Солнечные пятна в земном воплощении

Под пики солнечной активности не только Пушкин подгадал себе дуэль и Маяковский лёг виском на дуло, на них пришлись также обе русские революции начала прошлого века и окончательное решение кулацкого вопроса с помощью лимитов и троек, также известное как Большой террор в СССР 1937—1938 годов.

Советский, а потом ещё и российский солдат на максимумах появления солнечных пятен интернационально помогал братским народам. Да и Союз рухнул на пике.

То, что циклы изменения количества солнечных пятен совпадают с разными передрягами в обществе, настолько хорошо известно, что писать об этом как-то даже и неудобно — это вроде как о Бермудском треугольнике или пришельцах во времена моей юности. Кажется, по теме 11-летнего цикла в русской истории прошёлся даже кто-то из совсем уж отмороженных «художников слова» — то ли Велимир Хлебников, то ли Андрей Белый. Спускаясь с этих мистических высот на землю, имеем статистику инструментальных наблюдений числа пятен на Солнце — с 1701 года погодовую, а с начала 1749 — помесячную.

И действительно, под пики солнечной активности не только Пушкин подгадал себе дуэль и Маяковский лёг виском на дуло (кстати, и сам автор этих строчек — тоже), но на них пришлись также обе русские революции начала прошлого века и окончательное решение кулацкого вопроса с помощью лимитов и троек, так же известное как «большой террор в СССР 1937-38 годов». Четырежды — сначала советский, а потом ещё и российский солдат на максимумах появления солнечных пятен интернационально помогал братским народам Венгрии (1956), Чехословакии (1968), Афганистана (1979) и совсем братскому — Чечни (2000) наладить у себя правильную демократию. Ну и разумеется, сам СССР канул в лету на таком же «пике» 1990—91 годов.

Можно было бы подумать, что это только россияне столь метеозависимы. Но нет. Присмотревшись к другим зубцам на графике, найдём там, например, и несколько французских революций. Включая, разумеется, и Великую. А также и 1830 года, вдохновившую царство Польское на вооружённое «несогласие» на личную унию с Россией. И 1848 года, вдохновившую Маркса и Энгельса на предсказание неизбежности гибели капитализма от рук пролетариата. И парижскую коммуну 1871 года, много лет спустя вдохновлявшую Ленина на многие славные дела, в том числе — и на переименование немногочисленной секты своих адептов в коммунистическую партию, хотя, если точно следовать источнику вдохновения, надо бы употребить слово «коммунальная»…

Экономическим кризисам и финансовым паникам, пожалуй, повезло ещё меньше — из значительных, пришедшихся на пики солнечной активности, я могу припомнить, помимо уже названной ВД (и аналогичного ей «кризиса НЭПа» 1928—32 годов в СССР, приведшего к глубокому изменению общественного строя в стране), разве что панику 1907 года, следствием которой стало образование ФРС. Хотя ещё автор известного «парадокса» — У.С. Джевонс (предсказавший взрывной рост энергопотребления вследствие внедрения энергосберегающих технологий) искал статистические связи промышленных циклов с изменением количества пятен на солнце через влияние на погоду и урожаи, последние заметные глобальные рецессии, затронувшие и Россию, 1997—98 и 2007—09 годов, пришлись на период максимально спокойного солнца.

Вообще можно обратить внимание, что помимо явно выраженного примерно 11-летего периода (24 цикла за 260 лет наблюдений, представленных на графике), наблюдается ещё что-то похоже на вековой, или 100-летний цикл, хотя достоверно выявить его на таком коротком периоде наблюдений, конечно, невозможно (недаром некоторые любители «длинных волн» говорят ещё о вековом цикле в исторических процессах, «смене веков», приписывая этому нечто большее, чем чисто календарный эффект). Солнечных пятен ближе к началу века появляется меньше, и с меньшей частотой, чем в его середине. Скажем, между пиками 1788 и 1804 гг., прошло почти 16 лет, до следующего пика — 1818 года — ещё 14. Примерно такие же слабо выраженные и редкие циклы солнечной активности наблюдались и в начале 20-го века — между пиками 1894 и 1907 годов более 13 лет. Тогда как в середине веков наблюдаем короткие 9—10-летние циклы с высокой интенсивностью «пятнообразования».

Продолжающийся сегодня цикл солнечной активности также обещает стать очень длинным — за 10 лет он прошёл только от пика до дна в «кризисном» 2009 году (наиболее «спокойного» Солнца за весь цикл), и по прогнозам активность «пятнообразования» будет оставаться сравнительно невысокой по крайней мере до 2012 года. Так что же тогда творится с погодой?

Превращение европейской России на пару месяцев в филиал Сахары, да ещё в сопровождении дымов и огней, вызвало известное бурчание в блогах на тему «пора валить». И так проживание в «этой стране» многие граждане, и юные, и не очень, похоже, рассматривают как своё одолжение ей. А тут ещё и погода... Что же это было — аномалия, которые в наших краях, нечасто, но бывают? Правда, за последние 190 лет, а инструментальные наблюдения за температурой в Москве ведутся, хотя и с некоторыми паузами и с разных точек, с августа 1820 года, подобного скачка летней среднемесячной температуры не случалось. И не только в июле, но и вообще в любой «тёплый» месяц года с апреля по октябрь. (Вроде как следующего такого лета, по распределению вероятностей, придётся подождать ещё 5 тыс. лет.) Или же — пресловутые глобальное потепление и париковый эффект добрались, наконец, до «конечного потребителя» и теперь с известной периодичностью надо ждать «повторения банкетов»?

Ни будучи ни разу специалистом по климату, попробую взглянуть на ситуацию глазами экономиста и статистика. Иными словами, по определению не зная ничего о физике происходящих процессов, давайте попытаемся извлечь какие-то сведения из имеющихся временных рядов температур и осадков, применяя к ним стандартные для макростатистического анализа приёмы выделения сезонных составляющих, трендов и циклов. Ну а почему бы нет? Берутся же физики и математики, вооружась сокровенным знанием в своих областях, радовать нас своими суждениями об экономике. И ничего — зубами скрипим, но терпим и виду не показываем. (…)

Глобальное потепление, или когда год на год не приходится?

Первое, что видим, это пресловутый тренд повышения среднегодовых температур. Причём дело ускоряется, и если раньше (а поворот к потеплению обозначился вроде бы в середине 30-х годов 19-го века и с тех пор стало теплее на 4 с небольшим градуса) в Москве теплело примерно на 0,2 градуса за 10-летие, то с 80-х годов прошлого века дело пошло вдвое побыстрее, а за «нулевые» потеплело уже на 0,6 градуса. Смотрим на карту среднегодовых изотерм и видим, что если дальше дело пойдёт таким аллюром, то концу столетия Москва превратится во что-то среднее между нынешними Варшавой и Ростовом. Оно, может быть, и неплохо бы. Но 6 градусов, добавленные к среднегодовой температуре атмосферы Земли, как говорят, сулят много других неприятностей.

Наберём ли мы эти 6 градусов? То, что цикл потепления идёт уже давно, 170 лет, немного успокаивает. Вряд ли парниковый эффект вследствие накопления в атмосфере CO2 был так уж силён в те годы. Конечно, настораживает ускорение в последние годы. Но с другой стороны, резкая деиндустриализация страны с распадом СССР заметно улучшила не только социальный климат из-за сокращения потребности в неквалифицированном «гегемоне» (…), но и климат в прямом смысле. Потребление энергии в России на предкризисном «пике» 2008 года всего лишь коснулось уровня 1993 года, далеко отставая от советских максимумов 1987—89 годов. Что должно было бы ослабить парниковый эффект. Однако теплело с удвоенной силой.

Возможно, конечно, что это специфика наблюдений в Москве, как стремительно разраставшемся мегаполисе, где зимой интенсивно «отапливают улицу»? Но тренд имел место ещё и тогда, когда Москва была не столицей, а сравнительно небольшим провинциальным городом с сокращавшимся населением, к тому же «разогрев» имеет место и в летние месяцы. Так что может быть человек, с его тягой к сжиганию всего, что горит, пока ещё слишком мелковат, чтобы влиять на долгосрочные климатические тренды, а дело в чём-то ином? Оставим специалистам решать эти вопросы. Тем более что июльские добавленные градусы настолько отклонились от тренда, даже с учётом потепления, что дело явно пока ещё не в нём.

Протестируем ещё одну гипотезу — возможно на нынешний год пришёлся максимум какого-нибудь более короткого цикла колебаний погоды? На графике видна определённая цикличность в движении температур с периодом около 10 лет, которая становится особенно явной, если отфильтровать высокочастотные «шумы». Скажем, очень размашистый цикл колебаний температур виден в 30—40-е годы с уникально холодными 1933 и особенно 1941—42 годами.

Однако помесячный график показывает, что колебания и циклы в движении температур отмечаются в основном в зимние месяцы. Чем теплее месяц в среднем, тем меньше и волатильность температур. В «зимние» же месяцы, с ноября по март, такими перепадами среднемесячных температур, какие случились нынешним летом, никого у нас не удивишь. Скажем, январь 1942 года был холоднее первого месяца 1971 в среднем почти на 20 градусов, тогда как июль 2010 оказался «теплее» самого холодного известного науке июля — 1935 года — всего на 12, а до того размах колебаний «среднеиюльских» температур с 1821 года по 2009 ограничивался лишь 7 с небольшим градусами. И абсолютный максимум температур, если понимать его как отклонение от долгосрочной климатической «нормы», за последние 60 лет пришёлся не на минувший июль (он в этом списке лишь второй), а на мало чем примечательный март 1968 года. Новизна ситуации в том, что «зимняя» волатильность погоды впервые так ощутимо ворвалась в относительно стабильное в наших краях лето.

Солнечные пятна и климатические циклы

Попробуем теперь протестировать одну довольно популярную гипотезу о природе коротких (примерно 10-летних) циклов климатических колебаний — влиянии на них активности Солнца. (О них я писал тут, это и есть та самая упомянутая вначале середина). Могло ли это они как-то повлиять на погоду?

Действительно, циклы в движении температур примерно совпадают с циклами солнечной активности. Однако на пики солнечной активности могли приходиться как наиболее тёплые (в основном), так и наиболее холодные годы. Возможно, дело в локальности данных о погоде? Как бы то ни было, но нынешний год, а точнее его первые 7 месяцев — на фоне этих циклических колебаний смотрится абсолютно «нормальным» — средняя температура точно соответствует долгосрочному тренду. Может быть дело в повышенной волатильности температур (средних отклонений от норм для данного месяца) в нынешнем году? Но график показывает, что эта волатильность вообще не подвержена никаким долгосрочным изменениям — это всегда примерно 1,6—1,7 градуса. Так что всё указывает на то, что нынешнее лето — это действительно «статистический выброс» — это нам так повезло, а следующего раза придётся подождать 5000 лет. Если, конечно, кто доживёт.

Погодные колебания и экономика

В связи с популярным ныне конвертированием сбережений в гречневую крупу и ажиотажем вокруг продовольственных цен невозможно хотя бы в 2-х фразах не затронуть эту тему, вообще-то требующую серьёзного разбора. Влияние погодных перепадов проявляется, конечно, главным образом не через температуры (они, конечно, тоже влияют, снижая производительность труда), а через осадки — это и пожары, и засухи. Ясно, что на урожай влияют, главным образом, «летние» осадки, выпадающие с мая по август. Их колебания и приведены на следующем графике.

Можно заметить, что в осадках наблюдается примерно та же периодичность, что и в солнечной активности (на 6 пиков активного солнца за 1948—2010 годы пришлось 6 пиков и «ям» осадков. Так что в чём-то, наверное, Джевонс, искавший объяснения экономических кризисов в цикличности появления пятен на Солнце, был прав. Правда, совпадения одних пиков с другими тут ещё реже, чем для температур. Ну тут, как видно, локальность точки наблюдений (это ВНДХ/ВВЦ на северо-востоке Москвы) проявляется ещё сильнее. Сегодня пригнало циклон, завтра — отогнало и т.п., а совпадение цикличности выявляется только в среднем. Но, как правило, наиболее катастрофические засухи случались в годы спокойного Солнца.

Так что же гипотеза Джевонса, согласно которой вроде бы получается, что спокойное Солнце — это всегда кризис в экономике (в чём тут дело, непонятно, возможно в такие периоды у людей может развиваться повышенная чувствительность к рискам, «рискофобия», и «настоящих буйных мало», а их безумие и авантюризм в конечном счёте и обеспечивают инновации и развитие экономики?), а в стародавние времена — ещё и голод? Вроде подтверждается? Ну, в части голода — пожалуй, уже нет. На долгосрочной траектории цен на пшеницу, которые по идее должны отражать напряжённость в продовольственном снабжении планеты (до 1980 года — это европейские цены, после, хотя это, вероятно уже не имеет большого значения — цена ФОБ в портах Мексиканского залива), можно углядеть 2 отрезка с разнонаправленными трендами.

Рост цен (в современных долларах) с 600 до 1200 долл. за тонну в период с середины 16 века по середину 30-х годов 19-го (так совпало, что именно с них, как отмечалось выше, стартовало потепление в европейской части России). Максимум, правда, пришёлся на период наполеоновских войн, но это дело случая. Очевидно — это следствие роста населения в Европе при сохранении традиционных технологий земледелия и ограниченности земель. Очевидно, этот тренд и подтолкнул Мальтуса, а затем и Маркса к формулировке их апокалипсических гипотез о будущем.

Второй тренд — снижения цены (в 6 раз) наблюдается с 30-х годов 19-века по настоящее время. Он прерывался лишь четырежды. Во время 2-х мировых войн, и 2-х скачков цен на нефть в 70-х годах прошлого и 00-х нынешнего веков. В итоге нынешняя цена пшеницы в 2,5 раза ниже, чем во времена её баснословного падения в период Великой Депрессии. Наверное, перелом в тенденции поначалу вызвали паровоз и пароход, позволявшие вовлечь в сельхозоборот новые территории. Ну а затем — трактор, электричество и химия, похоже, окончательно избавившие значительную часть человечества от тесной связи выживания с погодными циклами. По крайней мере — на ближайшую сотню лет.

Текст публикуется в сокращении, с сохранением авторской стилистики и орфографии. С другими материалами автора и с их обсуждением вы можете ознакомиться в его блоге.