Современное состояние биосферы и экологическая политика - [50]
Приведем один из современных сценариев, объясняющий замедление СВЗ (Колесник, 2001, с. 52–56) и несколько уточненный позже (Колесник, 2006, с. 139–141).
Пусть в какой-то момент времени t происходит смещение склонения Луны по отношению к Земле в северном направлении.
Выразим в приближенной форме момент вращения (М>ВР) Земли или момент импульса (L) (Шебалин, 1981, с. 62–65).
где М>З, г>2 и – соответственно масса, радиус Земли и ее угловая скорость. Выбрав за начало координат центр Земли и направив ось OX к центру Луны, определим центр масс Земля – Луна (X>C), как (Шебалин, 1981, с. 4546):
где Х>С, М>Л, М>З и R – координаты центра масс, массы Луны и Земли и расстояние между ними.
Сопоставим формулы (17)и(18)по массе Земли, после ряда преобразований найдем уравнение изменения угловой скорости вращения планеты в зависимости от центра масс (Колесник, 2002):
где r>2 – радиус Земли и >0 – стационарная угловая скорость вращения Земли.
В формуле (19), в правой части равенства (в числителе) присутствует выражение, имеющее размерность кгм/с (аналог единицы мощности), а в знаменателе – кгм (аналог единицы работы) (Зельдович, 1968, с. 487488). Следовательно, при неизменном положении центра масс угловая скорость равна мощности, деленной на работу и имеющей размерность t>->1. Однако при смещении склонения Луны между новым положением оси OX центр масс будет располагаться ближе к оси вращения Земли (в силу уменьшение радиуса Земли). Следовательно, угловая скорость вращения планеты должна уменьшиться. Пусть искомая закономерность имеет вид X>0cos(ft), где ƒ – частота колебания центра масс (2П/18,6 = 0,33), t – время и Х>0 – расстояние от центра Земли до центра масс. Подействуем на оператором d/dt. Имеем:
где
Предположим, что момент внешних сил, воздействующих на вращение Земли, остается без возмущений. Решение (20) с использованием математического пакета Maple имеет вид (рис. 1):
Рис. 1. Изменение скорости вращения Земли за 18 лет
Расчеты подтверждают предположение о том, что угловая скорость вращения планеты не остается постоянной и для нее присущи, как и для многих других природных явлений, циклические колебания. Так как эти колебания порождаются внешними условиями (изменение склонения Луны, а, следовательно, и перераспределение пары сил Солнце-Луна и т. д.), то аналогичные колебания многих природных явлений (цикличность в океанологических и синоптических процессах, биоты) на Земле являются проявлением данных внешних сил – фактора, влияющего на вибрацию всей климатической и биотической систем нашей планеты. Естественно, что для полного понимания влияния Луны на СВЗ необходимо решать задачу с учетом обращений системы «Земля – Луна» около общего барицентра, а также нашего спутника вокруг Земли и т. д. Решение подобной задачи в общем виде имеет более сложную природу и требует отдельного анализа.
Подводя итог, необходимо подчеркнуть следующее.
1. Существует весьма обширная литература, где можно найти необходимые сведения о природе и периодичности колебаний многих явлений, показатели которых близки к космическим.
2. Описанные черты многолетней изменчивости атмосферных явлений и гидрологического режима не могут не сказаться на функционировании экосистем и в конечном счете на воспроизводстве биоресурсов каждого региона, а значит и на их приспособительных (внутрипопуляционных), экосистемных перестройках. Это выводит исследования проблемы на новый, более актуальный уровень.
3. Узловыми вопросами солнечно-земных связей следует считать поиски механизмов, порождающих солнечную активность, а также способов воспроизведения ее сигналов (сообщений) природными явлениями, совпадающих с ходом чисел Вольфа или индексов Кр и др.
11.3. Реакции биоты на гелиогеофизическое воздействие
К настоящему времени специалистами проведен достаточно подробный анализ имеющихся материалов о действии различных факторов на колебание численности популяций животных, фитомассы трав и сельскохозяйственных культур.
Согласно опубликованным данным, среди экологов нет пока единого мнения о природе многолетних циклических колебаний биоресурсов, а также о той роли, которую играют гелиогеофизические факторы в формировании этого явления. И это понятно, ибо с начала исследования цикличности закономерно возник вопрос: генерируются ли волны жизни самими популяциями и особенностями взаимодействия их друг с другом, представляющим тем самым автоколебательные системы, или они, волны, являются следствием влияния импульсов, постоянно поступающих из внешней среды.
По существу, речь идет об эндогенности и экзогенности популяционных циклов.
Так, например, имеется мнение (Уатт, 1971, с. 96–98), что у нестабильных (флуктуирующих популяций) видов рыб (калифорнийская сардина, анчоус и др.) изменение численности обусловлено в основном внешними факторами, а для высокоустойчивых видов (камбала Северного моря и др.) внешние факторы играют второстепенную роль в их многолетних колебаниях численности. На основании анализа многочисленной литературы Г. В. Никольский (1974, с. 293–307) пришел к выводу, что влияние погодных и других внешних условий на состояние численности популяций рыб реализуется в изменении условий воспроизводства и обеспеченности пищей особей, что, в свою очередь, предопределяет увеличение выживаемости поколений, особенно на ранних стадиях роста. Следует заметить, что механизм формирования многолетних изменений численности популяций животных сложен и крайне неопределен. Поэтому были предприняты попытки отыскания универсального генератора цикличности биоресурсов – солнечной активности.
