У Джона Тиндалла возникла проблема. Этот ирландский ученый с экстравагантными баками, блестящий преподаватель лондонского Королевского института в самый разгар его расцвета, пришедшегося на викторианскую эпоху, был знаменит публичными демонстрациями научных принципов с помощью самого современного научного оборудования. (Тиндалл учился под руководством Роберта Бансена, именем которого названа изобретенная им горелка.) В 1859 г. ему для эксперимента понадобились вакуумный насос, длинная латунная трубка, оба конца которой были заложены каменной солью, а также чувствительный термометр, называвшийся термомультипликатором.

Тиндалл хотел решить задачу, которую за 30 лет до этого сформулировал французский ученый Жозеф Фурье. Тот подсчитал, какая часть солнечной энергии достигает Земли и сколько такой энергии отражается Землей в космическое пространство. Чем горячее Земля, тем больше энергии она отражает, и Фурье предположил, что полученная от Солнца и отраженная энергия придут в равновесие при температуре, равной примерно 15 оС. Фурье был неприятно удивлен тем, что, согласно его точным расчетам, реальное энергетическое равновесие возникало тогда, когда средняя температура на планете равнялась бы минус 15 оС. Другими словами, планета должна представлять собой огромный снежный шар.

По мысли Тиндалла, ответ на эту головоломку нужно было искать в том, что атмосфера Земли должна удерживать тепло, как парник, и он решил измерить этот эффект. Поначалу он выкачал воздух из латунной трубки и пропустил через нее термомультипликатор. При этом он зафиксировал то, что и ожидалось: вакуум не поглощает излученное тепло. Затем он добавил смесь кислорода и азота, т. е. два газа, которые составляют 99 % земной атмосферы. Но и тут возникла проблема, поскольку оба этих газа практически не поглощают излучаемое тепло. Похоже было, что атмосфера не могла выполнять роль парника. Так что же все-таки происходило?

Тиндалл уделял особое внимание чистоте воздуха. (В одном из своих экспериментов он очищал воздух, пропуская его через смоченный клейким глицерином контейнер. Через несколько дней частицы, загрязнявшие воздух, прилипли к глицерину, и воздух стал таким чистым, что пища, помещенная в контейнер, не портилась месяцами. Он даже разработал способ измерения загрязненности воздуха: пропускал через него яркий свет и наблюдал за тем, как тот рассеивался.) В данном случае именно чистота воздуха создавала для Тиндалла проблему, поскольку земная атмосфера содержит небольшие концентрации других газов, помимо кислорода и азота. В ней содержится примерно 0,4 % водяных паров и 0,04 % двуокиси углерода, а также аргон и другие примеси. Тиндалл решил, что эти примеси, хоть и казались несущественными, но могли сказаться на результате. Поэтому он добавил немного водяных паров, метана и двуокиси углерода, и тут неожиданно тепло стало поглощаться.

На этот раз Тиндалл был удивлен тем, что эффект оказался таким ощутимым. Несмотря на небольшое содержание водяных паров и двуокиси углерода, трубка поглощала многократно больше излучаемого тепла. Ученый писал, что, «сравнивая один атом кислорода и азота с одним атомом водяных паров, мы можем заключить, что последние проявляют себя в 16 000 раз эффективнее, чем первые. Это потрясающий результат, и он не мог не вызвать противодействия».

Так Джон Тиндалл обнаружил парниковый эффект.

Полтора века спустя в этом эффекте никто не сомневается. Спорят лишь о том, стоит ли обращать на него внимание и, если стоит, что тогда делать. Первая часть вопроса, как мы убедились в предыдущей главе, относится к «непознаваемым эмпирическим путем», т. е. ответ нельзя получить, проведя лабораторный эксперимент, как это сделал Тиндалл. Возникает множество сложностей: в более теплой атмосфере могут образовываться облака, отражающие тепло, но при этом лед растает и отражение тепла уменьшится. Однако если заполярная тундра растает и начнет гнить, то будет выделяться метан, который существенно усилит парниковый эффект. Из-за наличия таких взаимосвязанных факторов, одни из которых усиливают парниковый эффект, а другие уменьшают, вероятный результат определить очень трудно. Тем не менее катастрофический результат тоже возможен.

Мы знаем, что до начала промышленной эры концентрация двуокиси углерода составляла 280 промилле (или 0,028 %). Сегодня концентрация равна 0,039 %. Международные переговорщики сослужили человечеству плохую службу, утверждая, что концентрацию нужно удержать на уровне 450 промилле. Однако мы не знаем, при какой концентрации эффект станет катастрофическим. Некоторые климатологи считают, что 450 промилле – это слишком много. Есть небольшая группа ученых, которые считают, что беспокоиться вовсе не стоит. Например, Рихард Линдцен, метеоролог из Массачусетского технологического института, считает, что концентрация двуокиси углерода в атмосфере может достигать и 10 000 промилле. Но пока никто так и не знает, стоит ли предпринимать какие-либо действия, и именно эта неопределенность повышает вероятность катастрофы.

В этой главе сформулирован еще один вопрос: что нужно предпринимать? В нашем путешествии мы, однако, cтолкнемся с очевидным парадоксом: проблема изменения климата намного сложнее, чем мы о ней думаем, и неспособность осознать ее сложность мешает нам найти адекватное решение.