Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

В своей совокупности облака — это мощный «холодильник». Исключение, пожалуй, составляют только тонкие облака, которые в целом обладают согревающим эффектом. Высокие перистые облака настолько холодны — их температура приблизительно минус 40 градусов Цельсия, — что они излучают в космос намного меньше тепла, чем задерживают его в виде инфракрасного излучения, идущего от Земли. С другой стороны, самые эффективные «морозильники» — это густые облака на средних высотах, но в каждый данный момент времени они накрывают не более 7 процентов земной территории.

Зато низкие облака могут покрыть в четыре раза большую площадь. На их долю приходится 60 процентов общего охлаждения. Мало того что они препятствуют солнечному свету, их относительно теплые верхушки эффективно излучают тепло в космос. А лидерство по охлаждению Земли среди низких облаков принадлежит широким и плоским покрывалам слоисто-кучевых облаков, простирающихся над 20 процентами земной поверхности. Чаще всего их можно увидеть над океаном, где они создают для пассажиров межконтинентальных полетов однообразный пейзаж.

Облака уменьшают эффективность солнечного света на 8 процентов. Если ничего больше не менять, а только убрать этот огромный солнечный зонтик, планетарная температура повысится приблизительно на 10 градусов Цельсия. И наоборот, увеличение количества низких облаков лишь на несколько процентов приведет к заметному похолоданию.

Когда облаков в атмосфере Земле становится больше, космонавты на орбите видят, что сияние нашей планеты усиливается. Астрономы на Земле, если вглядятся в зеркало Луны, тоже могут наблюдать этот блеск, поскольку Земля своим призрачным светом освещает те участки, куда не попадает прямой свет Солнца. Чем ярче Земля, тем она холоднее — просто потому, что она больше отбрасывает прочь солнечных, согревающих ее лучей.

Количество облаков меняется год от года. Старательные летописцы записывали местные колебания погоды на протяжении веков, но узнать, как ведут себя облака в целом мире, стало возможным только с появлением первых метеоспутников. Они совершили метеорологическую революцию, показав нам, как разворачиваются основные события погодной драмы внизу, под их камерами. С 1966 года они предоставляют синоптикам постоянные оперативные услуги, все время улучшая качество и увеличивая зону покрытия. Телезрители научились узнавать анимированные спутниковые изображения дождевых облаков или ураганов, властно шествующих своей дорогой.

Начиная с 1983 года «Международный спутниковый проект облачной климатологии» стал объединять данные, поступающие с гражданских метеоспутников всех государств. В рамках этого проекта, осуществляемого под руководством Уильяма Россоу из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (Нью-Йорк), ученые каждый месяц составляют усредненные карты облачного покрова, где поверхность Земли разделена на квадраты со стороной около 250 километров. На картах отлично видны и смены сезонов, и муссоны, которые вносят в климат свою лепту, накрывая Южную Азию пуховым облачным одеялом. Во время климатических эпизодов, называемых Эль-Ниньо[27], данные, предоставляемые спутниками, говорят о значительных изменениях в распределении облаков над тропической зоной Тихого океана и Южной Америкой. Эти данные также подтверждают, что связь между земными облаками и ритмами Солнца действительно существует.

В канун Рождества 1995 года Датский метеорологический институт на северной окраине Копенгагена почти пустовал, за исключением отдела метеопрогнозов. Еще одна лампочка горела на другом этаже, где работал Свенсмарк. Он так неистово трудился над своей гипотезой об облаках, что даже рождественские каникулы провел вне семьи, предоставив жену и маленьких сыновей самим себе. До этого он не знал, что Уильям Россоу составляет обобщенные карты облачного покрова на основе спутниковых данных, но когда, в то Рождество, Свенсмарк нашел эти карты в Интернете, они помогли ему понять, что Солнце воздействует на земной климат неизвестным дотоле образом.

После Нового года Свенсмарк должен был перейти в другое отделение института. Он собирался присоединиться к Айгилю Фриис-Кристенсену, руководителю отдела солнечно-земной физики, давно интересующемуся магнитными бурями, полярными сияниями и их очевидной связью с колебаниями льдистости морей, окружающих Гренландию. Фриис-Кристенсен вместе со своим бывшим руководителем Кнудом Лассеном, еще одним знатоком Гренландии, заметил любопытное совпадение между ростом температур в Северном полушарии в течение двадцатого века и ускорением циклов солнечных пятен.

Когда они в 1991 году опубликовали полученные результаты, Фриис-Кристенсен неожиданно для себя оказался в роли защитника первостепенного значения Солнца в деле изменений климата. Роль Солнца обсуждалась почти двести лет, с тех пор как английский астроном Уильям Гершель обратил внимание на интересный факт. Он обнаружил, что в те годы, когда на Солнце мало пятен, цена на пшеницу растет. Но к 1990-м годам большинство климатологов пришли к выводу, что Солнце тут ни при чем. Данные космических спутников демонстрировали, что колебания солнечной активности оказывают незначительное влияние на климат.

Не рассказывая пока ничего Фриису-Кристенсену, его новый работник решил использовать оставшееся до конца 1995 года время, чтобы проверить свое предположение о том, как изменение солнечной активности могло бы оказывать более сильное воздействие. Свенсмарк считал, что космические лучи, которым Солнце разрешает попасть в Солнечную систему, могут управлять облачностью на нашей планете. Больше космических лучей — больше облаков. Ученые из России вынашивали противоположную идею о том, что космические лучи могут уменьшать облачность. Так или иначе, связь между звездами и облаками было очень непросто установить.

Как только Свенсмарк получил данные из всемирной паутины, он увидел, что изменения облачности год от года следуют за колебаниями интенсивности космических лучей. В середине декабря он показал некоторые первые результаты Фриису-Кристенсену. Руководителю отдела солнечно-земной физики идея Свенсмарка о том, что космические лучи могли бы увеличить облачность, показалась не просто очень интересной, но и обоснованной.

Более того, это был тот самый механизм, способный усилить воздействие Солнца на климат, который Фриис-Кристенсен искал в течение нескольких лет. После того как в январе 1996 года Свенсмарк перешел в новый отдел, они вдвоем принялись за исследования. Увлечение Свенсмарка превратилось из хобби в оплачиваемую работу с полным рабочим днем. И даже более, чем с полным.

Одобрение, высказанное будущим руководителем, побудило Свенсмарка отменить свои рождественские каникулы и заняться сбором дополнительной информации. Первоначально он работал со сведениями, полученными метеоспутниками военно-воздушных сил США и спутниками общего назначения серии «Нимбус» (НАСА). Когда после долгих блужданий Свенсмарк набрел наконец на «Международный спутниковый проект облачной климатологии» и смог вытянуть подробные данные за период с середины 1983-го до конца 1990 года, исследования пошли намного быстрее.

К сожалению, разные страны использовали разные типы метеоспутников, а также очень трудно было отличить облака — в температурном смысле — от просто холодных поверхностей, ледяных полей и вершин горных массивов; в результате на спутниковых картах появлялось немало дефектов и сомнительных мест. Из всех данных Свенсмарк выбрал сведения об облачности над океанами, так как подобные наблюдения велись с американских, европейских и японских геостационарных спутников, висящих высоко над экватором. Что касается данных о космических лучах, он остановил свой выбор на среднемесячных подсчетах нейтронов, которые регистрировались станцией нейтронного мониторинга, устроенной Джоном Симпсоном в Клаймаксе, Колорадо.

Совпадение было поразительным. С 1984 по 1987 год Солнце понемногу слабело, и на Землю попадало больше заряженных частиц. Облачность над океанами тоже постепенно увеличивалась: за этот период она выросла приблизительно на 3 процента. Затем, с 1987 по 1990 год, интенсивность космических лучей снижалась, и облачность также уменьшилась — на 4 процента. Эти результаты наводили на мысль, что изменения в облачном покрове, связанные с космическими лучами, могут оказать больший эффект на температуру Земли, чем малые колебания в интенсивности солнечного света.

Облака послушно следовали за космическими лучами. Для норм, принятых в климатологии, эта корреляция была исключительно точна, и Фриис-Кристенсен со Свенсмарком удивлялись, что до них никто не заметил такой очевидной связи. Они бросились завершать свою работу, опасаясь, что другие ученые опередят их с открытием. В конце февраля 1996 года научный труд отправился в журнал «Сайенс» в Вашингтон.