Читать книгу "Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата - Найджел Колдер"

Перемотаем пленку истории вперед на триста лет, и мы увидим, как преемники Галлея по геомагнетической науке беспокоятся, что напряженность поля Земли после двух тысяч лет медленного и постепенного ослабления вдруг стала резко падать. Команда французских и датских ученых сравнила замеры, сделанные датским спутником «Эрстед» в 2000 году, с аналогичными данными, только полученными двадцатью годами ранее американским спутником «Магсат». Они обнаружили, что геомагнитное поле слабеет очень быстро, и простые арифметические подсчеты предсказывают полное его исчезновение приблизительно через тысячу лет.

Пятно над Южной Атлантикой, где поле практически бездействует и спутники особенно беззащитны перед солнечным излучением, ширится в сторону южной части Индийского океана. Ослабление магнитного поля создает большие неудобства для конструкторов летательных аппаратов. Геологическая служба Канады сообщает, что скорость перемещения северного магнитного полюса в последнее время возросла и ныне составляет 40 километров в год. Специалисты гадают, уж не собирается ли наша планета поменять местами северный и южный магнитные полюса.

Так уже не раз случалось в прошлом, причем через неравные промежутки времени, о чем говорят узкие полосы намагниченной породы на дне океана и в древних потоках лавы на земле. Последний случай, когда ваш компас показывал бы строго на юг, вместо того чтобы показывать на север, был 780 тысяч лет назад, перед тем как произошло событие, известное как инверсия Матуяма-Брюнес. Эти события длятся довольно долго: поле ослабевает в течение тысячи лет и даже больше, а затем ему требуется столько же времени, чтобы восстановиться, но уже в «перевернутом» виде.

Если бы Земля потеряла на некоторое время большую часть своей магнитной силы и перестала обороняться от галактического излучения, имело бы это значение? На первый взгляд ответ кажется очевидным — нет, не было бы никакого заметного вреда. Инверсии геомагнитного поля были открыты в начале двадцатого столетия Бернаром Брюнесом из Франции и Мотонори Матуямой из Японии. С тех пор многие ученые искали хоть какие-то знаки, что такие события имели значимые последствия, но — безуспешно. И пусть вы пытаетесь вообразить, как сильно, наверное, были обескуражены перелетные птицы и другие животные, путешествующие по врожденному магнитному «компасу», тем не менее земные породы не сохранили в своей памяти свидетельств хоть сколько-нибудь серьезных изменений климата, вызванных этими магнитными переключениями.

Незадолго до бронзового века, приблизительно за 5000 лет до нашей эры, магнитное поле Земли также стало ослабевать. Образование радиоактивных атомов ускорилось по сравнению с прошлыми столетиями, но снова не было явного воздействия на климат. Даже напротив, это был самый теплый момент с той поры, как закончился последний ледниковый период.

Иногда кажется, что Земля пытается поставить свое магнитное поле с ног на голову, но все ее попытки проваливаются. Полюса начинают быстро перемещаться, поле сильно ослабевает, в затем все вновь возвращается на свои места. Об одном таком эпизоде в истории Земли ученым рассказали вулканические породы Шен-де-Пюи во Франции. Это был так называемый экскурс Лашамп, случившийся 40 тысяч лет назад, в самый разгар ледникового периода. Тогда сила геомагнитного поля была в десять раз меньше, чем сегодня.

Группа ученых из Швейцарского федерального института окружающей среды и технологий, возглавляемая Юргом Бером, провела специальные исследования ледниковых кернов, добытых с самой глубокой точки гренландского ледового щита. Они обнаружили, что по мере ослабевания магнитного поля Земли количество изотопов бериллия-10 и хлора-36, образующихся под воздействием космических лучей, увеличилось более чем на 50 процентов. И несмотря на это увеличение, никакого похолодания не последовало.

Что делает этот результат красивым и особенно убедительным, так это то, что индикаторы господствующих температур — обильные количества тяжелого кислорода и молекул метана — находятся в тех же слоях льда, что и индикаторы притока космических лучей. И поскольку нет необходимости искать дополнительные данные где-нибудь еще, эпизод Лашамп, запечатленный льдами Гренландии, подвергает предполагаемую связь между космическими лучами и климатом серьезному испытанию.

Когда в 2001 году Бер и его коллеги докладывали о результатах своих исследований, они отмечали, что, согласно теории Свенсмарка, значительное увеличение космических частиц должно было бы увеличить облачный покров Земли и сильно остудить ее, однако известно, что ничего подобного не произошло. В 2005 году Бер еще раз подтвердил свое мнение:

«Если гипотеза датских ученых верна, облачность в тот период должна была увеличиться и привести к очень ощутимому похолоданию. Наши результаты определенно опровергают „облачную“ гипотезу. Так как все параметры получены из одного ледового слоя, этот важный результат не зависит от точности датировки самого керна»[12].

Это был очень серьезный аргумент против любой тесной связи между космическими лучами, облаками и климатом. Другие исследователи — те, кто поддерживал идею о важной роли Солнца в климатических переменах, — во многом разделяли точку зрения Бера. Ваш покорный слуга, Колдер, был одним из тех, кто находился под сильным впечатлением от гипотезы Свенсмарка. Однако и он был всерьез озадачен возникшим препятствием и провел много времени в бесплодных попытках отыскать хоть какой-нибудь знак, что климат все-таки поменялся, после того как Земля уронила свой магнитный щит. Так как экскурс Лашамп противоречил самой сути теории, излагаемой в этой книге, мы должны дать очень четкий ответ. И значит, надо более внимательно взглянуть на то, как космические лучи попадают к нам.

2. Приключения космических лучей

Остатки сверхновых разбрызгивают вокруг себя космические лучи.

В галактике Млечный Путь они играют совершенно неожиданную роль.

Магнитные поля Солнца и Земли отбрасывают часть космических лучей.

Атмосфера служит препятствием почти для всех заряженных частиц, за исключением лишь тех, которые обладают высокими энергиями.

Космические лучи, влияющие на климат, насмехаются над магнитным полем земли.

Благодаря отважным исследователям, поднявшимся высоко в небо, чтобы провести свои опыты в 1911–1912 годах, мы узнали, что чем выше вы поднимаетесь, тем сильнее становится электропроводность воздуха. Отважный Виктор Гесс из Института исследований радия Венской Академии наук отнес этот эффект на счет того, что он называл «высотной радиацией», die Höhenstrahlung. Роберт Милликен из Чикагского университета ошибочно полагал, что это гамма-лучи, и переименовал виновника, то есть космические лучи, в «сверхрентгеновские», по аналогии с уже открытым радиоактивным излучением. Вскоре выяснилось, что это заряженные частицы, в том числе и некоторые виды, неизвестные ранее.

В течение сорока лет космические лучи находились в авангарде фундаментальной физики, щедро одаривая ученых Нобелевскими премиями. Когда почти все субатомные частицы, полученные с помощью ускорителей, были открыты, эстафетная палочка по изучению космических лучей перешла к тем исследователям космоса, у которых была возможность «перехватить» их в первозданном виде за пределами атмосферы. За изучение происхождения и роли этих частиц на космической кухне взялись астрономы. Наконец-то появилась возможность с большой долей уверенности описать полную историю приключений космических лучей, начиная с взрывного рождения первичных лучей до того момента, когда вторичные космические лучи пройдут сквозь воздух и наши тела и «растворятся» в геологических породах.