В ЦЕРНе начинается эксперимент по изучению связи между космическими лучами и климатом
В новом церновском эксперименте CLOUD в полностью контролируемых условиях внутри трехметровой цилиндрической камеры будет изучаться динамика и условия образования маленьких капелек и кристалликов льда. Роль искусственных космических лучей будет играть протонный пучок из небольшого церновского ускорителя — Протонного синхротрона (PS). Ожидается, что исследования начнутся уже в 2009 году.
Исследования, которые проводятся в ЦЕРНе, не ограничиваются одной лишь физикой элементарных частиц. Многие из них имеют непосредственное отношение к современным технологиям и даже к повседневной жизни человека (например, к медицине, материаловедению, системам безопасности, компьютерным технологиям). Вскоре начнет работу еще один эксперимент из этой серии, CLOUD, в котором будет изучаться процесс образования облаков при облучении протонами.
Задача этого эксперимента — выяснить, в какой мере космические лучи влияют на земной климат. Связь тут такая. Прилетающие из глубокого космоса потоки заряженных частиц пробиваются сквозь магнитное поле Солнца, попадают на Землю и могут порождать в атмосфере дополнительные центры конденсации пара. Их количество влияет на динамику образования облаков, а поскольку облака отражают солнечный свет, то и на суммарный поток тепла, который достигает поверхности Земли. Поэтому можно ожидать, что в периоды магнитно-спокойного Солнца, когда больше космических лучей достигают Земли, климат будет холоднее, а в периоды активного Солнца — наоборот, теплее.
К сожалению, совершенно неизвестно, насколько эффективно «работает» вся эта цепочка. Физико-химические процессы, происходящие при пролете заряженных частиц сквозь атмосферу достаточно сложного состава, находящуюся к тому же в довольно сильном электрическом поле, надежно рассчитать не удается. Наблюдательные данные тоже не дают однозначного ответа, поскольку не получается отделить этот косвенный эффект изменчивости солнечной активности от прямого эффекта — ведь более активное Солнце попросту больше греет. Именно поэтому до сих пор продолжают публиковаться статьи с прямо противоположными выводами.
Во избежание неверной интерпретации следует подчеркнуть, что эта неопределенность ни в коей мере не касается вывода о сильном антропогенном вкладе в современное глобальное потепление. Считается надежно установленным, что суммарный эффект колебаний солнечной активности — как прямой, так и косвенный, через космические лучи, — сам по себе не может объяснить те изменения, которые сейчас происходят с планетой. Однако прояснение этого вопроса будет важным для палеоклиматологии, поскольку известно, что поток космических лучей значительно менялся в прошлом, а также для понимания механизма образования облаков вообще — одного из главных камней преткновения в современной климатологии.
В новом церновском эксперименте CLOUD, в полностью контролируемых условиях внутри трехметровой цилиндрической камеры, как раз и будет изучаться динамика и условия образования маленьких капелек и кристалликов льда. Роль искусственных «космических лучей» будет играть специально расширенный на всю камеру протонный пучок из небольшого церновского ускорителя — Протонного синхротрона (PS). Размеры камеры достаточны для того, чтобы отслеживать процессы длительностью от долей секунд и до нескольких часов. Воздух, водяной пар и пары серной кислоты (они играют важнейшую роль в образовании центров конденсации), а также материалы для самой установки будут сверхчистыми, что позволит избежать конденсации паров на нежелательных примесях. Ну и, конечно, в полной мере будет использоваться техника детектирования и изучения микроскопических частиц, выработанный за десятилетия экспериментов в ЦЕРНе и в других центрах мира.
Небольшой по размеру и длительности пилотный вариант этого эксперимента уже состоялся в 2006 году. Он подтвердил, что эффект в принципе существует и что его можно будет изучать в таком эксперименте, а также позволил внести усовершенствования в конструкцию камеры. Эта камера была построена, и на днях, 20 мая 2009 года, она прибыла в ЦЕРН. Ожидается, что исследования начнутся уже в 2009 году, и вначале будет измерена скорость образования центров конденсации при облучении и без, а также проведены масс-спектрометрические исследования. В последующие 4 года исследований будет изучена зависимость процессов от температуры и от наличия следов летучей органики. Кроме того, физики также собираются в буквальном смысле слова получать капельки и кристаллики льда с помощью адиабатического расширения камеры.
Ссылки:
1) Jasper Kirkby. Cosmic rays and climate — доклад, прочитанный в ЦЕРНе 4 июня 2009 года. По ссылке доступны слайды и видеозапись доклада.
2) On CLOUD nine — заметка из журнала CERN Bulletin.
3) CLOUD — страница эксперимента.
4) CLOUD: a particle beam facility to investigate the influence of cosmic rays on clouds (PDF, 2,9 Мб) — техническое описание эксперимента.
-
>>Прилетающие из глубокого космоса потоки заряженных частиц...
Надо ли это понимать так, что частицы эти не солнечные, а прилетели из "глубокого" космоса?
А вообще тема мне показалась какой-то надуманной, что ли. Априори говорится, что антропогенное влияние на климат значительно превосходит космическое. Хотя это далеко не факт.-
>>Априори говорится, что антропогенное влияние на климат значительно превосходит космическое. Хотя это далеко не факт.
Просто не хотят, чтобы деньги данные на исследование "антропогенного влияния" отобрали, поэтому такая оговорка. Иначе будут нападки на их собственное исследование со стороны других "экологов".
-
-
> Надо ли это понимать так, что частицы эти не солнечные, а прилетели из "глубокого" космоса?
Да, это частицы из глубокого космоса. Частицы солнечного ветра низкоэнергетические, по-моему, они до высот, не которые образуются облака, не достают.
> А вообще тема мне показалась какой-то надуманной, что ли.
Ну это наверно потому, что вы впервые слышите про эту тему. А она давно уже обсуждается, преимущественно астрономами.
Вот см. например большую лекцию Сергея Попова: http://xray.sai.msu.ru/~polar/presentations/cr_climat/ , правда она, на мой взгляд, излишне оптимистична. Там же есть и ссылки на работы.
> Априори говорится, что антропогенное влияние на климат значительно превосходит космическое.
Кто вам такое сказал? _Априори_ говорится, что в климате и так есть куча внутренних источников изменчивости. Это надо доказывать, что антропогенный фактор важен. Это уже и доказали, на уровне нескольких стандартных отклонений. Вы почитайте отчеты IPCC (хотя бы краткие сводки, они есть в каждом отчете) -- вы увидите, как меняется тон за последние 15 лет: от подозрения, что антропогенный фактор может быть важен, до утверждения, что этот фактор практически достоверно сильно влияет на нынешний климат.
Речь не идет о том, превышает ли антропогенное влияние космическое (непонятно, что именно вы имели в виду под этим словом), или нет. Конечно, энергия на Землю постапает от Солнца, человек тут вырабатывает что-то типа 0,0001 от солнечного потока энергии. Речь идет о том, что антропогенное влияние _важно_ в абсолютном, не относительном смысле. Что оно сдвигает климатический баланс на такую величину, от которой само человечество сильно пострадает.
-
Спектр космических лучей действительно тянется до очень больших энергий. Однако он спадает довольно круто, см. http://astroparticle.uchicago.edu/cosmic_ray_spectrum_pictur
e.htm
Поэтому в основном Земля бомбардируется Мэвными частицами. Хотя конечно не исключено, что от более высокоэнергетических частиц и эффект больше, это надо изучать. Я надеюсь, в программу эксперимента будет входить и изучение зависимости от энергии.
Насчет что значит, ну вы посмотрите ссылки, там всё подробно расписано.
Последние новости
