Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

• Название: Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата
• Автор: Хенрик Свенсмарк
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-91678-093-2

Как образуются облака? Оказывается, «виновники» этого процесса — космические лучи. А от облачного покрова зависит температура нашей планеты. Больше космических лучей — на Земле холоднее. Потоки заряженных частиц из космоса уменьшаются — планета теплеет. Так все просто? Нет, конечно же, не просто; картина куда более сложная и… захватывающая!

В своей книге, впервые выходящей на русском языке, датский физик Хенрик Свенсмарк и английский писатель, популяризатор науки Найджел Колдер объясняют, каким образом наше родное Солнце и далекие галактики участвуют в формировании погоды над нашими головами.

---

3. Сияющая Земля — это прикольно (но очень уж холодно)

Модная наука о климате сбита с толку обычными облаками.

Спутники показывают, что облачность меняется в зависимости от количества заряженных частиц. Легче всего поддаются воздействию облака нижних слоев атмосферы, охлаждающие мир.

Облака подтверждают свою власть, согревая Антарктику.

Открытия, уменьшающие вероятность неотвратимого глобального потепления.

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»[23].

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»[24].

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»[25].

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[26]).

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.