Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Но что, если две или больше таких причин суммируются?

Дела могут пойти плохо. Нам нужно только заглянуть в недалекое прошлое, чтобы увидеть насколько.

О существовании солнечных пятен было известно столетиями, даже еще до изобретения телескопа. Но как только телескопы направили на Солнце, картина, естественно, стала четче. Люди следят за размерами и количеством солнечных пятен практически постоянно с начала 1600-х гг.

В 1887 г. астроном по имени Густав Шпёрер заметил, что, оказывается, данные наблюдений за солнечными пятнами свидетельствуют об отсутствии пятен в период с 1645 по 1715 г. Буквально 70 лет лик Солнца был практически пустым, чистым, без солнечных «прыщиков». В конце 1800-х гг. ученый Э. Маундер свел воедино полученные Шпёрером данные и опубликовал их. Сегодня мы называем этот период отсутствия солнечных пятен «минимум Маундера».

Все это имело бы исключительно академический интерес, если бы не один довольно критический момент: в период с 1645 по 1715 г. температура в Западной Европе и Северной Америке была гораздо ниже средней. Было настолько холодно, что река Темза покрылась льдом (чего обычно не происходит даже зимой), ледники в Альпах продвинулись, разрушая целые деревни, а Голландский флот намертво вмерз в лед в своей гавани. Это время назвали малым ледниковым периодом.

Весьма соблазнительно непосредственно увязать минимум Маундера с малым ледниковым периодом, но нам нужно быть очень осторожными. В природе отдельное последствие редко имеет отдельную причину, особенно когда последствие столь колоссальное, как длительное изменение климата. Обычно для таких серьезных изменений должны произойти несколько событий одновременно.

Оказывается, малый ледниковый период мог начаться задолго до минимума Маундера, еще в середине XIII в. Каспар Амманн, гелиофизик, пристально изучающий взаимосвязь между выделяемой Солнцем энергией и климатом Земли, отмечает, что малый ледниковый период не был одним непрерывным событием, а состоял из «нескольких наступавших и отступавших эпизодов похолодания… причем первый начался в 1250-х гг. и продолжался до 1300 г., после периода средневекового потепления». Ясно, что были и другие причины падения температуры.

Основной виновник, вероятно, вулканическая активность. Существуют достоверные свидетельства об извержениях во время малого ледникового периода, в основном наблюдаемые в ледяных кернах: атмосферные газы, захваченные полярными льдами, можно изучать, чтобы узнать, что происходило в воздухе Земли в определенные периоды в прошлом. Любопытно, что в 1690-х гг. малый ледниковый период стал очень суровым, особенно в Западной Европе — рассказывают о птицах, буквально замерзавших насмерть, сидя на ветвях. Именно в это время в ледяных кернах обнаруживается значительный скачок в содержании серы в атмосферы, что указывает на высокие уровни вулканической активности. Вулканы извергают в атмосферу пыль и газы, отражающие солнечный свет и уменьшающие количество видимого света, достигающего поверхности Земли. От этого планета остывает, так как уменьшается количество тепла, которое может поглощать поверхность.

Само по себе это не могло стать причиной самых суровых эпизодов малого ледникового периода. Но в совокупности с минимумом Маундера, когда температура во всем мире падала, это могло еще больше снизить среднюю температуру Земли.

И все же, если бы это был глобальный эффект, почему Западная Европа пострадала гораздо сильнее, чем другие места?

Оказывается, в этой игре есть и третий игрок. Сейчас будет немного посложнее, так что «пристегните ремни».

Во время минимума солнечных пятен солнечная активность в целом падает. Кроме спада интенсивности излучения в видимой части, Солнце излучает меньше во всем своем спектре, включая ультрафиолетовое излучение. Оказывается, это важно: ультрафиолетовый свет — это то, что помогает создавать озоновый слой на Земле, он превращает обычный атмосферный кислород (O 2) в озон (O 3). Когда УФ-излучения меньше — меньше озона. А озон очень важен для температурного баланса в верхней части атмосферы, называемой стратосферой . Когда озона много, стратосфера теплее (потому что поглощает УФ-излучение), а когда озона меньше, стратосфера становится холодней.

Большая часть озона, но не весь, образуется в тропиках, на низких широтах вблизи экватора. Это объясняется тем, что в этой части Земля получает больше всего солнечного света и, следовательно, больше всего УФ-излучения. Летом озоновый слой может создаваться как на экваторе, так и на полюсе, потому что все полушарие освещается Солнцем. В этом случае разница в температуре стратосферы на полюсе и экваторе минимальна.

Но зимой на полюсе темно. УФ-излучение совсем не попадает в стратосферу, поэтому озон там не создается. В свою очередь, это означает большую разницу в температуре озонового слоя между экватором и полюсом.

Проблема заключается в том, что к этим перепадам температуры чувствительно высотное струйное течение. Зимой температура между широтами сильно разнится. Это приводит к возникновению сильного высотного струйного течения, устойчиво циркулирующего вокруг земного шара. Но летом, когда разница меньше, высотное струйное течение ослабевает. Вместо того чтобы четко идти по кругу, оно извивается, спускаясь бессистемно в более низкие широты. При этом оно может приносить холодный воздух из Арктики дальше на юг, а теплый воздух с юга на более высокие широты [17] То есть если вы живете в северном полушарии. Для австралийцев, новозеландцев и других антиподов, эти направления будут обратными. .

Между прочим, в определенных местах на Земле высотное струйное течение, как правило, опускается ниже, чем в других. Одно из таких мест — Западная Европа.

Тогда это самый вероятный сценарий очень резкого похолодания в 1690-х гг. в Европе: вулканическая активность, а также минимум Маундера, привели к снижению температуры на всей планете. Вместе они вызвали похолодание, но не жестокое. Однако снижение солнечной активности означало снижение излучения в ультрафиолетовой области спектра, отчего на Земле стало образовываться меньше озона. Это изменило направление высотного струйного течения, которое принесло необычно холодный арктический воздух в Западную Европу.

И тогда люди смогли кататься по Темзе на коньках.

Следует отметить что, согласно Амманну, в Западной Европе «лето в те годы совсем не было необычным». Получается, что бы ни вызвало такое интенсивное наступление холодов, оно ограничивалось зимним периодом, и это согласуется с описанной выше последовательностью событий.

Как я и сказал, все сложно. Но в этом-то и смысл . Если бы все было просто, мы бы лучше это понимали, и никто бы не спорил о том, как Солнце влияет на климат. По сути, все эти процессы довольно хорошо исследованы в целом, но проблема заключается в масштабе каждого. Насколько меньше ультрафиолета излучало Солнце во время минимума Маундера? Насколько меньше озона образовывалось? Как далеко к югу отклонилось высотное струйное течение? Сколько серы выбросили в воздух вулканы? При изменении любого из этих факторов результат будет другим, поэтому очень сложно узнать, насколько каждый из них влияет на климат.