Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Однако изобилие данных не избавляло от неопределенности и сомнений. Возможность проводить наблюдения и делать на их основе вычисления, безусловно, важна, но достаточно ли «просто» наблюдений, чтобы расшифровать «код» атмосферы? Для того чтобы преобразовать потоки данных в полезное знание, нужно было подойти к ним с позиций физической науки. «Только закваска на чисто физической гипотезе, – писал Виктор Старр, – может привести нас к правильному математическому использованию этих принципов» [217] Starr, «Physical Basis,» 549. . Однако где найти такую закваску? Больше всего ответов мог дать эксперимент – контролируемое вмешательство, позволяющее исследователям изолировать и изучить отдельные составляющие сложной системы. Благодаря компьютерам стало возможным определять оптимальные точки для такого вмешательства. Но проведение контролируемых физических (а не компьютерных) экспериментов, в которых одни переменные были бы стабильными, тогда как другие подвергались бы манипуляциям, долгое время казалось метеорологам недостижимой мечтой – отчасти по причинам, указанным Виктором Старром: огромную, неуправляемую и «целостную по своей сути» атмосферу почти невозможно было превратить в податливый объект эксперимента.

Облака удавалось воспроизводить в лабораторных условиях – это делал еще Джон Тиндаль в середине XIX в., – однако миниатюрным искусственным «созданиям» недоставало всех характерных свойств их естественных собратьев. Начиная с 1950 г. Дейв Фульц в лаборатории Чикагского университета плодотворно исследовал более общие закономерности движения жидкостей с помощью экспериментов, которые он любовно называл экспериментами с «вращающимся тазиком». Он нагревал круглую емкость с водой, раскручивал ее, капал в нее краски, после чего фотографировал изменения потоков воды, которые воспроизводили некоторые из особенностей общей циркуляции атмосферы и океана, такие как струйное течение и атмосферные волны. Используя эту экспериментальную установку, Фульц и другие смогли искусственно воспроизвести некоторые атмосферные явления [218] Один из ранних отчетов об этой работе см.: Herbert Riehl and Dave Fultz, «Jet Stream and Long Waves in a Steady Rotating-Dishpan Experiment: Structure of the Circulation,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (April 1957): 215–231; Oral History Interview with Dave Fultz, http://n2t.net/ark:/85065/d7ks6pzf .

Эти лабораторные эксперименты, безусловно, приносили пользу, но одновременно и разочаровывали, наглядно показывая, насколько важен для понимания океанических и атмосферных процессов масштаб. Сведя океан или атмосферу к модели размером с таз, можно было узнать что-то новое, однако слишком многое оставалось непроясненным. Некоторые считали, что единственный способ по-настоящему понять атмосферу – подвергнуть ее непосредственным экспериментальным воздействиям. Эта идея казалась естественной в годы после Второй мировой войны, завершившейся грандиозным и ужасающим атмосферным экспериментом в небе над Хиросимой и Нагасаки, в результате которого возникло облако совершенно нового типа.

Но, помимо ядерного оружия с его зловещими радиоактивными облаками, были и другие, не столь мощные технологии, существование которых порождало убежденность, что эксперименты планетарного масштаба неизбежны и необходимы для прогресса человеческого знания. Одним из предвестников этой важной трансформации в метеорологической науке стала обычная морозильная камера – новый бытовой прибор, разработанный «Дженерал электрик» в помощь американским домохозяйкам во времена послевоенного беби-бума.

В 1946 г. молодой инженер Винсент Шефер, работавший в лаборатории «Дженерал электрик», экспериментировал с созданием переохлажденных облаков внутри одного из таких бытовых морозильников. Дыша внутрь камеры, он наблюдал, как выдыхаемый им пар конденсируется в облака, после чего вводил в них разные добавки, чтобы стимулировать превращение капель воды в кристаллы льда и, как следствие, выпадение осадков. В конце концов, когда он добавил в камеру сухой лед, из выдыхаемых им облаков пошел снег. Его коллега Ирвинг Ленгмюр предположил, что атмосферные облака в небе будут реагировать так же, как их миниатюрные собратья в морозильной камере. Затем Бернард Воннегут (брат писателя Курта Воннегута) обнаружил, что йодид серебра является еще более эффективным (в расчете на грамм вещества) реагентом для так называемого засева облаков, чем сухой лед. В 1946 г. Шефер провел первые успешные эксперименты по засеву настоящих атмосферных облаков измельченным сухим льдом, что, казалось, открывало новую эпоху процветания, когда сельское хозяйство Соединенных Штатов (особенно в засушливых западных штатах) сможет решать проблему нехватки дождей с помощью нескольких килограммов йодида серебра.