Том Джексон - Взламывая планету Земля

В 1870-х годах члены экспедиции «Челленджер» обнаружили область с неровным морским дном в центре Атлантики. В 1953 году была открыта самая большая по протяженности горная цепь, скрытая под водами океана.

Срединно-Атлантический хребет петляет по дну океана, но не соприкасается с континентами.

Ученые на борту судна «Челленджер» изучали возможные пути прокладки трансатлантического телеграфного кабеля. Позже исследователи проявляли к рельефу дна более научный интерес. Изобретение эхолота сильно облегчило им задачу — эхолот отправляет в воду резкие звуковые импульсы и принимает эхо, отраженное от морского дна. Это был более быстрый и точный метод картографирования морского дна по сравнению с методами, существовавшими ранее. К 1925 году зондирование, проведенное немецким научно-исследовательским судном «Метеор», показало, что неровный рельеф под водой представляет собой протяженную систему подводных хребтов, которые огибали южную оконечность Африки и заходили в Индийский океан.

Только в 1950-е годы была составлена наглядная карта всей системы, во многом благодаря работе американских геологов и картографов — Мориса Юинга, Брюса Хейзена и Мари Тарп. Юинг и Хейзен собирали данные зондирования на борту исследовательского судна «Верна». Женщинам было запрещено «работать в полях» на исследовательском судне, поэтому Тарп, вернувшись в Нью-Йорк, объединила полученную информацию с данными об океаническом дне, собранными исследователями Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе. В 1953 году она показала самую подробную на сегодняшний день карту дна всей Атлантики, где по центру проходили высокие хребты с глубокими равнинами между ними. Это был Срединно-Атлантический хребет, и как было открыто позднее, только часть подводной горной цепи, простирающейся от Арктики до восточной части Индийского океана. Вскоре выяснили, что область хребта была сейсмически-активной (и остается такой до сих пор), а вулканические острова, такие как Исландия, сформировались в местах, где часть хребта пробила поверхность.

Изобретение фатометра, прибора типа эхолота, созданного Гербертом Гроувом Дорси в 1928 году, произвело революцию в области океанографии.

Чтобы предсказать погоду, нужно взять исходные условия и попробовать спрогнозировать, как они изменятся к определенному моменту в будущем. Но возможно ли смоделировать погоду для всей планеты?

Климатическая модель Национального управления океанических и атмосферных исследований показывает возможные изменения средних температур по всему миру к 2050 году.

В 1956 году Норман Филлипс, метеоролог из Института перспективных исследований в Принстоне, создал математическую систему моделирования ежемесячных изменений тропосферы. Он запустил ее на компьютере и получил реалистичную модель климата. К тому же, можно было ускорить время и посмотреть состояние атмосферы и океанов через много лет в будущем. Система содержала информацию о погодных явлениях, карты ветров, дующих как у поверхности Земли, так и на границе со стратосферой (реактивный поток). Филлипс, создав общую модель циркуляции, по сути, создал первую модель климата. Это было большим прорывом, хотя никто не верил, что эта модель сможет точно предсказать, что случится с климатом в следующем году или через год. Зато она показывала, что погода и климат — это явления, которые можно смоделировать с помощью математики и достаточной вычислительной мощности. Со времен прорыва Филлипса климатические модели непрестанно совершенствуются, чтобы как можно точнее повторить такую систему, как планета Земля.

Первым человеком, использовавшим математические методы для предсказания погоды, был британец Льюис Ричардсон. В 1922 году он создал прогноз на 6 часов вперед на основе текущего состояния атмосферы. Однако он делал его вручную и у него ушло на это 6 недель — соответственно, его прогноз устарел. Чтобы ускорить процесс, нужна была программируемая вычислительная машина. Возможно, мы могли бы назвать ее компьютером. К концу 1940-х годов для армии США был собран один из первых электронных компьютеров (ЭНИАК, см. на фото), в 1950 году его использовали для расчета прогноза погоды. Он работал на основе упрощенной системы, но мог довольно быстро выдать результат и был полезным предсказывающим устройством. В 1954 году шведские метеорологи пользовались программой ЭНИАК для составления регулярных прогнозов.

В первые дни космической гонки люди грезили о том, какие преимущества им даст система наблюдения за погодой из космоса. К началу 1960-х годов данные со спутника уже использовались для улучшения качества прогнозов погоды.

Спутники ТИРОС были на орбите лишь около 80 дней. Современные модели спутников отправляют высоко на геостационарные орбиты, где они могут находиться в течение многих лет.

Первыми искусственными аппаратами, запущенными в космос, были летающие бомбы, разработанные немцами. Когда эти технологии были захвачены американскими учеными, люди увидели преимущества их гражданского использования (хотя у бомб все еще было много сторонников). Если бы спутник мог отправлять из космоса снимки атмосферы в режиме реального времени, мы бы перенесли прогнозирование погоды за пределы этой планеты. Так оно и случилось.

Первым американским космическим кораблем был «Эксплорер 1», его запустили в спешке в январе 1958 года, чтобы потягаться с успешным запуском советских спутников («Спутник 1» и «Спутник 2») в 1957 году. Ракета-носитель «Эксплорера 1» не смогла выйти на орбиту, в отличие от советских «Спутников», но несмотря на явный подтекст соперничества времен холодной войны, космический корабль был запущен под предлогом геофизического эксперимента — и это принесло свои результаты. «Эксплорер» открыл мощные магнитные полосы высоко над Землей. Они названы радиационными поясами Ван Аллена в честь ученого НАСА, который их обнаружил. Радиационные пояса Ван Аллена отвечают за отклонение заряженных частиц в солнечном ветре вокруг Земли. Этот материал направляется к полюсам, где, попадая в атмосферу, он создает эффект полярного сияния.