ЭНДОГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ЗЕМЛИ В СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ СВЯЗЯХ

Посвящается памяти проф. Ю.В.Баркина

Состояние изучения СЗС. Одной из актуальных проблем ХХI века является знание причин изменчивости СЗС, необходимых для успешного использования современных наземных и орбитальных технологий, прогнозов неблагоприятных природных событий и процессов, минимизации возможных ущербов от них [1,2]. Традиционно сложившиеся подходы к изучению и объяснению СЗС ограничиваются поиском корреляционных связей наземных откликов лишь на СА и потоки ГКЛ, попытками их объяснения понятиями своих профессиональных направлений. Качества корреляционных связей зачастую не оцениваются [3].   Общепризнанного мнения обо всех исходных факторах, их роли и вкладах в изменения окружающей среды до сих пор нет даже при  координации изучения СЗС по национальным и международным программам и проектам. Поэтому в моделях вынужденно допускаются нелинейности СЗС и обратные связи, для изучения связей в прошлом используются несовершенные прокси данные, приводящие к неопределённости результатов исследований и прогнозов, оставляя открытыми вопросы об энергетике, механизмах, цикличности, синхронности, полярной асимметрии, нестабильности суточного вращения Земли, скачкообразных и других формах проявления природных событий и процессов [4-6].

В изучении  земной сферы  до сих пор  преобладает половинчатое геоцентрическое мировоззрение. При этом отрицается возможность явлений глобального и закономерного характера. Считается, что основные геологические, климатические, биологические и другие планетарные изменения и явления вызваны причинами, обусловленными эндогенными процессами, происходящими внутри Земли и на ее поверхности при наличии практически стабильного потока энергии от Солнца. Ярким примером деградации и так ограниченного поля геоцентризма явилась антропоцентрическая теория техногенного потепления климата. Создаваемые в ее рамках стохастические модели предполагают линейный рост приземных температур от увеличения в атмосфере индустриальных газов [7, 8].  Следует отметить, что климатологи ООН вынужденно признали свои прогнозы по глобальному потеплению ) ошибочными, продолжая считать основным фактором потепления антропогенный.

Эндогенная активность связывается или сводится также геоцентрически к вулканической и/или сейсмической, замыкается на наземные проявления, обусловленные  причинами земного происхождения [9-11]. Поэтому учет эндогенной активности в рамках планетарной геофизики не привел к ответам на перечисленные нерешённые вопросы. Подобным образом все обозримые попытки  объяснения СЗС только частью внешних факторов, например 15 соавторами из 18 научных организаций [12], также остаются на уровне догматики геоцентризма. Это подтверждает наше мнение о том, что изучение СЗС нуждается в поиске и учёте всех исходных  факторов, обуславливающих изменчивость природной среды [2,4-6,13].

Изучение эволюции СА, климата и тектонической активности Земли показало, что эти процессы изменяются синхронно, будто ими управляют из одного центра. У исследователей возникает естественный соблазн приписать дирижёрские функции собственной отрасли знаний: солнечным, атмосферным, тектоническим процессам или воздействиям электромагнитных, магнитных и гравитационных полей. Но в этом конкурсе выигрывает Солнечная система в целом, потому что основные причины, например, климатических колебаний находятся вне Земли [13].

С точки зрения прикладной геофизики проблема источников энергии, определяющей тепловой режим и тектоническую активность, — одна из самых фундаментальных в планетной геофизике, и решаться она должна системно, с учётом современных данных о составе, строении и эволюции Земли. Основными процессами могут быть только глубинные энергетические, в наибольшей мере снижающие потенциальную (внутреннюю) энергию планеты и системы Земля-Луна за счёт трансформации её в тепло и кинетическую энергию движения земных масс. Природа эндогенной активности Земли связана не просто с гравитационной, а с гравитационно-тепловой конвекцией. В свою очередь, любые перемещения земных масс также сопровождаются  диссипацией кинетической энергии и выделением тепла, способствующему частичному расплавлению вещества верхней мантии и питанию тем самым магматизм Земли. Это тепло постепенно теряется с тепловым излучением Земли через её поверхность и рассеивается в космосе [14]. Однако исходные причины не были установлены.

Несмотря на различие профессиональных интересов,  и, соответственно, подходов неизбежно накапливались совместные или индивидуальные признания ключевых процессов и факторов:  противофазности или полярной асимметрии [15],  признание основными процессами энергообеспечения — глубинной геодинамики, т.е. общее понимание [16] роли ядра [15, 17],  доминирующей роли смещений ядра, процессов на границе мантия-ядро,  внутреннего строения, кинематики структур Земли, деформации и взаимодействия её оболочек  [9,15,16,17),  взаимодействия небесных тел Солнечной системы между собой, необходимости системного изучения природы климата [9,16], влияние внешних в Солнечной системе и дальних космических сил [8, 9,17-21]. Неизбежно вынужденной оказалась ориентация на концепцию эндогенной активности Земли, исходя из положений небесной механики (13,22, 23].

При рассмотрении связей НСВЗ и глобальных изменений природных процессов обнаружились противоречия, для устранения которых вынужденно обращено внимание на существование третьей причины,  одновременно влияющей на процессы в земном ядре и в климатической системе. Весь комплекс явлений, возникающих при этом в земных оболочках, назван «обобщённым приливом» [22], поскольку помимо классических приливов, притяжение Луной, Солнцем и другими планетами несферичных, неоднородных оболочек Земли, занимающих эксцентричные положения, приводит к относительным смещениям и колебаниям их центров масс, к вынужденным перемещениям масс [13]. Многолетняя НСВЗ коррелирует с геофизическими, гидрометеорологическими, геомагнитными, биологическими и др. процессами [24, 25],  потому, что все они имеют одну и ту же небесно-механическую первопричину – обобщённые приливы. Многолетние колебания угловой скорости вращения Земли признаны интегральным индексом глобальных изменений [21].

Первостепенными вопросами теории природных планетарных процессов на Земле (и на других небесных телах) являются вопросы об источниках энергии ЭАЗ и об основном механизме циклического энергетического возбуждения небесных тел. Решение этой вековой проблемы предложено на основе механизма возбуждения оболочек небесного тела внешними небесными телами [13]. Основное положение развиваемой геодинамической концепции состоит в том, что планеты, спутники и Солнце представляют собой системы оболочек согласно их эволюции — у Земли: ядра (твёрдое и жидкое), мантия (пластичная и твёрдая), литосфера, земная кора, которые совершают друг относительно друга малые поступательно — вращательные движения, а также деформационные  и иные изменения под гравитационным воздействием. Вся Солнечная система представляется совокупностью небесных тел, взаимно — возмущающих друг друга. Взаимовлияние Земли, Луны и Солнца, находящихся в одной системе, обуславливает синхронность процессов, происходящих в Солнечной системе [13]. Рассмотрение лишь наземных процессов взаимодействия суши, моря и атмосферы при учете СА и КГЛ явно недостаточно для изучения и объяснения СЗС.

Важнейшим результатом явилось предсказание и обоснование существования векового тренда ЦМЗ относительно мантии, получившего  четкие подтверждения в данных космической геодезии, и его небесно-механического истолкования, как следствия векового близ полярного северного дрейфа ядра Земли относительно мантии (со скоростью 27.4 +/-0.8   мм/год). Изменение во времени приливов в вязкоупругой мантии планеты, порождаемых гравитационными силами взаимодействия с подвижным ядром, приводит к рассеянию механической энергии в материале планеты (в мантии), которая переходит в тепло и формирует температурное поле внутри планеты. Эта и многие другие проблемы геодинамики, геофизики и других наук о Земле решаются с помощью гравитационного механизма вынужденной раскачки ядра и мантии небесного тела и их взаимодействия [13].

Смещения ядра приводят к смещениям ЦМЗ по отношению к мантии, которые стали доступными для изучения методами космической геодезии. При этом выявлен широкий спектр колебаний ЦМЗ и обнаружен его вековой тренд в северном направлении (в район полуострова Таймыр) [13, 26]. С другой стороны по смещениям ЦМЗ удается восстановить стиль и особенности относительных смещений ядра и мантии Земли, изучить геодинамические следствия этих смещений, таких как деформации слоев мантии, вариации ее упругой энергии, мощности диссипации и формирования теплового потока на планете, других физических полей, перераспределение флюидных масс и др.

Циклические смещения ядра, с его колоссальной избыточной массой примерно в 17 масс Луны, оказывают циклические гравитационные воздействия на все оболочки Земли, включая её биосферу. Всё живое на Земле находится под неусыпным вниманием и контролем “сердца Земли” – колеблющейся  системы ядро-мантия. Все геологические, геофизические и геодинамические процессы имеют циклический характер и происходят синхронно. Современные данные космической геодезии о вариациях положения ЦМЗ и о вариациях коэффициентов второй гармоники и гармоник более высокого порядка однозначно свидетельствуют в пользу существования векового тренда и колебаний ядра Земли. Активно работающие учёные мира фактически не смогли предложить никаких теоретических обоснований изучаемым геодезическим изменениям Земли [13].

Геодинамическая модель вынужденных относительных смещений ядра уже получила впечатляющие приложения при изучении и решении сложных геофизических проблем. Ряд геодинамических и геофизических явлений получили теоретическое объяснение в хорошем согласии с данными  наблюдений. В геодинамике — при объяснении векового дрейфа полюса оси вращения и неприливного ускорения в осевом вращении Земли [13]. В гравиметрии — при объяснении наблюдаемых вековых изменений силы тяжести на известных ведущих гравиметрических станциях мира [13].  В океанологии при объяснении векового изменения уровня океана как глобального, так и средних уровней океана в Северном и Южном полушариях [13]. В геодезии при интерпретации наблюдаемых явлений вековых укорачиваний длин широтных кругов в Северном полушарии и их удлинении в Южном полушарии [13]. Вследствие этого Земля имеет не сферически симметричную, а «квази-грушевидную»  форму [13]. А также в решении проблем в сейсмологии и климатологии и широкого ряда других геофизических, геодинамических, геодезических явлений на Земле и других планетах и спутниках [13].

По оценкам с упрощениями, исходя из концепции ЭАЗ, энергетический баланс Земли и мощность процессов составляют: сейсмических событий  3х10¹⁰ вт, вулканических событий 10¹⁰  вт, тепловой конвекции 10¹³ вт, теплового потока (4,4-4,8)х10¹³ вт, приливов 4х10¹¹ вт, диссипации из-за колебаний ядра и вязко-упругих деформаций мантии 3,38х10¹⁴ вт, полная мощность диссипации энергии в мантии Земли 10¹⁴ – 10¹⁵ вт (верхние оценки 1,45х10¹⁶ вт; [15].  Процесс гравитационной дифференциации земного вещества – мощнейший источник эндогенной энергии на Земле. Он одновременно также может питать собой и магнитное поле Земли под влиянием всех окружающих небесных тел [16].

Рассмотренный механизм динамики оболочек планет вполне может обеспечить энергией все основные природные процессы Земли (такие как: тектонические движения, включая горизонтальные движения литосферных плит, поднятия и прогибы коры, литосферы и др. слоев Земли, формирование уплотненных слоев, формирование систем трещин и разломов и др.). Согласно развиваемой концепции существует единый механизм, контролирующий и направляющий циклическую активность практически всех земных процессов – механизм вынужденного взаимодействия, раскачки ядра, мантии и др. оболочек Земли и их деформаций под воздействием гравитационного притяжения Луны, Солнца и планет. Этот механизм является универсальным и эффективно работает на многих небесных телах Солнечной системы. Он определяет цикличности геодинамических и геофизических процессов в самых разнообразных шкалах времени от часов до сотен миллионов лет. Все остальные эндогенные источники энергии либо несоизмеримо меньше приведенных, либо полностью обратимы благодаря конвективному массообмену в мантии. Эндогенными источниками энергии возбуждается и магнитное поле Земли, генерация геомагнитного поля связана с конвективными процессами, развивающимися в электропроводном веществе внешнего (жидкого) ядра Земли [13].

По вариациям глобальных поверхностных температур, регистрируемых инструментально с 1850 г., проверено: все ли десятилетние и мультидекадные колебания климата имеют астрономическую природу.  Регистрограммы, выведенные по орбитам планет, представляют очень похожие спектры мощности: тесно корреспондируют одиннадцать частот с периодами  между 5 до 100 годами. Среди них, большие климатические колебания типа «пик-впадина» с периодами около 20 и 60 лет, соответственно,  синхронизированы с орбитальными периодами Юпитера и Сатурна. В температурных регистрограммах также видны 11- и 22-х летние солнечные циклы. 9.1-летний цикл синхронизируется с орбитальными циклами Луны. Феноменологическая модель, основанная на этих астрономических циклах, может быть использована для хорошей реконструкции (восстановления характера)  колебаний температуры с 1850 года и частичного прогноза для 21-го века. Установлено, что, по крайней мере, 60% глобального потепления, наблюденного с 1970 года были вызваны совместным действием вышеуказанных естественных климатических колебаний. Частичный прогноз показывает, что климат может быть стабилизированным или прохладным до 2030-2040 гг. Качественно обсуждены возможные физические механизмы с акцентом на явление коллективной синхронизации связанных осцилляторов [19]. Вследствие некратности месячного и годового периодов обращения Земли возникают квази-четырехлетние и 35-летние изменения амплитуды метеорологических характеристик, влияющие на изменения климата [27]. Астрономические теории успешно объясняют вариации климата на геологических масштабах времени. Обнаружена синхронизация проявлений СЗС и в галактических масштабах времени [8, 21].

Выводы. Природная среда находится одновременно под воздействием непрерывно изменяющихся потоков излучения Солнца, солнечного ветра, ГКЛ, а также гравитационных сил со стороны Луны, Солнца и других планет. Поэтому природные процессы, происходящие в оболочках Земли, обуславливаются не только СА и ГКЛ, но и эндогенной активностью планеты. Гравитационное воздействие на Землю осуществляется как непосредственно каждым, так и корпоративно всеми телами Солнечной системы в процессе её движения относительно барицентра (её центра масс) в целом под влиянием Галактики. С учётом геофизических и геодинамических последствий внешнего воздействия на Землю и Солнечную систему в целом термин «солнечно-земные связи» приобретает смысл «внешне-земных» связей.

Работа выполнена по Разделу II.16. плана НИР  ФГБУН ИСЗФ СО РАН согласно перечню приоритетных направлений, программ и проектов фундаментальных исследований СО РАН на 2014-2016 гг., в т.ч. солнечно-земных связей.

Автор благодарен за материалы, заимствованные им из Интернета.

Список использованной литературы

1. Современные глобальные изменения природной среды: в 4 т. / Коллектив авторов; отв. ред. Н.С. Касимов, проф. Р.К.Клиге. М.: Научный мир, 2006. Т.1. 696 с., Т.2. 775 с.; Факторы глобальных изменений. 2012. Т.3. 444 с., Т.4. 540 с.
2. Смольков Г.Я. а) Роль и вклад эндогенной активности Земли в солнечно-земные связи / Современная геодинамика центральной Азии и опасные природные процессы. Материалы III совещания по современной геодинамике (Иркутск, 19-23.09.2016), 2016. С. 283-287. б) Свидетельства внешнего воздействия на Землю и Солнечную систему в целом / Там же. С. 287-293.
3. Lockwood M. Solar Influence on Global and Regional Climates / Survey in Geophysics, 2012. V.33. №3-4.-503p.
4. Smolkov G.Ya., Barkin Yu.V.  Toward systematic and interdisciplinary study of solar-terrestrial relations / Astronomicheskii Tsirkulyar. Published by EAS and MGU SAI. ISSN 0236-2457. November 30. 2014. No 1619. P. 1-11.
5. Смольков Г.Я., Баркин Ю.В. Солнечно-земные связи: новое в изучении и объяснении / Земля и Вселенная. 2016. №3. С.87-98.
6. Smolkov G.Ya., Barkin Yu.V.  External factors of solar-terrestrial relations / Astronomical and Astrophisical Transactions, 2016. №3. P. .. (in print).
7. Второй доклад МГЭИК об оценках изменения климата / ipcc.ch›pdf/climate-changes-1995/ipcc-2nd…2nd…
8. Берри, Б. Л. а) Синхронные процессы в оболочках Земли и их космические причины / Вестник МГУ.Сер.5, №1,1991,с.20-27; б) Спектр солнечной системы и модели геофизических процессов: №3, 2006 а, с. 64-68; в) Berry B. L. Solar system oscillations and models of natural processes / Journal of Geodynamics 41, 2006, 133-139.
9. Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодинамических процессов: её возможная природа / М: Научный мир, 2009. 520 с.
10. Лавёров Н.П. Медведев А.А. Космические исследования и технологии: расширение знаний об окружающем мире / М.: Доброе слово, 2012. 180 с.
11. Фундаментальная и прикладная климатология / М.: Роскомгидромет, 2015. Т.1. 248 с. / https://istina.msu.ru/journals/9610627/ и
12. Gray L. J., J. Beer, M. Geller et al , J. D. Haigh, M. Lockwood, K. Matthes, U. Cubasch, D. Fleitmann, G. Harrison, L. Hood, J. Luterbacher, G. A. Meehl, D. Shindell, B. van Geel, and W.White (2010) Solar influences on climate / Rev. Geophys., 48, RG4001
13. Баркин Ю.В. Все сноски на публикации, связанные с Ю.В.Баркиным см. на https://istina.msu.ru/profile/BarkinYV/
14. McComasD.J. et al.The heliotail revealed by the interstellar boundary explorer / The Astrophysical  journal, 2013.V.771, №2. –P.77.
15. Авсюк С.В. Приливные силы и природные процессы / М.: ОИФЗ РАН, 1996. 188с.
16. Сорохтин О.Г., Чилингар Дж.В., Сорохтин Н.О. Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее / М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010. 752 с.
17. Осипов В.И., Кутепов В.М., Зверев В.А., Авсюк и др. Опасные экзогенные процессы / ГЕОС Мо №1сква, ISBN 5-89118-081-2, 1999. 290 с.
18. Дергачев В.А. СА, КЛ и реконструкция температуры Земли за последние два 1000-летия / Геомагнетизм и аэрономия, 2015. Т.55, №1, ч.1, С. 3-4; №2, ч.2, С.147-160.
19. Scafetta Nicola. Empirical evidence for a celestial origin of the climate oscillations and its implications / Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Vol 72, Issue 13, August 2010, Pages 951–970
20. Кондратьев К.Я. Изменения глобального климата: нерешённые проблемы / Метеорология и гидрология, 2004, № 6, сс.118-128.
21. Баренбаум А.А. Галактоцентрическая парадигма в геологии и астрономии / Изд.2-е, перерб. и доп. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 544 с
22. Sidorenkov N.S. The Interaction Between Earth’s Rotation and Geophysical Processes (Wiley-2009).pdf – Adobe Acrobat Reader DC / 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 978-3-527-40875-7.
23. Смольков Г.Я., Баркин Ю.В. Фундаментальный и прикладной характер солнечно-земных связей / Мат. Межвед. научно-практ. конф. «21 век: Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований» (10-11.10.2013 г., Москва), С.142.
24. Горькавый Н.Н., Трапезников Ю.А., Фридман А.М. О глобальной составляющей сейсмического процесса и ее связи с наблюдаемыми особенностями вращения Земли / Доклады РАН. 1994. Т. 338, № 4. С. 525–527.
25. Великанов А.Е. О природе магнитного поля Земли и передвижении магнитных и географических полюсов / Геофизика XXI столетия: 2005 год. Сб. трудов VII геофизических чтений (3-5.03.2005 г., Москва).- М.: Науч. мир, 2006.- 496 с
26. Gobinddass M. L.,P. Willis,O. de Viron, A. Sibthorpe, N. P. Zelensky, J. C. Ries, R. Ferland, Y. Bar-Sever, M. Diament  / Systematic biases in DORIS-derived geocenter time series related to solar radiation pressure mis-modeling  JG  2009 83 9 849.
27. Сидоренков Н.С. Геодинамические причины декадных изменений климата / Земля и Вселенная. 2016. №3. С.25-36.[schema type=»book» name=»ЭНДОГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ ЗЕМЛИ В СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫХ СВЯЗЯХ» description=»Состояние изучения солнечно-земных связей, определяющих изменчивость природной среды на Земле и в околоземном пространстве, невозможно считать удовлетворительным по следующим обстоятельствам: 1) традиционно сложившиеся подходы к изучению и объяснению СЗС ограничиваются поиском корреляционных связей наземных откликов лишь на СА и потоки ГКЛ, попытками объяснений понятиями профессиональных направлений авторов; 2) использование для изучения связей в прошлом несовершенных прокси данных приводит к неопределённости результатов исследований и прогнозов; 3) координация их изучения по национальным и международным программам и проектам не привела к общепризнанному мнению обо всех исходных факторах, их роли и вкладах; 4) энергетика и механизм СЗС, проявления их цикличности, полярной асимметрии, синхронности, нестабильности суточного вращения Земли, скачкообразных и др. проявлений не объяснены; 5) учёт эндогенной активности в планетарной геофизике не привел к разрешению этих вопросов. Для объяснения особенностей проявления СЗС необходимо учитывать еще эндогенную активность Земли, обусловленную гравитационным воздействием Луны, Солнца и других планет в процессе барицентрического движения Солнечной системы, а также последствия внешнего воздействия на Солнечную систему в целом.» author=»Смольков Г.Я.» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-07″ edition=»euroasia-science_30_22.09.2016″ ebook=»yes» ]