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

Бывал Стоммел и на исследовательских судах, которые выходили в прибрежные воды и дальше, в открытый океан. По его собственному признанию, он не был прирожденным моряком и оказался довольно неумелым техником. У него не получалось справиться даже с таким простым делом, как измерение забортной температуры в холодных зимних водах залива Мэн. Стоммел не понимал, для чего нужны эти измерения, точность которых вызывала у него сомнения. Батитермограф – самопишущий прибор для измерения температуры воды с регистрацией ее распределения по глубине – был таким же «неумелым», как он, и имел массу технических недоработок. В результате во время таких экспедиций Стоммел старался держаться подальше от коллег-океанографов и их тяжелых приборов, которые те закидывали за борт. Тем не менее ему нравилась мысль, что он находится в океане, и, когда его не одолевали приступы морской болезни, нравилось и само пребывание в нем. Стоммел пришел к убеждению, которое осталось с ним на всю жизнь, что для того, чтобы узнать океан, нужно провести в нем много времени. Только так, полагал он, можно развить в себе физическое ощущение воды, интуитивное понимание того, как она движется, в масштабах, несопоставимых с человеческим опытом. Кроме того, мореплавание давало Стоммелу возможность учиться сотрудничать и налаживать отношения с разными людьми. «Работа в море сглаживает острые углы и делает нас лучше в человеческом плане», – позже писал он[255].

Океанографический институт в Вудс-Хоуле в те годы был маленькой научно-исследовательской Утопией. Управление военно-морских исследований вкладывало в него значительные средства не только в знак признания недавних заслуг океанографии, но и потому, что нуждалось во всех новых знаниях об океане на фоне разворачивающейся новой войны – холодной. Во время коротких выходов в море Стоммел изучал верхние слои океана в попытке понять закономерности распределения холодных и теплых слоев, чтобы американские подводные лодки могли научиться прятаться в акустической тени, возникающей в результате искривления звуковых волн на границах раздела. Мысль, что таким образом он становится причастен к войне и насилию, была мучительна для пацифиста, однако он понимал, что эти знания необходимы для защиты его страны, и к тому же таковы были условия, на которых ВМФ выделял средства на другие исследовательские программы, позволявшие углубить понимание физики океана. Отказаться от возможности больше узнать об океане было бы глупо.

В 1948 г. продолжавший размышлять о результатах расчета ветровых течений Стоммел отправился в Великобританию, взяв с собой копию своей пятистраничной статьи[256]. В теории он понял, как вращение Земли влияет на движение вод в Мировом океане, однако непосредственные наблюдения за океаном показывали, что это движение настолько же упорядочено, насколько и хаотично. Чтобы во всем разобраться, требовалось начать с гораздо меньших масштабов. Для этого Стоммел и пересек океан: он собирался, в прямом и переносном смысле, постучаться в дверь человека, который изучал странное поведение потоков жидкостей и газов, называемое турбулентностью. Такое поведение демонстрировали и дым, поднимающийся из труб, и семена, несомые ветром, и воздушные шары, взлетавшие над толпами взволнованных зрителей в Гайд-парке и Брайтоне (регистрационные бирки с этих шаров, найденные после их падения, ответственных граждан призывали присылать обратно). Из такого рода наблюдений этот человек, Льюис Ричардсон, вывел обманчиво простое уравнение, описывающее скорость разделения объектов в турбулентном потоке.

Интерес Ричардсона к турбулентности возник в связи с родившейся у него еще в начале 1920-х гг. мечтой научиться «прогнозировать погоду с помощью численного процесса»; другими словами, он хотел научиться предсказывать будущее посредством манипуляций с числами. Чтобы достичь этой цели, требовалось составить математические уравнения, которые бы точно описывали атмосферную циркуляцию, а также учитывали факторы, нарушающие движение воздушных масс, такие как их столкновение друг с другом и контакт с растительностью и горами на поверхности земли. Ричардсон осознавал всю важность атмосферной турбулентности, хотя и признавал, что для целей численного прогнозирования ему придется значительно упростить мировую погоду, разбив ее на воображаемые упорядоченные квадраты со стороной 200 км. В пределах этих квадратов все сложные турбулентные явления сводились к одному числу[257].