> “Семь грехов псевдонауки” были недавно описаны А. Дирксеном, – указывает далее К. де Ягер. – Три наиболее тяжких греха, по его мнению, следующие: спекуляция, основанная на недостаточных наблюдательных данных; необоснованная иммунизация; необоснованный силлогизм».

Спекуляция в науке – это не перепродажа товара по повышенной цене, как в экономике. Смысл этого термина – преждевременное формулирование недостаточно обоснованных выводов, когда доказанных научных фактов для этого не хватает.

Иммунизацией де Ягер называет отбраковку нежелательных эмпирических данных, отбрасывание и замалчивание фактов, которые противоречат избранной концепции. Иммунизация в науке – это нарушение одного из основополагающих принципов научного метода – принципа честности, сформулированного нобелевским лауреатом по физике Ричардом Фейнманом. К сожалению, как и спекуляция, иммунизация нередко присутствует в методически невыверенных исследованиях.

Необоснованный силлогизм – это утверждение, в котором малая посылка является лишь вероятной, но вовсе не обязательно истинной, хотя необоснованно принимается за истину.

«Большая группа псевдонаучных теорий, – писал, кроме того, де Ягер, – базируется на ошибке, принимающей корреляцию за причину. Поучительный пример: уровень уличного освещения во многих странах возрос с 1950 года, то же самое произошло с уровнем преступности. Если нанести на график уровни преступности и уличного освещения для США, то получится замечательно прямая линия с коэффициентом корреляции около 0,9. Можно сделать вывод, что уличное освещение создает условия для преступлений!».

Это серьезное замечание. Действительно, в большинстве случаев авторы работ по гелиобиологии полагают, что высокая степень корреляции либо совпадение периодов однозначно указывает на причинно-следственную связь между разными типами явлений. На самом деле, это вовсе не обязательно!

Следует заметить, что процессы, которые описываются циклическими (квазигармоническими) зависимостями, могут быть формально выражены в виде функций других, также квазигармонических процессов. При этом фактических причинно-следственных связей, вообще говоря, может и не быть. Такая параметризация одной величины по другой, реально от нее не зависящей, позволяет установить формальную математическую функциональную зависимость двух в действительности независимых величин и даже успешно прогнозировать поведение одной величины на основании особенностей поведения другой.

По-видимому, подобные эффекты лежат в основе астрологии. На сегодняшний день можно уверенно говорить, что положение планет на судьбы людей не влияет (об этом подробно сказано в моей книге «Мифы минувшего века»). Но если циклически повторяющиеся конфигурации планет могут указывать на циклически повторяющиеся всплески солнечной активности, которые заподозрены в реальном влиянии на биосферу, – то это обстоятельство могло породить астрологию. Эту гипотезу выдвинул уже упоминавшийся Б. М. Владимирский. Более широко известный пример – система мира Аристотеля – Птолемея, использовавшая для прогноза положения планет принципиально неверную систему эпициклов.

Что касается совпадения периодов, то в Солнечной системе есть множество примеров тому. В периодах обращения (вокруг Солнца) и вращения (вокруг своих осей) некоторых планет и их спутников, а также в периодичности повторения одинаковых конфигураций (взаимного расположения двух планет и Солнца) обнаружено немало удивительных на первый взгляд совпадений, или резонансов! Гипотезу, объясняющую эти совпадения, предложил известный математик А. М. Молчанов. Солнечная система, рассматриваемая как система слабо связанных маятников (вращение и обращение – это, безусловно, типы колебаний), существует уже как минимум 4,5 миллиарда лет. За это громадное, с трудом представимое время благодаря слабым силам трения, возникающим из-за приливных возмущений в гравитационно взаимодействующих небесных телах, Солнечная система могла постепенно выйти на некий «кооперативный» режим своего состояния, в котором все стабильные периоды со временем оказались связанными между собой почти целочисленными (резонансными) соотношениями. Другими словами, вся Солнечная система оказалась вовлеченной в единый колебательный режим. Солнце как основной элемент системы не должно быть исключением.

Это означает, что вполне могут существовать резонансные периоды в земных процессах, совпадающие с солнечными периодами. Но прямой причинно-следственной связи в обычном понимании здесь может и не быть! Кроме того, конечно, среди связанных периодов могут быть и случайные совпадения – особенно в тех процессах, где наблюдается одновременно множество различных, но близких по величине периодов.

Причинно-следственную обусловленность сходных периодов необходимо доказывать, рассматривая возможные физические механизмы! И вот тут-то возникают основные сложности гелиобиологии. Механизмы возможного влияния остаются неизвестными. Именно это позволяет скептикам отрицать наличие солнечно-земных связей (исключая процессы в ионосфере и магнитосфере, где влияние доказано прямыми измерениями, а действующие физические механизмы в общих чертах понятны).

Есть еще одна причина (с точки зрения автора этой книги), по которой выводы гелиобиологов пока не попадают в учебники и энциклопедии. Исторически так сложилось, что к гелиобиологии относились настороженно и коллеги-ученые, и государство (во всяком случае, в нашей стране). Гипотеза об обусловленности социальных революций солнечной активностью была вопиющим антимарксистским тезисом, который никак не мог понравиться советской власти. Подобно католической церкви, выступившей против новой гипотезы гелиоцентризма, советская государственная машина начала препятствовать развитию гелиобиологии. А. Л. Чижевский был репрессирован и длительное время находился в сталинских лагерях. На протяжении долгих десятилетий гелиобиология развивалась, находясь в полулегальном состоянии.

Печальная традиция сохранилась и в более поздние времена. Критическое отношение к проблеме со стороны многих исследователей (прежде всего, физиков и, в какой-то мере, биологов) привело к тому, что гелиобиология длительное время продолжала считаться некой если не «ненастоящей», то «полунастоящей» наукой. Особенности научного стиля А. Л. Чижевского этому, по-видимому, некоторым образом способствовали: его энтузиазм, его не принятая в научной литературе манера поэтически и порой чрезмерно эмоционально описывать свои соображения и результаты, его нередкие сопоставления внешнего вида графиков без применения корректного математического анализа ставили молодую науку в особое положение. Были и есть исследователи, которые избегают работать в этой области, опасаясь испортить свою научную репутацию: кое-кто из влиятельных ученых и чиновников от науки до сих пор относит гелиобиологию к разряду если не лженаук, то как минимум псевдонаук. Кроме того, высокая сложность проблемы, отсутствие корректных математических методов, которые могли бы надежно вычленить слабое влияние гелиофизических факторов среди множества других, и в связи с этим низкие шансы на получение достоверных результатов также отвращают потенциальных исследователей от этой темы.

Но выше уже не раз упоминалось, что наука развивается по своим внутренним законам, и потребность в изучении крайне сложной научной проблемы, безусловно, назрела давно. Поэтому многие научные группы и отдельные ученые настойчиво продолжают свои изыскания, публикуют результаты, собираются на конференции. Эти специфические конференции, проходящие чаще всего без участия коллег из сопредельных областей науки, иногда выглядят просто как «тусовки» единомышленников. Но при этом неизбежно падает степень критичности отношения к собственным результатам! Сборники работ таких конференций содержат очень разные по уровню результаты: наряду с корректно выполненными исследованиями по всем законам научного метода нередко появляются и методически несовершенные статьи, к которым можно применить все претензии Корнелиса де Ягера, резко реагировавшего именно на такого рода работы.

Следует еще раз указать: довольно большая доля работ по рассматриваемой проблематике ограничивалась установлением формальной корреляционной связи между солнечными и земными параметрами. На этой основе делался вывод о причинной обусловленности, что, может быть, и возможно, но в ряде случаев вовсе не очевидно.

Понятно, что появление таких работ, тем более опубликованных без принятого в науке рецензирования экспертами, приводило скептиков к усилению их убеждения: гелиобиология – это сплошная чепуха.

К сожалению, компрометировали тему и откровенные фальсификации. Начиная с середины 1980-х годов в отечественных газетах широко публиковались прогнозы неблагоприятных в медицинском отношении дней, которые готовила группа новосибирского медика В. И. Хаснулина. Утверждалось, что группа освоила метод заблаговременного прогноза геомагнитных бурь, и указывалось, в какие именно дни следующего месяца следует ожидать неприятностей, негативно влияющих на здоровье. Неоднократные проверки показали, что прогнозы несостоятельны: практически никогда в предсказанные дни магнитных бурь не было. Автор данной книги, 20 лет проводивший наблюдения хромосферы Солнца, видел немало вспышек, но должен со всей ответственностью сообщить, что предсказать вспышку на Солнце за месяц, к сожалению, невозможно. После обоснованной критики В. И. Хаснулин стал утверждать, что в основу его прогнозов заложена информация не о магнитных бурях, а о так называемых гравитационных аномалиях в Солнечной системе. Помнится, к заседанию ученого совета иркутского Института солнечно-земной физики СО РАН я готовил сообщение о несостоятельности и этой концепции. Я не сомневаюсь, что В. И. Хаснулин понимал, что его прогнозы не имеют никакого отношения к действительности: слишком убедительными были контрдоводы. Тем не менее, на протяжении длительного времени прогнозы В. И. Хаснулина являлись, по сути, успешным бизнесом. Эта история тоже наложила негативный отпечаток на общественное мнение по поводу всей тематики в целом.

Все перечисленные обстоятельства в совокупности создали проблеме солнечно-земных связей весьма неоднозначный имидж. Научная несостоятельность некоторых работ, очевидная для научного сообщества, привела к тому, что в глазах многих серьезных ученых, особенно физиков, проблема, точнее ее рассматриваемая часть, стала выглядеть несолидной. В результате заметная часть соответствующих исследований, проводимых в нашей стране, выполняется на инициативной основе, без планового финансирования, и получение грантов от научных фондов по этой теме в настоящее время выглядит проблематичным. Определенный кризис связан еще и с тем, что продолжающееся выявление новых и новых корреляций практически ничего не добавляет к пониманию сути проблемы.

Уже упоминавшийся звенигородский симпозиум по солнечно-земной физике, проходивший в ноябре 2007 года, мне представляется во многом историческим. Здесь председатель научного совета РАН по солнечно-земной физике, председатель программного комитета, академик Гелий Александрович Жеребцов вручал первые медали Чижевского, только что учрежденные. Здесь впервые за многие годы работала полноценная секция гелиобиологии, на которой не хватало мест, и присутствовали многие ведущие ученые в области солнечно-земных связей, солнечники, геофизики, включая директоров ведущих академических институтов, работающих в космической области. И здесь давняя болезнь гелиобиологии проявилась в полной мере: уровень представленных работ и степень доказательности сделанных выводов оказались существенно различными. Прозвучали, например, два доклада о влиянии проявлений солнечной активности на аварийность в авиации, – и выводы двух авторов были в корне противоположными. Однако выводы руководителей симпозиума были, как мне представляется, правильными: исследования необходимо поддерживать, продолжать и развивать, но надлежит добиваться высокого уровня выполняемых работ и их соответствия самым высоким требованиям, предъявляемым научным методом. Такой подход может привести к критическому переосмыслению ряда полученных результатов, но в целом конструктивный подход к гелиобиологии будет полезен для нее. В результате появляется надежда, что в этой непростой области научных исследований будет прогресс. Несмотря на точку зрения скептиков, мнение научного сообщества постепенно поворачивается к взгляду о том, что всестороннее влияние солнечных процессов на земные процессы объективно существует. В портфеле исследователей сложной проблемы солнечно-земных связей есть и гипотезы о возможных механизмах воздействия.

Перечислим список (очевидно, неполный) основных идей, выдвинутых в процессе исследований в ХХ веке. Первая идея уже упоминалась выше. А. М. Молчанов указал на существование целого ряда частотных резонансов в Солнечной системе, отражающих характеристики движения планет. Гипотеза заключается в том, что в процессе эволюции объектов Солнечной системы постепенно сформировались определенные (резонансные) соотношения между периодичностями совершенно разнородных процессов. При этом причинно-следственные связи в общепринятом смысле отсутствуют, а синхронизация колебательных процессов осуществилась за длительное время при наличии слабых энергетических связей между осцилляторами.

Следующая (хотя, хронологически, наверное, первая) – идея вариаций электромагнитного фона на Земле. Ясно, что в период повышения солнечной активности вследствие «ударов» со стороны потоков частиц и коротковолновых солнечных излучений по ионосфере и магнитосфере Земли в последних возникают многочисленные и разнообразные возмущения. Они должны сказываться на электромагнитном поле в нижних слоях земной атмосферы, что, в свою очередь, предположительно должно влиять на живые организмы.

Сомнения вызывает следующее обстоятельство. Изменения электромагнитного поля Земли даже во время сильнейших магнитных бурь не превышают 0,02–0,04 % величины самого геомагнитного поля. В то же время колебания промышленных магнитных полей в городах превышают уровень естественных вариаций в десятки и сотни раз, – казалось бы, если поля и их изменения вообще влияют на состояние живых организмов, влияние созданных человеком полей оказалось бы сильным и наглядным, однако это не так.

Что касается корпускулярной компоненты (потоков частиц), то магнитосфера и атмосфера Земли являются надежными щитами, и непосредственного проникновения частиц на поверхность Земли практически не происходит, за исключением редких ситуаций с крупными протонными вспышками. Поэтому вопрос о механизмах остается самым сложным, и собственно здесь решение проблемы забуксовало. Одним из выходов из тупика может оказаться гипотеза о влиянии не амплитуды, а частоты воздействия: не исключено, что важна не величина солнечного сигнала, а та частота, на которой он передается земным системам. Некоторые частоты в организмах могут оказаться чувствительными, и попадание в резонанс в таком случае должно вызвать сильный отклик. Эта гипотеза нуждается в тщательных проверках на практике.

Близка к этой идеологии и еще одна идея – информационного воздействия. Ее смысл заключается в том, что связь солнечных и земных процессов осуществляется с помощью относительно слабых, «информационных» сигналов-триггеров, не вносящих дополнительную энергию в земные оболочки, но просто «включающих» собственные колебательные или непериодические процессы на Земле. Механизмы такого управляющего воздействия при этом также остаются в общем случае неясными.

Наибольшие надежды в настоящее время возлагаются на идею физико-химического воздействия агентов солнечного происхождения (излучений и колебаний) на земные процессы на уровне молекул и даже атомов. Суть гипотезы заключается в следующем. Возможно, электромагнитное поле на Земле, которое изменяется под воздействием солнечной активности, влияет на физико-химические характеристики вещества (речь идет об очень слабых полях, дополнительная энергия в систему не вносится). Например, переменное поле действует на систему дефектов дислокаций отдельных узлов в кристаллической решетке твердого тела либо на свойства раствора. Если солнечная активность влияет на геофизические поля, то поля, в свою очередь, влияют на свойства вещества на молекулярном (а может быть, и атомном) уровне.

Описываемые факторы относятся к разряду практически не контролируемых. Эффект очень мал, однако современные прецизионные измерительные системы позволяют регистрировать подобные «тонкие» явления. Общая идеология заключается в том, что если вариации солнечной активности оказывают пусть даже слабое воздействие на свойства вещества, то в итоге на уровне сложных систем, включая биологические объекты, эти изменения могут оказаться уже более существенными, сложным образом варьируя состояние систем. Для сложных систем с нелинейными обратными связями (например, живой организм) эффект может быть весьма значительным.

Уже упоминавшийся Б. М. Владимирский и его коллеги, разрабатывая эту гипотезу на основе ряда тонких экспериментов, предполагают, что им удалось обнаружить новое свойство вещества – магнитопластичность, то есть изменение внутренней структуры вещества и его свойств (например, упругости) под влиянием вызванных процессами на Солнце изменений в магнитном поле Земли. Физическая природа эффекта магнитопластичности (если он действительно существует) может быть связана, по мысли авторов гипотезы, с так называемым ядерным магнитным резонансом (ЯМР). ЯМР – это эффекты, связанные с расщеплением энергетических уровней атомного ядра во внешнем магнитном поле (зеемановским расщеплением) либо во внешнем электрическом поле (штарковским расщеплением). Переход атомных ядер из одного возможного состояния в другое (характеризуемый разными подуровнями энергии) должен приводить к избирательному поглощению веществом электромагнитного излучения на резонансной частоте.

Если атомы с изотопами, обладающими магнитным моментом (например, водород, азот, фосфор, хлор, натрий, калий), находятся в статическом магнитном поле (на Земле – это геомагнитное поле), то внешнее переменное поле (солнечного происхождения) на определенной частоте при резонансном поглощении должно вызывать изменение населенности расщепленных энергетических подуровней. Последнее изменение может предположительно влиять на кинетику многих физико-химических явлений.

Пока неясно, действительно ли существует сам эффект магнитопластичности (нужны независимые эксперименты), а если существует, то объясняется ли он эффектом ЯМР или же причина в чем-то другом. Как писал Д. И. Менделеев, лучше неправильная гипотеза, чем никакой! Во всяком случае, здесь предложена хоть какая-то идея, которую можно проверять.

Если концепция Б. М. Владимирского окажется верной, то откроется возможность объяснения целого ряда эффектов – например, упоминавшейся выше 11-летней периодичности в данных по регистрации солнечных нейтрино, 160-минутных колебаний, повсеместно обнаруживаемых во Вселенной, и ряда других. По мнению Б. М. Владимирского, все это – суть артефакты (изменения в параметрах самих измерительных установок), которые порождаются солнечной активностью.

Впрочем, есть и иные версии по поводу 11-летней периодичности потока нейтрино. Гипотеза, которую выдвигал В. Н. Обридко, заключалась в том, что нейтрино «чувствуют» магнитные поля, отклоняясь полями многочисленных активных областей на Солнце на фазе максимума солнечной активности. Именно поэтому общее количество зарегистрированных частиц зависит от фазы цикла солнечной активности. Правда, для этого нейтрино должны обладать магнитными свойствами…

Любопытные результаты были получены группой исследователей во главе с В. В. Цейтлиным. Эксперименты показали, что проводимость обработанной радиоактивным излучением воды меняется коррелированно с напряженностью атмосферного электрического поля. Может быть, изменениями в параметрах воды, на которые влияют флуктуации геомагнитного поля «под управлением» солнечной активности, и объясняются вариации состояния в организме? Иркутский геофизик Владимир Александрович Пархомов полагает, что главным действующим фактором могут оказаться инфразвуковые волны, генерируемые в верхней атмосфере во время сильных ионосферных возмущений, порождаемых Солнцем. Томские исследователи под руководством А. Г. Колесника показали, что радиоизлучение на определенных частотах (как искусственное, так и естественное) может влиять на состояние организма…

В общем, понятно, что второй этап исследований в области солнечно-земных связей, по сути говоря, только начинается. Если факт влияния вариаций солнечной активности на земные процессы, похоже, установлен всей совокупностью многочисленных работ, выполненных на протяжении предыдущего столетия, то достоверно установить, как работают физические механизмы влияния, еще предстоит. Это, как указано выше, чрезвычайно сложная задача. Впрочем, у автора нет сомнений, что научный метод и здесь одержит победу.