Техногенное воздействие на природные процессы Земли
Введение
Настоящая работа представляет собой попытку охватить разнообразие энергоемких техногенных воздействий на твердые, газовые и плазменные оболочки Земли. Учтенная нами научная литература по этой проблеме не является исчерпывающей, она лишь представляет собой общий контур информации по проблеме. В обзорном материале содержатся сведения, которые, на наш взгляд, могут быть применены для эколого-ориентированных постановок задач, например, о долговременном и масштабном воздействии технических средств на естественные геофизические поля. Обостряется до предела необходимость осмыслить и проанализировать последствия техногенных воздействий на состав газовых и плазменных оболочек Земли, на биосферу, сейсмический режим и грозоактивность.
В контексте учтенных работ и практических исследований под геокосмосом понимается наполнение верхнего полупространства: атмосфера, ионосфера и магнитосфера. В целом геокосмос представляет собой многофункциональную геолого-геофизическую энергоемкую структуру газовых и ионизированных веществ Земли в надлитосферной области. Это тонкий и восприимчивый механизм общепланетного и космического значения. Именно геокосмос вступает в соприкосновение с процессами ближнего и дальнего космоса на уровне энергетических и вещественных перетоков. Поэтому в общем состоянии планеты (особенно биосферы и климатической машины) он играет решающую роль и его конкретное состояние является показателем планетного "здоровья" (рис.1).
Рис. 1. Общая схема магнитосферы Земли
Примечание. Непрерывное воздействие солнечного ветра на магнитное поле Земли (со скоростью от 400 до 700 км/с) образует фронт ударной волны, за которой и образуется полость — магнитосфера. Со стороны Солнца граница магнитосферы простирается на 7-10 земных радиусов от поверхности Земли. С ночной стороны, отбрасываемые солнечным ветром силовые линии геомагнитного поля образуют шлейф (хвост), выходящий далеко за орбиту Луны. Магнитосфера заполнена разреженным ионизированным газом. Небольшое количество плазмы солнечного ветра, протекающее в полярные щели, в магнитосфере образует пояса радиации, поскольку частицы ускорены до энергии космических лучей. Несмотря на запирающие свойства магнитосферы, под воздействием солнечного ветра она генерирует электромагнитные излучения низкой и инфранизкой частоты. Так, излучения в инфранизкой частоте (f < 5 Гц) могут регистрироваться на поверхности Земли.
Оболочки нижнего полупространства включают в себя земную кору, астеносферные линзы, верхнюю мантию. В связи с особым видом энергоемкого воздействия на нижнее полупространство, а именно, воздействие многочисленными ядерными взрывами, возникла техническая ветвь влияния на глубины Земли, вплоть до внешнего ядра, что не могло не отразиться на их естественных режимах. И действительно, как показало время, энергоемкие технические воздействия вызвали не только изменение сейсмического режима, но и, возможно, повлияли на изменение тепло- и массопереноса в пределах ядерных испытательных полигонов.
Двадцатый век, особенно его вторая половина, характеризуется особо мощным антропогенным вмешательством в природное состояние и внутренних оболочек Земли и оболочек геокосмоса. Приземная и подземная среды становятся ареной энергоемких и качественно разнообразных приемов взаимодействия Природы и Человека. Технические сооружения и энеpгoкоммуникации достигают таких масштабов, что становятся достижимыми для мощных солнечных вспышек и геомагнитных возмущений. Так, пример геомагнитного возмущения и воздействия скоростных солнечных потоков после геоэффективной вспышки на Солнце на магнитосферу Земли 13-14 марта 1989 г. иллюстрируют техноэффективные возможности Солнца "корректировать" техногенные системы. Эти коррекции коснулись ряда технических процессов: напряжения на линиях высоковольтных передач, электрокоррозии на трубопроводах, сбое мировой радиосвязи, возникновение электронных помех и др.
В этом событии четко просматривается новое качество фоновых и техногенных электромагнитных процессов. Техноэффективность экстрагеомагнитной бури носила поистине "предупредительный" характер. Так, в северной провинции Канады (Квебек) в энергосистему "Гидро-Квебек" геомагнитная буря индуцировала токи с дополнительной нагрузкой на систему в 9450 Мвт, что повысило полезную нагрузку на 44.3%. Естественно, система не выдержала такого напряжения и шесть миллионов жителей остались без электроэнергии на 9 ч. Много отрицательных событий было и в связи с электронными помехами — самопроизвольно открывались сложные замки, срабатывали защитные реле и пр. Поджатие магнитосферы с расстояния от десяти до шести радиусов Земли привело к тому, что геостационарные спутники оказались открытыми солнечному ветру. Справедливо и то, что ряд аномальных электромагнитных событий в естественной геолого-геофизической среде по пути к установлению геомагнитного равновесия будут иметь более длительные и масштабные последствия (по результатам обсуждений Международного симпозиума по гелиогеофизическому прогнозированию, октябрь 1989 г., Австралия).
Установившийся "диалог" техногенных и природных геофизических процессов в последние три-четыре десятилетия, вызывает большое беспокойство специалистов по изучению физики планет (планетофизиков), климатологов и геологов. Стихийные бедствия, обрушивающиеся на города и технические мегасистемы, быстро наращиваюет свою "экономическую эффективность". Имеющаяся на этот счет статистика гласит, что мировые экономические потери в 2001 г. перешагнули 300 млрд долл. США (Мюнхен-Re, 2002, INTERNET, см. перевод на сайте http://pulse.webservis.ru/Science/MunichRe/Nat_cat_balance_2001.html). Выявляемые тенденции показывают, что техногенные и природные процессы "строят" свои планы в отношении прогноза дальнейшей судьбы человечества. Именно поэтому мы считаем уместным дать ряд характеристик и сведений о качестве и масштабе техногенных воздействий на оболочки Земли, с учетом грядущих экологических последствий.
Сейчас это тем более важно, поскольку на нашей планете развернулись глобальные энергоемкие климатопреобразующие процессы. Включаются новые механизмы геофизических процессов, учитывающих техногенное производство и потребление энергии в масштабах, сравнимых с энергосейсмическими процессами Земли. Именно поэтому постепенно закрепляются представления о том, что общая техническая активность человечества послужила пусковым механизмом для запуска аномальных планетофизических и солнечно-системных процессов.
Дело в том, что в последнее десятилетие отчетливо проявилась тенденция ускорения климатических перемен. Прежде всего отмечается ускорение по отношению к прогнозным оценкам климатологов, повышения температуры. Характерно и возрастание пестроты погодных и синоптических обстановок. Все больше появляются рекордные отметки как положительных, так и отрицательных температур. По данным Geoscience [151, 162], из десяти самых теплых годов за последние 140 лет девять приходится на интервал с 1991 по 2001 г.
Все исследовательские центры с большим беспокойством изучают техногенные вклады в общее количество существенных метеокатастроф, дальнейшее наращивание разнообразия частоты встречаемости и энергоемкости метеокатастроф начинает локализоваться в урбанических регионах. К концу ХХ столетия наметился тренд в сторону учащения метеокатастроф над территорией супергородов [151]. Появляются оценки техногенных вкладов в природные источники катастроф (до 30%). Подобная локализация катастроф в зависимости от техногенных нагрузок хорошо обнаруживаются картами ночного свечения континентов — регионам с максимальной ночной освещенностью земного шара соответствует максимальная встречаемость катастроф.
Опубликовано в книге Дмитриев А.Н., Шитов А.В., Техногенное воздействие на природные процессы Земли. Проблемы глобальной экологии. — Новосибирск: Издательский дом "Манускрипт", 2003. — 140 с.
