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

В конце концов Стоммел пришел к выводу, что лучший, а на самом деле единственный, способ двигаться вперед – это «браться за различные океанографические явления по отдельности, как если бы они были независимы друг от друга (каковыми они, разумеется, не являются)»[294]. Чтобы изучить океаническую «механику», ее следовало в теории разделить на составляющие, разумеется помня о том, что она функционирует лишь как единое целое. Это означало, что на вопросы, поднятые проектом MODE, можно было ответить только с помощью других подобных экспериментов, нацеленных на исследование других частей океанической системы. Вот почему Стоммел, несмотря на опасения по поводу новой «большой океанографии», продолжал участвовать в крупномасштабных проектах, аналогичных MODE, в том числе в последовавшем за ним проекте POLYMODE, реализованном в сотрудничестве с советскими учеными. Проекты следовали один за другим: с 1973 по 1978 г. было проведено в общей сложности девять экспериментов с полным «алфавитным набором» аббревиатур – MODE, GARP, NORPAX, JASIN, CUEA, SDO, INDEX, ISOS и GEOSECS.

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]. 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].

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].

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], 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].