Во многом облака и есть погода. Это верно и для сторонних наблюдателей, и для метеорологов. В небесах над нашими головами и на горизонте облака разыгрывают непрерывную драму света и мрака, затишья и бури, дождя и снега и почти никогда не повторяются. Самые грозные из них мечут молнии, наскоро взбивают торнадо или выстраивают огромные облачные стены ураганов.

Любой, кто захочет описать, классифицировать, проанализировать и объяснить облака, вскоре будет озадачен их капризностью. Облака намекнули Гамлету, как вернее можно сойти за сумасшедшего, и он сказал, что облако похоже на верблюда, затем на горностая и, наконец, на кита. Прошли века, а облака все еще досаждают синоптикам — и тем, кто предсказывает погоду на завтра, и тем, кто составляет долгосрочные прогнозы изменений климата на суперкомпьютерах.

По всей планете рассеяно множество метеостанций; их данные, а также сведения со спутников обсчитываются на компьютерах, при этом компьютерные модели организованы так, что расстояние между двумя любыми расчетными точками составляет сто километров. Эта гигантская сеть расчетных точек покрывает всю планету, однако отдельные облака проваливаются в ячейки компьютерной сети, словно мелкая рыбешка, ускользающая из рыбацкого невода. Вместо точных данных разработчики компьютерных моделей вынуждены полагаться на теорию о приблизительном поведении облаков. «Погодные модельеры» выдают один за другим противоречивые прогнозы, потому что их программы не могут справиться с непредсказуемостью облаков. В 2004 году Кевин Тренберт, ведущий специалист по моделированию климата из Национального центра атмосферных исследований США, откровенно признался в этом:

 

«Климатические модели не справляются с облаками. Наверное, облака — это самая большая проблема, возникающая в тех случаях, когда мы используем климатические модели, чтобы делать прогнозы насчет глобального потепления».

 

В последующие годы стало очевидно, что имеющиеся компьютерные модели абсолютно бестолковы. Несколько институтов во Франции, Германии, Великобритании и США сравнили результаты десяти моделей атмосферы с данными, полученными со спутников, наблюдавших реальные облака с 1983 по 2002 год. Некоторые модели ощутимо недооценили количество облаков на средних и малых высотах.

Доклад Минхуа Чжана из университета Стоуни-Брук и его коллег был унизительным признанием провала:

 

«Что касается отдельных… типов облаков, разница между результатами моделирования и спутниковыми измерениями достигает нескольких сотен процентов».

 

Климатологи давно мечтали получить более точные данные об облаках, и ответом на их просьбы стали два исследовательских спутника, которые были выведены на орбиту в апреле 2006 года с планируемым сроком службы в космосе около трех лет. Американо-французский «Калипсо» и американо-канадский «КлаудСат» летят поблизости друг от друга, наблюдая одни и те же облака с интервалом в пятнадцать минут, один с помощью поляризационного лазерного локатора, а другой — посредством чувствительного радара с миллиметровой длиной волны. Они способны разглядеть различные слои внутри густых облаков, измерять размеры капель и выделять из них те, которые выпадают в виде дождя. Все это и многое другое спутники выполняют впервые. Еще до их запуска научный руководитель программы профессор Грэм Стивенс из университета штата Колорадо так высказался о глубине нашего невежества:

 

«Новая информация с „КлаудСата“ ответит на элементарные вопросы о том, как в облаках образуются дождь и снег, как осадки распределяются в мире и как облака влияют на климат Земли».

 

Такие признания появились, когда огромные средства направлялись на то, чтобы создать суперкомпьютеры для моделирования климата и научиться предсказывать погоду на сто лет вперед. Несмотря на противоречивые результаты, некоторые ученые продолжали возвещать надвигающуюся катастрофу, которую провоцируют выбросы углекислого газа. Человечество, говорили они, должно остановить промышленное производство, иначе последствия будут ужасны. Несколько академий наук и ведущие научные журналы торжественно заявили, что родилась новая наука об изменениях климата. Мнение тех ученых, кто более четко представлял себе значение облаков и то, как они могут влиять на климат, пренебрежительно отвергалось.

Любой, кто знает, что такое теплые тропические ночи, испытывал на себе парниковое воздействие атмосферных газов. Поверхность Земли излучает тепло в космос в форме невидимых инфракрасных лучей. Поэтому после наступления темноты пустыни становятся весьма холодными. Но во влажных тропиках молекулы воды над нашими головами перехватывают тепло и отражают его обратно к земле, так что вы можете сидеть на террасе в легкой рубашке с короткими рукавами и небрежно потягивать свой вечерний ром.

Это и есть естественный парниковый эффект. Он создается главным образом благодаря водяному пару и совершенно необходим для поддержания на нашей планете условий, пригодных для жизни. Двуокись углерода работает по такому же принципу, поэтому растущее содержание этого газа в воздухе вызывает беспокойство. Но главный вопрос — насколько сильно поднимется температура планеты, если количество углекислого газа продолжит увеличиваться. И если вы примете во внимание реальную роль облаков, то самые зловещие предсказания покажутся вам сомнительными.

Однако не воображайте, что если будут вложены миллиарды долларов, если будут получены детальные данные со спутников, если будет предусмотрено поведение облаков, то в один прекрасный день компьютерные модели выдадут результаты, совпадающие не только между собой, но и довольно близкие к реальности. Причина уязвимости современного компьютерного моделирования кроется гораздо глубже, чем просто в технических несовершенствах. Полагая, что изменения климата в первую очередь зависят от содержания в атмосфере углекислого газа, разработчики программ отводят облакам лишь пассивную роль.

В этой главе мы покажем, что погодой руководят облака. Колебания облачности четко следуют за изменением интенсивности тех космических лучей, которые зависят от магнитного поля Солнца и мало обращают внимания на магнитное поле Земли. Необходимо определить, какие облака наиболее важны с точки зрения климата. И подтверждение тому, что облака играют ведущую роль, мы можем найти возле Южного полюса.

Ресурс облаков

Для нас очевидно, что облака охлаждают землю, когда тучки набегают на солнце в теплый летний денек. Какими бы серыми они ни казались нам снизу, если вы взглянете на облака сверху, например, с горы или из самолета, — они будут сиять белизной. Они отражают обратно в космос около половины поступающего к нам солнечного света, который в противном случае мог бы согреть землю под ними. К тому же они поглощают какую-то часть солнечной радиации.

Житейский опыт подсказывает вам, что облачные ночи обычно менее прохладные, чем ясные, и особенно это заметно зимой, когда яркие звезды — верная примета крепкого мороза. Облака, со своей стороны, тоже создают парниковый эффект, перехватывая жару, сбегающую с поверхности Земли. И хотя они также излучают инфракрасные лучи в космос, вершины облаков холоднее, чем земля, так что потери тепла уменьшаются.

Облака могут оказывать на нашу планету и согревающее, и охлаждающее воздействие и таким образом обеспечивают баланс входящего видимого света и исходящих инфракрасных лучей. Ученые могли лишь предполагать это, до тех пор пока в 1984-м и 1986 годах не были запущены в космос три американских спутника со специальными приборами. Они измерили весь поступающий на планету солнечный свет и исходящее инфракрасное излучение, и в уже начале 1990-х годов стали ясны результаты эксперимента НАСА «Радиационный баланс Земли» (ERBE).

В своей совокупности облака — это мощный «холодильник». Исключение, пожалуй, составляют только тонкие облака, которые в целом обладают согревающим эффектом. Высокие перистые облака настолько холодны — их температура приблизительно минус 40 градусов Цельсия, — что они излучают в космос намного меньше тепла, чем задерживают его в виде инфракрасного излучения, идущего от Земли. С другой стороны, самые эффективные «морозильники» — это густые облака на средних высотах, но в каждый данный момент времени они накрывают не более 7 процентов земной территории.

Зато низкие облака могут покрыть в четыре раза большую площадь. На их долю приходится 60 процентов общего охлаждения. Мало того что они препятствуют солнечному свету, их относительно теплые верхушки эффективно излучают тепло в космос. А лидерство по охлаждению Земли среди низких облаков принадлежит широким и плоским покрывалам слоисто-кучевых облаков, простирающихся над 20 процентами земной поверхности. Чаще всего их можно увидеть над океаном, где они создают для пассажиров межконтинентальных полетов однообразный пейзаж.

Облака уменьшают эффективность солнечного света на 8 процентов. Если ничего больше не менять, а только убрать этот огромный солнечный зонтик, планетарная температура повысится приблизительно на 10 градусов Цельсия. И наоборот, увеличение количества низких облаков лишь на несколько процентов приведет к заметному похолоданию.

Когда облаков в атмосфере Земле становится больше, космонавты на орбите видят, что сияние нашей планеты усиливается. Астрономы на Земле, если вглядятся в зеркало Луны, тоже могут наблюдать этот блеск, поскольку Земля своим призрачным светом освещает те участки, куда не попадает прямой свет Солнца. Чем ярче Земля, тем она холоднее — просто потому, что она больше отбрасывает прочь солнечных, согревающих ее лучей.

Количество облаков меняется год от года. Старательные летописцы записывали местные колебания погоды на протяжении веков, но узнать, как ведут себя облака в целом мире, стало возможным только с появлением первых метеоспутников. Они совершили метеорологическую революцию, показав нам, как разворачиваются основные события погодной драмы внизу, под их камерами. С 1966 года они предоставляют синоптикам постоянные оперативные услуги, все время улучшая качество и увеличивая зону покрытия. Телезрители научились узнавать анимированные спутниковые изображения дождевых облаков или ураганов, властно шествующих своей дорогой.

Начиная с 1983 года «Международный спутниковый проект облачной климатологии» стал объединять данные, поступающие с гражданских метеоспутников всех государств. В рамках этого проекта, осуществляемого под руководством Уильяма Россоу из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (Нью-Йорк), ученые каждый месяц составляют усредненные карты облачного покрова, где поверхность Земли разделена на квадраты со стороной около 250 километров. На картах отлично видны и смены сезонов, и муссоны, которые вносят в климат свою лепту, накрывая Южную Азию пуховым облачным одеялом. Во время климатических эпизодов, называемых Эль-Ниньо, данные, предоставляемые спутниками, говорят о значительных изменениях в распределении облаков над тропической зоной Тихого океана и Южной Америкой. Эти данные также подтверждают, что связь между земными облаками и ритмами Солнца действительно существует.

Пропущенное звено между Солнцем и климатом

В канун Рождества 1995 года Датский метеорологический институт на северной окраине Копенгагена почти пустовал, за исключением отдела метеопрогнозов. Еще одна лампочка горела на другом этаже, где работал Свенсмарк. Он так неистово трудился над своей гипотезой об облаках, что даже рождественские каникулы провел вне семьи, предоставив жену и маленьких сыновей самим себе. До этого он не знал, что Уильям Россоу составляет обобщенные карты облачного покрова на основе спутниковых данных, но когда, в то Рождество, Свенсмарк нашел эти карты в Интернете, они помогли ему понять, что Солнце воздействует на земной климат неизвестным дотоле образом.

После Нового года Свенсмарк должен был перейти в другое отделение института. Он собирался присоединиться к Айгилю Фриис-Кристенсену, руководителю отдела солнечно-земной физики, давно интересующемуся магнитными бурями, полярными сияниями и их очевидной связью с колебаниями льдистости морей, окружающих Гренландию. Фриис-Кристенсен вместе со своим бывшим руководителем Кнудом Лассеном, еще одним знатоком Гренландии, заметил любопытное совпадение между ростом температур в Северном полушарии в течение двадцатого века и ускорением циклов солнечных пятен.

Когда они в 1991 году опубликовали полученные результаты, Фриис-Кристенсен неожиданно для себя оказался в роли защитника первостепенного значения Солнца в деле изменений климата. Роль Солнца обсуждалась почти двести лет, с тех пор как английский астроном Уильям Гершель обратил внимание на интересный факт. Он обнаружил, что в те годы, когда на Солнце мало пятен, цена на пшеницу растет. Но к 1990-м годам большинство климатологов пришли к выводу, что Солнце тут ни при чем. Данные космических спутников демонстрировали, что колебания солнечной активности оказывают незначительное влияние на климат.

Не рассказывая пока ничего Фриису-Кристенсену, его новый работник решил использовать оставшееся до конца 1995 года время, чтобы проверить свое предположение о том, как изменение солнечной активности могло бы оказывать более сильное воздействие. Свенсмарк считал, что космические лучи, которым Солнце разрешает попасть в Солнечную систему, могут управлять облачностью на нашей планете. Больше космических лучей — больше облаков. Ученые из России вынашивали противоположную идею о том, что космические лучи могут уменьшать облачность. Так или иначе, связь между звездами и облаками было очень непросто установить.

Как только Свенсмарк получил данные из всемирной паутины, он увидел, что изменения облачности год от года следуют за колебаниями интенсивности космических лучей. В середине декабря он показал некоторые первые результаты Фриису-Кристенсену. Руководителю отдела солнечно-земной физики идея Свенсмарка о том, что космические лучи могли бы увеличить облачность, показалась не просто очень интересной, но и обоснованной.

Более того, это был тот самый механизм, способный усилить воздействие Солнца на климат, который Фриис-Кристенсен искал в течение нескольких лет. После того как в январе 1996 года Свенсмарк перешел в новый отдел, они вдвоем принялись за исследования. Увлечение Свенсмарка превратилось из хобби в оплачиваемую работу с полным рабочим днем. И даже более, чем с полным.

Одобрение, высказанное будущим руководителем, побудило Свенсмарка отменить свои рождественские каникулы и заняться сбором дополнительной информации. Первоначально он работал со сведениями, полученными метеоспутниками военно-воздушных сил США и спутниками общего назначения серии «Нимбус» (НАСА). Когда после долгих блужданий Свенсмарк набрел наконец на «Международный спутниковый проект облачной климатологии» и смог вытянуть подробные данные за период с середины 1983-го до конца 1990 года, исследования пошли намного быстрее.

К сожалению, разные страны использовали разные типы метеоспутников, а также очень трудно было отличить облака — в температурном смысле — от просто холодных поверхностей, ледяных полей и вершин горных массивов; в результате на спутниковых картах появлялось немало дефектов и сомнительных мест. Из всех данных Свенсмарк выбрал сведения об облачности над океанами, так как подобные наблюдения велись с американских, европейских и японских геостационарных спутников, висящих высоко над экватором. Что касается данных о космических лучах, он остановил свой выбор на среднемесячных подсчетах нейтронов, которые регистрировались станцией нейтронного мониторинга, устроенной Джоном Симпсоном в Клаймаксе, Колорадо.

Совпадение было поразительным. С 1984 по 1987 год Солнце понемногу слабело, и на Землю попадало больше заряженных частиц. Облачность над океанами тоже постепенно увеличивалась: за этот период она выросла приблизительно на 3 процента. Затем, с 1987 по 1990 год, интенсивность космических лучей снижалась, и облачность также уменьшилась — на 4 процента. Эти результаты наводили на мысль, что изменения в облачном покрове, связанные с космическими лучами, могут оказать больший эффект на температуру Земли, чем малые колебания в интенсивности солнечного света.

Облака послушно следовали за космическими лучами. Для норм, принятых в климатологии, эта корреляция была исключительно точна, и Фриис-Кристенсен со Свенсмарком удивлялись, что до них никто не заметил такой очевидной связи. Они бросились завершать свою работу, опасаясь, что другие ученые опередят их с открытием. В конце февраля 1996 года научный труд отправился в журнал «Сайенс» в Вашингтон.

Вместо быстрой публикации, на которую они, признаться, рассчитывали, вернулся длинный список вопросов и поправок. Разобравшись с ними и добавив небольшие пояснения, Свенсмарк и Фриис-Кристенсен поняли, что работа стала слишком объемной для «Сайенс» и ее следует напечатать где-нибудь еще. Тогда Фриис-Кристенсен взялся за редактора «Журнала атмосферной и солнечно-земной физики», надеясь на то, что редакция в скором времени решит вопрос с изданием. В итоге распухший труд был там опубликован, хотя только в следующем году.

Тем временем летом в английском городе Бирмингеме должно было состояться собрание ученых, изучающих космос, и организаторы без всякой задней мысли пригласили Фрииса-Кристенсена для коротенького выступления на тему солнечного воздействия на климат. Заручившись согласием Свенсмарка, Фриис-Кристенсен решил, что, каков бы ни был ответ из второго журнала, ему следует в своей речи кратко изложить найденные ими взаимосвязи. Так получилось, что первой публикацией ученых на эту тему стал небольшой пресс-релиз, напечатанный по запросу Британского Королевского астрономического общества, отвечающего за освещение событий в Бирмингеме.

Публикация была озаглавлена: «Упущенное звено во взаимоотношениях между Солнцем и климатом». Доклад Фрииса-Кристенсена и несколько последующих интервью на ту же тему вызвали краткую вспышку интереса — разве что в Дании этот интерес был достаточно продолжительным. Весьма типичной можно считать реакцию лондонской «Таймс»: в этой газете, на одной из внутренних полос, появилось короткое сообщение, снабженное заголовком: «Взрывающиеся звезды „могут вызвать глобальное потепление“», — кавычки явно подчеркивали, что само издание дистанцируется от содержания материала.

Колдер также был на встрече в Бирмингеме и следил за реакцией с профессиональной озабоченностью. Он уже знал, над чем работают Свенсмарк и Фриис-Кристенсен, и писал с их помощью книгу о Солнце и изменениях климата. Он боялся, что если его коллеги — научно-популярные писатели — узнают об этом открытии, его история покажется устаревшей, когда книга выйдет в свет. Он мог не беспокоиться. За пределами Дании эта тема никого не интересовала — не только до апреля 1997 года, когда вышла в свет его книга «Маниакальное Солнце», но и годы спустя. Это была новость, которую никто не хотел слышать.

Что касается Свенсмарка, он знал, что ему придется побороться за свое открытие, хотя и не подозревал, что война затянется больше чем на десять лет. Если говорить о науке, он выходил один на один с косматым миром природы, и из свалявшихся клочьев данных о космических лучах, солнечных бурях и земной облачности ему следовало вычесать тонкую шерсть, чтобы соткать убедительную историю. Но при этом Свенсмарку приходилось вести борьбу на два фронта, потому что научное сообщество либо нападало на его идеи, либо просто игнорировало их.

«Наивно и безответственно»

Любой ученый, выдвигающий оригинальную идею, вправе ожидать суровой критики со стороны коллег и тем более противников, которые попытаются доказать, что данные, подкрепляющие новую теорию, или сама теория неверны. В сущности, в этом наука и заключается — выкорчевывать ошибки до тех пор, пока не выживут только хорошо обоснованные утверждения. Идея, встреченная гулом возражений, обычно ложна. С другой стороны, мы знаем немало примеров, когда ученые мужи ожесточенно нападали на подлинные открытия или, наоборот, долго упорствовали, отстаивая ошибочные суждения. Конечно, сопротивление критике — не самый приятный процесс, потому что ученые — страстные существа, а не логические роботы. Обычно споры протекают внешне благопристойно, но вот в климатологической науке они приобрели особенно раздражительный характер.

Это нездоровое настроение стало явственно ощущаться в Межправительственной группе экспертов по изменению климата, которая, начиная с 1990 года, принялась грозно пророчить неотвратимое потепление всей планеты. Эти предсказания основывались на том, что за двадцатый век средняя мировая температура выросла — довольно скромно, надо сказать, — и это совпало с увеличением выбросов углекислого газа в атмосферу. Любые предположения, что на рост температуры могли в большей степени повлиять естественные факторы, такие как солнечная активность, — оказались не к месту.

В 1992 году датская делегация в Межправительственной группе экспертов по изменению климата выдвинула робкое предположение, что стоило бы внести воздействие Солнца на климат в список вопросов, заслуживающих дальнейшего изучения. Однако это предложение было с ходу отвергнуто. В 1996 году одна датская газета пригласила председателя группы Берта Болина, чтобы обсудить доклад Фриис-Кристенсена о связи космических лучей и климата, который он сделал на встрече в Бирмингеме. Берт Болин был весьма язвителен в своих оценках: «Я считаю поступок этой парочки, с научной точки зрения, чрезмерно наивным и безответственным».

Довольно странные слова для профессора метеорологии из Стокгольма по поводу доклада, сделанного профессором физики из Копенгагена. В пределах самого Датского метеорологического института Свенсмарк столкнулся с плохим отношением и на личностном уровне. Часто противники его идей вели себя агрессивно: некоторые даже в буфете не хотели близко общаться с тем, у кого дух не захватывало от предположения, что двуокись углерода — ведущий фактор в изменениях климата.

Противники Свенсмарка договорились жестоко раскритиковать его на встрече ученых Северных стран, проводившейся в тот же год в Эльсиноре. Организаторы пригласили и Свенсмарка, чтобы он произнес речь о космических лучах и облаках. На встрече был запланирован обед, где подавали алкогольные напитки, и Свенсмарку выделили время сразу после обеда, чтобы, разгорячившись и расхрабрившись, каждый мог накинуться на неугодного ученого с насмешками.

Среди прочих оскорблений, раздававшихся в адрес Свенсмарка, прозвучало язвительное предположение о том, что он сумасшедший, раз считает, что космические лучи могут влиять на образование облаков. Одной из самых заметных на встрече фигур был Маркку Кулмала из университета Хельсинки, председатель Международной комиссии по облакам и осадкам. Он слушал молча, пока кто-то не обратился к нему и не попросил объяснить, почему идея Свенсмарка неверна. Короткое замечание Кулмула повергло всех в замешательство: «Возможно, он прав».

Неудовлетворенный этим ответом вопрошающий возразил, что исследования Свенсмарка «опасны». Любопытное слово, для того чтобы описать теоретические занятия, не включающие в себя работу с ядами, снарядами или взрывчаткой. Единственное, чему угрожала теория Свенсмарка, были научные представления и общепринятая концепция, так как идея Свенсмарка могла опровергнуть распространенные умозаключения о глобальном потеплении и его причинах.

Государственные фондовые агентства Дании отказывались поддерживать исследования Свенсмарка, конфликтующие с официальной политикой. Зато ему на помощь пришел Фонд Карлсберга, который уже с девятнадцатого века направлял доходы от производства пива на разнообразные захватывающие научные изыскания. Руководство фонда проигнорировало письмо от важного правительственного ученого на имя директора, где тот настаивал, чтобы они аннулировали грант. Даже когда Свенсмарк получил датские награды за свое открытие — ежегодную Премию Кнуда Хёйгора за исследовательскую работу и специальную Премию за исследование энергий «Энергия-Е2», — какая-то часть прессы была возмущена.

Благодаря Фонду Карлсберга Свенсмарк смог заполучить еще одну пару глаз для своей «охоты». Приехавший из Англии Найджел Марш недавно получил степень доктора физических наук в Копенгагенском университете за работу, в которой он по образцам гренландского льда проследил, как менялся древний климат Земли. Марш стал главным соавтором Свенсмарка, и они с удвоенной силой принялись разбираться в том, как космические лучи воздействуют на климат. И к тому же нашли более дружелюбное место для работы.

Удивительная сочетаемость с низкими облаками

Айгиль Фриис-Кристенсен не только возглавлял отделение Датского метеорологического института, но и был научным сотрудником программы по обслуживанию первого датского спутника «Эрстед», созданного для наблюдений за магнитным полем Земли. Фриис-Кристенсену предстояло собрать команду, куда должны были войти более шестидесяти человек из шестнадцати стран. Поэтому у него не хватало времени на дальнейшее изучение космических лучей совместно со Свенсмарком, хотя он и продолжал читать лекции по этому предмету.

К концу 1997 года Фриис-Кристенсен стал директором Датского института космических исследований, позже переименованного в Датский национальный космический центр. Правительство хотело расширить сферу деятельности института, добавив к уже существующей космической астрономии исследования Солнечной системы. Среди новых направлений было также изучение Солнца и его влияния на космическую околоземную среду, магнитное поле и климат. В 1998 году Фриис-Кристенсен пригласил Свенсмарка и Найджела Марша присоединиться к сотрудникам Института космических исследований.

«Международный спутниковый проект облачной климатологии» опубликовал очередную серию данных за период с июля 1983-го по сентябрь 1994 года. В своей новой лаборатории Марш и Свенсмарк всевозможными способами анализировали эти данные, соотнося их с высотой и географическими координатами облаков. Они изучали, какие изменения происходили с низкими, средними и высокими облаками в определенном регионе в течение месяца, и сравнивали полученные результаты с данными из Клаймакса о космических лучах. Работа поглощала все их время и была очень напряженной. К 2000 году они смогли сделать четкий вывод: «Удивительно, но сильнее всего солнечное воздействие заметно на низких облаках».

Кривые вариаций в облачном покрове на различных высотах (сплошные линии) наложены на кривые вариаций в подсчетах космических лучей (пунктирные линии), сделанных на станции в Клаймаксе. На графике, относящемся к большим высотам, эти линии не совпадают, а вот что касается малых высот, там видно четкое соответствие между потоками космических частиц и низкоуровневыми облаками. (Графики Н. Марша и X. Свенсмарка)

Другими словами, это облака, располагающиеся не выше 3000 метров над землей, где меньше всего заряженных частиц, — именно такие облака реагируют на ослабление или усиление потока космических лучей. Вспомним эксперимент НАСА «Радиационный баланс Земли», который еще ранее показал, что как раз низкие облака ответственны за 60 процентов общего охлаждения нашей планеты, вызываемого облачным покровом. Таким образом, признание ведущей роли низких облаков стало важным ключом для расследования связей между космическими лучами и климатом. Для нашего исследования в первую очередь важна интенсивность высокоэнергетических космических лучей, потому что они единственные способны достигать нижних слоев атмосферы.

Статистика показывает: сочетаемость низких облаков и космических лучей, в среднем по годам, набирает 92 очка из 100 возможных — по нормам климатической науки это очень хорошая корреляция. А вот облака на средних и больших высотах против всех ожиданий, кажется, совершенно безразличны к вариациям космических лучей. Наверное, это происходит потому, что на большой высоте заряженные частицы всегда в избытке, зато внизу они достаточно редки, поэтому их вариации более заметны — так же как дождь будет более впечатляющим в пустыне, а не в тропическом лесу. Более того, высотные облака состоят из кристалликов льда, а не жидкой воды, и механизм их формирования может быть совсем иным.

По спутниковым картам видно, что на больших участках Тихого и Индийского океанов и в той области Северной Атлантики, которая лежит между Гренландией и Скандинавией, связь между космическими лучами и низким облачным покровом проявляется особенно сильно. А когда Марш и Свенсмарк включили в свой анализ температуры верхушек облаков, получился еще более наглядный географический рисунок. Стало ясно, что зона, где поведение облаков послушно следует вариациям космических лучей, опоясывает весь земной шар, а ее центральная часть приходится на тропики. Эта зависимость отчетливо прослеживается на огромной территории, охватывающей почти треть поверхности Земли.

Когда поступает больше заряженных частиц, верхушки нижних облаков становятся теплее и, следовательно, излучают больше тепла в космос, усиливая охлаждающий эффект.

Почему температуры вершин облаков должны отвечать на это звездное воздействие? Как предположили Марш и Свенсмарк, наиболее вероятная причина в том, что в воздухе там образуется больше крохотных «точек», на которых могут конденсироваться капли воды. Облака становятся более мглистыми, это верно: хотя сами капельки совсем маленькие, их количество возрастает, — однако в итоге конденсированной влаги образуется все же меньше, и, таким образом, облака получаются более прозрачными для тепла, идущего от Земли. Как сейчас можно видеть со спутников, по меньшей мере две трети облаков над океанами ведут себя таким странным образом.

Подобный же эффект наблюдается в цепочках «облаков», оставляемых идущими в море кораблями. В 1987 году это подтвердил исследовательский самолет университета штата Вашингтон, который пролетел через такие облака, образованные трубами двух океанских судов. Со спутника эти белые штрихи выглядят как инверсионные следы самолетов. На самом же деле клубы отработавших газов находятся намного ниже; они выглядят светлыми полосками — более яркими, чем соседствующие с ними облака, — которые возникают там, где выхлоп корабельных труб подпитывает воздух мельчайшими «точками» — продуктами горения топлива.

Когда образование таких «точек», подстегнутое космическими лучами, происходит в естественных условиях, это может вызвать потепление верхушек нижних облаков по всей Земле. Те коллеги, которые сочувственно отнеслись к гипотезе о космических лучах, предположили, что в нижние слои атмосферы эти «точки» приносят нисходящие потоки воздуха, а сами частички формируются на больших высотах. Однако Свенсмарк и Марш не согласились: они были уверены, что само образование «точек» должно осуществляться в нижних слоях атмосферы — под воздействием тех относительно малочисленных космических лучей, которые сюда проникли. Следующая глава рассказывает, как Свенсмарк разработал лабораторный эксперимент, чтобы проверить это предположение.

Когда Солнце становится активнее

Если бы облачность просто росла и падала каждые одиннадцать лет или около того, в ритме магнитной активности Солнца, регулирующей космические лучи, в целом результат бы выровнялся, и мы не заметили бы сколько-нибудь продолжительного влияния на климат. Но за последние сто лет средняя интенсивность космических лучей заметно упала, что повлекло за собой сокращение облачного покрова и потепление Земли.

На температурных графиках хорошо видно, что в течение двадцатого века средняя мировая температура постепенно увеличивалась и в целом выросла на 0,6 градуса. Около половины этого потепления пришлось на период до 1945 года, когда Солнце увеличивало свою активность, а количество заряженных частиц уменьшалось. Интервал с 1960-го по начало 1970-х — это годы заметного похолодания, которое четко совпало с временным ослаблением магнитного поля Солнца и возросшим количеством космических заряженных частиц. Между 1975-м и 1990 годами солнечная активность вновь стала набирать обороты, интенсивность космических лучей уменьшилась, и потепление вернулось. Именно тогда беспокойство, вызванное приростом углекислого газа в атмосфере, достигло кульминации, и была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

Систематическое измерение потоков космических лучей началось только с 1937 года. Однако нашлись другие возможности, позволившие узнать, как вели себя космические лучи до этого момента, и, следовательно, оценить то влияние, которое они оказывали на климат на протяжении всего двадцатого века. В 1999 году Майк Локвуд и его группа из лаборатории Резерфорда — Эплтона, расположенной неподалеку от Оксфорда, сделали интересное открытие. За двадцатый век магнитное поле Солнца более чем в два раза увеличило свою силу в межпланетном пространстве. Следовательно, общие изменения в космосе довольно хорошо совпадают с колебаниями температур на Земле.

Локвуд рассказал, что к этой мысли ему помогло прийти открытие, сделанное с помощью европейско-американского космического аппарата «Улисс»: ученые убедились, что магнитное поле Солнца действует с одинаковой силой во всех направлениях. «Такого никто не ожидал, но это означает, что мы можем использовать исторические данные, имеющиеся на одном лишь объекте — планете Земля, — чтобы делать выводы об удивительных изменениях, происходящих с самим Солнцем».

Под историческими данными имеются в виду результаты измерений геомагнитного поля, произведенных на поверхности Земли (так называемый аа-индекс), — иначе говоря, сведения о магнитных бурях, — а эти бури, в свою очередь, связаны с напряженностью магнитного поля Солнца, преобладавшей в тот или иной период. «Улисс» зафиксировал, что начиная с 1964 года напряженность солнечного магнитного поля возросла на 40 процентов. Но по расчетам Локвуда выходило, что в начале XX века рост солнечной активности был еще больше, и, таким образом, в общей сложности магнитная активность Солнца с 1901 по 1995 год увеличилась на 131 процент. Это означает, что в 1995 году сила солнечного магнитного поля была в 2,3 раза выше, чем в 1901-м.

В период с 1975 по 1990 год, когда Солнце наращивало темпы своей магнитной активности, детекторы, установленные в городе Уанкайо (Перу), также зарегистрировали сокращение числа космических заряженных частиц в нижнем слое атмосферы. Получив эту поправку, Свенсмарк и Найджел Марш смогли подсчитать, что уменьшение количества соответствующих космических лучей с начала века составило 11 процентов. Переведя эти цифры на язык эффективности облаков, они пришли к выводу, что с того момента, как Солнце стало активнее, облачность на малых высотах снизилась на 8,6 процента. «Потепление в двадцатом веке, связанное с усилившимся излучением на уровне низких облаков, можно приблизительно оценить как 1,4 ватта на квадратный метр».

Это были провокационные цифры, потому что Межправительственная группа экспертов по изменению климата использовала эти же 1,4 ватта на квадратный метр, рисуя картину антропогенного глобального потепления, спровоцированного выбросами углекислого газа. Ожесточенная критика копенгагенских результатов продолжалась. Было выдвинуто предположение, что колебания в облачном покрове, о которых говорит Свенсмарк, не имеют ничего общего с космическими лучами, а служат ответом на вулканические извержения или события Эль-Ниньо. Однако извержения не совпадали по времени с изменениями облачности, и эту возможность пришлось отбросить. А вот совпадения с событиями Эль-Ниньо 1987-го и 1991 годов были довольно убедительным, и их исключили только после дальнейшего анализа.

Другие критики продолжали использовать данные по облакам, давно уже признанные ненадежными «Международным спутниковым проектом облачной климатологии». Многие все еще настаивали, что вариации космических лучей должны были бы в большей степени воздействовать на высокие облака, потому что они подвергаются более сильному излучению из космоса. Забавно: когда Йон Эгилль Кристьянссон и Ёрн Кристиансен из университета Осло повторно исследовали предполагаемую зависимость облаков от космических лучей, они заключили, что четко прослеживается только одна связь — между заряженными частицами из космоса и низкими облаками, — и потому… отбросили эту идею. Обладай они другим складом ума, эти ученые могли бы стать первыми, кто доказал бы, что вариации космических лучей отражаются именно на низких облаках.

Даже после того как в 2000 году Найджел Марш и Свенсмарк опубликовали свои выводы, приведя в доказательство длинную серию данных по облакам, некоторые критики попросту этого не заметили и продолжали искать ошибки в первоначальном труде Свенсмарка и Айгиля Фриис-Кристенсена. И хотя обвинения легко было отмести одно за другим, непрекращающийся поток враждебных научных работ достиг своей цели. Любой, кто не хотел принимать всерьез связь между космическими лучами и климатом, всегда мог сказать, что против этой гипотезы существует слишком много возражений. В 2001 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата все еще была категорична: «Влияние космических лучей на образование облаков остается недоказанным».

Антарктика идет своим путем

К тому времени многие специалисты уже начали осознавать любопытный факт: оказалось, что Антарктика в температурном отношении всю дорогу идет не в ногу с остальным миром. Объяснение такого своенравного поведения может поддержать нашу гипотезу о том, что облака — главные рулевые климата. Свенсмарк начал поиски в этом направлении в 1996–1997 годах, когда все еще работал в Датском метеорологическом институте.

Если говорить о климате, Антарктика в XX веке шла своим путем. Это показывают записи приземных температур, усредненные по двенадцатилетним периодам (нижний график). Если в Северном полушарии шло потепление (верхний график), в Антарктике наступало похолодание, и наоборот. (Графики составлены в Институте космических исследований имени Годдарда, НАСА)

Спутниковые данные, полученные в ходе эксперимента НАСА «Радиационный баланс Земли», показали, что облака согревают Антарктиду, тогда как другие части света они остужают. К тому времени Свенсмарк уже нашел связь между облаками и космическими лучами. Если облаков в целом стало меньше и это объясняет потепление в двадцатом веке, значит, уменьшение облачного покрова над Антарктикой должно было произвести охлаждающий эффект. Однако добыть достоверные температурные данные на поверхности Южного континента — непростая задача. Когда Свенсмарк попытался вычислить воздействие облачного покрова на Антарктику, он недооценил ее независимость в метеорологическом смысле. И так как Свенсмарк не был уверен в надежности своих вычислений, он отложил эту задачку в сторону.

Ветровая карусель ограждает Антарктику от погоды в остальной части мира. Свенсмарк просмотрел этот факт. Сильные западные ветры в Южном океане дисциплинируют моряков. Эти ветры носят странствующих альбатросов в их регулярных путешествиях вокруг Южного континента и возвращают назад, к родным гнездовьям. Эти же ветры управляют Антарктическим циркумполярным течением, представляющим собой гигантское китовое пастбище. Течение проходит по южным границам великих океанов и замыкается в кольцо, отделяя Антарктику от теплых потоков, идущих на юг из тропиков, подобно тому как Гольфстрим и Куросио движутся в обратном направлении — на север, согревая высокие широты Северного полушария.

Подобная круговерть действует и в стратосфере над Антарктикой. В 1999 году астрономы запустили в антарктическое небо аэростатный телескоп «Бумеранг», чтобы выяснить, как вела себя Вселенная после Большого взрыва. Преодолев за десять дней 8000 километров, телескоп оправдал свое имя и приземлился всего лишь в 50 километрах от места запуска — горы Эребус. Антарктический околополярный вихрь намного мощнее и убедительнее своего северного двойника.

В то время как арктический климат старается следить за мировыми тенденциями, Антарктика идет своим путем. Вскоре после неудачной попытки Свенсмарка разобраться в этом вопросе стали накапливаться новые факты, подтверждающие особый статус Антарктики, причем они свидетельствовали в пользу ведущей роли облаков. Сведения поступали с противоположных концов земли, из Гренландии и с Антарктиды, где исследовательские группы приступили к бурению льда. В 1999 году Дорте Даль-Йенсен и ее коллеги из Института Нильса Бора в Копенгагене сравнили температуры льда, полученные ранее при бурении глубоких скважин в Гренландии (проект «Гренландский ледяной керн») и в Антарктиде, на австралийской станции «Купол Лоу». Залегающий на больших глубинах лед накапливает и держит тепло достаточно хорошо, чтобы сохранить «память» о температурах, бытовавших в данной местности на протяжении нескольких тысяч лет. В ходе бурения ученые измеряли температуру внутри ледяной скважины на разных глубинах, что давало точное представление о температурах, царивших в данной местности во времена, когда формировались те или иные слои льда. Даль-Йенсен сравнила данные по северу и югу за последние шесть тысячелетий и выявила четкое чередование температур: «Антарктика склонна согреваться, когда Гренландия „холодная“, и остывать, когда Гренландия „теплая“».

Эти результаты были опубликованы в гляциологическом журнале. Хотя Свенсмарк слышал о результатах из Гренландии, прямо противоположные сведения из Антарктики он пропустил. Когда несколько лет спустя муж Даль-Йенсен, Йёрген Петер Стеффесен, упомянул о них, Свенсмарк ответил, что всегда ожидал чего-то подобного. «Кажется, моя „Эврика!“ его не очень впечатлила, — вспоминал Свенсмарк. — Я продолжал думать о проблеме Антарктики, но у меня были и другие обязательства, которыми приходилось заниматься в первую очередь».

Результаты Даль-Йенсен показали, что в течение малого ледникового периода Гренландия была особенно холодной, а Антарктика — наоборот, относительно теплой. На другой буровой площадке в Антарктике, именуемой «Купол Сипл», Ричард Элли и его коллеги из университета штата Пенсильвания нашли редкие, но отчетливые слои, по которым видно, что лед, находившийся на поверхности, таял под воздействием необычайно теплых летних температур. Таяния льда происходят с определенной периодичностью, и изменения этой периодичности свидетельствуют о вариациях климата. В 2000 году студентка Элли, Сара Дас, объявила о четких выводах, к которым пришла их группа:

«Антарктические льды таяли особенно часто в период с 1550 по 1700 год. За эти 150 лет объем растаявшего льда составил около 8 процентов. Вероятно, тогда летом температуры были необычайно высоки. Этот временной интервал совпадает с периодом низких температур в Северном полушарии — тем периодом, который часто называют малым ледниковым периодом».

 

Дас и Элли проследили историю таяния снегов на протяжении десяти тысячелетий. Их поразил период, начавшийся 7000 лет назад и длившийся приблизительно две тысячи лет, когда лед совсем не таял. В то время как в Антарктике властвовал мороз, Гренландия наслаждалась необычайно теплой погодой. Лед того же периода с буровой площадки «GISP-2» показывает, что за последние 10 тысяч лет лед таял тогда чаще, чем когда-либо.

Другие ученые обнаружили похожие контрасты между Гренландией и Антарктикой в еще более далеком прошлом. Климатологи, придерживающиеся традиционного взгляда на климат, искали объяснения на ощупь, и, конечно, в числе главных подозреваемых у них был типичный «виновник» подобных событий — океанские течения. В 2001 году Николас Шеклтон из Кембриджа выразил общее недоумение этих климатологов: «Может быть, тут работают некие „полярные качели“, перебрасывающие излишек теплоты от одного полушария к другому? В чем причина таких грандиозных колебаний?»

Для Свенсмарка здесь не было парадокса. В общем-то он даже надеялся это увидеть. Когда в 2005 году у него наконец появилась возможность уделить проблеме Антарктики больше внимания, он отказался от термина «полярные качели», так как считал, что оно уводит научные поиски в неправильном направлении. Такой термин предполагал симметричность Северного и Южного полушарий с точкой опоры на экваторе.

В действительности же климат между независимой Антарктикой и остальной частью мира, где климатические тенденции определяются ветрами и течениями, распределен очень неравномерно. Австралазия, Южная Африка и Южная Америка и океаны между ними в климатическом отношении больше похожи на Евразию и Северную Америку, чем на соседствующую с ними Антарктику. Опора каких бы то ни было качелей должна была бы быть на 60 градусов южнее экватора.

Самое подходящее название для таких несовпадений — антарктическая климатическая аномалия. И пока остальные ученые говорили, что климат Антарктиды отстает от остальных континентов, и это вполне ожидаемо, если сделать поправку на океанские течения, Свенсмарк рассматривал события как почти одновременные. Какой бы механизм ни лежал в основе противоположных климатических реакций в Антарктике и в остальном мире, он все еще действует, даже в масштабе нескольких лет.

Температурные записи с 1900 года отражают общее потепление и в мире, и в Антарктике, но отдельные шаги этих областей, пусть и в попутном направлении, не совпадали. Значительные похолодания в Антарктическом регионе в 1920-е и 1940-е годы сопровождались приливами планетарного тепла. Напротив, в 1950-е и 1960-е годы Антарктика сильно потеплела, в то время как остальной мир страдал от переохлаждения. В течение длительного общемирового потепления после 1970-х температуры в Антарктике скользили вниз. На одной из главных британских антарктических научных станций — станции «Галлей», расположенной в заливе Галлея, — похолодание было очень заметным.

Пингвины знают, что происходит

Как объяснить антарктическую климатическую аномалию? Кто из кандидатов на роль предводителя климатических перемен может объяснить ее? Не углекислый газ, потому что он распространяется почти равномерно по всему миру, вплоть до Южного полюса. Предсказания климата, основанные на увеличении выбросов углекислого газа, предполагают одновременное и сильное потепление в полярных регионах обоих полушарий, которого в действительности не происходит. Резкое уменьшение количества озона в верхних воздушных слоях над Антарктикой, известное как «озоновая дыра», могло бы привести к уменьшению температуры на поверхности, потому что озон действует как парниковый газ. Было высказано предположение, что за последнее время в атмосферу попало слишком много созданных человеком фреонов (хлорфторуглеводородов), что и привело к увеличению озоновой дыры. Но если даже так, то выбросы хлорсодержащих фреонов никак не могут объяснить антарктическую климатическую аномалию в исторические и доисторические времена.

Что касается астрономических причин, то интенсивность солнечного света, падающего на Антарктику, варьируется на протяжении тысячелетий, так как орбита, по которой Земля обращается вокруг Солнца, и само положение нашей планеты в пространстве постепенно меняются. В настоящее время Земля ближе всего к Солнцу во время южного лета, но 10 тысяч лет назад этим преимуществом пользовалось северное лето, и Антарктика получала меньше солнечного светового излучения. Это могло бы объяснить, почему ледовые керны Даль-Йенсен показывают, что в период каменного века, шесть тысяч лет назад, Гренландия была относительно теплой, а Антарктика холодной. Однако астрономические изменения (известные как циклы Миланковича) происходят слишком медленно, чтобы оправдать быстрые переключения между северными и южными температурами, какие нам демонстрируют не только льды древних периодов, но и температура воздуха за последние сто лет.

Облачность — это единственный сильный игрок, который непосредственно обосновывает антарктическую аномалию, не нуждаясь ни в каких дополнительных механизмах. Когда облачность уменьшается, мир нагревается, а Антарктида охлаждается. Увеличьте облачность — и мир начнет мерзнуть, в то время как Антарктике станет теплее. Именно такой контраст мы и наблюдаем. Но почему облака воздействуют на Южный континент по-другому?

Снежные поля Антарктики создают самую белоснежную (да простят нам тавтологию) поверхность на планете — она ярче, чем арктический снег, и даже белее, чем вершины облаков. В результате облака поглощают больше солнечного света, чем земная поверхность, а тепло они отражают обратно к земле. Наземные обсерватории на Южном полюсе подтверждают спутниковые данные о воздействии антарктических облаков. Об этом сообщали в своем докладе в 2003 году американские исследователи Майкл Паволонис из университета Висконсин-Мэдисон и Джеффри Ки из Национальной информационной службы спутниковых данных об окружающей среде: «Мы обнаружили, что облака оказывают согревающее влияние на поверхность Антарктического континента в любой месяц года».

Замеры температур гренландского льда проводились уже многие годы, и было хорошо известно, что облака нагревают и гренландский лед. Данные со спутников опять-таки подтверждают, что сокращение облачного покрова над Гренландией приводит к похолоданию. Когда была обнаружена антарктическая аномалия, противоречащие друг другу показания северных и южных льдов должны были, на первый взгляд, вычеркнуть облака из списка «руководителей климата». Но дело в том, что площадь гренландского льда намного меньше, и его поверхность не такая ослепительно-белая, как у Антарктики. К тому же ветры и океанские течения связывают климат Гренландии с Северной Атлантикой, да и с миром в целом. И эти факторы в основном, хотя не полностью, перевешивают согревающий эффект, который оказывают облака на льды.

Используя данные эксперимента «Радиационный баланс Земли», Свенсмарк подсчитал, как может измениться температура поверхности нашей планеты на разных широтах, если облачность немного увеличится или уменьшится. Он выяснил, что, если облачность увеличивается на 4 процента, температура на экваторе должна снижаться на 1 градус по Цельсию и подниматься в Антарктике приблизительно на 0,5 градуса. Если же облачность уменьшается на 4 процента, то цифры остаются прежними, только минус меняется на плюс, а плюс на минус, — следовательно, похолодание в Антарктике тогда составит 0,5 градуса. Даже при меньших колебаниях облачности этих цифр с избытком хватает, чтобы объяснить антарктическую аномалию, наблюдаемую в двадцатом веке.

Остается еще один вопрос. Если текущее глобальное потепление объясняется в целом сокращением облачного покрова, почему же Антарктика к концу столетия оказалась «разгоряченнее», чем была в начале века? Свенсмарк считает, что, несмотря на свою изоляцию, Южный континент мог поучаствовать в общем потеплении благодаря тому, что в атмосфере естественным образом увеличилось содержание водяного пара.

Когда воздух земного шара прогрет, вода легче испаряется. Поскольку водяной пар — самый важный парниковый газ, отражающий назад к поверхности тепло, которое иначе сбежало бы в космос, он должен был усилить общее потепление, спровоцированное сокращением облаков в двадцатом столетии. Избыточный водяной пар пробирается в небо над Антарктикой, говорит Свенсмарк, и его теплое воздействие в конце концов перевешивает похолодание, вызванное уменьшением облачности. Антарктическая климатическая аномалия никуда не делась: несмотря на растущие температуры, мы видим ее сбившиеся шаги и запаздывания.

Основная задача анализа, завершенного в 2006 году, заключалась в том, чтобы подтвердить, что именно облака являются движущей силой, воздействующей на климат. Современные компьютерные модели, используемые для прогнозов погоды, исходят из того, что облака играют второстепенную роль, послушно образуясь или исчезая по воле других, главных действующих лиц. Однако Свенсмарк убедительно доказал, что облака руководят погодой, и потепления и похолодания на Южном континенте, противоречащие целой планете, подтверждают это: «Если облачность отвечает за земной климат, антарктическая климатическая аномалия — это всего лишь исключение, подтверждающее правило».

В 2002 году в Антарктике сильно похолодало. Впервые за сорок четыре года морской лед перекрыл дорогу судам, лишив британскую станцию «Галлей» возможности пополнять запасы еды и питья. Но это не помешало климатологам, твердо придерживающимся традиционных взглядов, не признать аномальное антарктическое похолодание. Они уходили от разговоров на эту тему, утверждая, что существующих температурных измерений пока недостаточно. Зато морские перелетные птицы могут дать фору человечеству в определении климатических тенденций, и их поведение убеждает нас в том, что антарктическая аномалия все еще действует.

Часто, когда хотят привести пример глобального потепления в северных странах, вспоминают, что перелетные птицы стали возвращаться домой раньше обычного. В 2006 году Кристоф Барбро и Анри Ваймерскирх из Центра биологических наук Шизе (Франция) изучали данные о пингвинах Адели, капских голубках и других птицах, гнездящихся в восточной Антарктиде. Внимательно просмотрев все записи за последние пятьдесят пять лет, они обратили внимание на то, что сезон айсбергов стал длиться дольше. По сравнению с 1950-ми годами антарктические птицы опаздывали к своим весенним гнездовьям в среднем на девять дней. Но вывод, к которому пришли исследователи, оказался не в духе господствующих представлений о климате. Барбро предположил, что птицы задерживались, так как испытывали трудности в поиске пищи на море.

Делай проще, дурак!

В сущности, проблема климатологической науки заключается в том, что система, управляющая событиями на земной поверхности, достаточно сложна, и теоретики, подобно шахматистам, могут бесконечно долго играть с ней в игры, двигая туда-сюда льды, воду, воздух и даже сами молекулы, дабы объяснить все, что они захотят. Антарктическая климатическая аномалия уходит корнями в далекое прошлое Земли. В течение последних 10 тысяч лет она также хорошо проявилась в моменты резких поворотов климата, когда он сильно накренялся то в сторону очень холодных событий Хайнриха, то в сторону намного более теплых эпизодов Дансгора-Ошгера, о которых мы рассказывали в первой главе.

Оледенения или потепления, соответствующие таким событиям, относятся к Северному полушарию. В Антарктике эти эпизоды проявлялись иначе. Глубинное бурение льда на площадке «GISP-2» в Гренландии и на американской исследовательской станции «Бэрд» в Антарктике обеспечило ученых великолепным материалом для сравнения. Дабы убедиться в том, что сравниваемые слои льда принадлежат к одному периоду, ученые исследовали повышения и понижения концентрации метана в пузырьках воздуха, попавшего в ледовый капкан. Сопоставление колебаний в содержании метана позволило им сделать необходимые выводы о временных соответствиях. Подсчет атомов тяжелого кислорода, присутствующего во льду, также помог раскрыть тайну древних температур Антарктиды. В 2001 году Томас Блюнье из Принстонского университета и Эдвард Брук из университета штата Вашингтон смогли сделать доклад о главных потеплениях и оледенениях, происходивших на протяжении последних 90 тысяч лет.

 

«В течение этого времени семь основных продолжительных потеплений в Антарктике предшествовали также семи потеплениям в Гренландии, причем шаг между этими событиями составлял от 1500 до 3000 лет. Как правило, антарктические температуры росли постепенно, в то время как гренландские падали или оставались неизменными, и окончание антарктического потепления ясно совпадало с наступлением быстрого потепления в Гренландии».

 

Стараясь найти объяснение этому феномену, некоторые ученые предположили, что океанические течения в Атлантике могли перестраиваться и, вместо того чтобы относить тепло, как обычно, на север, принимались доставлять его через экватор на юг. Но мы видим, что антарктическая климатическая аномалия действует и сегодня, легко «укладываясь» по времени в десять лет, а это слишком короткий срок для реорганизации океанских потоков. В любом случае придумка с течениями слишком сложна и откровенно умозрительна.

При разработке той или иной гипотезы — во всяком случае, так учат студентов — в серьезной науке принято использовать «бритву Оккама». Это принцип экономии, сформулированный средневековым мудрецом Уильямом Оккамом: Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem — «Не следует умножать сущности без необходимости». Кто-то из сотрудников НАСА в свое время перевел это латинское изречение на современный американский английский как «Keep it simple, stupid!» — «Делай проще, дурак!». По первым буквам фразы получается KISS — в этом виде старинный принцип получил ныне широкую известность.

Другими словами, всегда следует предпочитать самую простую гипотезу или объяснение, пока это не мешает работать, и не добавлять никаких лишних допущений или украшений, если их можно избежать. Предлагая свое объяснение температурным выкрутасам во времена ледниковых периодов, Свенсмарк использовал бритву Оккама трижды. Сперва он одним махом «отсек» все сложные механизмы, придуманные лишь для того, чтобы обосновать антарктическую климатическую аномалию, так как считал, что необычное согревающее воздействие облаков на льды Антарктики можно объяснить проще.

После второго взмаха бритвы в качестве простейшей причины остались только космические лучи, подчиняющиеся маниакально-депрессивному Солнцу. И наконец, так как Солнце, очевидно, причастно к смене теплых и холодных эпизодов, произошедших после ледникового периода, не нужно привлекать дополнительные факторы для того, чтобы толковать события, происходившие во время ледникового периода. Про бритву Оккама нам придется вспомнить и позже, когда с помощью этого же механизма взаимодействия космических лучей и облаков мы будем объяснять изменения климата на протяжении миллионов и даже миллиардов лет. И если кому-то покажется, что это слишком жадное использование всего лишь одной гипотезы, мы ответим другим высказыванием — любимой американцами поговоркой: «Не сломано — не чини».

Ну и как вы относитесь к двуокиси углерода? — Да, в общем, с прохладцей…

В качестве причин потепления в двадцатом веке сегодня называют два фактора. Во-первых, это изменения солнечной активности, а во-вторых, вызванное промышленной деятельностью человека накопление в атмосфере парниковых газов, особенно углекислого. Каждая из гипотез, по мнению их приверженцев, может объяснить рост средней мировой температуры на 0,6 градуса в период с 1900 по 2000 год. Очевидно, что обе не могут быть верны, или же потепление должно было бы быть в два раза сильнее.

Возможно, у кого-то, ради сохранения спокойной жизни, возникнет соблазн предположить, что одна половина потепления может быть отнесена на счет Солнца, а другая — на счет двуокиси углерода. Но нам нельзя поддаваться этому соблазну. Настоящая наука не должна быть справедливой или спокойной, ее единственная задача — быть точной и последовательной. Сторонники парниковой теории вынуждены требовать себе большую часть нынешнего потепления, дабы поддержать двойную гипотезу о том, что двуокись углерода — главный виновник изменений климата и что мир сейчас стоит перед лицом теплового удара. Половины им не хватит.

Впрочем, для версии Свенсмарка половины также недостаточно. Как вы увидите в последующих главах, в прошлом космические лучи приводили к куда более драматичным изменениям климата, чем то, что происходит на нашей планете с 1900 года. Если удвоение силы солнечного магнитного поля и последующее сокращение космических лучей не возьмут на себя львиную долю сегодняшнего потепления, то будет трудно объяснить, почему так сильно колебались температуры в иные времена.

В 1998 году ученым стали доступны данные о космических лучах за очень продолжительный период. Харджит Ахлувалия из университета штата Нью-Мексико изучил архивы станций в Челтнеме (Мэриленд) и Фредериксбурге (Виргиния). Эти станции — из тех, что были основаны Скоттом Форбушем, — регистрируют космические лучи на малых высотах и хранят данные с 1937 года. В сочетании с результатами, полученными на аналогичной станции в Якутске, эти данные позволили проследить историю космических лучей до 1994 года.

Использовав материалы, предоставленные Ахлувалией, Свенсмарк сравнил колебания интенсивности космических лучей с изменением температур в Северном полушарии. Графики, составленные по данным разных станций, отчетливо демонстрировали: чем меньше космических лучей, тем меньше облаков и, соответственно, тем выше температурные показатели. Эти графики дружно гарцевали по десятилетиям, делали глубокий нырок, как и ожидалось, между 1960-м и 1975 годами, а затем столь же дружно карабкались к более теплым временам ранних 1990-х.

Сейчас некоторые ученые заявляют, что как раз в 1990-е годы, когда магнитная активность Солнца перестала наращивать темп и стабилизировался уровень интенсивности космических лучей, стало очевидным, что именно углекислый газ вызывает глобальное потепление. Действительно, с конца 1980-х графики магнитной активности и космических лучей рисуют плоские линии вплоть до 2006 года, времени написания этой книги. Между тем температуры продолжали расти, и получается (во всяком случае, на словах), что Солнце — а следовательно, и вариации космических лучей — следует исключить из факторов, влияющих на климат.

Однако история о Солнце и растущей температуре не так однозначна, как кажется. Хотя тенденция к росту активности Солнца, прослеживаемая на протяжении XX века, прекратилась примерно к 1980 году, значительного спада солнечной активности все же не произошло, и она продолжала оставаться на прежнем уровне еще двадцать пять лет. Интенсивность космических лучей продолжала ритмично изменяться, как и ожидалось, в течение каждого солнечного цикла, и тот же ритм обнаруживается практически во всех температурных графиках — это особенно видно, если на кривые изменения температур наложить колебания в потоках космических лучей. Измерения температур на поверхности океана и под ней, проведенные со спутников и аэростатов, ясно доказывают, что Солнце продолжает усиленно влиять на изменения климата.

После 1980 года рост температур в Северном полушарии более всего был заметен на графиках приземных температур. Однако если взять иные параметры, то тенденция к потеплению была либо незначительной, либо отсутствовала вовсе, и это говорило о том, что вклад Солнца неким образом выровнялся. Взять, например, поверхностный слой воды в океане глубиной до 50 метров, который удерживает гораздо больше тепла, чем воздух. Вода четко свидетельствовала: ее температура возрастала и снижалась в простом и однозначном соответствии со спадом или ростом потоков космических лучей, как если бы глобальное потепление вообще остановилось.

Это просто головоломка для климатологов — им надо как-то объяснить, почему земная поверхность к северу от экватора нагревается быстрее, чем все остальное в нашем мире, будь то суша, вода или воздух. Если метеорологические данные верны, то, похоже, на суше Северного полушария работает механизм, не представленный больше нигде. Есть несколько кандидатов на роль этого механизма — например, загрязнение воздуха и изменения в землепользовании, — и уж, во всяком случае, на эти факторы океан не реагирует сколько-нибудь значимым образом.

Но более любопытна другая головоломка: если человечество продолжает непрерывно загрязнять атмосферу углекислым и другими парниковыми газами, то почему практически во всем мире это не вызывает предсказанного сильного роста температур. Например, в Антарктике воздействие парниковых газов не смогло перевесить охлаждающий эффект облаков, и с 1978 по 2005 год площадь морского льда там увеличилась на 8 процентов. И это в регионе, который уже долгие годы служит страшилкой, доказывающей стремительность и неотвратимость глобального потепления, спровоцированного человеком.

Колебания подповерхностных океанских температур полностью подтверждают наши предположения, сделанные в рамках гипотезы о связи космических лучей и облаков. А тенденция к потеплению, якобы вызванному парниковыми газами, которые попали в атмосферу за последние полвека, на деле оказывается намного слабее, чем можно было бы ожидать, если бы их эффект был правильно рассчитан.

В этой связи стоит вспомнить, что писал отец современной климатологии Хьюберт Лэм, работавший в Центре исследований климата в городе Норич, еще в 1977 году:

 

«В конечном счете увеличение двуокиси углерода почти обязательно приведет к потеплению, но, возможно, намного меньшему, чем принято думать».

 

До конца 1980-х годов среди всех кандидатов на роль «предводителя климата» особенным признанием пользовалось Солнце. Если бы в то время уже была известна теория о космических лучах, то это лишь укрепило бы специалистов в их взглядах. Сторонникам парниковой теории пришлось бы трудно, если бы они попытались распространить свое учение, не говоря уже об их пророчествах: мол, грядет нестерпимое глобальное потепление. Теперь, когда вновь показалось Солнце во всем своем величии, вместе с грузом доказательств вернулись и поклонники углекислого газа, дабы оценить, что именно в современном состоянии климата может поработать на их излюбленный климатический механизм.

И словно бы у нас дежа-вю — мы видим, как парниковый углекислый газ вновь встает в очередь с другими претендентами на главную роль в изменениях климата. Здесь и крупные извержения вулканов вкупе с событиями Эль-Ниньо, и содержание пыли и дыма в атмосфере, и концентрация озона, метана и других парниковых газов, и изменившееся землепользование, и, как это ни странно, общее потемнение поверхности Земли из-за растительности, подкармливаемой всем этим излишком углекислого газа.

На основании спутниковых измерений Свенсмарк и Найджел Марш посчитали, что потепление, вызванное сокращением облачности с 1900 по 2000 год, должно было составить 0,6 градуса Цельсия. Спутниковые данные также смогли подтвердить роль облаков в антарктической климатической аномалии. Что касается двуокиси углерода, то, напротив, довольно весомые противоречия мешают признать за ним главную силу, воздействующую на климат.

По разным подсчетам, если содержание углекислого газа увеличится в два раза, то это приведет к подъему температуры как минимум на 0,5 и как максимум на 5 градусов Цельсия. В реальном мире сторонникам парниковой теории остается лишь заявлять, что текущее потепление работает на их гипотезу, и надеяться когда-нибудь доказать, что его вызвал именно углекислый газ, а не что-либо еще. У них нет данных, совпадающих с результатами измерений, проведенных со спутников и на наземных станциях в Антарктике, — словом, со всем, что безоговорочно поддерживает облачную теорию.

Когда Свенсмарка просят прокомментировать вклад углекислого газа в текущее потепление, он сохраняет спокойствие. Было бы разумнее, по его мнению, не вести квазиполитические споры, где каждая сторона старается набрать очки за счет другой, а более точно вычислить, к каким последствиям может привести излишек двуокиси углерода в атмосфере. Тогда можно было бы говорить о том, что углекислый газ отвечает за какую-то часть текущего потепления.

«После того как будет полностью учтен вклад Солнца в потепление и поборники парникового эффекта взглянут на то, что им удалось сохранить, — воздействие двуокиси углерода может оказаться слишком незначительным. А если так, любое глобальное потепление двадцать первого века может оказаться намного скромнее, чем типичные предсказания о 3–4 градусах Цельсия».

 

Все десять лет, после того как в 1996 году на встрече в Бирмингеме Свенсмарк и Фриис-Кристенсен вновь заговорили о Солнце как о ведущей климатической силе и рассказали о существующей связи между космическими лучами и облаками, их оппоненты относились с насмешкой к самой идее о том, что заряженные частицы из космоса могут каким-либо образом принимать участие в образовании облаков. Они заявляли, что нет никакого физического механизма, который объяснял бы это. Эксперимент, проведенный в одном из подвалов Копенгагена в 2005 году, лишил их этой линии защиты и продемонстрировал, как именно взорвавшиеся звезды вносят свои коррективы в облачный пейзаж Земли.

В исторической перспективе эксперимент помог окончательно разобраться с тем, что нужно водяному пару, чтобы из него сформировались облака. И эта часть истории начинается в девятнадцатом веке.