В погоне за Солнцем (другой перевод)

Сочтя, что он, возможно, нашел последний кусок пазла, Эдди обратился к идеям сербского инженера Милутина Миланковича (1879–1958), который полагал, что ледниковые периоды на Земли были вызваны небольшими вариациями в объеме солнечного освещения в результате постепенных циклических изменения в форме земной орбиты [375] . Миланкович утверждал, что три типа подобных изменений орбиты отражаются в циклах с большими периодами (приблизительно 100 тыс. лет, 22 тыс. лет и 40 тыс. лет), что влияет на объем и угол солнечного излучения, достигающего Земли [376] . Первый цикл задается формой орбиты Земли вокруг Солнца и степенью ее отклонения от окружности (ее эксцентриситетом) в сторону эллипса. По мере растягивания окружности расстояние между планетой и звездой изменяется, сказываясь на объеме получаемого излучения [377] . Второй цикл возникает из прецессии (“болтания” земной оси) и воздействует на смену сезонов, медленно раскачивая северное полушарие (и, соответственно, южное) то ближе к Солнцу, то дальше от него. В северном полушарии находится больше суши, чем в южном, а суша быстрее реагирует на температурные изменения, чем океаны. Итоговые колебания в нагреве меняют погодную картину. Третий цикл создается небольшими колебаниями в наклоне земной оси. На протяжении порядка 40 тыс. лет этот наклон изменяется от 21,5° до 24,5°, и при его минимальном значении (как, например, сейчас, и такое положение будет сохраняться еще около 9800 лет) разница между летом и зимой сокращается [378] .

375

См.: J. A. Eddy, Climate and the Role of the Sun, J. A. Eddy, ed., The New Solar Physics. Boulder, Col.: Westview Press, 1978. Р. 11–34; Andrew E. Douglass, Dictionary of American Biography и Nature. Vol. 431. Р. 1047.

376

См.: Spencer R. Weart, The Discovery of Global Warming. Cambridge, Mass., and London: Harvard University Press, 2003. Р. 131.

377

Nigel Calder, The Weather Machine. London: BBC, 1974. Р. 131.

378

Есть традиционное возражение на теорию Миланковича о ледниковых периодах: если ледники обусловливались изменениями в солнечной освещенности данного полушария, почему тогда южное полушарие не нагревалось, когда северное охлаждалось, и наоборот? Ответ заключается в том, что изменения в объемах углекислого газа и метана в атмосфере объединяют оба полушария, согревая или охлаждая всю планету целиком, поэтому глобальное потепление и естественное выделение парниковых газов усилили друг друга (см.: William F. Ruddiman, How Did Humans First Alter Global Climate? Scientific American. 2005. Март. Р. 46–53; а также: Donald Goldsmith, Ice Cycles, Natural History. 2007. Март. Р. 14–18).

Применив теорию Миланковича о циклах, Эдди смог придать больше убедительности предположениям Маундера. Он подтвердил конструкцию доказательствами температурных изменений в течение периода, растянувшегося на 300 тыс. лет, используя данные, полученные из грязи и ила, вычерпанного с морского дна: температурные подъемы и падения происходили веками в связи с объемом инсоляции и хорошо согласовались с расчетами Миланковича. В своей поворотной статье в журнале Science в 1976 году Эдди заключал, что Земля пережила восемнадцать периодов минимальной солнечной активности за последние 8 тыс. лет, и одним из них являлся малый ледниковый период. Маундер был полностью реабилитирован, а его выводы о том, что благодаря Эдди стало называться “минимумом Маундера”, были провозглашены “самым значительным событием в истории солнечных исследований”.

В нашей солнечной системе только у Венеры, Земли и Марса атмосферы подвержены воздействию Солнца. Венера постоянно кипит, Марс – ледяная пустыня, а Земля, хоть и не является таким крайним случаем, все равно находится в постоянном изменении, поскольку Солнце напрямую воздействует на ее климат. Но насколько большая часть происходящего с нами зависит именно от солнечных пятен, которые по большому счету являются просто визуальной манифестацией магнитно-активных зон на Солнце?

Как правило, пятна обвиняют (благодарят гораздо реже) во многом, от падения выплавки стали до увеличения числа самоубийств в северном климате, в затягивании морских путешествий, кораблекрушениях, исчезновении радиопередач (особенно коротких волн и высоких частот), в том, что почтовые голуби сбиваются с пути, в росте производства автомобилей, инфарктах миокарда, конвульсивных припадках и галлюцинациях, даже в эпидемиях, войнах и революциях – утверждалось, что Французская революция началась в 1789 году, а не на четыре-пять лет позже из-за крайне холодной зимы 1788 года [379] .

379

Русский ученый Валерий Орлов и американский историк Уильям Джеймс Сидис связывали революции и солнечные пятна (см.: William James Sidis, A Remark on the Occurrence of Revolutions, Journal of Abnormal Psychology 13. 1918. Р. 213–28. См. также: Martin Gardner, Mathematical Carnival. N. Y.: Knopf, 1977). Американская революция, Французская революция, Парижская коммуна и обе русские революции (1905 и 1917 годов) случались достаточно близко к годам максимальной солнечной активности.

Большинство физиков считают само собой разумеющимся, что солнечные пятна могут наводить помехи на компасы и различные электропередачи [380] , но это знание не сразу распространилось за пределы научного сообщества. Например, в 1953 году во время заседания Комиссии конгресса по расследованию антиамериканской деятельности Рой Кон опрашивал Реймонда Каплана, главного радиоинженера “Голоса Америки”, предположительно сочувствующего коммунистам. Радиостанция “Голос Америки” была создана в феврале 1942 года для продвижения положительного имиджа Соединенных Штатов за границей, и Кон внес ее в список из семидесяти семи организаций, подозреваемых в намерении подорвать американские интересы. Он указывал на то, что некоторые программы не распространялись так широко, как им следовало бы. Виноваты предательски настроенные сотрудники: может ли Каплан назвать имена?

380

Прием радиосигналов дальнего действия может быть сильно затруднен разнообразной активностью солнечных пятен (см.: Brody, The Enigma of Sunspots. Р. 162–63). Во время подготовки к высадке союзных войск в Нормандии были предприняты специальные меры, чтобы не допустить нарушения коротковолновой радиосвязи из-за солнечных вспышек во время высадки. Из высокогорной обсерватории в Колорадо ежедневно посылались сверхсекретные доклады о солнечном состоянии, а за тысячи миль оттуда военные стратеги тщательно их изучали, планируя операцию.

Кон: Имеются передатчики “Голоса Америки”, сигнал от которых не доходит до стран, до которых должен доходить…

Каплан: Сигналы с башен с передатчиками не могут достигать некоторых стран…

Кон (повышая голос): Предатели, работающие на…

Каплан (прерывает): Это устроено сложнее. Например, солнечные пятна – они влияют на передачу сигнала, не до конца известно, каким образом…

Кон (прерывает): Солнечные пятна? [Общий смех.] (Мягко, но ехидно.) Солнечные пятна… или все же предатели-американцы, продающие нашу страну?

Спустя три недели после этих слушаний Каплан бросился под колеса грузовика и погиб в возрасте сорока двух лет [381] .

Солнечные пятна, несомненно, могут вызывать серьезные последствия на Земле. Вслед за изобретением электрического телеграфа и телефона весь мир опутался линиями электропроводов. Во время солнечных бурь телефонные операторы подвергались ударам электрического тока из-за скачков напряжения. “В одном месте оператор получил семь ударов током, – гласило одно сообщение в прессе. – В другом месте загорелся телеграфный аппарат; в Бостоне язык пламени вспыхнул на самописце телеграфного устройства” [382] . Двенадцатого марта 1989 года потоки электричества, струящиеся в 60 милях над землей, ударили в электрическую систему Квебека и менее чем за минуту вывели из строя половину генерирующей системы; отключение продлилось более девяти часов, оставило 7 млн человек без электричества и стоило провинции от 3 до 6 млрд долларов [383] . Ввиду все возрастающей роли электроники, спутников и подобных технологий можно ожидать еще больших проблем, особенно в связи со стихийной природой солнечных вспышек: иногда ученым остается всего полчаса, чтобы поднять тревогу (во время войны во Вьетнаме большое количество мин, сброшенных в гавани Хайфона, взорвались одновременно в ответ на крупную вспышку на Солнце). Даже огромная солнечная буря 1989 года была в три раза менее мощной, чем та, которую наблюдал Ричард Кэррингтон сто тридцать лет назад, когда 20 млрд протонов пронизали каждый квадратный дюйм нашей атмосферы. Следующий солнечный максимум ожидается осенью 2013 года и будет самым значительным с 1906 года.

381

См.: Citizen Cohn, scripted by Nicholas von Hoffman, HBO film for television, Breakheart Films / Spring Creek Productions, 1992; книга von Hoffman с тем же названием. N. Y.: Doubleday, 1988. Р. 180; Wayne Phillips, Harassing Feared by ‘Voice’ Suicide, The New York Times. 1953. 7 марта. Р. 10.

382

Urmy, King of Day. Р. 79.

383

См.: Odenwald, The 23rd Cycle. Р. 8ff, 70.

Мне показалось хорошей идеей вернуться назад к Эдди и его древесным кольцам, чтобы проверить сегодняшние взгляды. В январе 2005 года я посетил Майка Байи, почетного профессора в Школе географии, археологии и палеологии Университета Квинс (Белфаст), специалиста по дендрохронологии. Несмотря на составленную им таблицу древесных колец, простирающуюся на 7 тыс. лет назад, Байи демонстрирует здоровый скептицизм (и язвительный юмор) в отношении собственной научной области. “Мы в самом деле не знаем, какова связь между солнечными пятнами и древесными кольцами, – признается он, пока мы сидим над различными бумагами в его тесном кабинете примерно того же размера, что у отца Касановаса, но на другом конце спектра чистоты. – Эдди предполагает, что до начала древесной хронологии не было “глобальных событий”, затем обнаруживается, что они были. Кроме того, следует быть аккуратнее: солнечный цикл в 22,2 года не превращается автоматически в два одинадцатилетних цикла” [384] .

384

В конце ХХ века выражение “солнечные пятна” стало у экономистов обозначением любой внешней неопределенности, запускающей кризисный процесс – неожиданное произвольное событие, которое, изменяя ожидания, ведет к экономическому спаду. Тогда происходит смена восприятия. Роже Генери, специалист по солнечным пятнам как части теории хаоса, писал: “Идея равновесия солнечных пятен стала одной из наиболее важных… в экономической теории последних тридцати лет. Она заставила нас пересмотреть понимание экономических флуктуаций, динамических экономик и гипотезы рациональных ожиданий”. “Теория солнечных пятен” развилась от ущерба до полезного инструмента описательной экономики. См.: Roger Guesnerie, Assessing Rational Expectations: Sunspot Multiplicity and Economic Fluctuations. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2001. Р. 1.

С этими словами он поднялся с кресла, отодвинув два кусочка камня и стопку студенческих работ, чтобы отыскать тоненький журнал The Three– Ring Bulletin (“Бюллетень древесных колец”), где опубликована большая статья двух исследователей из Аризонского университета [385] . “Это вышло в 1972 году, – говорит Байи, стоя надо мной, пока я читаю. – С тех пор ничего лучше не выходило”. Эдди опубликовал свое основополагающее сочинение четырьмя годами позже и даже не упомянул эту работу. Он снова уселся в кресло: “Конечно, солнечные пятна, вероятно, действительно воздействуют на климат, но это касается и многих других факторов…” На мгновение он погружается в собственные мысли: “Мы не знаем, какой эффект вызывают вулканы. У нас нет точных сведений о цунами прошлых лет или о том, как часто Земля сталкивалась с чем-то в космосе, но люди считают, что только псих будет обо всем этом беспокоиться” [386] .

385

Valmore C. La Marche, Jr., Harold C. Fritts, Tree-Rings and Sunspot Numbers, Tree-Ring Bulletin. Vol. 32. 1972. Р. 19–33.

386

См.: Mike Baillie, Tree-Rings Focus Attention on Global Environmental Events That Could Be Caused by Extraterrestrial Forcing, School of Archaeology and Palaeoecology, Queen’s University, Belfast. См. также: P. D. Jones, E. Mann, Climate over Past Millennia, Review of Geophysics. 2004. Май. Р. 21.

Он вовсе не производит впечатления психа. Байи говорил об этом за несколько лет до извержения Эйяфьятлайокудль в апреле 2010-го, но выброс индонезийской Тамборы в 1815 году был гораздо сильнее – настолько велик, что треть вулкана обратилась в камни и пыль. Возможно, это было самое крупное извержение в истории: 10 тыс. человек погибли сразу, когда пепел и серная кислота ударили в атмосферу столбом высотой в 27 миль. Глобальные температуры упали, цены на пищу взлетели, в Европе вспыхивали бунты, голод и эпидемии [387] . Байрон написал поэму о погасшем солнце: “Я видел сон… Не все в нем было сном. / Погасло солнце светлое, и звезды / Скиталися без цели, без лучей / В пространстве вечном; льдистая земля / Носилась слепо в воздухе безлунном” [388] .

387

См.: Paul Simons, Summer 1816, London Times. 2008. 1 октября. Р. 9.

388

Пер. И. Тургенева.

Так что не очень помогает, когда ученые предлагают сразу много циклов и сопоставляют их с многими событиями: кроме одиннадцатилетнего цикла Солнце предположительно обнаруживает двадцатисеми– и стопятидесятичетырехдневные циклы, двадцатилетний цикл магнитной смены полярностей (открытый Хейлом), цикл Гляйсберга, около восьмидесяти лет, и двухсотлетний цикл Сьюсса (или Де Фриза). Очевидно, на многие вопросы еще нет ответов. Тем временем постоянно возникают новые направления исследований. Недавние данные с SOHO свидетельствовали, что поток газа, влияющий на магнитные поля в районе солнечных полюсов, может отвечать за отсутствие пятен, вспышек и прочих возмущений с 2008 до первой половины 2009 года, что удлинило обычное затишье в конце одиннадцатилетнего солнечного цикла на дополнительные пятнадцать месяцев, когда солнечные пятна практически исчезли [389] . Но к середине апреля 2010 года Солнце вновь начало просыпаться, и гигантский коронарный массовый выброс выплеснулся из него на скорости 1,1 млн миль в час и разбился о внешнюю атмосферу Земли, вызвав ослепительные сияния в Арктике и Антарктике – самая впечатляющая солнечная буря за последние три года [390] . Мы вновь оказались там, откуда начали: Солнце явно формирует климат, но как сильно оно его меняет? Жизненно важный вопрос, учитывая его связь с глобальным потеплением.

389

См.: Science News. 2010. 10 апреля. Р. 8.

390

См.: Paul Simons, Weather Eye, London Times. 2010. 10 апреля. Р. 85.

Глава 14 Свойства света

Пока я жив, буду размышлять о том, что есть свет [391] .

Альберт Эйнштейн, 1917 год

Мы говорим “свет”, но видим солнце [392] .

Грэм Грин, “Сила и слава”

Вполне понятно, что мой рассказ о Солнце залит светом. Эта глава начинается с попыток человека измерить скорость света, изучает явление цвета, затем сдвигается в область истории культуры, следуя по пути уменьшения яркости света до наступления полной темноты.

391

Цит. по: Michael Sims, Apollo’s Fire: A Day on Earth in Nature and Imagination. N. Y.: Viking, 2007. Р. 29.

392

Пер. Н. Волжиной.