научная статья по теме Взаимодействие Земли, Луны и Солнца. Глобальное изменение климата Науковедение

Текст научной статьи на тему «Взаимодействие Земли, Луны и Солнца. Глобальное изменение климата»

Астрофизика и радиоастрономия

Смирнов О.Г., кандидат технических наук

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗЕМЛИ, ЛУНЫ И СОЛНЦА.

ГЛОБАЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА

Рассматривается глобальное изменение климата и условий жизни на Земле во времени, с учетом роли человеческого фактора и взаимодействия Земли, Луны и Солнца.

1. В декабре 2009 г. в Копенгагене (Дания) прошла конференция, с участием глав государств, по проблемам глобального изменения климата. Потепление климата связывается с выбросом в атмосферу парниковых газов. Дальнейшее бездействие в этом вопросе может привести к необратимым последствиям. В дальнесрочном прогнозе будущее Земли соответствует настоящему планеты Венера, температура поверхности которой составляет 735 К (4620С). Считается, что это следствие парникового эффекта (в атмосфере Венеры объемное содержание углекислого газа составляет 96,5%). Двигаясь по спирали, Земля будет на орбите Венеры через 258 миллионов лет [1].

В своих работах я постоянно обращаю внимание на опасное для человечества изменение климата. Однако находятся ученые, которые говорят о «пользе» глобального потепления (!) [2]. И главы государств не могут договориться между собой. А пока рождается все больше больных детей (следствие вредных выбросов в атмосферу, реки, водоемы. ) и, возможно, уже идет необратимый процесс. Стремительно уничтожается флора и фауна Земли. Главы государств «стыдливо» умалчивают об этом и говорят о необходимости экономического роста своих стран.

Две трети приходящего к нам солнечного излучения поглощается Землей (атмосферой и поверхностью). Часть этого излучения переизлучается и снова поглощается облаками, водяным паром и углекислым газом, вновь переизлучаясь обратно к поверхности Земли, что приводит к повышению средней температуры. Этот процесс называют парниковым эффектом.

Ученые пришли к выводу о роли человеческого фактора в повышении средней температуры за последние 20 лет. К усилению парникового эффекта приводит загрязнение атмосферы водой (при сгорании 1 кг топлива образуется 1,25 кг водяного пара). Изучается связь между увеличением температуры и концентрацией углекислого газа в атмосфере Земли. Имеются опасения, что человечеству не останется времени приспособиться к новым условиям.

2. Температура на поверхности Земли складывается из многих факторов. Среди них тепло, идущее из недр Земли (следствие гравитационного взаимодействия Земли с Луной и Солнцем) и тепловое излучение Солнца.

Среднее расстояние от Земли до Солнца Яо = 1,496-Ю11 м (1 а. е.). Радиус Солнца Яс = 0,696-109 м. Солнечная постоянная в настоящее время [3].

о = (1366±4) Вт/м2 (1)

Это полное количество лучистой солнечной энергии, приходящей за единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению на Солнце и расположенную за пределами земной атмосферы, на расстоянии 1 а. е.

Умножив величину солнечной постоянной на площадь сферы с радиусом в 1 а. е., получим светимость Солнца Ьс = 3,84-1026 Вт. В астрономии используется понятие эффективной температуры. Для Солнца она составляет

Где о - постоянная Стефана-Больцмана.

Поскольку Ьс = 4лКс2оТс4, то температура любой площадки на расстоянии Я от Солнца будет

На расстоянии Я = 1,496-1011м температура Т = 394К (±0,3К). Если Земля приблизится

к Солнцу на расстояние Я = 1,48 • 1011 м, то температура станет 396К (на два градуса больше).

Тепло, идущее из недр Земли, дает температуру То,з

277К (40С) на некоторой глубине от поверхности (где отсутствует влияние внешнего воздействия). Изменение этой температуры подчиняется закону [1]

На расстоянии Я=1,48^10 м температура Тз

279К(6°С). Общее изменение температура на Земле вызванное гравитационным взаимодействием Земли и Солнца с учетом солнечного излучения может составить в этот момент ДТ=20+20=40.

В настоящее время скорость приближения Земли к Солнцу ио,з = 150,4 м/год (движение по спирали) [1]. Земля приблизится к Солнцу на расстояние Я = 1,48-10п м через [1]

10,6 миллионов лет

В этом расчете время у человечества пока еще есть(!).

Надо учесть еще, что Солнце постепенно увеличивает свою температуру. По современным оценкам [4] через четыре миллиарда лет светимость Солнца увеличится вдвое, а температура фотосферы согласно (2) - на 20%. Это означает, что через 10 миллионов лет температура на поверхности Земли увеличится еще на 30, а всего ДТ=20+20+30=70. Но до этого момента далеко и человечество может спать спокойно.

3. А как влияет Луна на Землю? Здесь существует много версий и гипотез. Средний радиус Земли Яз=6,371^106 м, а Луны Кл=1,738-106 м. Среднее расстояние до Луны Яо,л-з=3,844-108м.

Если бы Луна была планетой, то скорость приближения ее к Солнцу в настоящее время, согласно нашей методике расчета [1], может составить 50,045 м/год, а приближение к Земле как спутника (движение по спирали) - ио,л-з = 41,064 м/год. В тоже время Земля приближается к Солнцу со скоростью ио,з-с = 150,416 м/год.

Орбита Земли приближается к орбите Луны (как планеты) со скоростью 150,416 - 50,045 = 100,371 м/год. (Рис. 1. а). Сейчас орбита Земли дальше от Солнца на 2,1-107м. В перигее П (направление от Солнца) Луна ближе к Земле на 2,1 • 107 м, а в апогее А (направление к Солнцу) Луна дальше на 2,1-107 м. В перигее расстояние от Земли до Луны будет увеличиваться, а в апогее уменьшаться. Луна через некоторое время

2,1-107 + 38,44-107 1,5(100,371 + 41,064)

1,9 миллиона лет

либо столкнется с Землей (рис. 1, б), либо покинет ее (рис. 1, в) и продолжит путь как самостоятельная планета (столкновение маловероятно, так как орбитальное движение Луны вокруг Земли происходит не в плоскости орбиты Земли, а под небольшим углом). В прошлом (обратный расчет) максимальное приближение Луны к Земле было

1,6 миллиона лет назад. В это время на Земле должны были наблюдаться мощные землетрясения и вулканическая деятельность, а приливы и отливы, в сочетании с повышением температуры, могли привести к явлениям похожим на «всемирный потоп». Отметим, что и сейчас в перигее гравитационное взаимодействие Луна-Земля-Солнце (Землю разрывает) вызывает землетрясения и повышенную вулканическую активность.

Рис. 1. Орбитальное движение Луны

а) В современную эпоху.

б) Через (<1,9 млн. лет.

в) Через (>1,9 млн. лет. В этом случае Луна становится планетой.

Отметим, что на Земле периодически происходит похолодание (ледниковые периоды). В настоящее время ученые связывают это с мощным выбросом в атмосферу вулканического пепла при мощных извержениях (сокращается поступление тепла Солнца к поверхности Земли).

Гравитационное взаимодействие двух тел вызывает их разогрев. Имеет место зависимость [1]

Взаимодействие Луны с Землей разогревает первую до температуры (на некоторой глубине от поверхности) То,л_з=104,72 К [1]. В тоже время, согласно (6), Земля разогревается, только от гравитационного взаимодействия с Луной, до

Если Луна приблизится к Земле (движение по спирали) на 0,05 Яо,л-з = 1,922-10 м, то