Роберт Сойер - Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Леди и джентльмены, теперь я должен спустить вас с небес на Землю.

Давайте посвятим несколько секунд тому, чтобы проникнуться смыслом этой фотографии (см. с. 4 вклейки). Ей почти 44 года. Этот снимок был сделан командой «Аполлона-17» по пути к Луне, с расстояния примерно 45 тысяч километров. В те дни, задолго до эпохи цифровых камер, количество фотографий, которые вы могли сделать, было ограничено. Поскольку работа астронавтов состояла в исследовании Луны, они не делали много снимков Земли. Их больше интересовал объект, к которому они направлялись, а не тот, что оставался позади.

Но они не удержались и запечатлели для нас эту захватывающую дух картину. Этот снимок впоследствии стал известен под названием «Голубой шарик» ( Blue Marble ). Говорят, что это изображение является одним из самых воспроизводимых за всю историю фотографии. Считается, что оно изменило представление о нашей планете. Всего за несколько лет до этого мы были взволнованы видом Земли, поднимающейся из-за лунного горизонта, на фотографии, снятой экипажем «Аполлона-8». Но тут мы впервые увидели во всей красе эту потрясающую многоцветно-голубоватую сферу, окруженную темной бесконечностью космоса. Мы смогли ясно увидеть Землю и понять, что она – бесценная для нас система жизнеобеспечения. Это наш космический корабль и наш дом. Эта планета удовлетворяет всем нашим нуждам. И она одна. Запасной у нас нет.

Мы слышали потрясающие рассказы астронавтов о том, каково это – жить в космическом вакууме, когда тебя защищает лишь относительно хрупкая металлическая капсула со множеством сложных встроенных механизмов жизнеобеспечения. Последнее, что стоит делать в такой ситуации – небрежно обходиться с окружающей тебя техникой.

Но именно этим мы занимаемся на Земле – с семью с половиной миллиардами пассажиров на борту и с экономической активностью, увеличившейся в 40 раз за последний век. На протяжении всей нашей истории люди воздействовали на планету на уровне ландшафта. Вспомните, что случилось с мастодонтами или с европейскими лесами. В последние десятилетия масштабы нашей деятельности растут все быстрее и быстрее. Теперь мы не просто повреждаем некоторые части планетарного механизма. Мы вмешиваемся в его базовые биологические функции. Мы оказываем влияние в глобальном масштабе. Производя энергию из ископаемого топлива, мы – невольно – выпустили в атмосферу парниковые газы. Это нарушило энергетический баланс Земли. Отсюда изменения в климатической системе, на которую мы полагаемся в отношении продовольствия, воды и благоприятной среды, в которой мы живем и процветаем. Мы положили начало новому этапу истории, который геологи назвали антропоценом – эпохой существенного воздействия человека на экосистему Земли.

Незадолго до начала Второй мировой войны Уинстон Черчилль сказал, что мы входим в «период последствий». Сегодня эта фраза актуальна как никогда. Земля – сложнейшая из известных нам систем. Ее элементы взаимосвязаны мириадами различных способов. Перемена в одном месте влияет на все остальные. Отличительной чертой таких систем является то, что при нарастании внутреннего напряжения они могут абсолютно внезапно перейти в критическую фазу – стоит только уронить последнюю каплю. Затем такие системы реорганизуются и входят в новый режим существования.

Мы наблюдали похожий процесс всего несколько недель назад с британским референдумом о выходе из Европейского союза. Общество долгое время работало в определенном режиме. Напряжение накапливалось. Внезапно вспыхивает искра, и происходит изменение. Мы еще не знаем, что повлечет за собой это событие, но нам придется так или иначе адаптироваться к новым условиям.

Это поучительный пример, и о нашей планете можно думать в том же ключе. Но давайте вспомним и о хороших новостях. В декабре 2015 года на конференции в Париже представители 195 государств подписали новое соглашение в русле рамочной конвенции ООН об изменении климата. В 19:27 вечера 12 декабря под гром аплодисментов министр иностранных дел Франции (и председатель этой конференции) Лоран Фабиус ударом молотка возвестил, что соглашение достигнуто.

То был знаменательный день для дипломатии. Непросто заставить 195 стран сойтись хоть в чем-то, не говоря уже о таком сложном вопросе, как изменение климата и меры по его предотвращению. Это соглашение стало важным посылом мировых лидеров о реальности климатической угрозы.

Переговоры в Париже опирались на экспертизу тысяч ученых. Более века наблюдений потребовалось, чтобы получить хоть какое-то представление о климатической системе. Основываясь на полученных данных и их интерпретации, научное сообщество сделало вывод – нельзя допустить глобального повышения температуры более чем на 2 °C относительно доиндустриальной эпохи. Лучше было бы даже не приближаться к этой отметке. Означенная цифра соответствует количеству углерода, который мы еще можем себе позволить сжечь. В этом вопросе есть много неопределенностей. Мы точно не знаем, насколько теплее станет планета, если мы удвоим количество диоксида углерода в атмосфере. И мы не можем предвидеть эффект, который такое потепление окажет на человечество.

Но все же мы довольно много знаем о рисках и угрозах. С учетом этих известных факторов был достигнут широкий консенсус: 2 °C – верхний возможный лимит, а 1,5 °C было бы лучше. Чтобы не пересекать этих воображаемых границ, страны утвердили общий план. Он сводится к тому, чтобы сократить выбросы парниковых газов до нулевого нетто-показателя ко второй половине XXI века. В 2070-х годах остаточные выбросы должны будут компенсироваться соответствующими поглотителями углерода.

Вот еще один снимок Земли. Но в отличие от первого, он сделан при помощи камеры, чувствительной к инфракрасному (тепловому) излучению (см. с. 4 вклейки). Ключевое отличие от «Голубого шарика» в том, что здесь вы не видите поверхности планеты, потому что атмосфера непрозрачна для инфракрасного излучения. Тепловое излучение, поднимаясь с Земли, несколько раз поглощается атмосферой. При каждом поглощении оно излучается вновь в случайном направлении. В итоге получается, что излучение с одинаковой вероятностью отражается обратно, в сторону поверхности, или продолжает свой путь наверх. В то же время в атмосфере есть и другие физические процессы, например, конвекция, выталкивающая тепло наверх. В конце концов, инфракрасное излучение достигает высоты, на которой лежащие выше слои атмосферы достаточно прозрачны, чтобы излучение могло ее покинуть, оказаться в космосе. Здесь его и улавливает фотокамера.

Характерная температура исходящего от Земли теплового излучения – около –15 °C. Это заметно ниже температуры замерзания. Кислород и азот, составляющие до 99 % атмосферы, прозрачны для инфракрасного излучения. Если бы в нашей атмосфере не было следовых газов – непрозрачного водяного пара, углекислого газа, метана и других – нечему было бы удержать это излучение, и температура поверхности Земли составляла бы те самые –15 °C. Именно парниковый эффект нагревает нашу планету до среднего значения примерно +15 °C – вполне комфортного для жизни.