Николай Сидоренков, Вадим Чазов, Леонид Зотов, Иан Вильсон
«Природа» №4, 2018

Весна 2017 г. преподнесла необычный сюрприз в развитии погодных процессов на европейской территории России (ЕТР). Уже со второй декады февраля температура воздуха днем поднималась до оттепелей, а в третьей декаде и среднесуточные значения температуры стали положительными. 1 марта во многих городах ЕТ были перекрыты абсолютные максимумы температуры: она достигла значений, характерных для середины апреля; быстро таял снежный покров. В сверхранние сроки вскрылись реки Дон, Волга, Ока, Днепр, Западная Двина. Во второй декаде апреля рост температуры прекратился, и, наоборот, до последних чисел месяца сохранялись отрицательные температурные аномалии. Затем, после короткой волны летнего тепла, с 4 мая температура снова опустилась до апрельских значений, и возвращение ее к нормальным показателям началось лишь в третьей декаде мая. Но в первых числах июня вторглась новая волна холодного арктического воздуха, приблизив значения температуры к экстремально низким. Во многих областях ЕТ в июне еще отмечались заморозки.

В средствах массовой информации аномальное течение погоды весной и летом 2017 г. широко обсуждалось. Высказывались различные мнения: и что это результат действия климатического оружия, и что это один из признаков наступления холодного цикла продолжительностью в 35 лет, но в большинстве случаев утверждалось: это обычная, свойственная погодным процессам, случайная флуктуация температуры. Однако в природе нередко процессы, считающиеся из-за их неизученности случайными, оказывались вполне объяснимыми и закономерными. Поэтому рассмотрим более внимательно эволюцию аномалий температуры на ЕТР.

Что показывают данные наблюдений

В Гидрометцентре России ведется база MIDL, в которой в оперативном режиме по технологии А. Н. Багрова [1] вычисляются аномалии среднесуточной температуры (отклонения от нормальных значений) по данным примерно 2700 метеорологических станций, расположенных в Северном полушарии. Среднесуточные нормы температуры для местоположения каждой станции вычислены по среднемесячным нормам методом кусочно-параболической аппроксимации [2]. В своем анализе мы использовали данные базы MIDL по нескольким станциям ЕТР.

На рис. 1 представлен ход аномалий среднесуточной температуры в Москве за последние 16 мес. Видны их большие межсуточные флуктуации. В работах одного из авторов [3, 4] показано, что внутримесячные (полумесячные и квазинедельные) изменения температуры могут быть связаны с лунно-солнечными приливами. Поэтому ежедневные аномалии температуры сглаживались путем вычисления их скользящих средних за 27 сут значений. Видно, что сглаженная кривая выписывает отчетливую волну с минимумами в ноябре 2016 г. и мае-июне 2017 г. и максимумами в марте и сентябре 2017 г. Размах колебаний аномалий температуры достигает 10°С, а период (интервал времени между одноименными экстремумами) — около 204 сут. Этот интервал практически совпадает с 206-суточным периодом, полученным нами ранее при вычислении периодограммы 43-летнего ряда аномалий температуры Москвы [3, 4, 8]. На том же рисунке приведены расстояния между Землей и Луной в ближайшей к нашей планете точке лунной орбиты.

Опыт показывает, что радиус корреляции аномалий температуры на ЕТ составляет свыше 1000 км. Поэтому московский график хода аномалий удовлетворительно характеризует их сглаженные изменения на всей ЕТР. Однако оппоненты скептически относятся к этому положению. Поэтому мы дополнительно построили графики, аналогичные рис. 1, для станций в Краснодаре, Ростове-на-Дону и Самаре (рис. 2). Они оказались различными только по величине и срокам суточных флуктуаций, а по ходу скользящих средних за 27 сут аномалий температуры — очень схожими друг с другом. Видно, что аномалии температуры всех станций следуют за изменениями перигейного расстояния Луны. Лишь в сентябре-октябре 2017 г. наметилась тенденция более быстрого похолодания, хотя во время максимума перигейного расстояния 13 сентября 2017 г., как и ранее (3 марта 2017 г. и 27 июля 2016 г.), были побиты рекорды максимальной температуры во многих городах ЕТР.

Природа 206-суточного лунного цикла

Цикл 206 суток известен в астрономии как половина главного лунного цикла (412 сут, периода изменчивости длительности лунного месяца). С физической точки зрения цикл 206 суток — это период биений частот аномалистического месяца (промежутка времени между двумя последовательными прохождениями Луны через перигей — 27,55 сут) и синодического месяца (связанного с движением Луны относительно Солнца и соответствующего изменению лунных фаз; он равен 29,53 сут) [4, 8] либо синодического месяца и периода эвекции (искажения орбиты, вызванного влиянием притяжения Солнца) в параллаксе Луны (31,81 сут).

Перигейный конец линии апсид (линии, соединяющей перигей с апогеем) лунной орбиты непрерывно перемещается по небесной сфере с запада на восток, возвращаясь примерно к тому же самому положению относительно звезд через каждые 8,85 года. Наше светило совершает оборот по созвездиям зодиака в том же направлении за 1 год. Поэтому, если перигейный конец линии апсид стартует в момент, когда он повернут к Солнцу, потребуется еще 1,127 года (411,8 дня), чтобы он снова вернулся в исходную конфигурацию. Это верно, потому что частоты (обратные периодам) двух рассматриваемых обращений вычитаются:

$$\frac{1}{1}-\frac{1}{\mathrm{8,85}}=\frac{1}{\mathrm{1,127}}.$$

Понятно, что через 206 сут перигейный конец лунной орбиты сделает половину оборота и будет повернут в противоположном от Солнца направлении. Фаза Луны при этом сменится на противоположную (повторится она через 412 дней).

Детали приливной цикличности

Описанная цикличность взаимных конфигураций двух орбит воздействует на лунные и земные процессы. Например, расстояние между Луной и Землей при прохождении перигея изменяется от 370 тыс. до 356 тыс. км с периодом 206 сут. Этот феномен иллюстрирует рис. 1, где ромбиками нанесены отклонения перигейных расстояний от их среднего значения, составляющего 362 464 км, а динамика изменений изображена пунктирной кривой. Продолжительность лунного аномалистического месяца тоже изменяется от 28,5 до 24,8 сут с периодом 206 сут. Земля в своем движении вокруг барицентра системы Земля — Луна отражает все движения Луны в масштабе 1:81. Поэтому планета имеет аналогичные вариации перицентрического расстояния и угловой скорости месячного обращения вокруг барицентра с периодом 206 сут [4, 8].

206-суточная цикличность особенностей месячного обращения Земли отражается на процессах в земных оболочках, прежде всего в атмосфере и гидросфере. Посмотрим, например, как (по данным работы Ю. Н. Авсюка и Л. Н. Маслова [7]) изменяется наибольший размах колебаний уровня моря во время полнолуний и новолуний в различных портах земного шара.

На рис. 3 видно, что все приливные кривые одинаковых фаз Луны хорошо аппроксимируются синусоидой с периодом примерно 412 сут и амплитудой около 60 см. Период биений (промежуток времени между соседними узлами или пучностями) сизигийных (относящихся к ново- или полнолуниям) кривых равен 206 сут. Этот рисунок информативен в плане зацепки к исследованию механизма формирования 206-суточного цикла аномалий температуры. Он наводит на мысль, что колебания атмосферной циркуляции повторяют динамику сизигийных (самых мощных, поскольку приливообразующие силы Земли и Солнца действуют вдоль одного направления) приливов в океане, что может привести к формированию 206-суточных колебаний температуры воздуха. В частности, на рис. 3 видно, что в полнолуния и новолуния в периоды пучностей сизигийные приливы имеют противоположные фазы, а вблизи узлов эти приливы практически одинаковы. При подобном поведении атмосферного давления это может означать, что в периоды пучностей сизигийных приливов преобладает чередование полумесячных циклонических и антициклонических процессов, а вблизи узлов — их замирание. Такая динамика атмосферных процессов может привести к значительному отличию формирования температурного режима воздуха «во время пучностей» от режима формирования «вблизи узлов». Период этих различий и будет 206 сут.

Однако исследование физического механизма возникновения 206-суточных колебаний температуры воздуха — это задача дальнейшего изучения. Цель нашего сообщения — проинформировать о впервые замеченном явном проявлении 206-суточного лунного цикла в развитии погодных процессов на европейской территории России.

Влияние на сезоны

206-суточный цикл аномалий температуры приводит к нарушению сезонного температурного хода. Например, на ЕТ в 2016 г. вследствие его вклада зима наступила почти на месяц раньше, а лето 2017 г. — на месяц позже обычных сроков. За этим последовал сдвиг лета на август и задержка в наступлении осени. В январе 2018 г. фазы 206-суточного лунного и годового солнечного циклов совпали, и зима, хоть и мягкая и малоснежная вначале, но многоснежная и морозная в конце, состоялась.

На рассмотренном интервале времени совпали два экстремума (максимумы или минимумы) перигейного расстояния и температуры на ЕТР. Вырисовывается интересная зависимость: тяга случаев с рекордной максимальной температурой к максимумам перигейного расстояния, а случаев минимальной температуры — к его минимумам. Так, по данным ежедневного Гидрометеорологического бюллетеня Гидрометцентра России, вблизи максимума перигейного расстояния 1 марта 2017 г. были побиты абсолютные максимумы температуры в Москве, Санкт-Петербурге, Брянске, Ростове-на-Дону, Кирове и ряде других городов. Около последующего максимума расстояния (13 сентября) температура снова превысила установленные ранее для 12 сентября значения максимальной температуры в Великих Луках, Смоленске, Твери, Рыбинске, Симферополе, Анапе, Краснодаре и др. Случаи обновления абсолютных минимумов температуры происходят значительно реже — вероятно, вследствие глобального потепления климата. Около минимума расстояния 26 мая — 20 июня 2017 г. отмечались заморозки на ЕТ и обновились рекорды минимальной температуры в Архангельске, Липецке, Пскове, Тамбове, Уфе и др.

Однако было бы неверно думать, что корреляция перигейного расстояния Луны с аномалиями температуры, представленная на рис. 1 и 2, может существовать постоянно. Весьма вероятно, что описанный случай есть редкий эпизод синхронизации колебаний атмосферной циркуляции с колебаниями геодинамических сил в системе Земля — Луна — Солнце. Некоторые примеры такой синхронизации приведены в работах одного из авторов [4–6]. Понятно, что возможность синхронизации зависит от сезона года. 206-суточный цикл кратен четырем годам в отношении 1:7. Через четыре года фаза данного цикла становится близкой к исходному сезону года. Казалось бы, максимальная корреляция аномалий температуры с перигейным расстоянием должна была бы иметь четырехлетнюю цикличность. Но оказалось, что она тяготеет к восьмилетнему циклу. Через четыре года фазы Луны изменяются на противоположные (вместо новолуний наблюдаются полнолуния). Напомним, что при новолунии Луна находится между Солнцем и Землей, а при полнолунии между Солнцем и Луной оказывается Земля. В этих случаях конфигурация гравитационных сил совершенно разная. Только через восемь лет повторяются и сезоны года, и одноименные фазы Луны, а 206-суточный цикл в изменениях аномалий температуры и перигейного расстояния проявляется при повторении взаимных конфигураций расположения Земли, Луны и Солнца.

Авторы выражают благодарность О. В. Микушиной за помощь в построении графиков.

Литература
1. Багров А. Н., Локтионова Е. А. Новая технология подготовки исходной информации для долгосрочных прогнозов погоды // Метеорология и Гидрология. 1994; 11: 100–109.
2. Гордин В. А. Об обратной интерполяции осредненных значений применительно к климатической информации // Метеорология и Гидрология. 1994; 11: 110–114.
3. Сидоренков Н. С., Сумерова К. А. Биения колебаний температуры как причина аномально жаркого лета 2010 г. на европейской территории России // Метеорология и Гидрология. 2012; 6: 81–94.
4. Сидоренков Н. С. Небесно-механические причины изменений погоды и климата // Геофизические процессы и биосфера. 2015; 14(3): 5–26; Sidorenkov N. S. Celestial mechanical causes of weather and climate change // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2016; 52(7): 667–682. DOI: 10.1134/S0001433816070094.
5. Сидоренков Н. С. О синхронизации атмосферных процессов с частотами системы Земля — Луна — Солнце // Труды Гидрометцентра России. 2016; 359: 33–47.
6. Сидоренков Н. С. О синхронизации частот земных и небесных процессов // Система «Планета Земля». М., 2017; 58–66.
7. Avsuk Yu. N., Maslov L. A. Long period tidal force variations and regularities in orbital motion of the Earth-Moon binary planet system // Earth, Moon, and Planets. 2011; 108(1): 77–85. DOI: 10.1007/s11038-011-9381-8.
8. Sidorenkov N. S. The interaction between Earth’s rotation and geophysical processes. Weinheim, 2009.

---

Подробнее см.: Академик РАН: Ураган в Москве — признак перехода к холодному циклу в 35 лет // EADaily, 30.05.2017.