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

Благодаря этим экспериментам в 1970-х гг. стало ясно, что ответ на вопрос, где в океане существуют вихри, довольно прост. Океанографы находили их почти всюду, куда бы ни посмотрели [295] Francis Bretherton, «Reminiscences of MODE,» in Physical Oceanography: Developments since 1950 , 26. . Вихри обнаружились в северной части Тихого океана, в Арктике, в Индийском океане и даже в Антарктике. В 1976 г. Джон Сваллоу и другие задались противоположным вопросом: есть ли в океане такие места, где нет вихрей? Теперь казалось, что подобных мест не существует, и этот факт – вкупе с тем количеством энергии, которое содержалось в вихрях, – наводил на мысль, что вихри были не случайными явлениями в океанической циркуляции, а ее неотъемлемой и важнейшей составляющей [296] Swallow, «Variable Currents,» 24. .

Наблюдения за вихрями, существующими рядом с Гольфстримом, позволяли предположить, что, вместо того чтобы ослаблять энергию течения, они, напротив, усиливали ее. Другими словами, вязкость вихрей – то, в какой степени они действовали в качестве тормоза или канала утечки энергии из системы, – была отрицательной. Анализируя собранные данные, теоретик-океанограф Питер Райнс обнаружил признаки того, что «маленькие вихри соединяются в несколько больших более медленных рингов. Этот процесс полностью обратен той абсолютно хаотичной трехмерной турбулентности, в которой энергия рассеивается во все более и более мелкие вихри, пока в конечном итоге не теряется из-за вязкостного сглаживания потока». Такое удивительное и контринтуитивное слияние вихрей, продолжал Райнс, заставляет переосмыслить наши представления об особенностях турбулентности в океане. Классический пример, используемый для иллюстрации турбулентности, – чашка чая, в которой размешали молоко, – больше не мог служить надежной моделью. «Очевидно, что океан – это не чашка чая, – заключал Райнс, – и не соответствует тому простому предположению, что энергия, содержащаяся в интенсивных течениях и вихрях, перетекает из системы в крошечные вихри, где в конечном итоге рассеивается под действием вязкости» [297] Peter Rhines, «Physics of Ocean Eddies,» Oceanus 19, no. 3 (1976): 31. .

Если вихри усиливали внутреннюю энергию системы, а не рассеивали ее, это означало, что любое описание океанической циркуляции, которое их игнорировало (потому что они были слишком малы, чтобы их наблюдать), было фундаментально ошибочным. В одночасье все существующие теории крупномасштабной циркуляции лишились львиной доли убедительности. Джоан Симпсон и другие метеорологи уже подвергли подобному пересмотру представления о небесном океане. Им понадобилось около 50 лет, с начала до середины XX в., чтобы понять, что вихри в атмосфере – это не просто способ выпустить избыточную энергию из системы. В действительности циклоны (которые мы называем «погодой») возвращают энергию обратно в систему и влияют на климат в самых значительных масштабах. Райнс сделал предположение, как такая отрицательная вязкость в океане может влиять на его глобальную циркуляцию. «Вихри, если они достаточно быстры, могут объединяться и создавать систематический поток. Таким образом, вполне возможно, что океан функционирует как своего рода машина Руба Голдберга [298] Так называют устройство, которое выполняет очень простое действие чрезвычайно сложным образом, часто через последовательность операций по принципу домино; названо в честь американского карикатуриста и изобретателя Руба Голдберга. – Прим. пер. , где ветер порождает мощный циркуляционный поток, который распадается на вихри; эти вихри затем расходятся по всему океану, до самых его окраин, где снова объединяются и приводят в движение новые устойчивые элементы циркуляции. В настоящее время ведется изучение таких моделей» [299] Rhines, «Physics,» 35. .

Что касается Стоммела, то он не оставлял попыток найти компромисс между необходимостью масштабного сотрудничества, без которого невозможно было ответить на «большие и сложные» вопросы, задаваемые океаном, и своим стремлением сохранить океанографию зоной, свободной от бюрократии. Как и всегда, он находил вдохновение в океане. «Мы видим, как океанографы начинают объединяться в спонтанные и динамичные группы, – с надеждой писал он в документе, подготовленном как раз для такой правительственной программы, которой, вероятно, предпочел бы избежать, – и их целью является изучение конкретных долговременных и крупномасштабных явлений в океане». Эти ученые собирались вместе ради ограниченных во времени исследований, в которых они «хотели бы принять непосредственное участие» [300] . The Role of the Ocean in Predicting Climate: A Report of Workshops Conducted by the Study Panel on Ocean Atmosphere Interaction, Under the Auspices of the Ocean Science Committee of the Ocean Affairs Board, Commission on Natural Resources, National Research Council, December 1974 (National Academy of Sciences: Washington, DC, 1974), vi. . Если опираться на подобные спонтанно формирующиеся и распадающиеся группы, продолжал он, это не приведет к потере независимости ученых. Он выражал надежду на то, что такие «формы большой науки», как проект MODE, будут носить временный характер, «создаваться для конкретной задачи и распускаться через несколько лет, когда эта задача будет выполнена [301] Stommel, Collected , I-217. . Такой подход он противопоставлял исследованиям, которые «зависят от больших объемов данных, собираемых в плановом порядке государственными агентствами». Проявив достаточно деликатности, чтобы признать полезность обоих типов исследований, Стоммел ясно давал понять, на чьей стороне его симпатии (и творческая энергия).