Карл Саган - Миллиарды и миллиарды - Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий

Расчет показывает, что средняя температура Земли должна быть примерно 20 °С ниже нуля. Океаны превратились бы в гигантские глыбы льда, а мы просто вымерзли бы. Земля была бы непригодной для жизни практически всех биологических видов. Где же мы ошиблись?

Ошибка не в вычислениях как таковых. Мы просто не учли один фактор – парниковый эффект. Мы рассуждали так, словно у Земли нет атмосферы. Но воздух, прозрачный для видимого света (за исключением таких мест, как Денвер и Лос-Анджелес), значительно менее проницаем для теплового инфракрасного излучения, а именно в этой части спектра Земля отдает тепло в космос. Эта разница оказывается принципиальной. Некоторые газы в нашей атмосфере – углекислый газ, водяной пар, определенные оксиды азота, метан, хлорфторуглероды – активно поглощают инфракрасное излучение, являясь практически прозрачными для видимого света. Когда планету окружает слой таких газов, солнечный свет все равно достигает ее поверхности, но собственное излучение планеты не уходит в космос, его задерживает поглощающее инфракрасные лучи газовое одеяло. В видимом свете оно прозрачно, в инфракрасном диапазоне полупрозрачно. Вследствие этого температура Земли должна повыситься, чтобы сохранить равновесие между теплом, поступающим от Солнца и отводимым от ее поверхности собственным излучением. Учтя в уравнении проницаемость парниковых газов для инфракрасного излучения и количество удерживаемого ими тепла Земли, вы получите правильный ответ: в среднем – по всем временам года, широтам и времени суток – около 13 °С выше нуля. Поэтому океаны не замерзают, и климат благоприятствует жизни биологических видов и человеческой цивилизации.

Наша жизнь зависит от тонкого баланса невидимых газов, составляющих малую часть земной атмосферы. В ограниченном масштабе парниковый эффект полезен. Но с увеличением содержания парниковых газов – а мы наращиваем его непрерывно с начала промышленной революции – количество поглощаемого инфракрасного излучения также растет. Одеяло становится толще. Земля нагревается сильнее.

Для общественности и политиков все эти невидимые газы, инфракрасное одеяло и расчеты физиков – просто сотрясание воздуха. Прежде чем принять трудное решение о выделении средств, не разумно ли дождаться более надежных свидетельств того, что парниковый эффект вообще существует и с определенного момента становится опасным? Что ж, у нас перед глазами имеется поучительный пример – соседняя планета. Венера немного ближе к Солнцу, чем Земля, но затянувшие ее облака обладают такой высокой отражающей способностью, что она поглощает меньше солнечного света. В отсутствие парникового эффекта на ней было бы холоднее, чем на Земле. Размерами и массой Венера очень похожа на Землю – казалось бы, чудесное землеподобное местечко, рай для будущих туристов. Однако, отправив космический аппарат через венерианские облака – к слову, состоящие в основном из серной кислоты, – как сделал Советский Союз, создавший новаторскую серию исследовательских аппаратов «Венера», – вы обнаружите там чрезвычайно плотную атмосферу, преимущественно из углекислоты, с давлением у поверхности в 90 раз больше земного. Теперь, по примеру спускаемого аппарата «Венера», воткните в эту атмосферу термометр, и вы намеряете около 470 °С – достаточно, чтобы расплавить олово и свинец. Температура на поверхности Венеры выше, чем в самой жаркой кухонной духовке, из-за парникового эффекта, главной причиной которого является мощная атмосфера из углекислого газа. (Имеются также малые количества водяного пара и других газов, поглощающих инфракрасное излучение.) Венера – наглядный пример негативных последствий избытка парниковых газов. Вот куда нужно тыкать носом ангажированных ведущих ток-шоу, называющих парниковый эффект «уткой».

С увеличением населения Земли и дальнейшим технологическим развитием в атмосферу выбрасывается все больше парниковых газов. Существуют природные механизмы удаления этих газов из воздуха, но мы так быстро их производим, что природа не справляется. Сжигая ископаемое топливо, уничтожая леса (деревья поглощают углекислый газ и используют его для строительства своих тканей), мы, люди, выбрасываем в атмосферу порядка 7 млрд тонн СО 2в год.

На рисунке ниже показано увеличение содержания двуокиси углерода в атмосфере Земли. Данные получены атмосферной обсерваторией Мауна-Лоа на Гавайях. Там нет ни высокоразвитой промышленности, ни интенсивной вырубки лесов на дрова (при сжигании древесины также выделяется углекислый газ). Зафиксированный на Гавайях рост концентрации углекислоты является следствием экономической деятельности на Земле в целом. Общая циркуляция воздушных масс распределяет его по всей планете. Как видите, каждый год содержание углекислого газа то увеличивается, то уменьшается. Дело в том, что лиственные деревья поглощают СО 2из атмосферы только летом, когда они покрываются листвой. Однако помимо этих ежегодных колебаний прослеживается долгосрочный тренд, совершенно однозначный. Содержание СО 2в воздухе ныне превышает 350 частей на миллион – больше, чем когда-либо за всю историю человечества [29]. Хлорфторуглероды накапливались быстрее всего – примерно на 5 % в год – из-за взрывного всемирного роста соответствующих отраслей, но сейчас их количество снижается [30]. Других парниковых газов, например метана, также становится все больше из-за сельскохозяйственного и промышленного производства.