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

После публикации статьи Малкус и Риль решили вновь приступить к наблюдениям. Учитывая сложное взаимодействие между явлениями, единственным способом продвинуться дальше, по их мнению, было «изучить эти совершенно разные масштабы движения в их взаимосвязи». Они собирались «предпринять первую попытку, в значительной степени описательную, связать облачные и синоптические явления». Это позволило бы Малкус приблизиться к главной цели ее исследовательской программы – связать мелкомасштабные явления, такие как облака, с крупномасштабными, такими как штормы, ураганы и в конце концов – с общей циркуляцией атмосферы. Это было интересное время. С тех пор как метеоданные стали собираться с помощью самолетов и радиозондов, ученые перестали страдать от нехватки информации[214]. Опираясь на материалы о пассатных кучевых облаках, собранные Уайманом и Вудкоком, а также на работу Стоммела о механизме вовлечения от 1947 г. и ряд других работ, показавших, насколько важна окружающая атмосфера в образовании облаков, Малкус и Риль суммировали свои открытия и выводы в книге «Структура и распределение облаков над тропическими водами Тихого океана» (Cloud Structure and Distributions over the Tropical Pacific Ocean). В ней они убедительно показали, что тропическая атмосфера вовсе не такое спокойное и скучное место, как принято было считать. Напротив, она отличается весьма неустойчивым и буйным нравом[215]. Взять хотя бы чрезвычайно неравномерный характер осадков в тропиках. В регионах, где бóльшая часть дождей выпадает всего за два-три дня в месяц и даже среднегодовые значения разнятся в значительных пределах, использование средних значений было не просто бесполезно, но и вводило в заблуждение[216].

* * *

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]. 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].

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.