Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Хенрик Свенсмарк, Найджел Колдер

Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Предисловие

Наша планета всю свою долгую жизнь раскачивается на головокружительных климатических качелях, и геологические и геофизические открытия последних пятидесяти лет лишь подтверждают это. То Землю бросает в холод, и она становится похожей на огромный снежный ком, оледеневая от полюсов до экватора, то вновь возвращается тепло, и оттаивают замерзшие полярные области. На чередования климата могут повлиять положение дрейфующих континентов и связанные с этим океанские течения, изменение состава атмосферы, постепенное нарастание яркости Солнца или смещение земных полюсов из-за колебаний эксцентрической орбиты. Также ученые установили, что современный климат четко реагирует на некоторые аспекты магнитной активности Солнца, даже если его яркость меняется на одну тысячную.

И тем не менее наше представление о климате все еще нельзя назвать ясным. Мы слишком мало знаем о древних условиях на Земле, не установили главную причину климатических перемен, и изменение яркости Солнца не всегда может объяснить те переключения между теплом и холодом, которые происходили в последние столетия.

По нашему мнению, открытие Свенсмарка — большая удача для науки. Несколько лет назад Хенрик Свенсмарк понял, что температура Земли зависит от облачного покрова. Ведь облака очень хорошо отражают поступающий к Земле солнечный свет. Свенсмарк также разобрался в том, как образуются облака, и выяснил, что облакообразование происходит главным образом в нижних слоях атмосферы, там, где пронизывающие воздух космические лучи создают ионы. Так, он связал формирование облаков с изменяющейся интенсивностью космических лучей. Иными словами, космические лучи управляют мощным «облачным клапаном», регулирующим нагревание Земли. Теперь у нас впереди грандиозная задача — подсчитать возможный эффект космических лучей, и задача довольно срочная в свете нынешнего глобального потепления.

Любопытно, что, несмотря на срочность, исследования не были немедленно поддержаны в научных кругах, чего можно было бы вполне закономерно ожидать. Глобальное потепление стало политической темой и для правительств, и для научного сообщества. Направления научной деятельности определяются «высокопоставленными» учеными, и любая важная новая мысль для них — незваный гость. Она опрокидывает устоявшуюся традицию.

Впрочем, это известный феномен. Помню, будучи молодым, я показал, что расширение солнечной короны — ее температура достигает миллиона градусов — приводит к формированию солнечного ветра, который распространяется со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе. Это «корпускулярное солнечное излучение» выстраивает хвосты комет в противоположном от Солнца направлении, оно же отвечает и за колебания в интенсивности космических лучей. Однако в научных кругах идея гидродинамического солнечного ветра была принята довольно холодно, и мою статью опубликовали в известном журнале лишь потому, что редактор не прислушался к жарким возражениям двух «именитых» рецензентов.

Свенсмарку тоже досталось за его научное творчество, и, когда он стал искать источники финансирования своих исследований, этому ученому пришлось очень нелегко. Однако он попал в хорошую компанию, особенно если мы вспомним Джека Эдди. Эдди потерял работу, когда решил продолжить изыскания Уолтера Маундера, определившего, что в период с 1645 по 1715 год на Солнце было чрезвычайно мало солнечных пятен. Эдди отметил — и это было очень важно, — что минимум Маундера совпадает с сильным похолоданием на Земле, — таким образом, он впервые указал на прямую связь между климатом и магнитной активностью Солнца.

Несмотря на постоянные трудности с финансированием его исследований, имевших целью установить связь между космическими лучами и облаками, Свенсмарк тем не менее не сидел без дела. В копенгагенской лаборатории он трудился над относительно простым, но зато доступным экспериментом, ясно продемонстрировавшим важнейшую роль ионов в формировании облаков. В наши дни в ЦЕРНе[1] этот эксперимент готовятся провести в полном масштабе[2], начиная с запуска в ускорителе быстрых частиц, симулирующих космические лучи.

К счастью, как только копенгагенский опыт дал твердые результаты, к Свенсмарку присоединился популяризатор науки, писатель Найджел Колдер, чтобы доступным языком рассказать о предмете и ходе исследований. Так как гипотеза Свенсмарка о космических лучах, облаках и климате затрагивает широкий спектр научных представлений, я предполагаю, что специалисты из самых разных областей, равно как и читатели в целом, получат удовольствие от знакомства с этой книгой.

Юджин Паркер

Спустя полвека после того, как Юджин Паркер обнаружил солнечный ветер, он все еще трудится в Чикагском университете, где ему за выдающиеся достижения в науке присвоен титул почетного профессора физики, астрономии и астрофизики. Юджин Паркер награжден Национальной научной медалью США и Премией Киото, вручаемой за достижения в науке, технологии и культуре.

Об авторах

Хенрик Свенсмарк возглавляет Центр солнечно-климатических исследований в Датском национальном космическом центре. Ранее он занимал исследовательские должности в Калифорнийском университете в Беркли, в Северном институте теоретической физики, в Институте Нильса Бора и Датском метеорологическом институте. Он опубликовал более пятидесяти научных трудов по теоретической и экспериментальной физике, включая девять эпохальных работ по физике климата. В 1997 году Хенрик Свенсмарк был награжден ежегодной Премией Кнуда Хёйгора за исследовательскую работу, а в 2001 году — специальной Премией за исследование энергий «Энергия-Е2».

Найджел Колдер посвятил свою жизнь слежению за большими открытиями в различных областях науки. Он начал свою карьеру научно-популярного писателя с небольших статей в журнале «Нью сайентист», а в 1962–1966 годах стал его издателем. С тех пор Найджел Колдер работает как независимый автор и телевизионный сценарист. Его долгая и успешная работа научным консультантом на Би-би-си и выпущенные в этой связи книги принесли ему Премию ЮНЕСКО «Калинга» за популяризацию науки. Книга Колдера «Магическая Вселенная» (2003) попала в шорт-лист Премии «Авентис» 2004 года, которой удостаиваются лучшие научно-популярные книги.

Благодарности

Эта книга — результат беседы длиною в год. В 2005–2006 годах изучение некоторых важных вопросов, затрагиваемых в книге, было еще в самом разгаре, а текст уже вовсю зрел и развивался. И если Свенсмарк ставил эксперименты и добывал для книги научную суть, то Колдер сплетал воедино слова и добавлял различные связи. Незадолго до завершения этой рукописи мы почувствовали сильное волнение от того, что нам удалось обнаружить вещи, никому доселе не известные.

Впервые мы встретились в 1996 году. Нас познакомил Айгиль Фриис-Кристенсен за датской селедкой и легким пивом, и Свенсмарк поделился своими первыми результатами, показывающими, как космические лучи воздействуют на облачный покров Земли. Колдер поспешно отбыл, чтобы написать книгу об этом открытии и его последствиях («Безумное Солнце», 1997). В последующие годы мы часто говорили о том, чтобы переиздать ее, но развитие истории пошло в столь разных и неожиданных направлениях, что нам стало понятно: речь может идти только о новой книге.

Мы хотели бы выразить признательность тем, кто сделал ценные замечания как по поводу черновой версии книги в целом, так и по отдельным ее частям. Назовем их в алфавитном порядке: Ян Вейзер, Роналд Диль, Джаспер Киркби, Лиз Колдер, Гюнтер Коршинек, Питер Кэмпбелл, Йенс Олаф Пепке Педерсен и Нир Шавив. И если остались в книге какие-либо недостатки — то не их вина.

Также выражаем теплую благодарность Саймону Флинну и его коллегам в издательстве «Айкон Букс» за то, что они не только приняли нашу рукопись, несмотря на довольно странные обстоятельства, предшествовавшие объявлению результатов эксперимента, но и очень быстро и с большим энтузиазмом издали эту книгу.

Хенрик Свенсмарк Хеллеруп, Копенгаген, Дания

Найджел Колдер Кроли, Западный Сассекс, Англия

Вкратце

Прогуливаясь ясной звездной ночью, вы легко можете простудиться. Наши предки порой даже считали, что Луна и звезды высасывают жару из Земли и вызывают болезни у людей. Наблюдение, конечно, замечательное, но абсолютно безосновательное. Сегодня астрономы скажут вам, что большинство ярких звезд гораздо жарче Солнца. Однако когда самые большие из них превращаются в сверхновые и взрываются, они разбрызгивают по Галактике атомные снаряды — космические лучи. И в результате эти взорвавшиеся звезды все-таки охлаждают наш мир, так как делают его более облачным.