|
Введение
Исследования вариаций природных процессов (Берри, 1992,
Berry,
1998, 2006)
свидетельствуют о существовании в них колебаний, обладающих
стабильными периодами. Стабильные периоды присутствуют в процессах
изменения солнечной активности (Козелов, 1972, Берри, 2006,
Reid,
1997,
Stuiver
&
Braziunas,
1995),
скоростей вращения Земли и климата, (Сидоренков, 2002, Авсюк,
1996, Берри и др., 1983, Берри, 1991), речного и подземного
стока (Ковалевский, 1976,
Berri,
2005),
сейсмической активности (Барсуков, 1986, Берри, 1991),
напряженностей механических, электромагнитных (Берри, 1981,
Малышков и др. 1998) и магнитных (Брагинский, 1987, Калинин
1984) полей, экологических и геологических условий (Берри,
1993, Афанасьев, 2004).
Эти периоды природных процессов (ТПП) возникают
при обращении небесных тел Солнечной системы (СС) по
эллиптическим орбитам и их вращении вокруг своих осей.
Характеристики орбитального движения планет, определяемые
гравитационными силами, создают всю совокупность динамических
свойств в Солнечной системе. Большие полуоси орбит и периоды
обращения остаются неизменными, а незначительные колебания
эксцентриситетов и наклонений орбит имеют очень длительные
периоды. Небольшая эллиптичность орбит вызывает заметные сезонные
изменения на поверхности планет за счёт большей инсоляции в
перигелии. Основную роль в сезонных изменениях играет отклонение
оси вращения планет от нормали к плоскости орбиты.
Движения тяжёлых планет периодически перемещают барицентр СС
относительно центров тяжести Солнца и планет, изменяя моменты их
инерции. Это, в свою очередь, ускоряет их орбитальные движения,
воздействует на все оболочки и процессы небесных тел, создавая
синхронные колебания в протекающих в них процессах. При суммарной
массе планет около 0,001 от массы Солнца на планеты приходится
99,5% момента количества движения Солнечной системы (Хлыстов и
др., 1992). Кроме изменений орбитальных моментов на Землю
оказывают влияние приливные силы Луны и Солнца. Они деформируют
геоид, смещают его твёрдое внутреннее ядро относительно центра
жидкого ядра, изменяют положение оси вращения Земли, момент и
скорость её вращения, все геофизичекие и тектонические процессы
(Авсюк, 1996, Сидоренков, 2002, Берри, 1993). На атмосферу и
поверхность Земли дополнительно воздействуют колебания солнечной
активности, возникающие также при моментном и приливном
взаимодействии планет и Солнца (Берри, 2006).
Скорость вращения Земли (http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/,
Earth
Orientation
Center)
или длина суток является наиболее точно измеряемым и универсальным
геофизическим параметром Земли. Его вариации хорошо коррелируются
с колебаниями глобальной сейсмической активности и климата (Берри,
1991), с внутриземными и атмосферными процессами, с сезонным
перераспределением атмосферных осадков (Сидоренков, 2002).
Многие проблемы, связанные с взаимодействием внешних сил и
внутренних процессов, не решены до сих пор. По этой причине
параметры гелио-геофизических колебаний остаются теоретически
непредсказуемыми и должны рассчитываться из временных рядов
инструментальных и реконструированных данных (Berry,
2006).
Законы сохранения моментов орбитального и вращательного движений
небесных тел являются основной причиной возникновения синхронных
колебаний природных процессов Солнечной системы, солнечной и
тектонической активности, климата, биопродуктивности, опасных
явлений природного и техногенного генезиса. Выявить закономерности
этих процессов легче при их сравнительном изучении (Берри, 1992).
Земные условия, собственные процессы Земли, положительные и
отрицательные обратные связи процессов внутреннего и внешнего
генезиса усложняет общую картину колебаний (Берри, 1991).
Фазы и амплитуды процессов зависят от земных условий,
взаимодействий между процессами на глобальном и региональном
уровне. Поэтому для эмпирического изучения амплитудно-фазовых
характеристик и периодов колебаний земных процессов необходимы
длительные ряды наблюдений или реконструкции этих процессов,
полученные, например, из годовых приростов деревьев. (Берри,
2006).
Периодичность земных процессов является результатом взаимодействия
астрономических и земных явлений геометрического и физического
характера. Поэтому, хотя временные ряды наблюдений выглядят как
случайные, предполагается наличие скрытой закономерной
периодичности. Из-за отсутствия единых взглядов на ритмичность
природных явлений до настоящего времени не созданы общие методики
по преставлению фактического материала и обработке временных
рядов, хотя давно назрела необходимость проводить сравнительный
анализ природных ритмов.
Ниже рассматриваются только те колебания природных условий,
которые можно проследить на протяжении всего ряда наблюдений.
Закономерности ритмики таких стабильных колебаний земных условий и
солнечной активности являются основой долгосрочного прогноза
климата и других изменений природной среды.
Изучать закономерности распределения периодов колебаний земных и
солнечных процессов лучше и проще по первоисточникам - периодам
обращения и вращения небесных тел и планетарных систем (Berry,
1998).
Приливные и моментные взаимодействия небесных тел СС привели к
целочисленным соизмеримостям (резонансам) в периодах их обращения
и вращения. Равенство между периодами орбитального обращения и
вращения Луны является характерным примером такого резонанса при
отношении периодов 1:1. Целочисленные соизмеримости орбитальных
периодов наблюдаются у Плутона и Нептуна (2:3), Юпитера и Сатурна
(2:5), трёх галилеевых спутников Юпитера (Ио, Европа и Ганимед,
1:2:4) и так далее (Маров, 1981). Точность резонанса или
соотношений периодов в среднем равна отношению масс планет к массе
Солнца или отношению масс спутников Юпитера к его массе (10-3)
(Молчанов, 1966). Эта величина определяет точность
приведенных ниже расчётов.
Next >>
|
