Файл: Дружинин, И. П. Космос - Земля. Прогнозы.pdf

зультату одного и того же вида. Это в определенной степени аналогично тому, что происходит с такой устой­ чивой системой, как живой организм, если он попадет

вусловия быстрого повышения или понижения давления

вбарокамере (например, человек при кессонных рабо­ тах). В обоих случаях конечным результатом будет смерть или тяжелая болезнь, которые могут расцени­ ваться как более или менее глубокое разрушение того, что было до этого воздействия, или как перелом хода развития или жизни организма.

Это предположение подтверждается материалами на­ турных наблюдений. Например, как показано ниже (рис. 21), часть переломов многолетнего хода индекса геомагнитной активности Ар точно соответствует сол­ нечным реперам (100%-ное соответствие), но совпадение знаков приращения солнечной активности и этого ин­ декса имеет место только в 78% случаев. Для много­ летних колебаний осадков в бассейне озера .Виктория (рис. 22) это совпадение составляет 59%•

Вотношении многолетних колебаний природных про­ цессов термин «разрушение» может быть отнесен к тому отрезку времени, когда происходит перелом хода этого процесса, характеризующийся сменой знака приращений его количественных показателей. Например, в течение нескольких лет количество атмосферных осадков в том или ином районе неуклонно повышалось. В этом случае их приращения (разности годовых сумм осадков после­ дующего и предыдущего годов) положительны и пере­ лом наступит лишь тогда, когда количество осадков в последующем году будет меньше, чем в предыдущем (приращение отрицательно). Это и есть разрушение сформировавшейся ранее тенденции неуклонного повы­ шения количества осадков.

Как показал анализ, резкие изменения солнечной активности могут считаться ответственными за часть переломов многолетнего хода многих природных про­ цессов на Земле, что подтверждается существенно по­ вышенными (до 1,5—2 раз) относительными частотами переломов точно в годы солнечных реперов по сравне­ нию с другими годами (табл. 8). Эти данные весьма показательны, но могут быть произведены и более стро­ гие оценки с применением специальных критериев.

Для выявления причинно-следственной связи необхо­ димо:

98

Таблица 8

Частоты переломов многолетнего хода природных процессов

4 *

99

а) установление неслучайности появления предпола­ гаемого следствия вслед за предполагаемой причиной, то есть появление его в большинстве случаев, но не обя­ зательно всегда, и б) раскрытие механизма связи. Толь­ ко выполнение обоих условий может обеспечить полный успех.

На первом этапе задача сводится к тому, чтобы вы­ числить частоты переломов в годы солнечных реперов и в другие годы и сделать соответствующие оценки слу­ чайности или неслучайности различий их распределе­ ния. Возьмем для примера переломы и перерывы мно­ голетнего хода планетарного индекса активности земно­ го магнитного поля Ар и сопоставим их с резкими изменениями солнечной активности — всем без исключе-

А р

2 0 -

10 -

-^Р^=Ц*1ЦТ-Гтгд :к _г1 Г к г

Рис. 21. Многолетние колебания земного магнитного поля

I — планетарный индекс магнитной активности Ар (стрелками показаны переломы и перерывы его хода); I I — условная линейка знаков прира­ щений, показывающая переломы н перерывы (нх номера обозначены числами 1—19) многолетнего хода, в том числе точно в годы солнечных реперов (темные прямоугольники)

ния солнечным реперам (на рис. 21 показаны стрелками и черными прямоугольниками) совершенно точно соот­ ветствуют переломы и перерывы (нулевой перелом, когда приращение равно нулю) многолетнего хода ин­ декса. Это дает основание утверждать, что временной сдвиг между предполагаемыми причиной и следствием — менее года.

Если резкие изменения солнечной активности оказы­ вают предполагаемое воздействие на земной процесс, то их проявления должны концентрироваться вблизи сол­ нечных реперов, что должно отразиться на относитель­ ной.частоте переломов многолетнего хода процесса. По рис. 21 мы можем установить, что частота переломов и перерывов в годы солнечных реперов— 100%, в следу­ ющие за ними годы — около 56%, а во все остальные

100

го д ы о к о л о 42%. Разница частот настолько велика, что не остается никакого сомнения в том, что действи­ тельно переломы концентрируются в годы солнечных реперов.

Аналогичный вывод получается и во всех других рас­ смотренных случаях, где разница частот не всегда столь большая, но она выявляется достаточно четко (табл. 8). Всего нами рассмотрено 738 процессо-пунктов с сум­ марной длительностью рядов натурных наблюдений бо­ лее 37 400 лет, и соответствующие частоты оказались равными 79 и 63%. При этом частота переломов в годы солнечных реперов, как правило, больше, чем в следу­ ющие за реперами годы, через один и через два года от них.

Таким образом, можно сделать заключение, что воз­ действия резких изменений солнечной активности на ход земных процессов, видимо, проявляются в большинстве случаев именно в годы ^солнечных реперов, но все же иногда наблюдается сдвиг на один год в сторону запаз­ дывания. А в некоторые годы, когда изменения солнеч­ ной активности очень велики (1935, 1945, 1955, 1960, 1966 и др.), возможно и опережение солнечнообусловлениыми переломами хода земных процессов солнечных реперов на один год. Это объясняется тем, что солнеч­ ные реперы, установлены пока по формальному призна­ ку, а не по характеристике их геоэффективности. На первом этапе исследований это, видимо, единственно целесообразный путь, но в будущем, возможно, будет весьма полезным и уточнение реперов.

С учетом изложенного целесообразно ввести еще одну количественную характеристику рассматриваемой разновидности солнечно-земных связей, которая учиты­ вала бы как запаздывающие, так и опережающие солнечнообусловленные переломы. Назовем ее степенью со­ ответствия ожидаемых и наблюдавшихся солнечнообусловленных переломов многолетнего хода природных' процессов на Земле. Для отмеченных выше индексов магнитной активности она равна 100%. так как за рас­ сматриваемый период времени (1932—1962 гг.) можно было бы ожидать девять солнечнообусловленных пере­ ломов, и в действительности их оказалось столько же. Для всех рассмотренных 738 процессо-пунктов эта сте­ пень соответствия оказалась равной 96%. Иными сло­ вами, из каждых ста ожидавшихся переломов многолет­

101

него хода природных процессов на Земле в действитель­ ности наблюдалось не менее 96!

Эта величина весьма красноречива сама по себе, но кроме нее может быть дана еще одна объективная оцен­ ка, позволяющая судить, случайно пли не случайно выявленное совпадение. Она производится на основа­ нии проверки так называемой нулевой гипотезы, то есть путем оценки вероятности того, что сопоставляемые ка­ чественные признаки независимы (рассматриваемая связь отсутствует). Если эта вероятность мала (менее 1%), то обычно названная гипотеза отвергается и связь признается значимой (реальной); если она велика (бо­ лее 5%), то нулевая гипотеза не отвергается и связь признается не доказанной. Если она находится в преде­ лах 1—5%, то имеющихся данных не достаточно ни для принятия, ни для отказа от нулевой гипотезы. Эти веро­ ятности (5%, 1%, 0,1%, 0,05% и др.) принимаются в качестве нормативов (уровней значимости), которым соответствуют определенные величины числовых крите­ риев.

Если в реальных условиях величина критерия ока­ залась, скажем, больше, чем соответствующая вероят­ ности 1% (то есть больше однопроцентного уровня зна­ чимости), то вероятность того, что нулевая гипотеза вер­

ступили а'2 раз и не наступили у2 раз. Нужно проверить, одинаковы ли вероятности переломов в этих двух се­ риях.

Иными словами, нужно проверить гипотезу, что веро­ ятность переломов в обоих случаях одинакова. Значе­ ние этой вероятности нам неизвестно.

Для проверки этой гипотезы рекомендуется вычис­ лить «критерий различия вероятностей», в качестве ко­ торого может быть использована статистика.

102

~9-21-19-11 ~

Ои оказался больше 1%-ного уровня значимости, кото­ рый при одной степени свободы равен 6,63. Следователь­ но, вероятность того, что вероятности переломов хода индекса в годы солнечных реперов и в другие годы от­ личаются друг от друга лишь в результате влияния слу­ чайных факторов, меньше 1%. Ниже эта величина име­ нуется «вероятностью случайности различия частот (вероятностей) переломов». Эта вероятность весьма ма­ ла, что и позволяет достаточно уверенно (с вероятно­ стью больше 99%) отвергнуть проверяемую гипотезу о равенстве вероятностей переломов в рассматриваемые годы. А это дает основание утверждать, что данные на­ турных наблюдений не противоречат сделанному нами предположению о возможном влиянии резких изменений солнечной активности на рассматриваемый процесс.

Во многих случаях (особенно при длинных рядах наблюдений) более уверенной оказывается оценка зна­ чимости концентрации переломов около лет с наиболее резкими изменениями солнечной активности, если ис­ пользовать более подробную характеристику распреде­ ления частот переломов около солнечных реперов. С этой целью выделяются не две, а три категории лет: годы солнечных реперов, следующие за ними годы, другие годы [80].

Аналогичным образом производятся соответствующие статистические оценки и в других случаях. Наиболее на­ дежными они получаются по длинным рядам натурных наблюдений (некоторые примеры приведены ниже) и по группам процессов. Например, в табл. 9 приведены час­ тоты переломов, критерии значимости и вероятности случайности различия вероятностей переломов в годы солнечных реперов и в другие годы для некоторых групп рек, расположенных на различных континентах. Как вид­ но из таблицы, относительные частоты переломов как

103