Глобальное потепление отразилось на Луне

Лунные затмения позволили оценить вклад вулканической пыли в глобальное потепление

Американский астроном научился измерять активность земных вулканов с помощью лунных затмений и утверждает, что именно вулканы во многом ответственны за глобальное потепление. По его словам, отсутствие вулканической пыли в атмосфере Земли в последнее время ускоряет потепление. Другие учёные сдержанно относятся к этой работе.

Вулканическая активность Земли влияет на изменения климата планеты не меньше, чем выбросы парниковых газов промышленными объектами и автомобилями. По мнению специалистов из Университета американского штата Колорадо, каждое вулканическое извержение приводит к маленькой «ядерной зиме», а отсутствие крупных извержений привнесло немалый вклад в увеличение средней температуры Земли за последние годы. Это частично объясняет глобальное потепление климата, уменьшая расчетный вклад индустриальных выбросов углекислого газа.

Вулканы уже не первый раз оказываются в центре внимания при споре об ограничении выброса CO₂ в атмосферу. Только прежде извержениям приписывалась скорее «отрицательная» роль: ученые подсчитали, что количество CO₂, выделяемое при самом маленьком извержении, соответствует годовым выхлопам тысяч и тысяч машин.

На этот раз учёные обратили внимание на обратный эффект, также связанный с вулканами, а объектом их изучения стала, насколько бы странным это ни показалось, Луна. Конечно, геологи не снаряжали экспедицию на естественный спутник планеты, а всего лишь сопоставили данные о яркости нашего спутника во время лунных затмений с расписанием вулканических извержений на нашей планете за последние 70 лет.

Вулканы

геологические образования на поверхности земной коры, извергающие на поверхность лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы), пирокластические потоки. Слово «Вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие и потухшие. Действующим вулканом принято считать вулкан, извергавшийся в исторический период времени или в голоцене. Понятие активный достаточно неточное, так как вулкан, имеющий действующие фумаролы, некоторые учёные относят к активным, а некоторые к потухшим. Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения, а потухшими — на которых они маловероятны.

Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считаются действующими.

Районы вулканической активности

Основные районы вулканической активности — Южная Америка, Центральная Америка, Ява, Меланезия, Японские острова, Курильские острова, Камчатка, северо-западная часть США, Аляска, Гавайские острова, Алеутские острова, Исландия, Атлантический океан.
Типы вулканических извержений

Типы вулканических извержений:
Гавайский тип извержений характеризуется выбросами жидкой, высокоподвижной базальтовой лавы, формирующей огромные плоские щитовые вулканы. Пирокластический материал практически отсутствует, часто образуются лавовые озёра, которые, фонтанируя на высоту в сотни метров, выбрасывают жидкие куски лавы типа «лепёшек», создающие валы и конусы разбрызгивания; лавовые потоки небольшой мощности растекаются на десятки километров.

Стромболианский тип (от вулкана Стромболи на Липарских островах к северу от Сицилии) извержений связан с более вязкой основной лавой, которая выбрасывается разными по силе взрывами из жерла, образуя сравнительно короткие и более мощные лавовые потоки. При взрывах формируются шлаковые конусы и шлейфы крученых вулканических бомб. Вулкан Стромболи регулярно выбрасывает в воздух «заряд» бомб и кусков (последнее извержение март 2007 г.) раскалённого шлака.

Плинианский тип (вулканический, везувианский) извержений получил своё название по имени римского учёного Плиния Старшего, погибшего при извержении Везувия в 79 году н. э., уничтожившего три больших города Геркуланум, Стабии и Помпеи. Характерной особенностью этого типа извержений являются мощные, нередко внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества тефры, образующей пемзовые и пепловые потоки. Плинианские извержения опасны, так как происходят внезапно, часто без предварительных предвещающих событий. К этому типу извержений относится и грандиозный взрыв вулкана Кракатау в Зондском заливе между островами Суматра и Ява. Звук от извержения был слышен за 5014 км, а столб вулканического пепла достиг почти 100 километровой высоты. Образовались огромные волны — цунами, высотой от 25 до 40 метров, от которых в прибрежных районах погибло 40 000 человек. На месте островов Кракатау образовалась гигантская кальдера.

Пелейский тип извержений характеризуется образованием грандиозных раскалённых лавин или палящих туч, а также ростом экструзивных куполов чрезвычайно вязкой лавы. Своё название этот тип извержений получил от вулкана Мон-Пеле на осторове Мартиника в группе малых Антильских островов, где 8 мая 1902 года взрывом была уничтожена вершина дремавшего до этого вулкана и вырвавшаяся из жерла раскалённая тяжёлая туча уничтожила город Сен-Пьер с 40 000 жителями. После извержения, из жерла вылезла «игла» вязкой магмы, которая достигнув высоты 300 метров, вскоре разрушилась. Подобное извержение произошло 30 марта 1956 года на Камчатке, где грандиозным взрывом была уничтожена вершина вулкана Безымянного. Туча пепла поднялась на высоту 40 км, а по склонам вулкана сошли раскалённые лавины, которые, растопив снег, дали начало мощным грязевым потокам.

Газовый или фреатический тип извержений, при котором выбрасываются в воздух обломки твёрдых, древних пород, обусловлен либо магматическими газами, либо связан с перегретыми грунтовыми водами.

Извержение пепловых потоков были широко распространены в недалёком геологическом прошлом, но в классическом не наблюдались человеком. В какой-то мере данные извержения должны напоминать палящие тучи или раскалённые лавины. На поверхность поступает магматический расплав, который, вскипая, разрывается и раскалённые лапилли пемзы, обломки вулканического стекла, минералов, окружённые раскалённой газовой оболочкой, с огромной скоростью движутся под уклон. Возможным примером подобных извержений может стать извержение 1912 года в районе вулкана Камтай на Аляске, когда из многочисленных трещин, излился пепловый поток, распространившийся примерно на 25 км, вниз по долине, имея мощность около 30 м. Долина получила название «Десяти тысяч дымов» из-за большого количества пара, выделявшегося долгое время из центральной части потока. Объём пепловых потоков может достигать десятков и сотен квадратных километров, что говорит о быстром опорожнении очагов с расплавом кислого состава.

Гидроэксплозивные извержения происходят в мелководных условиях океанов и морей. Их отличает образование большого количества пара, возникающего при контакте раскалённой магмы и морской воды.

При каждом извержении в воздухе оказывается гигантское количество микроскопической пыли, поднимающейся на многие километры над Землёй и разносимой атмосферными воздушными потоками на сотни и тысячи километров от места извержения. Эта пыль может создавать эффект микроскопической «ядерной зимы», описанной в свое время Карлом Саганом: мелкие частицы создают в атмосфере своего рода экран, не пропускающий к поверхности Земли часть солнечных лучей.

Как оценить количество пыли в атмосфере? В принципе, её пропускающую способность можно оценить со спутников, но это позволяет за короткое время обследовать лишь узкие полосы вдоль орбиты околоземного аппарата. Кроме того, эти измерения не эффективны из-за постоянного движения воздушных слоев, а данные такого рода начали появляться даже не с запуском первых спутников в 1957 году, а лишь с середины 80-х годов прошлого века.

Ричард Кин из Университета Колорадо и его коллеги предложили определять содержание пыли в атмосфере по яркости Луны во время затмений.

Лунные затмения и шкала Данжона

Лунное затмение происходит, когда Луна, двигаясь по орбите вокруг Земли, оказывается напротив Солнца относительно нашей планеты и входит в конус земной тени. Затмения делят на частные и полные, а также теневые и полутеневые. Полутеневые затмения глазом практически не заметны.

Поперечник конуса земной тени на расстоянии Луны в несколько раз превышает размеры последней, при этом в конус «тени» попадает свет, преломлённый и рассеянный в земной атмосфере. Поэтому диск Луны даже во время самого глубокого затмения выделяется на фоне тёмного неба, однако его яркость зависит от области тени, через которую проходил Луна и состояния земной атмосферы.

Для оценки яркости лунного диска во время затмения используется относительно субъективная шкала, разработанная французским астрономом Андре-Луи Данжоном в первой половине XX века. Данжон откалибровал её через сравнение освещённых частей лунного диска и затенённых, искусственно понижая яркость первых посредством сужения диафрагмы, после чего составил описание градаций своей пятибальной шкалы.

L=0. Очень тёмное затмение. Луна почти не видна, особенно в середине полной фазы.

L=1. Тёмное затмение. Луна имеет коричневатый или серый оттенок, детали видны с трудом.

L=2. Тёмно-красное или ржавого цвета затмение. Очень тёмная центральная часть тени, её внешние края относительно яркие.

L=3. Затмение кирпичного цвета. У тени, как правило, белесый или жёлтый ободок.

L=4. Очень светлое медное или оранжевое затмение. У тени голубоватый, очень яркий ободок.

Даже во время самых глубоких затмений поверхность Луны на ночном небе можно разглядеть благодаря солнечному свету, рассеянному земной атмосферой. С самой Луны это зрелище должно быть очень эффектным: свет Солнца, скрывающегося за твёрдым телом Земли, преломляется и рассеивается в окружающей планету воздушной линзе, и светило продолжает тлеть красным кольцом вокруг нашей планеты. Хотя пока лунное затмение (покрытие Землёй Солнца) с Луны никто не видел, кольцо должно быть именно красным, поскольку именно в этот цвет окрашивается во время затмения Луна с точки зрения земных наблюдателей.

Кин пояснил журналу New Scientist, что яркость лунной поверхности позволяет оценить прозрачность земной атмосферы: чем больше запыленность, тем меньше солнечного света проходит через земную атмосферу и меньше достигает поверхности Луны. Более того, при таких расчетах получается именно средняя величина «запыленности» воздуха по всему атмосферному кольцу, которая нас больше всего и интересует с точки зрения изменения климата. Конечно, «темнота» затмения зависит и от того, через какую область тени — внутреннюю или внешнюю — проходит Луна, однако этот (на самом деле доминирующий) эффект можно учесть, считают американские учёные.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 3,
    "picsrc": "Изменение оптической толщи вулканической пыли со временем. Жёлтые точки отмечают затмения, подписи - названия соответствующих вулканов. //R.Keen, newscientist.com",
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_2655883_i_3"
}

Оценив среднюю непрозрачность земной атмосферы из оценок яркости Луны во время затмений, Кин показал, что запылённость резко возрастает после крупных вулканических извержений. Кстати, последнее лунное затмение в ночь на 21 февраля было очень ярким — 3 балла по возрастающей шкале яркости от 0 до 4 (шкале Данжона). Как отметил Кин, это «соответствует тенденции, наблюдающейся с 1995 года, поскольку атмосфера достаточно чистая».

Впрочем, пока соответствующая работа нигде не опубликована, полноценному рецензированию со стороны профессиональных коллег Кина его методика еще не была подвергнута.

Поэтому некоторые сомнения остаются. Например, оценка яркости затмения до недавних пор проводилась лишь субъективно. Даже относительно объективная, но всё же визуальная шкала Данжона появилась лишь в первой половине XX века. Тем не менее Кин смог оценить непрозрачность земной атмосферы и в XIX веке, после катастрофического извержения вулкана Кракатау, хотя данные с тех пор могли остаться лишь визуальные.

По расчётам Кина, изменения в количестве солнечной энергии, доходящей до земной поверхности, способны объяснить около 0,1–0,2 градуса из 0,6^o, на которые в среднем повысилась температура нашей планеты с конца 1960-х годов. Он отмечает, что меньше всего пыли в атмосфере было последние 10–15 лет.

Климатологи тоже не спешат принимать новую методику к действию и сомневаются в правомерности выводов Кина. Сьюзан Соломон из американской Национальной администрации по исследованию атмосферы и океанов считает, что Кин не совсем правильно воспользовался собранной информацией. Она отмечает, что с 1950-х по 1980-е года, если следовать логике колорадского учёного, мы должны были бы наблюдать некоторое похолодание, однако на деле температура всё это время непрерывно росла. Кроме того, говорит Соломон, данные об извержениях всегда включались в климатические модели.

Таким образом, учёные пока не смогли договориться об относительном вкладе каждого фактора в изменения температуры. Нам же, как и всей остальной жизни на планете, остается только приспосабливаться к меняющимся условиям существования.