Малый ледниковый период. Как климат изменил историю, 1300–1850 - Брайан Фейган

Похолодание повлекло поразительные изменения в биосфере, о которых мы можем догадываться по нынешнему распространению животных и растений. Береза и сосна осваивали новые территории, когда вблизи северной границы лесов становилось теплее, а при понижении температуры отступали. Эти процессы не всегда протекали быстро. Между 1890-ми и 1940-ми годами САО пребывала в положительной фазе, что обеспечивало мягкую погоду и постоянные циклоны в Северной Европе. В эти благоприятные годы ареалы многих европейских птиц расширились на север, поскольку птицы очень чувствительны к глубине и устойчивости снежного покрова, к продолжительности лета и зимним температурам. Ареалы обитания других животных также зависят от доступности их привычного корма. Например, в Британии между 1920 и 1950 годами резко сократилась численность тупиков, потому что виды рыб, которыми они питались, предпочитают более холодную воду. После 1950-х температура моря упала, эти рыбы (песчанки) вернулись, и северные колонии тупиков восстановились.

В первой половине XX века в Исландии гнездились все виды европейских птиц, среди которых – черноголовые чайки, ласточки, скворцы и дрозды. Еще более удивительна история канареечного вьюрка – птицы, которая в XVIII веке обитала на солнечных лесных опушках по всему Западному Средиземноморью. К 1876 году эти птицы заселили бóльшую часть Центральной Европы; теперь канареечный вьюрок выводит птенцов намного севернее – в Нижних Землях, на севере Франции и в Скандинавии. Когда в 1960-х в северных широтах немного похолодало, такие виды, как полярная сова, мигрировали на юг, чтобы гнездиться на Шетландских островах, а в Шотландию с севера вернулась черноклювая гагара.

Все эти изменения, как и те, что коснулись мотыльков и бабочек, незначительны по сравнению со смещением ареалов обитания разных видов животных, которое должно было произойти в самые холодные годы малого ледникового периода. Заметили ли тогда люди эти сдвиги? Если не считать важных промысловых видов, таких как сельдь и треска, подобные наблюдения никто не вел, по крайней мере о таких записях современным ученым ничего не известно. Но если люди все же замечали, как постепенно менялся вокруг них растительный и животный мир, то едва ли многие из них догадывались об уменьшении количества солнечных пятен между 1645 и 1715 годами.

* * *

Пятна на Солнце – явление хорошо известное. Сегодня солнечная активность регулярно нарастает и убывает приблизительно в течение одиннадцатилетнего цикла. Никто до сих пор до конца не объяснил, от каких сложных процессов зависят эти циклы, а также их максимумы и минимумы. Обычно в годы минимумов наблюдается около шести пятен, причем в некоторые дни и даже недели новых пятен не появляется (крайне редко – в течение целого месяца). За два последних столетия лишь в 1810 году не отмечалось совсем никакой солнечной активности. Так или иначе почти полное отсутствие солнечных пятен в разгар малого ледникового периода обращает на себя внимание.

Периоды XVII и начала XVIII века были эпохой великих научных открытий и расцвета астрономии. Астрономы, изучавшие Солнце, также обнаружили первую щель в кольце Сатурна и открыли пять спутников этой планеты. Они наблюдали прохождение по солнечному диску Венеры и Меркурия, регистрировали солнечные затмения и вычислили скорость света, рассчитав точные параметры орбит спутников Юпитера. В XVII веке были опубликованы первые подробные исследования, посвященные Солнцу и солнечным пятнам. В 1711 году английский астроном Уильям Дерем обратил внимание на «большие перерывы», когда между 1660 и 1684 годами не наблюдалось никаких солнечных пятен. Он довольно едко заметил: «…пятна едва ли могли ускользнуть от взора стольких наблюдателей Солнца, которые неустанно подглядывали за ним в телескопы… по всему миру»[130]. К большому сожалению современных ученых, до 1774 года солнечные пятна считались не представляющими интереса облаками на Солнце, поэтому мы не знаем, насколько регулярно за ними наблюдали.

Период между 1645 и 1715 годами также примечателен тем, что в эти годы было гораздо меньше сообщений о северных и южных полярных сияниях, чем ранее или позднее. С 1645 по 1708 год в небе Лондона северное сияние не наблюдалось ни разу. Когда оно возникло 15 марта 1716 года, не кто иной, как королевский астроном Эдмунд Галлей, написал об этом доклад, поскольку не видел ни одного такого сияния за всю свою научную жизнь, а ему тогда было уже 60 лет. На другом краю земли, в Китае, Корее и Японии, между 28 годом до н. э. и 1743 годом н. э. солнечные пятна наблюдались невооруженным глазом в среднем 6 раз за столетие, предположительно во время максимумов солнечной активности. С 1639 по 1700 год не было зафиксировано сообщений ни о солнечных пятнах, ни о северном сиянии.

В 1890-х астрономы Густав Фридрих Вильгельм Шпёрер и Эдвард Уолтер Маундер обратили внимание на длительный период отсутствия солнечных пятен в конце XVII – начале XVIII века. Если верить наблюдениям тех времен, солнечная активность полностью прекратилась на 70 лет: эта ситуация кардинально отличалась от той, что наблюдается сегодня. С тех пор этот период известен как «минимум Маундера».

Позднее Маундер отметил ряд любопытных фактов. Во-первых, за 70 лет, между 1645 и 1715 годами, было замечено очень мало солнечных пятен. Во-вторых, почти половину этого времени (с 1672 по 1704 год) на северном полушарии Солнца пятен не наблюдалось вовсе. Между 1645 и 1705 годами на Солнце была замечена только одна группа пятен. Наконец, общее число пятен в эти 70 лет было меньше, чем сегодня возникает за один год высокой солнечной активности. Маундер часто цитировал ученых того времени, в частности французского астронома Пикара, написавшего в 1671 году, что он «был рад обнаружить солнечные пятна, которых не видел годами, сколь бы много времени ни уделял наблюдениям»[131]. Сам Маундер отмечал, что эта явная аномалия в истории Солнца могла иметь серьезные последствия для погоды на Земле – возможно, гораздо более серьезные, чем последствия обычных одиннадцатилетних циклов солнечной активности.

Уточненные исторические записи об известных полярных сияниях, обнаруженные наблюдения за солнечными пятнами ученых Востока и анализ годичных колец деревьев подтвердили существование минимума Маундера. Радиоуглеродная датировка годичных колец – ценный источник информации о колебаниях солнечной радиации. Углерод-14 образуется в атмосфере под действием космических лучей, на которые в свою очередь влияет солнечная активность. Когда количество солнечных пятен достигает максимума, Земля получает меньше космической радиации и количество изотопа С14 в древесине снижается. Во время минимума цикла космические лучи интенсивнее бомбардируют планету, и количество С14 возрастает. Датированные последовательности годичных колец однозначно подтверждают падение уровня С14 на пике солнечной активности в период между 1100 и 1250 годами – самый теплый отрезок средневекового климатического оптимума. Уровень углерода-14 значительно повысился между 1460 и 1550 годами, когда солнечная активность уменьшилась (минимум Шпёрера), затем на короткое время упал, прежде чем снова резко вырасти между 1645 и 1710 годами. Максимум был достигнут примерно в 1690 году. Это отклонение настолько ярко выражено, что его называют «флуктуация Де Фриза» в честь голландского ученого, который впервые его заметил. Эта аномалия почти точно совпадает по времени с минимумом Маундера.