Естественные причины глобального потепления: солнце, вулканы, орбитальные циклы

Спор про потепление часто упирается в один и тот же вопрос: а может, это просто «сам по себе» климат - солнце, вулканы, циклы? Разбираю естественные причины глобального потепления простыми словами, с цифрами, примерами и проверяемыми признаками. Покажу, что действительно двигает температуру Земли без участия человека, на каких временных масштабах это работает, и где естественные силы сильны, а где - нет.

TL;DR

• Главные естественные факторы: изменение солнечной энергии, вулканические аэрозоли, орбитальные циклы (Миланковича), внутренняя вариабельность океана и атмосферы (например, Эль‑Ниньо).
• Они работают, но по-разному: вулканы - кратковременное охлаждение; солнечный цикл - слабая «пульсация»; орбита - очень медленная «ручка громкости» климата на тысячелетиях.
• За последние 50-70 лет их суммарный вклад к долгому тренду близок к нулю или охлаждает. Это видно по спутниковым данным Солнца, по записям вулканов и по моделям с «натурой» и без человека (IPCC AR6, NASA, NOAA).
• Естественная изменчивость меняет погоду и год-два средней температуры, но не может дать устойчивый рост на десятилетиях без внешней «подкачки» энергии.
• Правило большого пальца: если объяснение не называет временной масштаб и знак эффекта - это красный флаг.

Короткий ответ: какие факторы «естественны» и сколько они дают

Начнём с блок-схемы. Естественные источники перемен климата делятся на две группы: внешние воздействия (сколько энергии приходит от Солнца и сколько уходит в космос) и внутренняя изменчивость системы «океан‑атмосфера‑лед» (перераспределение тепла внутри).

Солнечная активность. Солнце «дышит» с 11‑летним циклом. Спутники с 1978 года меряют солнечную постоянную (TSI) очень точно. За это время тренда вверх нет - колебания туда‑сюда примерно на 0,1% по потоку, что даёт около ±0,2-0,3 Вт/м² по подводимой к Земле энергии после геометрии и отражения. Это заметно, но мало для десятилетнего тренда нагрева на градус. Отчёты IPCC (шестой, 2021-2023) оценивают чистое радиационное воздействие от изменений Солнца с 1750 года примерно в +0,05 Вт/м² - это в десятки раз меньше антропогенного.

Вулканы. Большие извержения бросают в стратосферу сульфатные аэрозоли, они отражают солнечный свет и охлаждают планету на 1-3 года. Пример: Пинатубо (1991) - глобальное охлаждение около 0,4-0,6°C в пике. Долгого потепляющего эффекта у вулканов нет: пока аэрозоли выпадают, система возвращается на прежний уровень. Если извержений много, средняя температура чуть ниже, а не выше.

Орбитальные циклы (Миланковича). Ось Земли «шатается», орбита немного вытягивается, а плоскость орбиты поворачивается. Эти медленные изменения перераспределяют солнечное тепло по широтам и сезонам и запускают ледниковые эпохи на десятках тысяч лет. Быстрым потеплением на масштабе человеческой жизни такие циклы не объяснишь. Более того, сейчас чистый орбитальный тренд без человека слегка бы охлаждал высокие широты северного полушария.

Внутренняя изменчивость океана и атмосферы. Эль‑Ниньо и Ла‑Нинья, Тихоокеанская и Атлантическая декадные осцилляции - это «качели» перераспределения тепла. Они двигают погоду и год‑к‑году среднюю температуру на несколько десятых градуса, но не добавляют новой энергии в систему. Поэтому долгого тренда от них не получается: эффект компенсируется в соседние годы и десятилетия.

Космические лучи и облака. Идея такая: больше галактических космических лучей - больше ядер конденсации - больше облаков - холоднее. На деле тренда космических лучей, объясняющего потепление, нет. Эксперимент CLOUD в CERN показал: эффект ионизации на образование аэрозольных частиц существует, но без определённых газов и условий он слаб для масштабного влияния на облачность. Наблюдения за облаками (спутники) не подтверждают долгого «космического» сигнала, который бы грел Землю.

Площади морского льда, снежный покров, растительность. Это в основном обратные связи, а не независимые «двигатели». Потеплело - льда стало меньше - альбедо упало - стало ещё теплее. Но «первый толчок» нужен извне: Солнце, парниковые газы или орбита.

Чтобы не говорить на пальцах, положу всё в компактную таблицу с порядком величин.

Теперь главный вывод из цифр. На шкале нескольких десятилетий естественные факторы дают либо «шум», либо кратковременное охлаждение (вулканы), либо слабую «пульсацию» (Солнце). Этого недостаточно, чтобы объяснить рост глобальной средней температуры примерно на 1,2-1,3°C с конца XIX века, который фиксируют NASA, NOAA, Met Office и Berkeley Earth. Именно поэтому в атрибуции потепления за период после 1950 года роль человека выходит на первый план, а «натура» остаётся за кадром как модулятор.

Как это проверяют: пошаговая логика, простые тесты и рабочие правила

Если хочется не верить на слово, а проверить, действуем по шагам. Этот подход используют в научных отчётах (IPCC AR6) и агентствах вроде NASA и WMO - только у нас версия «на салфетке».

1. Смотрим, сколько энергии приходит и уходит. Датчики CERES на спутниках меряют баланс: сколько Земля получает от Солнца и сколько излучает обратно. С начала 2000‑х заметен положительный дисбаланс порядка 0,7-1,0 Вт/м² - планета накапливает тепло. Внутренняя изменчивость не может долго держать систему «в плюсе», она лишь тасует тепло из океана в воздух и обратно. Значит, есть внешнее воздействие.
2. Сопоставляем «внешние силы» с трендом. Радиативное воздействие от антропогенных факторов к 2019 году оценивается IPCC примерно в +2,7 Вт/м². От Солнца - около +0,05 Вт/м². От вулканов - в среднем отрицательное и прерывистое. Если перевести воздействие в температуру по простой линейке чувствительности (0,5-1,0°C на 1 Вт/м² в транзиентном режиме), видно: антропогенный вклад даёт десятки десятых градуса, солнце - сотые.
3. Смотрим отпечатки (фингерпринты). Для солнечного разогрева атмосфера должна бы греться сверху вниз, а стратосфера - тоже. Для парниковых газов - тропосфера теплеет, стратосфера остывает (меньше излучения уходит, больше задерживается ниже). С 1979 года спутники и зонды показывают именно такую картину: низ прогревается, стратосфера остывает. В плюс к этому: ночи теплеют быстрее дней, зима - быстрее лета в высоких широтах, океан аккумулирует тепло на глубину - это всё «подпись» парникового драйвера, а не солнца.
4. Отделяем «шум» Эль‑Ниньо. Любой год‑рекорд почти всегда совпадает с сильным Эль‑Ниньо (1998, 2016, 2023-24). Но, если убрать влияние ENSO статистически, тренд остаётся почти тем же. Это проверяют и в агентствах, и в университетах. ENSO усиливает или приглушает влияние внешнего фактора, но сам тренд не задаёт.
5. Сравниваем модели с реальностью. Запуски моделей климата с одними только природными факторами (солнце + вулканы) не воспроизводят наблюдаемый разгон второй половины XX века. Те же модели с добавлением парниковых газов и аэрозолей - попадают в «коридор» наблюдений. Это не «доказательство по принуждению», а проверка идеи: если гипотеза «только природа» не может описать график, гипотезу надо расширить.

Полезные правила, которые спасают от ловушек:

• Назови масштаб. Любой фактор имеет «своё время». Вулканы - годы, Солнце - 11‑летние качели, орбита - тысячелетия. Если масштаб не назван - осторожно.
• Определи знак. Вулканы охлаждают, а не греют. Орбита сейчас не должна давать быстрый плюс к глобусу. Космические лучи без тренда - без эффекта.
• Сверь с независимым набором данных. Если график Солнца «как будто» совпал с температурой - сравни со спутниковым TSI после 1978 года, а не с «индексом пятен» из старого учебника.
• Ищи «отпечаток» в вертикали атмосферы и в океане. Тёплая тропосфера + холодная стратосфера, накопление тепла в океане - это не про солнце, это про парниковые газы.
• Не путай причину и обратную связь. Тающий лёд ускоряет потепление, но сам «первым» не стартует процесс.

Немного локального взгляда. В Карелии в последние годы зимы мягче, ледостав на Онего сдвигается, «оттепельные окна» чаще. Это легко принять за «очередной цикл». Но если посмотреть на 30‑летние нормы, тренд тянется вверх десятилетиями. Погодные качели - да. Долгий тренд - от внешнего баланса энергии, а не от капризов очередной зимы.

Примеры из прошлого, чек‑лист для проверки и мини‑FAQ

Хочется реальных историй? Вот три.

• Голоценовый климатический оптимум (8-5 тыс. лет назад). Лето в высоких широтах было теплее, чем в XIX веке. Причина - орбитальные настройки: больше летнего солнца на север. Масштаб - тысячелетия. Темпы - на порядки медленнее, чем сегодня.
• Средневековый климатический аномалия (~950-1250 гг.). Тёплые десятилетия в Европе и Северной Атлантике. Глобально эффект был скромнее и не синхронен. Здесь играли роль естественные колебания океана и, возможно, солнечно‑вулканическая связка, но тренд не был долгим и глобально ровным.
• Палеоцен‑эоценовый термический максимум (PETM, ~56 млн лет назад). Планета резко (по геологическим меркам) потеплела на 5-8°C из‑за выброса углерода из природных резервуаров (вулканизм, метановые гидраты). Это показывает: углерод греет, не важно, откуда он. Разница с сегодняшним днём - скорость: сейчас рост СО₂ в десятки раз быстрее.

Чек‑лист, чтобы быстро проверить любое «естественное» объяснение потепления:

1. Назван ли временной масштаб фактора и совпадает ли он с наблюдаемым трендом?
2. Какой знак эффекта у фактора по физике и наблюдениям (греет/охлаждает)?
3. Есть ли независимые измерения драйвера (спутники для Солнца, оптическая толщина для вулканов, индексы ENSO) и что на них за тренд?
4. Совпадает ли «отпечаток» в атмосфере и океане с ожидаемым от этого фактора?
5. Не путается ли причина с обратной связью (лёд, облака, водяной пар)?

Короткие ответы на самые частые вопросы.

• «Мы выходим из Малого ледникового периода, вот и теплеет». Малый ледниковый - регионально выраженная прохлада в Северной Атлантике (~1300-1850 гг.), связанная с вулканизмом и слабым Солнцем. К середине XX века влияние Солнца выровнялось, а тренд потепления ускорился - как раз когда растёт парниковый фактор. Одной «инерции выхода» на 70‑летний разгон не хватает.
• «Солнце сейчас активнее, чем когда‑либо». Наблюдения спутников с 1978 г. не показывают роста TSI. Индекс солнечных пятен тоже не даёт долгого тренда вверх за последние десятилетия. Если бы грело Солнце, стратосфера не остывала бы.
• «Вулканы выбрасывают больше CO₂, чем люди». Нет. Измерения потоков показывают: современные вулканы - порядка 0,2-0,3 гигатонн CO₂ в год. Человечество - ~36-40 гигатонн CO₂ в год в 2010‑х-2020‑х. Разрыв в сотни раз. Источник: геохимические балансы, обзоры Геологической службы США.
• «Большое извержение может остановить потепление». Может временно охладить на 1-2 года. Дальше, когда аэрозоли выпадут, тренд вернётся, потому что парниковый «педаль газа» останется нажатой.
• «Космические лучи и облака всё объясняют». Долгого тренда космических лучей, совпадающего с потеплением, нет. Эксперименты показывают слишком слабую связь для объяснения глобального тренда без дополнительных условий.
• «А вдруг океан сам по себе отдаёт тепло?» Он и отдаёт, и забирает - это ENSO и декадные осцилляции. Но одновременно растёт запас тепла в мировом океане по данным буйков Argo. Значит, система получает энергию извне, а не просто её перекладывает.
• «Орбита включилась - вот и тепло». Орбитальные изменения слишком медленные, чтобы дать полтора градуса за век. Сейчас фазовый вклад скорее направлен на слабое охлаждение высоких широт без человека.

Немного чисел для тех, кто любит прикидывать «на коленке». Есть полезная линейка: изменение температуры ≈ чувствительность × радиационное воздействие. Если взять транзиентную клим. чувствительность 0,5-1,0°C на 1 Вт/м², то:

• Солнце (порядка +0,05 Вт/м² с 1750 г.) → +0,03-0,05°C, слишком мало.
• Антропогенные факторы (≈+2,7 Вт/м² к 2019 г.) → +1,3-2,7°C потенциально, что соотносится с наблюдаемым ростом при учёте теплопоглощения океаном.

Если вы делаете школьный проект, хорошая мини‑лаборатория такая: скачайте глобальную температуру и индекс солнечной постоянной (TSI), нормализуйте, посмотрите корреляцию по десятилетним средним: сигнал 11‑летнего цикла есть, но долгого тренда от Солнца нет. Для Эль‑Ниньо возьмите индекс ONI, проверьте, как он двигает пики отдельных лет, и как мало меняет многолетнюю линию.

Где искать надёжные числа и графики? В отчётах IPCC (AR6), у NASA GISS, NOAA, Met Office Hadley Centre, в глобальной программе Argo, в записях вулканического аэрозоля (оптическая толщина), в серии спутниковых измерений TSI. Ссылки легко гуглятся по названиям, но важно: смотрите первичные источники и описания методик.

И несколько практичных советов для разговоров на кухне и на парах:

• Не спорьте про год‑рекорд, спорьте про тренд за 30 лет. Годы шумные, тренды - про физику.
• Просите назвать механизм и единицы. «Солнце активнее»? На сколько ватт на квадратный метр, за какой период, по какой серии?
• Фингерпринты решают. Тёплая тропосфера, холодная стратосфера, ночи теплеют быстрее дней - это не про Солнце.
• Сверяйте бюджеты энергии. Океан накапливает тепло - значит, прибавился внешний источник, а не просто «перекидка» внутри системы.

Если коротко, «натура» в климате сильна - она задаёт ритм и шум. Но чтобы поднять весь «оркестр» температуры планеты на десятилетиях, нужен дирижёр, который увеличивает подвод тепла или уменьшает отвод. В последние десятилетия это не Солнце и не вулканы.

Следующие шаги

• Для студентов и преподавателей. Соберите мини‑атрибуцию: возьмите глобальную T (GISTEMP, HadCRUT), индекс ENSO (ONI), TSI, список крупных извержений. Снимите ENSO регрессией, сгладьте 11 лет, отметьте извержения на графике. Обсудите, что «остаётся». Это учит видеть разницу между шумом и драйвером.
• Для любопытных и скептиков. Проверьте «отпечатки» - графики вертикального профиля температуры (радиозонды, спутники), тренды тепла в океане (Argo), дисбаланс энергии (CERES). Если драйвер - Солнце, профиль другой.
• Для журналистов. Не ставьте в один ряд орбиту и Эль‑Ниньо - они живут на разных шкалах. В каждом материале пишите масштаб и знак эффекта. Это гасит мифы на корню.

Неполадки и как их чинить

• Вижу график «температура идеально повторяет пятна на Солнце». Это чаще всего совпадение до 1950‑х и расхождение после. Проверьте спутниковое TSI после 1978 г. и посмотрите, куда делась «идеальность».
• Кто‑то показывает «все вулканы мира за день» как доказательство парникового мифа. Уточните: речь про золу и пар рядом с кратером или про стратосферные аэрозоли? Последних очень мало, и их эффект - охлаждение на 1-3 года.
• График облачности «падает», значит парниковые не при чём. Узнайте, какая серия, какой спутник, как калибровали и чем объясняется тренд. Облачность - обратная связь и очень зависящая от методики величина. Одним графиком её не «назначишь» причиной.
• Аргумент «выхода из Малого ледникового». Спросите: какой механизм, какая цифра воздействия в Вт/м², почему тренд ускорился после 1950‑х, если Солнце не выросло?

Если вы дочитали до этого места, у вас на руках рабочая карта. Естественные факторы есть и важны: они объясняют многие «качели» климата, а в далёком прошлом - даже смену ледниковых эпох. Но на современной шкале жизни одного поколения они не дают нужного знака и силы, чтобы толкать глобальную температуру вверх десятилетиями. И это не вопрос веры - это вопрос баланса энергии, размеров эффектов и «отпечатков» в наблюдениях.