Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Облака удавалось воспроизводить в лабораторных условиях – это делал еще Джон Тиндаль в середине XIX в., – однако миниатюрным искусственным «созданиям» недоставало всех характерных свойств их естественных собратьев. Начиная с 1950 г. Дейв Фульц в лаборатории Чикагского университета плодотворно исследовал более общие закономерности движения жидкостей с помощью экспериментов, которые он любовно называл экспериментами с «вращающимся тазиком». Он нагревал круглую емкость с водой, раскручивал ее, капал в нее краски, после чего фотографировал изменения потоков воды, которые воспроизводили некоторые из особенностей общей циркуляции атмосферы и океана, такие как струйное течение и атмосферные волны. Используя эту экспериментальную установку, Фульц и другие смогли искусственно воспроизвести некоторые атмосферные явления [218] Один из ранних отчетов об этой работе см.: Herbert Riehl and Dave Fultz, «Jet Stream and Long Waves in a Steady Rotating-Dishpan Experiment: Structure of the Circulation,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (April 1957): 215–231; Oral History Interview with Dave Fultz, http://n2t.net/ark:/85065/d7ks6pzf .

Эти лабораторные эксперименты, безусловно, приносили пользу, но одновременно и разочаровывали, наглядно показывая, насколько важен для понимания океанических и атмосферных процессов масштаб. Сведя океан или атмосферу к модели размером с таз, можно было узнать что-то новое, однако слишком многое оставалось непроясненным. Некоторые считали, что единственный способ по-настоящему понять атмосферу – подвергнуть ее непосредственным экспериментальным воздействиям. Эта идея казалась естественной в годы после Второй мировой войны, завершившейся грандиозным и ужасающим атмосферным экспериментом в небе над Хиросимой и Нагасаки, в результате которого возникло облако совершенно нового типа.

Но, помимо ядерного оружия с его зловещими радиоактивными облаками, были и другие, не столь мощные технологии, существование которых порождало убежденность, что эксперименты планетарного масштаба неизбежны и необходимы для прогресса человеческого знания. Одним из предвестников этой важной трансформации в метеорологической науке стала обычная морозильная камера – новый бытовой прибор, разработанный «Дженерал электрик» в помощь американским домохозяйкам во времена послевоенного беби-бума.

В 1946 г. молодой инженер Винсент Шефер, работавший в лаборатории «Дженерал электрик», экспериментировал с созданием переохлажденных облаков внутри одного из таких бытовых морозильников. Дыша внутрь камеры, он наблюдал, как выдыхаемый им пар конденсируется в облака, после чего вводил в них разные добавки, чтобы стимулировать превращение капель воды в кристаллы льда и, как следствие, выпадение осадков. В конце концов, когда он добавил в камеру сухой лед, из выдыхаемых им облаков пошел снег. Его коллега Ирвинг Ленгмюр предположил, что атмосферные облака в небе будут реагировать так же, как их миниатюрные собратья в морозильной камере. Затем Бернард Воннегут (брат писателя Курта Воннегута) обнаружил, что йодид серебра является еще более эффективным (в расчете на грамм вещества) реагентом для так называемого засева облаков, чем сухой лед. В 1946 г. Шефер провел первые успешные эксперименты по засеву настоящих атмосферных облаков измельченным сухим льдом, что, казалось, открывало новую эпоху процветания, когда сельское хозяйство Соединенных Штатов (особенно в засушливых западных штатах) сможет решать проблему нехватки дождей с помощью нескольких килограммов йодида серебра.

В 1947 г. в рамках проекта «Циррус» Ленгмюр впервые применил эту технологию для засева урагана. Последствия были катастрофическими. Шторм, который двигался на северо-восток над Атлантикой мимо берегов Флориды и Джорджии, вдруг резко изменил направление и пошел на запад, где обрушился на побережье Джорджии и Южной Каролины. Хотя наблюдатели на борту самолета, проводившего засев, не зафиксировали каких-либо изменений в структуре или интенсивности шторма (что могло бы указывать на то, что именно засев был причиной изменения его направления) и несмотря на нанесенный ураганом ущерб, Ленгмюр заявил об успехе эксперимента [219] H. E. Willoughby, D. P. Jorgensen, R. A. Black, and S. L. Rosenthal, «Project Stormfury: A Scientific Chronicle, 1962–1983,» Bulletin American Meteorological Society 66, no. 5 (May 1985): 505. . Пострадавшие города подали в суд, и к засеву облаков отныне стали относиться как к источнику не только потенциального благоденствия, но и высокого риска.

Такие эпизоды показывают, насколько сильно было желание подчинить себе погоду, несмотря на то что физика облаков по-прежнему оставалась малоизученной областью: до конца не было понятно даже то, какую именно роль играли реагенты, или инициаторы кристаллизации, в провоцировании выпадения осадков. Впечатленный этими событиями брат Бернарда Воннегута Курт написал свой знаменитый роман «Колыбель для кошки», сюжет которого разворачивается вокруг изобретения опаснейшего вещества под названием «Лед-9» (вымышленного эквивалента йодида серебра), превращавшего все, к чему оно ни прикасалось, в лед. Послание, которое нес в себе катастрофический финал этого романа, было таким же прозрачным, как и сам смертоносный лед: вмешательство в природу может привести к гибели планеты.

Между тем расстояние между смелыми мечтами и непреднамеренными последствиями оказалось гораздо короче, чем можно было ожидать. В 1957 г. Роджер Ревелл и Ганс Зюсс опубликовали статью, в которой назвали растущую эмиссию углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива «крупномасштабным геофизическим экспериментом» [220] Roger Revelle and Hans Suess, «Carbon Dioxide Exchange Between Atmosphere and Ocean and the Question of an Increase of Atmospheric CO2 during the Past Decades,» Tellus 9, no. 1 (February 1957): 18–27. . Эта знаменитая фраза воспринимается теперь как пророчество, одно из первых предупреждений человечеству о рисках неконтролируемого вмешательства в климатическую систему планеты. Но Ревелл и Зюсс делали акцент не на рисках, а на новизне ситуации, отмечая, что этот эксперимент «не мог произойти в прошлом и не может быть повторен в будущем». Вместо того чтобы предупреждать об опасности неконтролируемых выбросов, Ревелл и Зюсс призывали своих коллег-ученых воспользоваться этой беспрецедентной возможностью для изучения океана (фактически именно об этом мечтал в свое время Россби, размышляя о возможности исследовать климатические механизмы посредством покрытия полярных шапок угольной пылью). Они использовали термин «эксперимент» в классическом смысле – как научное испытание, призванное прояснить как можно больше из того, что пока неизвестно. «Этот эксперимент, если он будет надлежащим образом задокументирован, может дать нам более глубокое понимание процессов, определяющих погоду и климат». Другими словами, тщательное измерение и наблюдение могли превратить непреднамеренное (и неконтролируемое) вмешательство в полезный научный эксперимент. Как и Малкус и Риль, Ревелл и Зюсс настоятельно рекомендовали посвятить грядущий Международный геофизический год скрупулезному сбору данных, чтобы отследить путь этого избыточного углекислого газа через «атмосферу, океаны, биосферу и литосферу» [221] Revelle and Suess, «Carbon Dioxide,» 20. .