В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Дэниел Ергин

Почему не слишком жарко и не слишком холодно

Нашей темой здесь является не погода, а изменение климата. Погода – это происходящие день за днем каждодневные колебания, о которых нам рассказывают утром на ТВ в прогнозе погоды. Климат же – это нечто гораздо более масштабное и далеко идущее. Это также нечто гораздо более отвлеченное – не то, с чем мы сталкиваемся каждый день, а то, что формируется десятилетиями и даже столетиями.

Так почему это нечто настолько сложное и отвлеченное, что оно скорее подразумевается, а не осязается, стало вдруг предопределять будущее энергетики и образ жизни людей, превратилось в одну из главных проблем на международном уровне? Именно об этом пойдет речь ниже.

Как ни странно, но ледники, их наступление и отступление являются постоянными фигурантами, лейтмотивом и даже главным аспектом изучения изменения климата с самого начала исследований и до сегодняшних дней с их картинами тающей антарктической ледяной шапки, от которой откалываются и падают в воду большие глыбы льда. Сегодня ледники выступают в качестве климатической Кассандры. Но они также – живая история, своего рода машина времени, позволяющая перенестись на 20 000 лет назад.

В конце XVIII – начале XIX в. ряд научных загадок составил интеллектуальную основу представлений об изменении климата. Одной из них была температура на поверхности Земли. Проще говоря, почему на Земле стала возможна жизнь? Иными словами, почему в дневные часы, когда светит солнце, на планете нет невыносимой жары, а в ночные – леденящего холода? Другой было подозрение – и даже опасение, – что нынешней эпохе умеренных температур предшествовало нечто иное, более экстремальное, нечто, что упоминается в контексте истории человечества как ледниковый период.

Эти научные загадки привели к появлению двух важных вопросов: что могло вызвать изменение климата? И могут ли ледники вернуться, как какие-нибудь громадные, страшные первобытные чудовища, круша все на своем пути, давя и уничтожая человеческую цивилизацию?

А началось все со Швейцарских Альп и их ледников, более чем за полвека до того, как там побывал Джон Тиндаль.

Альпийский «термоящик»

Орас Бенедикт де Соссюр, ученый, профессор Женевской академии, был еще и альпинистом, исследователем гор, человеком, который посвятил свою жизнь изучению мира швейцарских горных вершин. Чтобы описать свое призвание, он использовал в классической работе «Путешествия в Альпах» (Voyages dans les Alpes) слово «геология». Соссюра привлекали тепло и высота, он создал устройства для измерения температуры на вершинах гор и на дне озер4.

Но все то время, пока он бродил по швейцарским горам, ему не давал покоя один вопрос: почему не все приземное тепло уходит ночью в космос? В поисках ответа Соссюр в 1770-х гг. смастерил так называемый «термоящик» – миниатюрную теплицу. Его стенки и дно были покрыты темной корой пробкового дерева, а крышка изготовлена из стекла. Когда в ящик со светом проникало тепло, оно там задерживалось, и температура внутри росла. Возможно, подумал Соссюр, атмосфера действует так же, как и стекло. Возможно, атмосфера играет роль крышки для Земли, которая пропускает свет, но удерживает часть тепла, благодаря чему температура воздуха у поверхности Земли после захода солнца снижается несущественно5.

В последующие десятилетия ученые, возвращаясь к предмету исследований Соссюра, в частности к «термоящику» Соссюра, стали использовать термин «парник» или «теплица» для объяснения того, как атмосфера удерживает тепло. Но как это происходит? И почему?

Швейцарский ученый Луи Агассис тоже был одержим ледниками, причем настолько, что ради изучения механизмов формирования и разрушения ледников оставил исследование ископаемых рыб. Он даже соорудил хижину на леднике Аар и стал жить в ней, чтобы следить за движением ледника.

В 1837 г., более чем за десятилетие до того, как Джон Тиндаль впервые увидел ледник, Агассис выдвинул революционную гипотезу. Он заявил, что нашей эпохе предшествовало нечто иное. Имелся в виду ледниковый период, во время которого большая часть Европы была покрыта льдом – «огромными массивами льда, подобными существующим ныне в Гренландии». В этот период, по его словам, в мире круглый год стояла сибирская зима – «белый саван укрывал всю природу».

Лед, утверждал Агассис, появился в результате резкого, загадочного падения температуры в рамках циклического процесса, который идет с самых первых дней существования Земли. Отступая на север, ледники оставляли после себя долины, горы, ущелья, озера, фьорды, валуны и гравий, по которым можно проследить их движение.

Смелую гипотезу Агассиса восприняли весьма скептически. Один коллега посоветовал ему оставить в покое ледники и вернуться к своим «любимым ископаемым рыбам».

Но Агассис не сдался. В результате исследований он обнаружил новые доказательства движения ледников, или, как он их называл, «великого плуга Господа». Позже Агассис переехал в США, где стал профессором Гарвардского университета. Он организовал экспедицию на Великие озера, результаты работы которой показали, что они образовались в результате наступления и отступления ледников – еще одно доказательство того, что ледниковый период действительно был. Доказав, что Земля переживала разные температурные эпохи, Агассис фактически стал изобретателем понятия «климат»6.

Атмосфера: «Как плотина на реке»

В основу исследования Джона Тиндаля легли работы его предшественников. Движимый интересом к миграции ледников в Европе, он решил выяснить, действительно ли атмосфера может задерживать тепло и если да, то каким образом. Если он поймет, как это происходит, то сможет объяснить, как изменяется климат, т. е. процесс эволюции ледников.

С этой целью Тиндаль соорудил в своей лаборатории в здании Королевской ассоциации на улице Албемарл-стрит в Лондоне новое устройство. Это был спектрофотометр – прибор, позволяющий определить, могут ли газы задерживать тепло и свет. Если газы проницаемы, они не будут задерживать тепло, и ему придется искать иное объяснение. Сначала он экспериментировал с газами, которых в атмосфере больше всего, – с азотом и кислородом. К его разочарованию, они оказались проницаемыми – свет свободно проходил через них.

Что еще можно проверить? Ответ находился непосредственно в лаборатории – каменноугольный газ, также известный как городской газ. Это был углеродсодержащий газ, главным образом метан, который получали путем перегонки угля и который подавала в его лабораторию в качестве горючего вещества для светильников местная осветительная компания. Когда Тиндаль ввел каменноугольный газ в спектрофотометр, он обнаружил, что этот газ, хотя и невидимый глазом, является непроницаемым для инфракрасного излучения – он давал темную линию. Тиндаль получил доказательство. Этот газ задерживал инфракрасное излучение. Затем он провел эксперимент с водяным паром и углекислым газом. Они тоже оказались непроницаемыми. Это означало, что они тоже задерживают тепло.