Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата - Свенсмарк Хенрик - Страница 48

В этой главе мы побывали на морском дне близ берегов Африки и посмотрели на звезды Южного Креста. Среди экспонатов этой главы — заточенные каменные ножи и беглецы-пульсары. Предыдущие главы провели нас по оледеневшему перевалу Швейцарских Альп, по магнитной империи Солнца, по теперь уже удаленным спиральным рукавам Млечного Пути и соседним галактикам, все еще беспокоящим наш звездный мир. Мы спустились с вами и на уровень атомов, и лабораторный эксперимент раскрыл нам химические тайны обычных облаков. То, что мы предложили вам, — это ожерелье новых знаний, нанизанных на нитку космических лучей.

В течение девятнадцатого и двадцатого веков научные изыскания, нацеленные на то, чтобы понять, как же устроена природа, раскололись на множество узких специализаций. Таблички на дверях лабораторий с надписями «Антропология», «Астрофизика» или «Атмосферная химия» — это притязания на независимость. Ученым, придерживающимся традиционных взглядов, широкомасштабные исследования, описанные в этой книге, скорее покажутся смехотворными. И каким же образом, — спросят эти ученые, — маленькая группка людей, вовлеченных в эту работу, надеется внести сколь-нибудь заметный вклад в столь большое количество областей специализированных знаний? Наш ответ будет таков: когда учителя разделили содержание науки на легкоуправляемые и, казалось бы, самодостаточные предметы, они слишком мало знали о связях, созданных природой.

С каждым разом, с каждым шагом вперед независимость специализированных областей оказывается иллюзией. В двадцатом веке химия была вынуждена слиться с квантовой физикой, биология — с кристаллографией, геология — с исследованием планет, лун, астероидов и комет. Естествоиспытатели из поколения наших прадедушек сильно удивились бы, узнав о межнаучных связях, которые в наши дни стали уже привычными и проявляются даже в названиях научных дисциплин — таких как астрохимия, молекулярная экология или физика мозга. Исследователи, работающие на переднем крае науки, ныне понимают, что им пора перестать вести себя подобно членам эксклюзивных клубов и начать обмениваться имеющимися у них информацией и идеями. Криминалистика прошла путь от ручных луп и сравнения отпечатков пальцев до использования телекамер наблюдения и анализа ДНК. Так же и те, кто пытается отворить еще не открытые двери природы, должны соединить на своей связке ключи самого разного типа.

Начав с относительно простого утверждения, подкрепленного спутниковыми данными, о том, что космические лучи могут влиять на облачность, Свенсмарк волей-неволей втянулся в разработку новых тем: от физической химии рождающейся в небе серной кислоты до развития Галактики и от аномальной температуры в Антарктике до вечно меняющейся продуктивности биосферы. Ожерелье из космических лучей, облаков и климата почти готово, однако на нитке еще много места для других жемчужин. Изучение уже сделанных открытий и обоснование необходимых выводов могли бы обеспечить работой десятки научных руководителей и аспирантов. Некоторые из таких возможностей будут обрисованы в последней главе.

8. Программа действий для климатологии

Летом 2006 года Свенсмарк с помощью своего сына Якоба продолжил вычисления параметров, описывающих судьбу космических лучей в земной атмосфере. Немецкая программа «КОРСИКА» помогла им с большой точностью рассчитать, что ослабление магнитного поля Земли не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на климат. Как уже было объяснено во второй главе, космические лучи, рождающие те мюоны, которые проникают в нижние слои атмосферы, обладают столь высокими энергиями, что практически «не замечают» никаких изменений в магнитном поле Земли. Если земной магнетизм и влияет на потоки мюонов, то лишь в пределах 3 процентов от общего количества этих частиц, рожденных космическими лучами.

Расчеты, сделанные с помощью программы «КОРСИКА», также пролили новый свет на иные астрономические и солнечные процессы, которые управляют заряженными частицами и климатом, и эти процессы оставляют далеко позади все вопросы, связанные с магнитным полем Земли. После того как несколько остававшихся загадок были решены и многие сомнения растаяли словно по волшебству, Свенсмарк торжествующе воскликнул: «Доказательств множество; наша история похожа на сказку, воплощающуюся в жизнь»[96].

Космические лучи, порожденные каким-либо близким источником, например, сверхновой (именно о них шла речь в предыдущей главе), — это лишь часть общей картины. В гораздо большей пропорции космические лучи содержат в себе другие высокоэнергетические частицы, рожденные очень далеко: многие из таких частиц, покидая Галактику, тоже попадают на Землю. Расчеты показывают, что если взять две равные дозы тех и других космических лучей, то частицы, испущенные взорвавшейся поблизости сверхновой, породят в атмосфере в три раза больше мюонов, чем фоновые космические лучи галактического происхождения. Подсчет бериллия-10 и других специфических атомов, оставленных космическими лучами относительно слабых энергий, которые «работают» лишь на больших высотах, приведет к заниженной оценке воздействия сверхновой на климат. Есть и обратная сторона той же медали: когда магнитное поле Земли ослабевает, число атомов бериллия-10 резко возрастает, однако на высокоэнергетических мюонах, участвующих в облакообразовании и таким образом влияющих на климат, это изменение земного магнетизма почти не отражается.

Магнитное поле Солнца гораздо более влиятельно, чем земное. Расчеты, сделанные Свенсмарком с помощью программы «КОРСИКА», предсказывают, что вариации в ходе одиннадцатилетнего цикла солнечной активности должны приводить к существенным колебаниям в количестве мюонов, достигающих нижнего, двухкилометрового слоя атмосферы, — отклонения могут составлять до 10 процентов. Это совпадает с тем, что фиксируют датчики мюонов близ уровня моря, и объясняет тот факт, что в течение солнечного цикла изменения в облачном покрове составляют 3–4 процента.

Другая загадка, ответ на которую сейчас уже найден, немного напоминала проблему с магнитным полем Земли. Время от времени намагниченная ударная волна, порожденная большим выбросом на Солнце, вызывает резкое снижение числа заряженных частиц, попадающих на Землю, — на 5–10 процентов, а иногда и больше. Как мы рассказывали во второй главе, такие явления получили название Форбуш-эффектов — в честь Скотта Форбуша, их открывшего, — и они должны были бы приводить к заметным сокращениям земной облачности.

Но, как правило, этого не происходит, и отсутствие видимых связей послужило аргументом против гипотезы о том, что космические лучи влияют на образование облаков. Расчеты, сделанные с помощью программы «КОРСИКА», опять подтверждают, что солнечные ударные волны воздействуют на частицы, образующие мюоны, куда в меньшей степени, чем на общий поток космических лучей. Потому-то Форбуш-эффекты и не влияют напрямую на облака, чего от них можно было ожидать. Тем не менее иногда они все же воздействуют на климат. Так, отзываясь на некоторые события, происходившие на Солнце в 1991 году, облачность на Земле действительно уменьшилась.

Занимаясь экспериментальной и теоретической работой одновременно, Свенсмарк, как человек-оркестр, часто работал дома по вечерам и выходным. Маленькая группа его соратников в Датском национальном космическом центре была в основном занята экспериментом «SKY» и изучала химию облакообразования, вызываемого космическими лучами. Не меньше времени отнимали и встречи, разработка документации и прочие подготовительные мероприятия для приближавшегося эксперимента в Женеве. Весной 2006 года Найджел Марш, бок о бок проработавший со Свенсмарком восемь лет, улетел в Норвегию.