Страница 1 из 55

Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Хенрик Свенсмарк, Найджел Колдер

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.

ЦЕРН (CERN) — Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий, размещается в окрестностях Женевы. Распространенное обозначение ЦЕРН — аббревиатура изначального названия: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire — Европейский совет по ядерным исследованиям.(Здесь и далее — прим. ред.)

Речь идет об эксперименте под названием CLOUD, начатом в ноябре 2009 г. Первые количественные результаты уже получены, и анализ их должен завершиться к концу 2010 г.