В представленном выше перечне нет других характеристик солнечной активности или излучений, которые также в значительной мере влияют на земные процессы и катастрофы, но наличие и возможность учёта которых вызывает полемику среди учёных.
В начале ХХ в. немецкие учёные-астрофизики установили наличие аномального излучения от Солнца, происхождение и свойства которого невозможно было объяснить. Была высказана гипотеза, что это рентгеновские лучи. За более чем сто лет рентгеновское излучение было основательно изучено и сейчас имеет широкое практическое применение. Но не смотря на это, физика рентгеновского излучения имеет ряд загадок и необъяснимых явлений. Из них основной является несоответствие баланса между затраченной и выделившейся энергией. Так на «полезное» рентгеновское излучение идет всего 1-3 % затраченной мощности, имеется сильный тепловой нагрев оборудования, но и он меньше затрачиваемой энергии. Н. Тесла в то время занимался изучением рентгеновских лучей, и тоже заинтересовался этим излучением. Им также была выдвинута гипотеза, что это - разновидность рентгеновских лучей. Действительно от Солнца исходит рентгеновское излучение, но это неизвестное излучение обладает другими свойствами, хотя возможно является сопутствующим ему или же инициирующим его. Главные особенности этого излучения, как установил Н. Тесла, состоят в следующем:
- оно обладает свойствами материальных частиц, хотя выделить их и определить физические свойства не удаётся;
- скорость излучения намного превышает скорость света;
- излучение невозможно экранировать, и оно обладает способностью проникать в толщу Земли [1].
К этому времени мировому научному сообществу уже были известны исследования А. Чижевского, установившего связь между активностью Солнца и земными катастрофами. Во время Второй мировой войны немецкие учёные возобновили исследования Солнца, но их целью было создание сверхоружия катастроф на основе использования этого излучения. К счастью разработка этого оружия не перешла стадию технической подготовки специальных астрономических исследований процессов солнечной активности. Сейчас считается, что основной причиной катастроф, вызванных появлением пятен и вспышками на Солнце, является солнечный ветер из электрически заряженных частиц, вызывающих плазменные образования в ионосфере Земли. Они являются основной причиной опасных природных явлений, нарушения радиосвязи, выхода из строя радиоэлектронной аппаратуры. Это уже сопутствующие явления, так же как и рентгеновское излучение, а катастрофы вызывает неизвестное излучение, сопутствующее возникновению пятен на Солнце, и скорость которого может быть как сверхсветовой, так и намного меньше её [31-33].
Г. А. Никольский исследовал прямые связи между изменениями в энергетических потоках солнечной радиации (при изменяющейся солнечной активности с временными вариациями оптической и синоптической погоды). Для измерений использовался ряд существующих радиометрических приборов и детекторов, включая оптические средства наблюдения за Солнцем. При этом особое внимание уделялось периодам высокой солнечной активности, а также когда в их работе проявлялась нестабильность и даже блокировка рабочих режимов. Эти исследования, последующий анализ и сопоставление этих данных с исследованиями в области физики атмосферы, метеорологии, солнечно-земной физики и астрофизики позволило обнаружить в солнечных потоках присутствие спирально вихревого излучения (СВИ) с фоновым уровнем энергии приблизительно 104 эрг/с?см2, достигающим величин ~105-106 в случае высокой солнечной активности. Источником жёстких квантов вихревого поля (спиронов), согласно его концепции, являются ядра изотопов атомов C и Fe, возбуждённых в ядре Солнца на высокие энергетические уровни. Квант СВИ - спирон, как мы полагаем, имеет энергию (Е0 ~ 10-8 эрг) и массу покоя (~ 1,2?10-29 г), спин (±1), импульс (~ 10-19 г?см/с), значительный момент импульса и не имеет заряда. В верхней хромосфере Е ~ 3?10-12 эрг, скорость ~ 6?108 см/с, импульс ~ 6?10-21 г?см/с. Скорость эмиссии спиронов ~ 1044 квантов/с, светимость ~ 1032 эрг/с при частоте квантов 6?1014 Гц. На ночной стороне выходящее сконцентрированное спирально вихревое поле (СВП) сворачивается в сферический или эллиптический спирально вихревой солитон - СВС, который проявляется как аномальное явление в виде плазмоидов различного вида и формы [1].
СВИ легко проникает в земные недра, но только до твердого ядра. Жидкая оболочка ядра хорошо преломляет СВИ, собирая коллимированное излучение на границе геоида. Фокусное пятно СВИ, оцениваемое по размерам кратеров, находится в пределах нескольких десятков метров. Сфокусированное СВИ обладает высокой энергетической плотностью потока. Эти потоки служат источниками образования многочисленных атмосферных аномальных явлений, различных размеров, форм и интенсивности свечения. Своеобразны выходы тороидальных солитонов СВИ из водных глубин, наблюдавшиеся с орбиты в виде огромных водяных колёс и столбов. По мнению Г. А. Никольского, высокая объёмная концентрация энергии солитонов и приводит в ряде случаев к природным и техногенным катастрофам.
Значительное место во всех исследованиях занимает повторяемость и цикличность опасных природных явлений, чётко связанных с изменением активности Солнца. Сопоставительный анализ пространственно-временного распределения катастроф с физико-геологическими и системно-геодинамическими особенностями региона показал, что основными причинами роста количества катастроф является рост геодинамической активности и недоучёт космобиоритмических и системно-геодинамических факторов [1].
Космобиоритмическая цикличность предопределяет возникновение и контролирует развитие опасных геодинамических явлений землетрясений, горных ударов, селевых потоков, наводнений, подтоплений, карстовых и суффозионных провалов, засух, лесных пожаров. Многолетние наблюдения за Солнцем выявили 5,5, 11, 22, 33, 49, 98, 180-летние и более продолжительные циклы солнечной активности, что подтверждено в работах [60-67]. К периодам сочленения этих циклов приурочено большинство природных катастроф, землетрясений, а также крупных аварий на промышленных объектах и линейных коммуникациях [28].
Причина изменения солнечной активности пока не ясна. Существует предположение, основанное на статистических исследованиях, что изменение активности Солнца происходит вследствие гравитационных возмущений, вызванных изменением относительного положения и различного углового сочетания (соединение и противостояние) какой-либо пары из планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна [47]. Так 10-летний период может быть отождествлён с относительным движением пары Юпитер-Сатурн, 11-летний период с движением пары Юпитер-Сатурн относительно пары Уран-Нептун, а 90-летний с периодом движения пары Уран-Нептун.
Существует корреляция между гелиогеофизическими возмущениями и авариями особо сложной техники. С внезапным началом магнитных бурь совпало 26 % отказов и нештатных ситуаций при испытаниях и эксплуатации военной космической техники и не менее, 57 % из 219 событий всех авиакатастроф с 1989 по 1995 гг. [48, с. 524]. Обнаружена многолетняя циклическая компонента крупных технологических нарушений, приводящих к ЧС на энергообъектах. Так, число указанных нарушений в межсистемных электрических сетях Центральной части России подвержено циклическим изменениям с периодом, близким к 11,6 лет. В тепловых сетях и газопроводной сети такая циклическая компонента имеет период, близкий к 7-8 годам [47]. Анализ статистических данных сбоев в работе железнодорожной автоматики на Северной железной дороге за период 2000-2001 гг. и событий сильнейших геомагнитных бурь показал чёткую связь случаев сбоев в работе железнодорожной автоматики с большими возмущениями геомагнитного поля [48].
Установлено влияние солнечной активности на заболеваемость населения [1, 47, 48]. Ряд наблюдений свидетельствует о том, что геомагнитные возмущения провоцируют увеличение количества случаев инфаркта миокарда, стенокардии, нарушения ритма сердца и острого нарушения мозгового кровообращения.
Анализ статистического материала за период с 1992 по 2000 гг. по острой сердечно-сосудистой патологии и 427 случаев магнитных бурь показал, что во время магнитной бури количество инфарктов миокарда увеличивается в среднем на 100 %, стенокардии и нарушения ритмов сердца на 79 %, острое нарушение мозгового кровообращения - на 74 % [1, 47].
Изменение положения земной оси
Изменение положения земной оси вызвано в первую очередь перемещением атмосферных и океанических масс по поверхности Земли, а также сдвигом литосферных плит, происходящим при сильных землетрясениях. Последующее влияние изменения положения земной оси на все процессы в окружающей среде имеет сложный синергетический характер.
К основным параметрам, определяющим изменение положения и колебания земной оси, относятся:
изменение скорости вращения Земли, и соответственно продолжительности суток;
изменение амплитуды колебания оси вращения Земли;
изменение положения центра колебания земной оси.
Установлено влияние изменения скорости вращения Земли на повышение и уменьшение сейсмичности [82] и активности вулканов [83]. Существует корреляция годового количества сильных землетрясений и изменения углового ускорения, значения которого составляют 0,4-0,7. Сейсмичность отчётливо реагирует на изменения скорости вращения Земли, как положительные, так и отрицательные, хотя возникающие при этом изменения внутренних напряжений очень малы [89, с. 6]. Это связано с тем, что ротационные автоколебания Земли вызывают в земной коре и, в частности, горных массивах, трёхмерные волны сжатия-растяжения с различными энергетическими, амплитудными и частотными характеристиками. Периодическое сжатие-растяжение земной поверхности, связано с замедлением вращения Земли к марту и ускорением к августу [82, с. 81; 83, с. 276-277].
Выявлена связь скорости вращения Земли и опасных метеорологических явлений. Анализ самых мощных ураганов за 100 лет (с 1864 по 1965 гг., всего 66 событий) показал, что ураганы образуются преимущественно в августе, сентябре, и частично в октябре, именно тогда, когда Земля замедляет своё вращение за счёт так называемого сезонного хода [89, с. 81].
Michael Mandeville на основе статистических данных вулканических извержений, землетрясений и гидрометеорологического явления Эль-Ниньо с 1890 по 1999 гг. исследовал возможность их связи с изменением амплитуды колебания земной оси. Он установил связь Чандлеровского 14-месячного и 6,5-летнего циклов колебания земной оси с цикличностью извержения вулканов во всём мире, которая проявляется в совпадении пиков вулканической активности и максимального смещения земной оси. Более наглядно и ярко выражена эта связь на примере магматических извержений вулканов островов Фиджи и Папуа-Новая Гвинея. Им также были проведены исследования связи сейсмичности Японии и Южной Калифорнии и тоже установлена корреляционная зависимость с изменением колебания земной оси.
Исследовались и подводные вулканические извержения островов Ваунату и цикличность явления Эль-Ниньо, что тоже показывает корреляцию, наиболее проявившуюся с 1948 г., и максимум которой наблюдался в 70-е гг. прошлого столетия. Им также установлена корреляционная связь явления Эль-Ниньо и 6-летнего цикла колебания земной оси [87].
Исследования по изучению процесса развития оползней и сопоставление базы данных по перемещению положения центра колебания земной оси (среднего географического полюса Земли) показали его влияние на эти процессы [88].
Сейсмический фактор и его физические свойства и процессы, сопутствующие землетрясениям
Существует особая группа явлений, которая получила название предвестников опасных природных явлений и которым уделяется особое внимание при прогнозировании землетрясений и опасных метеорологических явлений.
При активизации сейсмических процессов над очагом будущего землетрясения происходит изменение состояния ионосферы [89].
Было установлено, что имеется связь между катастрофическими землетрясениями и макроскопическими неоднородностями ионосферы. На основе анализа экспериментальных данных, полученных с помощью наземных ионосферных станций, было показано, что незадолго до сильных землетрясений в окрестностях их эпицентров возникают макромасштабные неоднородности ионосферы, которые потом двигаются над поверхностью земного шара, проходя иногда большие расстояния [2].
За несколько часов до катастрофических землетрясений в области главного максимума ионосферы появляются специфические объекты - сгущения (до 25-70 %) с горизонтальными размерами 1-4 тыс. км и вертикальными - 0,1-0,2 тыс.км. Объекты возникают за 10-14 часов до землетрясения вблизи эпицентра и перемещаются затем на расстояние 10 тыс. км и более с околозвуковой скоростью [5].
Мощные атмосферные процессы (грозы, ураганы, смерчи) имеют предшествующую им продолжительную скрытую фазу, в течение которой происходит накопление и преобразование энергии в верхних слоях атмосферы. В качестве возможного предвестника метеорологических опасностей предложено использовать поток мюонов, который образуется за счёт преобразования первичного космического излучения высокой энергии (более 10 ГэВ), во вторичные частицы, с образованием релятивистских мюонов [90].
Изучение изменений потоков высокоэнергичных частиц, захваченных в магнитных ловушках, проведённое на орбитальных станциях «Салют-6», «Мир» и ИСЗ «Метеор», позволило обнаружить воздействие сейсмической активности Земли на положение внутренних границ радиационных поясов [1].