Trudnaya sud'ba astrometeorologicheskogo prognoza
16.03.2001 15:57 | A.K. Pankratov, V.Ya. Narmanskii/Vselennaya i My

V Krymu uzhe tri goda rabotaet nepravitel'stvennaya issledovatel'skaya organizaciya Gelioritm. Odna iz problem, razrabatyvaemyh professional'nymi uchenymi etogo ob'edineniya - voprosy solnechno-zemnyh svyazei.

Vstuplenie

Znamenityi admiral R.Ficroi, kapitan Biglya, na kotorom puteshestvoval Ch.Darvin, odin iz osnovatelei sinopticheskoi meteorologii, nazval kak-to astrometeorologiyu postydnoi naukoi, vvodyashei publiku v zabluzhdenie. Astrometeorologiya- odin iz samyh drevnih metodov prognoza, v osnove kotorogo lezhit predpolozhenie o svyazi variacii atmosfernyh parametrov s dvizheniem planet. V nashi dni mnogie, veroyatno, gotovy totchas zhe prisoedinit'sya k slovam Ficroya: ved' o planetah my nyne znaem dostatochno, chtoby byt' uverennymi v nevozmozhnosti ih vozdeistviya na zemnuyu troposferu.

Mezhdu tem, ni suzhdenie admirala, ni rasprostranennnoe negativnoe otnoshenie k upomyanutoi koncepcii, uvy! - nespravedlivy i neverny. Voobshe, ocenivaya te ili inye starinnye metody i rekomendacii, umestno soblyudat' ostorozhnost'. My uzhe privykli sudit' o nashih predkah svysoka i ves'ma kategorichno. Odnako etot stereotip nashego myshleniya - yavnaya aberraciya: nashi predki, kak pravilo, myslili stol' zhe logichno, kak i my. Nashe prevoshodstvo v znaniyah neosporimo, no, otchuzhdennye ot Prirody, my, veroyatno, znachitel'no proigryvaem im v nablyudatel'nosti. V itoge, neredko prihoditsya stalkivat'sya s situaciei, kogda sovershenno pravil'nye i glubokie empiricheskie obobsheniya nashih predkov soprovozhdayutsya naivnymi libo prosto smeshnymi ob'yasneniyami. No razve v nashe vremya ne proishodit to zhe samoe? V obshem, modeli prihodyat i uhodyat, a Priroda ostaetsya...

Princip maksimal'noi rezonansnosti

Prezhde chem pristupit' k ob'ektivnomu i nepredvzyatomu rassmotreniyu osnov astrometeorologii, umestno napomnit' ob odnoi zamechatel'noi gipoteze bolee chem chetvert'vekovoi davnosti. Rech' idet o gipoteze maksimal'noi rezonansnosti Solnechnoi sistemy (A.M.Molchanov [1]). Sredi astronomov ona ne poluchila (poka) edinodushnoi podderzhki, odnako ee glubokoe evristicheskoe znachenie nyne neosporimo, a smysl organichno vpletaetsya v noveishuyu sinergeticheskuyu ideologiyu. Fizicheskaya sut' gipotezy prosta: esli imeetsya sistema slabo svyazannyh mayatnikov (oscillyatorov), cherez nekotoroe vremya vozniknet osobyi obshii rezhim dvizheniya, v kotorom periody vseh oscillyatorov okazhutsya svyazannymi nekotorymi rezonansnymi sootnosheniyami. Etogo ul'trastabil'nogo rezhima dvizheniya, kogda sistema mozhet harakterizovat'sya naborom celyh chisel, okazyvaetsya vozmozhnym dostignut', podcherknem, v rezul'tate evolyucii, kogda deistvuet otbor - vymirayut menee ustoichivye sostoyaniya. Solnechnaya sistema, soglasno A.M.Molchanovu, kak raz i yavlyaetsya takoi dolgo evolyucioniruyushei sistemoi. Neskol'ko pozzhe k etoi gipoteze bylo sdelano vazhnoe (i estestvennoe) dopolnenie: v obshii sinhronnyi rezhim dvizheniya Solnechnoi sistemy dolzhno byt' vovlecheno i Solnce (prezhde vsego - avtokolebaniya solnechnoi aktivnosti; V.P.Kozelov [2]). V ramkah etoi teoreticheskoi shemy mozhno govorit' o sushestvovanii Universal'nogo spektra periodov Solnechnoi sistemy, otvechayushego ee edinomu kolebatel'nomu rezhimu [3].

Mnozhestvo vazhnyh nablyudatel'nyh zakonomernostei v Solnechnoi sisteme mozhno ponyat' bez dopolnitel'nyh predpolozhenii, prinyav gipotezu Molchanova-Kozelova. Naprimer to, chto dlya Solnechnoi sistemy mozhno primenyat' elementy matematicheskogo apparata kvantovoi mehaniki: eshe N.G.Chetaevym bylo pokazano, chto ustoichivye orbity obrazuyut mnozhestvo, opisyvaemoe uravneniem tipa uravneniya Shredingera. Ili to, chto v variaciyah solnechnoi aktivnosti obnaruzhivayutsya prakticheski vse planetnye chastoty, ih garmoniki i kombinacii (vklyuchaya godovoi period). Dlya Yupitera i Saturna harakterna stol' tochnaya sinhronizaciya mezhdu periodami ih osevogo vrasheniya i orbital'nymi periodami sputnikov, chto vozmozhno utochnenie sootvetstvuyushih tverdotel'nyh spinovyh periodov.

Vse evolyucionno zrelye sistemy dolzhny byt' maksimal'no rezonansny. Vozmozhno, chto nablyudaemaya planetnaya sistema - vokrug pul'sara PSR 1257+12 - kak raz takova.

ris. 1 Raznosti geliocentricheskih dolgot Urana i Neptuna L78 (sploshnaya liniya) i Saturna i Neptuna L68 (punktirnaya liniya)

 

Total'naya sinhronizaciya v Solnechnoi sisteme mozhet nablyudat'sya, ponyatno, mnogimi sposobami. Odin iz primerov pokazan na ris. 1. Zdes' po osyam otlozheny raznosti geliocentricheskih dolgot Urana i Neptuna L₇₈ i Saturna i Neptuna L₆₈ (zdes' i nizhe nizhnie indeksy oznachayut nomer planety v poryadke udaleniya ot Solnca). Bol'shimi i malymi kruzhkami naneseny sootvetstvenno maksimumy i minimumy solnechnoi aktivnosti s nachala XVII veka [4]. Napravlenie dvizheniya po diagramme - tonkie linii s naklonom vpravo - snizu vverh. Iz rassmotreniya grafika vidno, chto maksimumy i minimumy zanimayut raznye polosy (otmecheny zhirnymi pryamymi liniyami), prichem polosa minimumov vdvoe uzhe polosy maksimumov. Zdes' mozhno usmotret' i nekotorye drugie zakonomernosti, no seichas vazhno podcherknut' osnovnoe - ritmika solnechnoi aktivnosti i polozhenie planet na diagrammah tipa predstavlennoi na ris. 1 - svyazany. Podobnaya svyaz' pozvolyaet traktovat' vzaimnye polozheniya planet kak nekotoryi obobshennyi pokazatel' solnechnoi aktivnosti. Etot pokazatel' mozhno predvychislit' i, sledovatel'no, postroit' nekotoryi algoritm prognoza solnechnoi aktivnosti. Odin iz takih algoritmov byl predlozhen kievskim astronomom P.R.Romanchukom i pri ispytanii dal, mezhdu prochim, neplohie rezul'taty.

Uragan Merilin, 15 sentyabrya 1995 goda (sputnik GOES-9)

 

Nalichie vezdesushei sinhronizacii zastavlyaet nas s osoboi ostorozhnost'yu otnestis' k slovu svyaz'. Obychnoe slovoupotreblenie predpolagaet ottenok smysla prichinnaya svyaz'. No v dannom sluchae net ni maleishei neobhodimosti vozvrashat'sya k uzhe davno otbroshennym ideyam o planetnyh prilivah na Solnce kak prichine solnechnoi aktivnosti. Dvizhenie planet i variacii solnechnoi aktivnosti - eto sinhronno protekayushie yavleniya. V takom smysle, kak zahod Solnca i strelka chasov, priblizhayushayasya k momentu vremeni solnechnogo zahoda.

Dinamika planet i atmosfernye yavleniya

Sushestvuet obshirnaya literatura o vliyanii solnechnoi aktivnosti na processy v nizhnei atmosfere. Sam fakt takogo vozdeistviya v nastoyashee vremya ne podlezhit somneniyu. Bessporno i to, chto eto vliyanie ves'ma slozhno. No, mozhet byt', kartina stanet neskol'ko proshe, esli ispol'zovat' obsuzhdavshiisya vyshe obobshennyi indeks solnechnoi aktivnosti? Tak, voznikaet iskushenie isklyuchit' iz cepochki dvizhenie planet - solnechnaya aktivnost' - troposfernye yavleniya promezhutochnoe zveno v vide solnechnoi aktivnosti i popytat'sya otyskat' svyaz' neposredstvenno mezhdu dvizheniem planet i meteoyavleniyami. Nachal'nyi etap postavlennoi zadachi - poisk dokazatel'stv neposredstvennoi svyazi meteoyavlenii i dvizheniya planet (chitatel', konechno, pomnit kakoi imenno smysl pridaetsya zdes' slovam neposredstvennaya svyaz'!).

V kachestve ishodnyh dannyh dlya posleduyushego analiza byli vzyaty srednesutochnye temperatury vozduha v Simferopole za 1913-1988 gg. Predvaritel'no iz issleduemogo ryada byl isklyuchen srednii za 75 let sezonnyi hod. Pri etom okazalas' vychtennoi i postoyannaya sostavlyayushaya (+10,4). Chastotnoe raspredelenie otklonenii ot nulevogo urovnya poluchilos' vpolne simmetrichnym s shirinoi 8,0. Simmetriya narushaetsya dlya kryl'ev raspredeleniya. Poetomu, chtoby uravnyat' chislo analiziruemyh sluchaev normal'nyh poteplenii - poholodanii, prishlos' dlya nih vybrat' raznye porogi: t- <t> < -11 i t- <t> >+10 (chislo sluchaev, sootvetstvenno, 315 i 285). Zatem temperaturnye anomalii byli naneseny na uzhe znakomye chitatelyu diagrammy vida L₃-L_i, gde L₃ - geliocentricheskaya dolgota Zemli na den' anomalii, a L_i - sootvetstvenno, dolgota i-oi planety, i=1,2,4,5. Okazalos', chto prakticheski vse poholodaniya-potepleniya vybrannoi amplitudy vstrechayutsya tol'ko vo vremennoi polose s oktyabrya po aprel' (period neustoichivoi pogody v Simferopole). V mae-sentyabre chislo takih temperaturnyh otklonenii primerno v 100 raz men'she. Period ustoichivoi pogody sokrashaetsya do 1/3 goda, esli porog temperaturnyh anomalii ponizit' do 8,0. Iz rassmotreniya diagramm, primery kotoryh predstavleny na ris. 2 i 3, horosho vidno, chto temperaturnye anomalii raznogo znaka obrazuyut vysokouporyadochennuyu kartinu: esli v nekotoroi chasti diagrammy raspolagayutsya poholodaniya vybrannoi amplitudy, to poteplenii v etom meste prakticheski net. Sluchai poholodanii gruppiruyutsya v pyatna samoi raznoi formy, kolichestvo pyaten na raznyh diagrammah mozhet dostigat' 20. To, chto temperaturnye anomalii raznogo znaka na ris. 2 i 3 ne nahodyatsya v sostoyanii polnogo peremeshivaniya, i oznachaet, chto poyavlenie ne predusmotrennyh sezonom poholodanii-poteplenii v Simferopole tesno svyazano s polozheniem planet. No ved' eto i est' bazovaya ideya, lezhashaya v osnove astrometeorologicheskogo prognoza.

Zdes' vazhno obratit' vnimanie na to, chto otmechennaya zakonomernost' otnositsya k odnomu punktu nablyudenii, yavlyaetsya lokal'noi. Esli povtorit' etot analiz dlya drugogo geograficheskogo punkta, kartina ris. 2 i 3 izmenitsya. Eto proyavlenie ves'ma obshei zakonomernosti - vremennaya uporyadochennost' vsegda soprovozhdaetsya prostranstvennoi organizaciei. Dlya tradicionnyh indeksov solnechnoi aktivnosti i geomagnitnoi vozmushennosti eta fundamental'naya osobennost' solnechno-troposfernyh svyazei byla sformulirovana v yasnoi forme sravnitel'no nedavno (R.V.Smirnov, E.V.Kononovich [15]). Itak, astrometeorologicheskii prognoz po samoi svoei suti - prognoz lokal'nyi. Za predelami nekotorogo regiona, v kotorom prognosticheskii algoritm rabotaet, neobhodima peredelka algoritma. Eto kazhetsya ochen' neudobnym, no v starodavnie vremena predskazanie pogody predstavlyalo interes tol'ko dlya svoego mesta obitaniya.

Ritmika Solnechnoi sistemy v variaciyah temperatury v dannom punkte

Esli rassmatrivaemye variacii deistvitel'no svyazany s dvizheniem planet, to v etih variaciyah obyazatel'no dolzhny prisutstvovat' opredelennye periody. Vot pochemu rezul'tat ris. 2 i 3 neobhodimo dopolnit' vyyasneniem nabora periodov v analiziruemyh variaciyah. Spektr moshnosti (postroennyi s pomosh'yu standartnogo algoritma s predvaritel'nym isklyucheniem sezonnogo hoda) okazalsya ves'ma bogatym. Zamechatel'no, chto dazhe bol'shinstvo teh periodov, moshnost' kotoryh ne dostigala obychnogo kritichnogo urovnya znachimosti (otnoshenie signal/shum > 3), okazalis' blizki, libo sovpadali s kombinaciyami planetnyh periodov. Dlya dominiruyushih pikov prakticheski net isklyuchenii. Period 287,4^d2,5^d blizok k 1/2T₂₃ (zdes', kak obychno, 1/T₂₃=1/T_venery-1/T_zemli). Ili 167,2^d2,0^d sovpadaet s 1/2T₂₄. Imeetsya period 29,36^d0,03^d neotlichimyi ot 1/3T₁₈. Etot zhe period, horosho izvestnyi iz analiza variacii geomagnitnoi aktivnosti i blizkii k lunnomu sinodicheskomu mesyacu, ochen' blizok k periodu variacii odnoi iz dinamicheskih peremennyh pri dvizhenii Solnca otnositel'no baricentra Solnechnoi sistemy - 29,52^d [6]. Periody bolee goda dlya Simferopolya (1913-1988) perechisleny v tablice 1 (2-ya kolonka). Zdes' zhe nizhe dlya sravneniya predstavleny analogichnye dannye dlya srednegodovyh 100-letnih ryadov izmerenii v Moskve (1881-1984) [7] i Saratove (1881-1985) [7] (v skobkah ukazany znacheniya periodov so znachimost'yu nizhe prinyatoi). V poslednei kolonke ukazany vozmozhnye otozhdestvleniya poluchennyh periodov v teh zhe oboznacheniyah. Iz tabl. 1 vidno, chto dlya raznyh punktov izmerenii spektry, ponyatno, razlichayutsya, hotya nekotorye periody prisutstvuyut vo vseh treh ryadah - naprimer, 2,80^a (u takih periodov dolzhny byt' razlichnye fazy). V obshem, ozhidaemye kombinacionnye planetnye periody libo kratnye im znacheniya obnaruzhivayutsya v variaciyah temperatury s polnoi opredelennost'yu.

Itogi

Itak, variacii lokal'noi srednesutochnoi temperatury i dinamika planet Solnechnoi sistemy nesomnenno svyazany. Okazyvaetsya, chto osnovnaya ideya astrometeorologicheskogo prognoza yavlyaetsya sledstviem ves'ma obshih zakonomernostei, prisushih Solnechnoi sisteme. Fenomenologicheski eta svyaz' vyglyadit kak vliyanie konkretnoi planety (ili soedineniya planet) na pogodu. V literature sovsem netrudno otyskat' publikacii s popytkami postroit' model' takogo vliyaniya. Mezhdu tem, eto prosto sinhronno protekayushie yavleniya, predpolozhenie o vliyanii - poka izlishne. V obshih chertah ponyatno kak nuzhno stroit' astrometeorologicheskii prognoz. V prosteishem sluchae sleduet otyskat' god s takimi zhe koordinatami planet na konkretnuyu datu, kak i v tekushem (prognoziruemom) godu. Dolzhny povtorit'sya osnovnye anomalii pogody. Odnako interval ozhidaemogo povtoreniya koordinat osnovnyh planet otnositel'no velik (=180^a) - bol'she prodolzhitel'nosti meteoizmerenii. V takom sluchae prihoditsya katalogizirovat' tipovye sinopticheskie situacii s posleduyushei ih privyazkoi k vzaimnym polozheniyam planet. Ochen' vazhno, chto astrometeorologicheskii prognoz - lokal'nyi i harakternaya protyazhennost' regiona, vidimo, dolzhna byt' raznoi dlya raznyh mestnostei i raznyh epoh. Etot neprostoi vopros dolzhen byt' predmetom special'nogo izucheniya. Zato regional'naya ogranichennost' astrometeorologicheskogo prognoza iskupaetsya ego dolgovremennost'yu. V obshem, v vek komp'yuterov astrometeorologicheskii prognoz vpolne mozhet perezhit' vtoroe rozhdenie...

 

Tablica 1 Korrelyacii periodichnosti pogody i nekotoryh planetnyh periodov

	Periody v pogode (gody)	Veroyatnye periody v dvizhenii planet (gody)
s	(7,49)	1/6 T67 = 7.56; 1/4 T6 = 7.36;
i	(6,27)	1/2 T58 = 6.39;
m	(4,69)	1/3 T57 = 4.60;1/6 T6 = 4.91;
f	3,90	1/3 T5 = 3.95; 1/5 T56 = 3.97;
e	(3,49)	1/4 T57 = 3.45; 1/6 T56 = 3.31;
r	2,80	1/7 T56 = 2.84; 1/5 T57 = 2.76;
o	(2,43)	1/12 T6 = 2.45; 1/8 T56 = 2.48;
p	2,24	1/13 T6 = 2.27; 1/6 T57 = 2.30;
o
l
'
	7,11	1/5 T68 = 7.17; 1/2 T57 = 6.91;
M	6,10	1/6 T68 = 5.97; 1/2 T5 = 5.93;
o	5,56	1/8 T67 = 5.67; 1/2 T5 = 5.93;
s	4,27	1/3 T58 = 4.26; 1/7 T6 = 4.21;
k	3,56	1/4 T57 = 3.45; 1/8 T6 = 3.68;
v	(3,37)	1/6 T56 = 3.31; 1/9 T6 = 3.27;
a	2,84	1/7 T56 = 2.84; 1/5 T57 = 2.76;
	2,32	1/6 T57 = 2.30; 1/5 T5 = 2.37;
	2,13	1/6 T58 = 2.13; 1/14 T6 = 2.10;
S	6,74	1/3 T56 = 6.62; 1/2 T57 = 6.91;
a	5,81	1/5 T6 = 5.89; 1/2 T5 = 5.93;
r	5,33	1/7 T68 = 5.12; 1/6 T6 = 4.91;
a	4,57	1/3 T57 = 4.60; 1/10 T67 = 4.54;
t	3,88	1/3 T5 = 3.95; 1/5 T56 = 3.97;
o	3,33	1/6 T56 = 3.31; 1/11 T68 = 3.26;
v	2,78	1/5 T57 = 2.76; 1/7 T56 = 2.84;
	(2,46)	1/8 T56 = 2.48; 1/5 T5 = 2.37;
	2,13	1/6 T58 = 2.13; 1/14 T6 = 2.10;

Publikacii s klyuchevymi slovami: solnechnaya sistema - Zemlya - planety Publikacii so slovami: solnechnaya sistema - Zemlya - planety
Sm. takzhe: Zahod Zemli s "Oriona" Protivosumerechnye luchi i festival' planet Semeinyi portret Solnechnoi sistemy Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane Vse publikacii na tu zhe temu >>