Разум побеждает: Рассказывают ученые - Барашенков Владилен Сергеевич. Страница 32
Ритмический характер физиологических процессов живых организмов сформировался благодаря их способности чувствовать время. Опыты показывают, что и в условиях постоянной освещенности или постоянной темноты суточный ритм жизнедеятельности животных и растений сохраняется, хотя и отклоняется незначительно от строгой 24-часовой периодичности. Следовательно, околосуточный и другие ритмы внутренне присущи, свойственны объектам живого мира, то есть являются эндогенными. Известны эндогенные ритмы с частотой от двух тысяч биений в секунду до одного цикла в год и с более длительным периодом. Среди них можно упомянуть нервные импульсы, дыхание, ритмы сердцебиения, пульса, кровяного давления, суточные ритмы физиологической, двигательной, умственной активности, колебания в глубине сна и т. п.
Безусловно, в выработке биохимических ритмов решающую роль сыграл и естественный отбор, поскольку выжить и развиваться могли только те виды растений и животных, внутренние, эндогенные ритмы биологической активности которых были близки к ритмам изменения условий окружающей среды. Параметры же последней в значительной мере обусловлены периодами вращения Земли, а также неравномерностью работы Солнца.
С чем же связана сама 11-летняя цикличность работы нашей слабопеременной звезды — Солнца? Ясно, что какой-то внешний фактор должен вызывать возмущения, повторяющиеся каждые 11 лет. Единственной очевидной причиной может быть лишь возмущающее влияние на Солнце его сателлитов планет. При обращении планет их притяжение должно волновать поверхность Солнца примерно так же, как притяжение Луны вызывает приливы и отливы в океанах и даже в твердой оболочке Земли. Именно такую идею развивал в начале нашего века английский ученый Э. Браун, хотя впервые сама мысль об управлении планетами работой Солнца была высказана Р. Вольфом.
В том, что притяжение планет может вызывать приливные эффекты на Солнце, нет сомнения, но расчеты показали, что эти силы слишком малы, чтобы вызвать появление на Солнце таких огромных центров активности, как группы солнечных пятен размерами в сотни тысяч километров. Однако за последние годы получены новые данные, подтверждающие «виновность» планет в периодических колебаниях солнечной активности.
В 1965 г. американский астроном П. Джозе отметил, что центр тяжести Солнечной системы не совпадает с центром Солнца. По его расчетам получилось, что Солнце должно обращаться вокруг центра Солнечной системы с периодом 178,77 года. Ранее тот же самый 178-летний период был найден для цикличности солнечной активности при обработке всех имеющихся данных о солнечной активности (индексов Вольфа). А вскоре, в том же 1965 г., английские ученые Р. Вуд и К. Вуд, сопоставив уравнения, описывающие движения планет вокруг нашего светила, с уравнениями, отражающими их гравитационное воздействие на поверхность Солнца, обнаружили все тот же отчетливый 11-летний цикл. Его точное значение — 11,08 года. При этом они учли влияние не только внешних больших (Юпитер, Сатурн и др.) планет, как это сделал П. Джозе, но и внутренних (Меркурий, Венера, Земля и Марс).
Они показали, что в результате вращения планет центр тяжести Солнечной системы непрерывно смещается, а Солнце неустанно стремится к нему. В результате несогласованных «действий» планет Солнце испытывает рывки-джерки («jerk»), которые должны приводить к возникновению вспышек на Солнце и образованию пятен. Этот анализ дал возможность прогнозировать ближайшие вспышки на Солнце, причем точность прогноза оказалась поразительной. С помощью электронно-вычислительной машины американский исследователь Д. Кинг-Хили произвел более точные вычисления возмущающих влияний планет на Солнце и дал прогноз солнечной активности (предсказал значение индексов Вольфа) почти на два десятилетия вперед. Если этот прогноз осуществится — а пока он сбывается, — скептикам придется согласиться, что положение планет играет большую роль в ходе природных процессов на Земле.
Каким же образом карлики планеты способны управлять гигантом Солнцем? Безусловно, образование центров активности на поверхности Солнца не обусловлено возмущающими воздействиями планет. Но в условиях неоднородности работы солнечной «машины», резкой неравномерности выноса энергии с различных участков поверхности Солнца там складывается обстановка неустойчивого динамического равновесия. При таком положении и незначительные возмущения от планет могут становиться дополнительным фактором, вызывающим изменения и создание нового, несколько отличного от прежнего динамического равновесия.
Приливы и климатические катаклизмы
Вспомним о приливах. Даже человек, никогда не бывавший на берегах океана, все равно много слышал и читал о приливах. Приливы проявляются не только в водах морей и океанов, приливы захватывают и верхнюю твердую оболочку Земли — литосферу, а также ее воздушную оболочку. На широте Москвы Земля под нашими ногами каждый день поднимается почти на 40 сантиметров, а мы этого даже не замечаем. Другое дело на побережье морей и океанов. Здесь зачастую условия судоходства контролируются ходом приливов и отливов.
Уже в глубокой древности было замечено, что время наступления приливов связано с положением Луны на небосводе, а их сила — с ее фазами. Теперь мы знаем, что приливы на Земле вызываются силой притяжения Луны и Солнца, то есть существуют лунный к солнечный приливы. Луне нужен почти месяц, чтобы совершить один оборот вокруг Земли. И дважды за это время Луна, Земля и Солнце оказываются почти на одной прямой (то есть плоскости орбиты Луны и Земли расположены под небольшим углом друг к другу). Тогда приливные волны от Солнца и Луны складываются и приливы в морях и океанах бывают максимальными. Такие приливы называют сизигийными. А дважды в месяц, когда Солнце и Луна расположены по отношению к Земле почти под прямым углом, приливы в океанах минимальны, так как солнечный прилив вычитается из лунного, как бы частично его гасит.
Но и сами слагаемые, то есть приливные волны, вызываемые Солнцем и Луной, постоянно изменяются, поскольку Луна и Земля вращаются не по круговым, а по эллиптическим орбитам. Когда Луна находится к Земле ближе всего, в точке перигея, лунный прилив усиливается на 40 процентов. Наклон плоскости лунной орбиты по отношению к плоскости орбиты Земли изменяется, и каждые 18,6 года эти плоскости совпадают, а прилив усиливается. При таком положении солнечные и лунные затмения случаются гораздо чаще. Еще в Древнем Египте тайна цикличности солнечных затмений была разгадана, период вращения в 18,6 года был назван «Сарос». Это позволило египетским жрецам составить календарь затмений на много лет вперед и предсказывать их наступление с большой точностью.
Наконец, через каждые 1800–1900 лет Луна, Земля и Солнце входят в полосу «сверхсароса». В это время не только совпадают орбиты Луны и Земли, но Луна находится на своей орбите ближе всего к Земле, а Земля — ближе всего к Солнцу. И тогда наступает эпоха наиболее сильных приливов.
Таким образом, приливы дают прекрасный пример многослойной ритмичности с полусуточным, двухнедельным, 18,6-летним и 1850-летним периодами. Но что любопытно, с такими же периодами на Земле имеется и множество других ритмически повторяющихся природных процессов.
Выше уже упоминалось о «Саросе» — периоде в 18,6 года для ритмично повторяющейся череды солнечно-лунных затмений. Исследования советских географов, и в первую очередь А. В. Шнитникова, позволили выявить резкие колебания в увлажненности, динамике многих компонентов ландшафтной оболочки, происходящие с периодом в 1850 лет. Именно с таким периодом 8 раз за последние 15 тысяч лет наступали и отступали горные ледники. Как выявилось, наступление ледников контролируется не столько отрицательными температурами (усилием морозов), сколько повышением увлажненности. Колебания увлажненности с периодом около 2000 лет (1850 лет) проявились не только в горах, но и имели глобальный характер. Профессор Г. К. Тушинский приводит целый ряд любопытных и неожиданных сведений о колебаниях климата в Африке, Европе и Азии на основании изучения летописей, наскальных рисунков и других остатков былых цивилизаций (рис. 3). Цветущие оазисы на протяжении истории человека неоднократно превращались в пустыни (Сахара, Средняя Азия), а другие оазисы жизни погребались наступающим ледником (Гренландия).