Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Находки из Шнидейоха насмехаются над оруэлловскими усилиями стереть реальную историю, не вписывающуюся в существующие политические тенденции. Альпийские артефакты демонстрируют нам, что задолго до повсеместного использования природного топлива и, следовательно, увеличения доли углекислого газа в атмосфере на Земле уже случались время от времени потепления, подобные сегодняшнему. Некоторые ученые утверждали, что такие потепления носили локальный характер, но сейчас найдены многочисленные доказательства того, что средневековый теплый и малый ледниковый периоды оставили свой след не только на обширных территориях Восточной Азии, Австралии, Южной Америки и Южной Африки, но и в Северной Америке и Европе. Предоставим патологам от статистики копаться в ошибках, приведших к формированию «хоккейной клюшки», а сами исследуем характер и ритм изменений климата на протяжении веков и тысячелетий.

Заряженные частицы вылетают из взорвавшихся звезд, словно атомные пули, и, пробивая земную атмосферу, оставляют на пути карточки в доказательство своего молниеносного визита. Эти визитки — редкие изотопы, получающиеся в результате ядерных реакций в верхних слоях атмосферы. В реакциях с азотом, входящим в состав воздуха, образуется радиоактивный углерод, или углерод-14, который особенно ценят археологи за то, что он помогает определять возраст найденных предметов.

Углерод-14 входит в углекислый газ, необходимый для жизни растений, и, таким образом, мы можем обнаружить его в останках живых организмов — в древесине, угле, костях, коже и прочем. Изначально количество атомов углерода-14 в организме совпадает с тем, сколько его было в воздухе на момент смерти растения или животного. Затем, в течение тысячелетий, атомы постепенно распадаются. Если вы подсчитаете, сколько осталось углерода-14 в старом кусочке дерева, ткани или костях, вы сможете определить, как много веков или тысячелетий назад это растение или животное было живо.

Как довольно быстро обнаружили археологи, с этим звездным подарком было не все так просто. Первые результаты радиоуглеродного анализа зачастую казались бессмысленными, даже противоречивыми — например, получалось, что египетский фараон моложе, чем его потомки. Хессел де Врис из Гронингена нашел объяснение этому в 1958 году. Оказывается, концентрация углерода-14 в атмосфере — не постоянная величина. Тогда на помощь ученым пришли древние деревья. Так как их возраст можно точно определить с помощью годовых колец, то проведенный радиоуглеродный анализ деревьев помог археологам устанавливать более надежные, хотя и не всегда точные даты.

А физики убедились в том, что Солнце, как главный страж, охраняющий Землю от космических лучей, тоже вело себя по-разному. Солнечное магнитное поле отражает большую часть галактического излучения, до того как оно проникнет в окружающее нас пространство. Колебания радиоактивного углерода, вводившие в заблуждение археологов, четко следовали за переменами в солнечном настроении. Низкая скорость образования углерода-14 означает, что Солнце было очень активным, если говорить о его магнетизме. Когда Солнце отдыхает — больше заряженных частиц проникает на Землю, и концентрация радиоактивного углерода в атмосфере возрастает.

Это открытие привело к сегодняшнему представлению о связи Солнца и земного климата. Первые шаги в этом направлении были сделаны в 1960-е годы. Роджер Брей из Департамента научных и промышленных исследований Новой Зеландии проследил колебания солнечной активности, начиная с 527 года до н. э., и обнаружил, что содержание в атмосфере изотопов углерода связано с другими показателями слабой магнитной активности Солнца.

Один из таких признаков — уменьшение пятен на солнечном лике, так как пятна эти не что иное, как области сильного магнетизма. Сохранились сведения о полярных сияниях, полыхавших в северных небесах в ответ на активность Солнца. Согласно этим сведениям, в те годы, когда возрастало количество радиоактивного углерода, полярных сияний почти не наблюдалось. И что более примечательно, Брей отметил связь между спокойным Солнцем, деловитостью космических лучей и зафиксированным в истории разрастанием ледников, сунувших свои холодные рыла вниз, в долины. Продвижение ледников особенно было заметно в XVII–XVIII веках, когда случился самый холодный эпизод малого ледникового периода.

Впрочем, некоторые ученые более преуспевают в раскрутке своих идей, и уже через несколько лет Брея позабыли. Джек Эдди, работавший в высотной обсерватории в Колорадо, придумал щегольское название для весьма необычного состояния Солнца в конце XVII столетия. В докладе, сделанном в 1976 году, он рассказал об этом явлении и назвал его в честь Уолтера Маундера, занимавшегося наблюдениями за Солнцем в Королевской обсерватории в Гринвиче, — «минимум Маундера». Еще в 1890-е Уолтер Маундер заинтересовался состоянием Солнца в период с 1645 по 1715 год, когда солнечные пятна практически исчезли.

Яркие определения, такие как «большой взрыв», «черная дыра», играют немаловажную роль в распространении научных идей, и Эдди понимал, что не прогадает с минимумом Маундера.

«Я знал: чтобы люди приняли мою трактовку неправильного поведения Солнца, мне нужно было сделать свой „товар“ как можно более привлекательным, поэтому я искал такое название, которое легко было бы запомнить. В словосочетании „минимум Маундера“, где повторяется буква „м“, было что-то ономатопоэтическое [5]. Думаю, придумав это название, я немного поработал и на самого Маундера, притом что он позаимствовал эту идею у [Густава] Шпёрера, который был известным немецким астрономом. Сразу после публикации моя работа подверглась критическому обстрелу, и несколько пуль прилетели из Германии. „Знаете, а ведь вы назвали это явление в честь совсем не того человека“, — упрекали меня. „Да знаю, знаю“, — мог бы ответить я» [6].

Позже в качестве некой компенсации имя Шпёрера присвоили периоду с 1450 по 1540 год, когда также наблюдалась низкая солнечная активность и высокий уровень космических лучей. Более короткие эпизоды похожего типа, с 1300 по 1360 и с 1790 по 1820 годы, называются соответственно минимумы Вольфа и Дальтона. Эти четыре эпизода «слабого Солнца» разделены небольшими перерывами, когда оно восстанавливало свои силы, и это объясняет, почему историки климата не могут прийти к согласию и определиться, с какого же момента вести отсчет малого ледникового периода. Зато в его суровости не приходится сомневаться: ледники снесли фермы и деревни, подобно бульдозерам; передышки на лето были болезненно короткими; люди повсеместно умирали от голода.

Скрипичный мастер Антонио Страдивари жил во время минимума Маундера. Тогда деревья в Европе росли очень медленно, что подтверждают самые узкие годовые кольца за последние пятьсот лет. Может, поэтому цена скрипок Страдивари сегодня столь высока? В 2003 году дендролог, специалист по годовым кольцам Генри Гриссино-Майер из университета Теннесси и климатолог Ллойд Беркл из Колумбийского университета, изучая скрипки Страдивари, сделали интересное открытие. Они заметили, что благодаря тонким годовым кольцам древесина, которую использовал скрипичных дел мастер, была особенно плотной и твердой. Вероятно, в этом причина ее необыкновенных музыкальных качеств, которые никому так и не удалось впоследствии воссоздать.

Астрофизики, как, впрочем, и климатологи, были очарованы минимумом Маундера. Более четверти века астрономы вели постоянные наблюдения за звездами солнечного типа и выяснили, что иногда их магнитная активность может идти на спад, так же как это случилось с нашим Солнцем триста лет назад. В 1993 году Роберт Ястров из обсерватории Маунт-Вилсон (Калифорния) и Сэлли Балиунас из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сделали доклад, где сообщали, что среди двенадцати наблюдаемых звезд солнечного типа большая часть показала циклы активности, подобные солнечным циклам, в то время как одна из них — Тау Кита — была практически неактивной в магнитном смысле. Но наиболее показательным было поведение другой звезды, 54 Рыб: она вела себя нормально до 1980 года, а затем ее магнитная активность внезапно снизилась и оставалась крайне низкой, как если бы она вошла в состояние, похожее на минимум Маундера.