Лев Файко - Дерзкие мысли о климате

Нельзя сказать, что наши ученые мало работали. У нас постоянно создавались новые институты, интенсивно множились ряды кандидатов и докторов наук, лавиной шли научные публикации. Наша наука не сидела без дела, она не просто двигалась, она бежала и по сей день бежит. Но бежала и бежит без оглядки и потому во многих направлениях заскочила в беспросветные тупики. Оглядываться ей не позволяют многочисленные и строгие бюрократические запреты на повторение пройденного, на дублирование, а бежать заставляли подстегивания призывами «догнать и перегнать»! Ученый, задумавший повторение неверно начатого пути исследования, часто обречен расстаться с наукой. Мысль в жесткой упряжке тематических планов исследований не имеет права лавировать в поисках верного пути. Уклониться от плана значит ничего не сделать. Значит лучше сделать неверно, чем повернуть на более обнадёживающий путь. Негласно принятый в науке принцип, что отрицательный результат есть тоже научный результат, действует исправно и легко покрывает промахи.

Что делает здравомыслящий человек, если, плутая по незнакомой дороге, он уперся в тупик? Он возвращается либо до первого пройденного поворота дороги, либо к исходному пункту и начинает искать дорогу снова. И в этой книге, кратко анализируя современное состояние того или иного спорного представления в области науки о климате, мы будем по возможности каждый раз, не пренебрегая и школьными истинами, начинать с азов. Наверное, не все новые пути, которые мы выберем и по которым пойдём на поиск истины, не все рождающиеся при этом гипотезы или версии окажутся верными, но зато мы лишний раз убедимся, что повторение не просто «мать учения», но и, пожалуй, самый верный способ вывести мысль из тупика.

В начале книги и реже далее встречаются вроде бы уж вовсе лишние, сродни назиданиям, пояснения элементарных понятий о теплообмене. Но не спешите обойти их вниманием, ибо даже в самом понятии «теплообмен» имеются нюансы, способные увести мысль в сторону. А на представлениях о физике фазовых превращениях, знакомых школьникам, основательно спотыкались крупнейшие ученые, трудами которых питалась сама климатология. Мало того, мой опыт общения со многими учеными показывает, что мы очень часто не понимаем друг друга в полемике о теплообмене лишь только потому, что по-разному понимаем явления, сопутствующие намерзанию и таянию льда, теплообмену при парообразовании и так далее.

А истина однозначна.

Во второй части книги мы познакомимся с казалось бы невероятным, но очевидным научным открытием, подающимся из первых рук и послужившим главным толчком для написания этой книги. А какие коренные изменения вносит это открытие во многие важнейшие представления о климате и механизмах его формирования, читатель узнает из многих последующих разделов книги.

Все природные явления на Земле строго регламентируются фундаментальными законами физики. Это верный компас исследователя. Но, как и компас может отклонить стрелку от нечаянно поднесенного к нему кусочка железа, так и писанный физический закон может увести исследователя в сторону от пути к истине, если вы вовремя не заметите, что на его курсе маячит субъективная помеха какого-то недостаточно проверенного, не принятого за истинное, представление. И в книге показывается как недостаточно физически обоснованное представление о якобы обязательном полном балансировании теплообмена земной поверхности с приходящей солнечной радиацией приводило к непреднамеренному нарушению закона сохранения энергии, а вместе с тем и к глубокому искажению показателей теплообеспеченности подстилающей поверхности на разных широтах Земли. Исправив эту ошибку, мы одновременно обнаружим ранее остававшиеся неизвестными разительные различия климатов Земли.

Особенно не повезло известному Второму началу термодинамики, основанному на постулате Клаузиуса и констатирующему вроде бы очевидный факт, что теплота не может сама собой переходить от тела менее нагретого к телу более нагретому. Но многие и многими реально наблюдаемые факты казалось бы противоречат этому постулату возможностью проистекания обратного теплообмена. Обобщение таких фактов и составило суть представления о закономерности неравновесности теплообмена замерзающих водоёмов с внешней средой.

Их очевидность уже не вызывала сомнений, они легко подтверждались многочисленными расчётными проверками и по-новому осмысленными и объясненными фактами. Наконец-то стало ясно, почему вечная мерзлота промерзает очень глубоко, а тут же существующие озера глубоко не промерзают: я увидел, как значительна всюду роль талого стока в переносе энергии, о чём еще редко кто догадывался и ещё много нового, но над всем этим с трудом добытым принципиально новым знанием на многие годы нависла угроза краха, только из-за того, что сама закономерность не согласовывалась с постулатом Клаузиуса. И не случайно я подключился к хору критики этого постулата. И всё-таки сам же нашёл, что передача тепла от более холодной (в среднем за год) атмосферы к более теплой воде замерзающих полярных бассейнов происходит не сама собой, а под воздействием работы внешней силы … земного притяжения, постоянно удерживающей лёд на поверхности воды. И хотя я признал правоту постулата Клаузиуса, не стал исключать из книги и сетования на него, ибо нахожу, что препоны, которые ставит этот постулат, перед исследователями и изобретателями обходятся невосполнимыми потерями. Не должна же из-за этого страдать наука и техника, выдающая и использующая очевидные факты неравновесных процессов, хотя ещё и не получивших в каждом конкретном случае исчерпывающих объяснений.

Ведь живём же мы энергией Солнца, до сих пор доподлинно не зная, почему оно светит и греет и никому не приходит в голову назвать это невозможным.

Найдя разгадку неравновесности теплообмена через плавучий лёд в силе земного притяжения, довелось написать, кажется, новую главу об участии тяготения в формировании климата.

Элементарные рассуждения и описанный в книге простейший опыт, доступный воспроизведению в невесомости, довольно уверенно утверждают нас в мысли, что всё неживое на Земле и на планетах движется, в конечном счёте, не теплом, как всегда понималось, а работой силы притяжения. Тепловые контрасты сами по себе не могут начать движение, если не происходит перемещений подвижных масс сообразно их изменяющейся от нагрева или охлаждения плотности. А такие движения и перемещения, сортируя массы по плотности, может возбудить только тяготение. Так, в зону нашего внимания попал величайший, но не до конца ещё раскрытый закон Всемирного тяготения Ньютона. Я не удержался подметить и его спорные положения, заодно предположив, что полное раскрытие этого закона непременно принесёт с собой множество новых представлений, в том числе о природе климата Земли и планет, и о законах развития планетных систем. Но это дело будущего. А пока мы использовали этот закон для объяснения движений лишь внешних сфер Земли, в том числе и тех, что определяют термику Мирового океана и парниковый эффект атмосферы Земли и планет.