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

Вместе с коллегами Карлом Вуншем, Фрэнсисом Бретертоном, Алланом Робинсоном и другими Стоммел разработал план поисков вихря в открытом океане [286] Позже к ним присоединились коллеги из Вудс-Хоула, Массачусетского технологического института, Гарвардского и Йельского университетов, Атлантической океанографической и метеорологической лаборатории Национального управления океанических и атмосферных исследований, Университета Род-Айленда, Университета Джона Хопкинса, Колумбийского университета и Океанографического института Скриппса. . Ученым нужно было точно выверить размер ячеек своей экспериментальной сети: если бы они были слишком велики, вихрь мог остаться незамеченным; если слишком малы – исследователи увидели бы только его часть. По выражению Стоммела, весь океан представлял собой проблему гидродинамики – движения воды – в масштабе «больше лаборатории, меньше звезды». Кроме того, искомый вихрь имел определенные размеры (хотя о них пока можно было только гадать), что требовало соответствующего масштабирования детекторов [287] Stommel, «Future Prospects,» 1536. . В конце концов Стоммел и его коллеги решили, что подходящими по размеру «охотничьими угодьями» будет участок океана площадью около 780 кв. км и глубиной около 4 км. Исследователи намеревались раскинуть сеть из детекторов, а затем, как сидящие в засаде охотники, просто ждать – в надежде на то, что нужный им вихрь пройдет через эту область в течение выделенного для эксперимента времени.

По их расчетам, для охоты на вихрь требовалось шесть судов, два самолета, десятки заякоренных буйковых станций, подводных поплавков, «теряемых» зондов для измерения воздушного потока и – для установки на дне океана – 121 прибор, измеряющий давление [288] Jochum and Murthugudde, Physical Oceanography: Developments since 1950 , 51. . Чтобы развернуть такой сложный комплекс измерительной аппаратуры и обеспечить ее мониторинг в ходе эксперимента, к участию в проекте привлекли 50 океанографов из 15 исследовательских институтов, в том числе разработчиков теоретических моделей, которые впервые вошли в состав океанографической экспедиции [289] B. J. Thompson, J. Crease, and John Gould, «The Origins, Development and Conduct of WOCE,» in Ocean Circulation and Climate: Observing and Modelling the Global Ocean , ed. Gerold Siedler, John Church, and John Gould (San Diego, CA: Academic Press, 2001), 32. . Эксперимент должен был проходить в районе между Бермудскими островами и Флоридой и продлиться четыре с половиной месяца. В нем планировалось использовать новые измерительные станции, созданные на основе гидролокационной технологии «Софар» (SOund Fixing And Ranging, SOFAR), которые можно было заякорить в определенных местах в океане, чтобы они измеряли температуру, скорость и соленость текущей мимо воды. Параллельно с ними должны были использоваться и свободно дрейфующие поплавки, предназначенные для отслеживания движения водных масс.

В случае успеха проекта MODE полученные данные позволили бы уточнить наиболее фундаментальные теории общей циркуляции океана, а это, в свою очередь, открыло бы возможность для уточнения климатических моделей, связывавших в единую систему океан и атмосферу, наподобие той, что была опубликована в 1969 г. Сюкуро Манабе и Диком Уэзеральдом из Лаборатории геофизической гидродинамики Национального управления океанических и атмосферных исследований. Другим ожидаемым результатом было лучшее понимание океана – включая возможное открытие океанической «погоды», – что позволило бы значительно продвинуться в метеопрогнозировании. Короче говоря, планы были амбициозными, и время, казалось, как нельзя лучше подходило для их реализации. Те, чьи голоса имели значение, единодушно сходились во мнении, что проект стоит того, чтобы вложить в него деньги и силы. Но заранее предсказать успех никто не мог: вполне могло случиться так, что заброшенная «сеть для вихрей» ничего не поймает.

Кинопленка того времени передает всю неопределенность момента. Ученые (все с бородами) сидят на зеленой лужайке и обсуждают рабочие вопросы на лоне природы – расслабленные, увлеченные, не соблюдающие никакой субординации. «Мы можем прождать до пенсии, пока там что-нибудь произойдет», – предупреждает один из них; другой выражает беспокойство, что они могут вообще ничего не найти. Чтобы выбрать правильное место для проведения эксперимента, исследователям приходилось полагаться на предположения о динамике океана, для проверки которых, собственно говоря, и предназначался сам эксперимент. Из-за этого было неясно не только то, какие именно данные будут получены, но и будут ли они получены вообще. Главным вопросом оставался выбор рельефа океанического дна – проводить ли эксперимент над относительно ровным или скалистым его участком. Ответ зависел от того, насколько рельеф дна влиял на движение воды над ним. С какой вероятностью тот или иной участок океана мог дать результаты, на которые надеялись океанографы? Карл Вунш заявил, что «такого явления, как типичный участок океана, попросту не существует; каждый его участок уникален». Когда кто-то предложил выбрать для эксперимента границу между скалистым и ровным дном, Вунш ответил, что «такой компромисс вряд ли кого-то удовлетворит». Все засмеялись, но Вунш на самом деле не шутил [290] . The Turbulent Ocean , Centre Films, 1974. .

В конце концов команда MODE остановилась именно на таком компромиссном варианте, выбрав участок с одновременно каменистым и ровным дном в Атлантическом океане (Тихий океан никогда не рассматривался, главным образом по логистическим соображениям). Сам эксперимент также прошел на удивление гладко; между исследовательскими судами и штаб-квартирой была даже налажена горячая линия – прямая телефонная связь. Единственной серьезной проблемой стала потеря центральной заякоренной измерительной станции – обычное дело, когда вы оставляете оборудование без присмотра в открытом океане, – но тем не менее это исчезновение озадачило ученых.

Смелый план себя оправдал. Вихрь был найден и измерен. Проект MODE показал, что вихри не просто обычное и широко распространенное океаническое явление, но что они несут в себе 99 % (!) всей кинетической энергии океана. Их можно назвать океанической темной материей, огромным слоном в комнате, которого океанография не замечала, пока проект MODE не пролил свет на этот феномен. Тайны турбулентности и движения воды постепенно начали открываться ученым, пусть даже на многие вопросы ответов пока не нашлось.

Это был явный успех. Не столь однозначно можно оценить наследие, которое этот проект оставил океанографии. MODE «стал известен как одна из самых жестко управляемых исследовательских программ в истории, к большому недовольству некоторых ученых», – отметил автор статьи в журнале Science . Чтобы достичь консенсуса в такой большой группе, вспоминал участник проекта, «в особенно трудные моменты мы с оппонентами выходили в заднюю комнату и там устраивали интеллектуальные драки, пытаясь выбить друг у друга согласие» [291] Allen Hammond, «Physical Oceanography: Big Science, New Technology,» Science 185, no. 4147 (19 July 1976): 246–247. . Это было далеко от той интеллектуальной независимости, которой так дорожил Стоммел. Успех проекта MODE транслировал широкому научному сообществу, что океанография вступает в новую эпоху – крупномасштабных проектов с большими бюджетами и коллаборацией десятков и даже сотен исследователей, эпоху «большой науки и новых технологий», как было сказано в журнале Science . Но это неизбежно должно было привести к утрате индивидуальной свободы, и именно поэтому успех проекта вызывал смешанные чувства у многих его участников. Фрэнсис Бретертон, теоретик, который с энтузиазмом принял участие в эксперименте, тем не менее заметил, что «было бы катастрофой, если бы этот успех большой науки убедил людей в том, что это единственный способ заниматься океанографией» [292] Hammond, «Physical Oceanography.» .