Воздействие космоса на биосферу, страница 3

2.1.СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ОЗОН

Как уже говорилось стратосфера состоит из озона. Что же это за газ, и как он влияет на состояние Земли?

Озон -активный участник формирования погоды, так как служит своего рода аккумулятором и преобразователем энергии, которая вноситься в атмосферу волновым излучением Солнца и потоками заряженных частиц. Под их действием в атмосфере значительно изменяется количество озона, вызывая нарушение теплового режима стратосферы и, как следствие, условий в погодном слое. Заряженные частицы -это проникающие в атмосферу космические лучи, нерегулярно исходящие из активных областей Солнца и связанные с его хромосферными вспышками. Подходя к Земле, поток солнечных частиц врывается в окружающие Землю слои очень быстрых заряженных частиц, образующих так называемые радиационные пояса. Пройдя эти пояса, некоторые частицы прорываются глубже в верхние слои атмосферы и вызывают очень красивые свечения воздуха, наблюдаемые большей частью в полярных широтах Земли. Эти переливающиеся различными цветами радуги свечения, то принимающие вид лучей, то как бы висящие подобно занавесям, называются полярными сияниями. Также в атмосферу проникают и галактические космические лучи, представляющие собой ядра легких химических элементов, прежде всего водорода. Кроме галактических и солнечных космических лучей в атмосферу проникают и высоко энергичные (релятивистские) электроны из радиационного пояса Земли, а также электроны из более далеких областей магнитосферы. Электроны вторгаются в атмосферу значительно чаще, чем протоны. Взаимодействуя с плотной атмосферой, они порождают рентгеновские лучи. При торможении электронов атмосферой возникает тормозное рентгеновское излучение, увеличивающие количество озона на высоте примерно 50 км. В свою очередь высокоэнергичные протоны уменьшают его содержание на высоте ниже 60 км. Все это вызывает изменение нагрева атмосферы, а следовательно, и погоды.

На состояние озона влияет и солнечная активность. Информацию о состоянии атмосферы можно получить за тысячи лет, например по толщине колец деревьев. Считается, что живое дерево в процессе своего роста непрерывно фиксирует  многочисленные изменения в физическом и химическом состоянии окружающей среды. Ширина кольца дерева является чутким показателем, реагирующим на изменение условий произрастания дерева как в современные, так и в прошлые эпохи (изменение толщины годичных колец деревьев связано с чередованием сухих и влажных лет). Наиболее значительных успехов в этой области достигли в Аризонском университете. На американском континенте произрастают долгоживущие виды древесных пород, например, нашли сосну, которая начала расти 4600 лет назад. Путем сопоставления изменений ширины колец живых и сухих (или мертвых деревьев), древесных фрагментов, а также по чередованию картин широких и узких колец удалось получить наиболее длинную хронологию колец, охватывающую последние 7104 года. Недавно хронология была расширена до  8700 г. от современности.

Зачем же нужны столь длительные периоды? Для того, чтобы установить влияние на атмосферу Земли (и на все земные процессы) колебаний солнечной активности нужно исследовать данные за сотни и тысячи лет.

Например, в США в районе Великой равнины существует засушливая зона, периодически сдвигающаяся то к северу, то к югу. Этот период равен 22 годам, то есть соответственно 22- летнему солнечному циклу. Таким образом можно предсказать засуху. Или другой пример. Когда были проанализированы данные о засухах в России в период с 1800 -1915 годы, оказалось, что особо неблагоприятные для сельского хозяйство годы повторялись каждые  11 лет и совпадали с периодами солнечной активности. Наиболее ярко выраженные засухи приходились на 1810, 1823, 1833, 1853 годы. Есть и более продолжительные циклы, соответствующие аналогичным циклам солнечной активности.

Было установлено, что состояние атмосферы зависит не только от величины солнечной активности в 11 -летнем солнечном цикле, но и от других характеристик изменения солнечной активности в целой серии циклов.