Для человечества наступающее явление уникально, так как мы его встречаем впервые. Для планеты Земля, у которой древнейшие горные породы насчитывают возраст порядка 4-х млрд. лет и для Солнечной системы в целом это явление происходило более сотни раз. А для нашей Галактики это рядовое космическое явление. При вращении Галактики, 4-е её сектора постоянно испытывают воздействие скоплений 1-й величины и 4-е сектора испытывают воздействие скоплений 2-й величины. Это постоянно бегущие по нашей Галактике волны силового воздействия при её вращении. (См. Рис.1). Надо заметить, что это явление универсально для космологии, так как протекает во всех гранях ячеек, образующих Вселенную.
2. Причины второй величины (из огня да в полымя)
Выше мы описали события, которые по характеру воздействия на живое можно образно охарактеризовать, как испытание огнём. Теперь попытаемся объяснить причины периодических похолоданий в промежутках между зонами силового воздействия сверхскоплений.
Прежде всего отметим, что несмотря на мощное силовое воздействие, способное сдвигать континенты и изменять орбиты космических тел, непосредственное энергетическое воздействие сверхскоплений на Землю слабо, чтобы изменить климат. Кинетическая энергия подвижек литосферы для этого слишком слаба. Достаточно мощное выделение энергии при импактном событии, тоже не вызовет перегрев атмосферы, потому что эти явления относительно редки и атмосфера после каждого события достаточно быстро восстановит свои прежние характеристики. Возможный перегрев атмосферы здесь связан с геофизическими явлениями: выделение тепла мантии при вулканической активности и при раскрытии кольцевой системы рифтов. Возможен также перегрев, связанный с парниковым эффектом при интенсивной вулканической деятельности. Солнечная активность видимо слабо зависит от силового воздействия сверхскоплений.
Солнечный термоядерный реактор работает в условиях мощного гравитационного сжатия Солнечной массы, которое просто не сопоставимо с притяжением сверхскоплений. Тем более, что сейчас мы рассматриваем климатическую ситуацию на Земле в период между воздействием сверхскоплений. В этот период весь поток энергии, влияющий на климат Земли, поступает от Солнца. Этот поток практически постоянен во времени. Интенсивность солнечного излучения постоянна (для климатических задач), Земля имеет форму шара и движется практически по круговой орбите. Есть суточные и сезонные колебания температуры, связанные с вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, но общий поток тепла, получаемый Землёй, от этого не меняется. Тогда что же приводит к периодическим похолоданиям?
В [7] описан механизм формирования стационарной картины океанических течений, играющих решающую роль в переносе экваториального тепла в полярные широты. Если поток солнечной энергии на Землю постоянен, то периодические похолодания, надвигающиеся из полярных широт, должны быть связаны с периодическим характером механизма переноса тепла из экваториальной области в полярные широты.
В [7] так же высказано предположение о влиянии волн Россби на меандрирование струйных потоков и, в конечном счёте, на интенсивность переноса к полюсам экваториального тепла. Остановимся на этом подробнее. Сначала о формировании волн Россби. Мы связываем возникновение волн Россби с явлением, относящимся к суточному вращению Земли, с явлением нутации Земной оси, периодическим отклонением оси вращения от оси симметрии. В [4] отмечается, что “кроме медленного прецессионного движения ось вращения Земли испытывает и периодические колебания, нутацию с гармониками, основные из которых имеют периоды 13,7 суток, 27,6 суток, 6 месяцев, 1 год, 18,6 лет. Гармоника с периодом 18,6 лет имеет максимальную амплитуду 9". Остальные нутационные гармоники имеют меньшие амплитуды. В результате нутационного движения ось вращения описывает сложные петли в пространстве”.
В [11] приводится такая информация: “… период нутации равен примерно 440 дням, что обусловлено, по-видимому, неабсолютной жёсткостью Земли. Максимальное расстояние точки земной поверхности, через которую проходит ось вращения, от точки через которую проходит ось симметрии, на северном полюсе не превышает 5 метров”. Периодические колебания Земной оси вызывают раскачку воды в морях и океанах, которая проявляется в виде стоячих волн Россби. Нутационные колебания Земли с выше отмеченными частотами - это колебания вынуждающей силы по отношению к водной подсистеме, имеющей собственный спектр колебаний.
Этот собственный спектр зависит от многих причин: глубины и протяжённости водного пространства, рельефа дна и береговых линий, плотности, температуры и т.п. Так вот на собственных частотах, резонирующих с колебаниями Земной оси, происходит накачка нутационной энергии в колебательную энергию стоячих волн Россби. Отличительной особенностью стоячих волн является их большая устойчивость в сравнении с бегущими волнами, т.е. меньшее рассеяние плотности накопленной энергии.
Отметим, что накопление энергии стоячими волнами Россби связано с теми же свойствами воды, что и накопление гидростатической энергии в меридиональной береговой полосе океанов. Это свойства относительной автономности от земной коры, большая инертность (масса), большая текучесть и упругость. Именно эти свойства убеждают нас в том, что волны Россби являются стоячими, а не бегущими волнами. Бегущие волны с длиной волны в 400 км. должны обладать огромной энергией, а значит и амплитудой, чтобы существовать длительное время. При наблюдаемых амплитудах волн Россби, бегущие волны рассеялись бы очень быстро. Стоячие волны могут колебаться с любой амплитудой.
На основе стоячей природы волн Россби легко объясняется меандрирование струйного потока и квазипериодическая пульсация его скорости. Когда на пути струйного потока возникает холм (полуволна) волны Россби, то поток замедляется и скатывается влево или вправо от своей оси, огибая полуволну - холм. При огибании и возникает меандрирование. В дальнейшем, когда струйный поток попадает во впадину волны Россби он ускоряется. Учитывая, что скорость струйного потока и характеристики стоячей волны (длина волны, амплитуда, положение волны по отношению к направлению скорости потока) носят случайный характер и приводит к квазипериодической пульсации скорости потока и непредсказуемости характера меандр.
Исходя из связи меандрирования Гольфстрима (и других струйных течений океанов) с интенсивностью волн Россби, можно высказать такое предположение о причине периодических похолоданий на Земле. Земля периодически проходит через такие нутационные полосы частот своего вращательного движения, при которых создаются условия для формирования особо интенсивных волн Россби. Это приводит к формированию большого количества меандр на пути потока Гольфстрима и тем самым удлиняется его путь и снижается интенсивность поступления экваториального тепла в северные широты. Наступает похолодание. После прохождения определённой полосы частот, климат теплеет. Приведём такой численный пример. Рассмотрим один килограмм воды, который перемещается от экватора к Европе со скоростью 2,5 м/сек., (максимальная скорость Гольфстрима). При этом он имеет на экваторе температуру в 30 градусов по Цельсию, а у берегов Европы охлаждается до 10-ти градусов, передавая тепло атмосфере. Внутренняя тепловая энергия, переданная за счёт охлаждения, составит величину: . Кинетическая энергия 1-го килограммы воды, при движении как единое целое составит: ; Мы видим, что кинетическая энергия общего переноса почти в 10000 раз меньше тепловой энергии, которая переносится за счёт переноса массы воды. Основное поступление энергии, связанное с течением Гольфстрима и определяющее климат Европы, обеспечивается массовым перебросом тепловой энергии от экваториальной области к Европе. Если за счёт увеличения меандрирования Гольфстрима протяжённость течения увеличится, скажем, в два раза, то в два раза уменьшится и массовый переброс тепловой энергии во времени. Это приведёт к похолоданию.
Отчего же зависит нутация Земной оси и что способствует периодичности нутационных изменений. Сошлёмся на статью С.М. Тарга из [18]. “Нутация - происходящее одновременно с прецессией движение твёрдого тела, при котором изменяется угол между осью собственного вращения тела и осью, вокруг которой происходит прецессия. Этот угол называется углом нутации. У гироскопа (волчка), движущегося под действием силы тяжести P, нутация представляет собой колебания оси гироскопа, амплитуда и период которых тем меньше, а частота тем больше, чем больше угловая скорость его собственного вращения . При больших амплитуда и период нутации приближённо равны:
, ;
где и - пределы изменения угла нутации , - расстояние от неподвижной точки до центра тяжести, - момент инерции гироскопа относительно его оси симметрии, - момент инерции относительно оси, перпендикулярной к оси симметрии и проходящей через неподвижную точку. Под нутацией гироскопической системы (механической системы, содержащей гироскоп) понимают то периодическое изменение углов, определяющих положение системы, которое происходит с малыми амплидудами и большими частотами. Из-за наличия сопротивлений (трения) нутационные колебания довольно быстро затухают, после чего гироскоп (или гироскопическая система) совершает чисто прецессионное движение”.
Земля при своём суточном вращении представляет собой гироскоп и в первом приближении может описываться выше написанными формулами для гироскопа. В формулах: - угловая скорость суточного вращения, P- суммарное гравитационное воздействие тел солнечной системы на Землю. Неподвижным является южный полюс, северный полюс оси вращения совершает прецессионное и нутационное движение. Из зависимостей, описывающих нутацию гироскопа видно, что амплитуда нутации () и частота нутации () зависят от нескольких переменных величин:
а) - угловая скорость суточного вращения Земли постоянно снижается. Это принято объяснять влиянием приливных волн, возникающих под гравитационным воздействием Луны;
б) P - суммарное гравитационное воздействие на Землю. Зависит от взаимного расположения планет при их орбитальном движении, от равномерного распределения до парада планет. Причём картина расположения планет носит периодический характер;
в) Моментов инерции Земли, которые зависят от положения литосферных плит.
В период сближения со сверхскоплением форма Земли сильно искажается в сравнении с обычной формой, что приводит к изменению моментов инерции. Не исключено, что после прохождения периода силового воздействия сверхскопления, на Земле возникает сильная болтанка из-за повышенной нутации, связанной с изменением формы. Это разрушает стационарную картину океанических течений и конвейер по переносу экваториального тепла в арктические широты. Видимо, с этим связаны великие похолодания, когда ледники приближаются к экваториальным широтам. При этом снижается ещё и тепловосприятие Солнечного тепла, так как ледники отражают Солнечный свет. Самые великие похолодания отвечают точке Солнечной орбиты, соответствующей пермскому периоду, т.е имеют периодичность галактического года.
В промежутках между великими похолоданиями возникают менее губительные похолодания, вызванные периодически изменяющимся гравитационным воздействием планет Солнечной системы. Длительность ледниковых периодов зависит в периоды великих похолоданий в первую очередь от восстановления формы Земли. Периоды промежуточных похолоданий зависят от скорости затухания нутаций. Так как тормозящее воздействие связано с трением поверхности Земной коры с водой и воздухом, то оно достаточно слабое. Это и способствует длительности ледниковых периодов. После затухания нутаций восстанавливается интенсивность переноса тепла в полярные широты струйными течениями и наступает потепление. Можно предположить, что периодическое гравитационное воздействие планет Солнечной системы приводит за тёплый период к постепенному накоплению нутационной энергии до определённого барьера, после которого энергия торможения нутации начинает превышать энергию накачки. Это приводит к снижению нутационной энергии и волн Россби. Соотношения накачки и затухания и вызывают периодичность и длительность периодов похолодания и потепления.
Видимо наиболее сильное воздействие на меридиональное перемещение масс воды Гольфстрима (и других струйных течений) и соответственно тепла, на их торможение оказывают более короткие длины волн Россби и соответственно с большей частотой.
жизнь тектоника сверхскопление вселенная
Заключение
Цикличность подвижки литосферных плит и цикличность импактных событий, а также цикличность энергетической активности волн Россби, приводят к квазирегулярной картине климатических катастроф на Земле от перегрева среды обитания до вымерзания всего живого.
Амплитуда и частота нутации (а значит и амплитуда и частота волн Россби, как отклик на нутацию Земной оси) есть функция частоты вращения Земли вокруг своей оси, прецессии Земной оси, от парада планет, определяющих колебания силового воздействия на Землю, от моментов инерции Земли, зависящих от формы Земли и распределения масс. Совокупность этих периодических факторов приводит к квазипериодическим изменениям амплитуды и частоты нутации. Это в свою очередь порождает энергетическую активность волн Россби, которые блокируют поступление экваториального тепла, переносимого океаническими течениями, в полярные широты.
Вода, колыбель жизни, в тоже время предъявляет жёсткие требования к живым организмам, формируя непреодолимые барьеры для слабых и не вписывающихся в конечную цель биологической эволюции.