Сопоставим наиболее выразительные пики на кривой изменения содержания 14С. Как правило, они объединяют несколько высоких колебаний длительностью в ~200 лет. Можно уловить чередование пиков с довольно определенным периодом — около 2000 лет. Эти сильнейшие особенности очень четко просматриваются как крупномасштабные вариации с периодом ~2400 лет в радиоуглеродном ряду данных за последние 9600 лет после гауссовой фильтрации.

В эпохи, близкие к 1600, 3800, 6100 и 8300 лет назад, концентрация 14С на протяжении по крайней мере тысячелетия была пониженной. Это может свидетельствовать о высокой солнечной активности в названные интервалы. Эпохи ~450, 2700, 5000, 7200 и 9500 лет назад характерны для экстремально низких уровней солнечной активности.

За несколько последних десятилетий собрано достаточно много данных по историческому изменению характеристик глобального климата, по результатам колебаний уровней озер, по выводам кислородного анализа и многих других методов исследования. В результате эти данные позволяют выделить по крайней мере четыре кульминационные фазы синхронного изменения климата в обоих полушариях земного шара:

малая ледниковая эпоха, 560—135 лет назад;

климатический оптимум в раннем средневековье, 1300—800 лет назад;

похолодание “железного” века, 2900—2300 лет назад;

последний климатический оптимум, 6000—7000 лет назад.

Эти фазы хорошо прослеживаются и в изменениях концентрации 14С . Что касается других экстремумов, которые выделены в уровне 14С и могут быть обусловлены колебаниями климата, то в научной литературе можно найти подтверждение этой связи. Так, например, холодный период, наблюдаемый около 5000 лет назад, был выделен по спорово-пыльцевому методу X. Никольсом в осадках болот из шести различных мест северной Канады. Кстати, им же зарегистрированы и все предыдущие похолодания. Цикличность в ~2400 лет была выделена В. А. Дергачевым и В. Ф. Чистяковым и в радиоуглеродных данных за последние ~14 тыс. лет. Эпохи экстремальных состояний климата с такой цикличностью, накладывающиеся на более долговременные изменения климатических показателей, прослежены для последних более чем 50 тыс. лет.

Трудно перечислить все многочисленные временные ряды различных природных данных, из которых можно получить сведения о ~ 2000-летнем цикле. Р. Фейрбэнкс сделал вывод, что в течение последнего перехода от ледникового периода к межледниковью (на интервале 14—8 тыс. лет назад) было два импульса таяния ледниковых вод, разделенных промежутком в ~2500 лет. В. Ф. Чистяковым прослежено появление гигантских протуберанцев, свидетельствующих о необычной мощности явлений на Солнце в 1375 и 1385 гг. до н.э. и в 185 и 1239 гг. н.э. Это совпадает с выделенными по содержанию 14С эпохами высокой солнечной активности.

Рис.6. Крупномасштабные вариации концентрации 14С, выделенные с помощью гауссовых фильтров (стрелки указывают на экстремумы периода ~2400 лет).

Эпохи, длительностью в несколько сотен лет, близ- кие к ~1600, 3800, 6100 и 8300 лет назад, характерны для экстремально низкой солнечной активности, а экстремально высокой солнечной активности соответ- ствуют эпохи ~450, 2700, 5000, 7200 и 9500 лет назад.

Источник такой цикличности окончательно еще не определен. Сделаны лишь различные предположения, включающие источники как земного, так и внеземного происхождения: К. Крир в 1988 г. исследовал связь между этим 2400-летним компонентом и соответствующим циклом в изменениях геомагнитного поля, А. Пестио и др. в 1987 г. - в данных по концентрации 18О в кернах льда и фораминиферах из кернов океанов. Однако имеются очень слабые основания в пользу предположения, связанного с магнитным полем Земли, поскольку не детектировано никакого изменения периодического компонента геомагнитного поля требуемой амплитуды. Можно попытаться объяснить 2400-летнюю линию в спектре 14С земным происхождением вследствие изменяющихся во времени запасов СO2 и обменных скоростей в океане. Большинство имеющихся аргументов свидетельствует в пользу того, что 2400-летний цикл связан, возможно, с климатическими характеристиками.

Дендроклиматологические исследования Б. Шмидта по дубу в 1988 г. указывают на то, что малому ледниковому периоду (1500—1800 гг.) предшествовала холодная эпоха, отстоящая на 2700—2350 лет назад. А еще более ранняя холодная эпоха приходится на интервал времени между 5750 и 4750 гг. считая от современности. Эти климатические эпохи отстоят друг от друга на 2200—2400 лет, и каждая из них совпадает с крупными флуктуациями в содержании 14С, что сильно влияет на калибровку радиоуглеродного цикла. Интересно заметить, что пики кислотности в кернах льда, вызванные, по всей вероятности,^ вулканическими событиями, приходятся на временные интервалы 1400— 2200, 3000—3600 и 5200—6400 гг., которые, как следует из радиоуглеродного ряда, совпадают с периодами высокой солнечной активности.

Эти периоды иллюстрируются многочисленными климатическими характеристиками и связанными с ними процессами: подъемом океанов, донными отложениями морей и озер, колебаниями метана в пузырьках льда, видовым составом органического мира в океанах, кривыми изменений среднегодовой температуры воды, результатами пыльцевого анализа, миграцией людей и т. п. [11]. В схему ~2400-летнего цикла укладывается заселение самых северных палеолитических и неолитических стоянок человека, что также совпадает с эпохами потепления.

Для выяснения естественных источников вариаций климата значительный интерес представляют полученные в 1986 г. Ф. Ротлисбергером уникальные данные по флуктуациям оледенении (наступление и отступание ледников) в течение голоцена для различных районов земного шара: Аляски, Южной Америки, Европейских Альп, Гималаев, Новой Зеландии, Скандинавии. Климатические изменения в наступании и отступании ледников зафиксированы, конечно, главным образом через температуру и осадки, но несомненно, что их флуктуации отражают изменения глобальной средней температуры. В комбинациях данных по осцилляциям оледенении можно выделить девять холодных интервалов. Из них наиболее мощные и продолжительные, длительностью в ~500 лет, приходятся на ~300, ~3300, ~4600, 7400 лет назад, а интервалы меньшей длительностью — на ~600, ~1100, ~1400, 2150 и ~2650 лет назад.

И наконец, приведем возможную структуру 2400-летнего солнечного и климатического цикла, которая начинает вырисовываться из анализа имеющихся данных.

Установлено, что на шкале времени, характеризуемой этим периодом, наблюдается повторение теплых и холодных эпох (малых климатических оптимумов и малых ледниковых периодов), их наблюдают как до оледенения, так и во время оледенения и после него. Усиление солнечной активности сопровождается потеплением климата и наоборот. Так, двум сильным ослаблениям солнечной активности (маундеровскому минимуму в XVII в. и шпереровскому минимуму в XV в.) предшествовал средневековый максимум солнечной активности в Х—XIV вв. Удается выделить три фазы этого цикла: активную, фазу депрессии и спокойную. Активной фазе соответствует высокий уровень солнечной активности и малый климатический оптимум, фазе депрессии — ослабление солнечной активности типа минимумов Маундера и Шперера и, соответственно, малый ледниковый период. Последняя фаза следует за активной. Оценки В. Ф. Чистякова дают для спокойной фазы значение ~800 лет. В среднем такой же величиной могут быть оценены и активная фаза, и фаза депрессии.

Рис.7. Структура 2400-летнего цикла: Т — период, dT — спокойная фаза, DТ — промежуток времени между экстремумами активной фазы и фазы депрессии, Q — современная эпоха, t — текущее время. Следуя данному рисунку, можно сказать, что активность Солнца в своей эволюции выходит или уже вышла на спокойную фазу.

Последняя глубокая депрессия солнечной активности (минимум Маундера) закончилась в начале XVIII в. На протяжении последующих столетий происходил прогрессивный рост (в сочетании с вековыми и 11-летними циклами) солнечной активности, а климат становился теплее. Наиболее мощным был 19-й солнечный цикл с максимумом в 1957 г. В следующих за ним циклах уровень активности был ниже. Судя по всему, многовековой рост солнечной активности уже прекратился. Современный уровень активности Солнца и состояние климата соответствуют, скорее всего, уже спокойной фазе 2400-летнего цикла (при относительно высокой солнечной активности), которая будет длиться несколько столетий. Процессы на Солнце, происходящие в настоящее время, находят свое объяснение как результат наложения циклов различной продолжительности на их активной фазе.

Если минимум 2400-летнего периода в климате отнести к середине малого ледникового периода, то ближайший его максимум подойдет примерно к 2700 г. Поскольку этот цикл длинный, его влияние на климат в течение нашего столетия будет мало. Тем не менее должен быть небольшой постоянный вклад в глобальный тренд потепления, который продолжал существовать на протяжении XX столетия.

Из нашего краткого рассмотрения видно, что радиоуглеродные данные уже сейчас дают чрезвычайно важную и интересную информацию о глобальных природных процессах, связанных с солнечной активностью и изменениями климата.

Радиоуглеродный метод является и, по-видимому, долгое время будет оставаться наиболее информативным для детальных исследований природных процессов на временных шкалах, охватывающих несколько последних десятков тысяч лет. Огромны возможности использования радиоуглерода также и в целях решения экологических проблем, связанных с загрязнением всех оболочек Земли углекислым газом при сжигании ископаемого топлива или во время взрывов атомных бомб.