Переводчик Ирина Евстигнеева

Научный редактор Александр Кислов, профессор, д-р геогр. наук

Редактор Наталья Нарциссова

Издатель П. Подкосов

Руководитель проекта А. Тарасова

Арт-директор Ю. Буга

Дизайн обложки О. Халецкая / www.bangbangstudio.ru

Корректоры Е. Рудницкая, С. Чупахина

Компьютерная верстка М. Поташкин

Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н.В. Каторжнова)

© Sarah Dry, 2019

This edition published by arrangement with The Science Factory, Louisa Pritchard Associates and The Van Lear Agency LLC

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2021

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

История бывает жестока. Сегодня у могилы Джона Тиндаля на тихом кладбище в графстве Суррей не увидеть толп паломников, а его труды мало кто читает. Но при жизни он был знаменитым ученым – и не менее знаменитым спорщиком, утверждавшим, что самые сложные тайны природы – от человеческого сознания до истоков Вселенной – могут быть объяснены посредством движения молекул. Одаренный лектор, он собирал полные аудитории восторженных слушателей. Его книги, в которых переплетались рассуждения о физике и рассказы о приключениях, продавались огромными по тем временам тиражами. Ему довелось общаться со многими выдающимися людьми своей эпохи, в том числе с Томасом Карлейлем и лордом Теннисоном.

Несмотря на былую славу, в XX в. этот человек, энергия и страсть которого раздували пламя викторианской науки, оказался почти забыт. Однако едва мерцавший огонек памяти о нем не угас окончательно – и в последнее десятилетие начал разгораться с новой силой. Благодаря исследованиям того, что сам ученый называл поглощением теплового излучения водяным паром, а мы называем парниковым эффектом, которыми он занимался в конце 1850-х – начале 1860-х гг. в своей лондонской лаборатории, сегодня Тиндаль получил признание как основатель науки о климате. В последнее время был напечатан ряд статей, посвященных его открытиям. Его именем назван Центр по изучению климатических изменений Университета Восточной Англии, опубликована обширная переписка ученого, а недавно, после более чем 65-летнего перерыва, была переиздана его биография[1].

Такой запоздалый всплеск интереса к Тиндалю объясняется тем, что наука, основоположником которой его провозгласили, возникла, как это ни парадоксально, относительно недавно. Еще каких-то 60 лет назад считалось, что климат стабилен и со временем не меняется. Климатология была в первую очередь географической наукой, и работа климатологов заключалась в том, чтобы изучать не изменения климата, а то, как он различается в разных регионах земного шара. Соответственно, ученые занимались описанием и таксономией, а не физическим или математическим анализом. Новая, пытающаяся дистанцироваться от традиционной климатологии наука появилась только в послевоенный период, объединив в себе целый ряд научных дисциплин. В 1977 г. начал издаваться журнал Climatic Change («Климатические изменения»), в редакционной статье которого о ней также говорилось как о существующей на стыке разных наук. В этой новой климатологии объединились не только метеорология, но и антропология, медицина, сельскохозяйственная наука, экономика и экология. Но главная роль отводилась наукам о Земле: океанологии, физике атмосферы, гляциологии, – а также зарождавшейся информатике с ее климатическими моделями[2]. С появлением климатологии в ее современном виде понятие «изменение климата» перестало быть оксюмороном.

Однако тут возникает проблема: как писать историю молодой и, очевидно, междисциплинарной науки? Растущее внимание со стороны сегодняшних климатологов к Тиндалю как к отцу исследований глобального потепления, а также к другим основоположникам, таким как Сванте Аррениус, Гай Каллендар и Чарльз Килинг, стало следствием осознания того, что история может послужить инструментом придания этой дисциплине необходимой цельности. Рассказывая предысторию своей науки, климатологи, обходя вниманием неудачи, акцентируются на успехах и важных открытиях, которые, словно верстовые столбы, отмечают ее путь к будто бы заранее намеченной цели. Одни идейные концепции порождают другие, не осложненные политическими, экономическими или национальными соображениями. Таким образом, история в пересказе ученых нередко предстает в розовом цвете, а в случае с климатической наукой в силу ее междисциплинарного происхождения особенно сильно искушение выбирать в истории именно те моменты, которые наполняют прошлое смыслом и, как вехи, обозначают прямую дорогу в настоящее. Так что скромное возвращение Тиндаля произошло на волне общего стремления климатологов поведать цельную историю своей разнородной науки.

Желание проводить в истории прямые вполне объяснимо, но они почти неизбежно вводят нас в заблуждение. Джон Тиндаль вовсе не был отцом исследований глобального потепления. Доказав способность водяного пара и углекислого газа поглощать тепло, излучаемое земной поверхностью, он, однако, не мог предположить, что люди перенасытят атмосферу углекислым газом в результате сжигания угля и это повлияет на климат в планетарном или хотя бы региональном масштабе. Его не тревожило антропогенное воздействие на климат, и его исследования не побудили никого из современников заняться изучением этого вопроса. Более того, Тиндаль не был первым, кто совершил это открытие. Американка Юнис Фут опередила его на три года. И это далеко не единственный пример того, как «выборочный» подход дает неверное представление о сложной истории климатической науки. Порой он приводит к тому, что влияние отдельных фигур переоценивается, а люди и идеи, не соответствующие современным научным представлениям, остаются без внимания. И в результате мы не вполне понимаем как прошлое, так и настоящее.

Тиндаль действительно помог заложить основу современного понимания планеты и более чем заслуживает того, чтобы о нем помнили, однако его жизнь в науке следовала гораздо более сложными и запутанными путями, чем это предполагает история «замечательного открытия» парниковых газов. Пожалуй, главный вклад Тиндаля в науку заключался в том, что он помог изменить подход к изучению Земли. Отличавшийся энергией и страстностью, заставлявшей его подвергать свою жизнь опасности и предельно концентрироваться на исследуемой проблеме, забывая обо всем остальном, Тиндаль открыл новые способы наблюдения и постижения (а одно от другого неотделимо) главного чуда природы – взаимосвязанности явлений. Никакая другая субстанция, с точки зрения Тиндаля, не могла продемонстрировать эту взаимосвязанность лучше, чем вода, вещество, которое он изучал во всех его формах с почти религиозным рвением. «Каждое явление в природе предшествуется и сопровождается другими явлениями, из которых одни составляют его причину, а другие – следствия, – так начал он самую знаменитую свою работу "Формы воды". – Человеческий ум, не довольствуясь наблюдением и изучением одного какого-нибудь явления в природе, стремится при этом найти связь между рассматриваемыми явлениями и теми, которые ему предшествуют и которые за ним следуют». Тиндаль приглашал читателя присоединиться к нему и проследить путь реки до ее истока, через все притоки, и далее, до самой атмосферы, из которой река проливается в виде дождя. Чтобы этот дождь выпал, вода должна под воздействием тепла испариться с поверхности океана и подняться в атмосферу, что открыло Тиндалю основную причину круговорота, происходящего в природе. «Существует ли в природе источник тепла, производящий облака в атмосфере?» – задавал Тиндаль риторический вопрос, после чего торжествующе отвечал: «Следуя по нашей реке, от впадения ее в море до начала, мы, если не разрывать эту цепь явлений, доходим до самого Солнца»[3].

И в этот момент изучение воды обретает еще большую значимость. Постоянно преобразуемая солнечной энергией, она обеспечивает тот механизм, посредством которого поток энергии движется в природе. Убежденный во взаимосвязанности природных явлений, столь ярко проявляющейся в круговороте воды, Джон Тиндаль уже тогда, в Викторианскую эпоху, предложил собственную концепцию междисциплинарности – философию, преодолевающую границы времени и пространства и связывающую науку с искусством, которые в XIX в. начали все больше расходиться. Таким образом он проложил путь к изучению Земли, а также того, что мы впоследствии стали называть ее климатом, задолго до появления соответствующей «науки» и тем более задолго до осознания нами того факта, что мы, люди, способны сломать этот глобальный климатический механизм. Тиндаль дал нам ключ к иному пониманию истории науки о климате. А одержимость водой, которая подвигла его изучать то, что он назвал взаимосвязанностью в природе, вдохновила меня на написание этой книги. Но мной двигало желание рассказать не только о чуде природы, но и об удивительных людях.

В этой книге вода несет с собой не поток энергии, а поток человеческих идей и устремлений, воплотившихся в работах Джона Тиндаля и его современников, изучавших нашу планету в XIX в., и в трудах тех ученых, которые создавали науки о Земле в XX в. Это делает науку живой, а также помогает рассказать историю такой междисциплинарной области знаний, как климатология в современном ее понимании. Поскольку ее значение выходит далеко за рамки сугубо научного, история того, как мы пришли к современному видению планеты, важна не только для климатологов, но и для всех нас. В жизни и работе ученых прошлого кроется возможность осознать истоки нашего взгляда на мир.

Сегодня перед человечеством стоит задача понять, как устроена наша планета и как мы повлияли и продолжаем влиять на нее. В этом нам не обойтись без науки о климате. Рассказывая о нескольких выдающихся людях, посвятивших свою жизнь изучению воды, эта книга показывает, как в течение последних полутора веков менялось наше представление о планете, на которой мы живем. При этом я рассчитываю обнаружить не только преемственность, но и разрывы между прошлым и настоящим, потому что и то и другое влияет на нас.

Сегодня следы человеческой деятельности можно обнаружить по всей планете, даже в самых отдаленных ее уголках. В открытом океане плавают острова из пластика. Мусор прибивает к далеким берегам Аляски. В атмосфере неуклонно растет содержание углекислого газа. Тают ледяные щиты, которые датский ученый Вилли Дансгор, создатель метода изотопного анализа ледяных кернов, назвал замороженными анналами истории Земли. В этих уникальных «архивах» содержатся подробнейшие сведения об атмосфере и климате, об извержениях вулканов, пылевых бурях и множестве других событий далекого прошлого планеты. Ледяные щиты, отложения на дне озер и океанов, подземные сталактиты и древесные кольца хранят в себе историю Земли, а также человеческого присутствия на ней.

Такие «летописи» не только рассказывают о прошлом, но и обеспечивают нас данными, позволяющими усовершенствовать климатические модели, и таким образом дают возможность заглянуть в будущее. Между тем наряду с этими материальными свидетельствами существуют и свидетельства иного рода, неосязаемые, но не менее важные. Эти свидетельства остаются в значительной степени неизученными, несмотря на острую потребность в как можно более глубоком понимании проблемы климата. Речь идет не о реальных данных, которые можно добыть, чтобы узнать, каким климат был раньше, а о представлениях о климате, сформировавшихся в прошлом. Наше видение планеты обусловлено нашими воззрениями, и особенно повлияли на него взгляды ученых. В своей книге «Пейзаж и память» Саймон Шама утверждает, что «даже те из пейзажей, которые мы считаем наиболее свободными от нашей культуры, при ближайшем рассмотрении оказываются ее продуктом»[4]. Чтобы убедиться в правдивости этой мысли, достаточно посмотреть, как менялось наше отношение к пейзажам с течением времени. Горы, некогда внушавшие ужас, стали восприниматься как величественные и прекрасные. Первые поселенцы, прибывшие в Америку, видели перед собой дикую и пустынную местность, безжизненную и лишенную каких бы то ни было красот. Сегодня мы восхищаемся ее удивительными, полными жизни пейзажами. Каждый из нас реагирует на окружающий мир через призму культурных установок, неосознанно усвоенных еще в детстве. Конечно, у всех есть свои пристрастия: кому-то больше по душе морское побережье, кому-то – долина в горах, кому-то – просторы полей или городской пейзаж, но эти индивидуальные различия проявляются на фоне общепринятого восприятия, устойчивого в рамках одного культурного пространства, хотя и не одинакового в разных культурах.

Я хотела бы добавить к прозорливой мысли Шамы, что именно те пространства, которые кажутся нам наиболее свободными от культурного влияния человеческого вмешательства, такие как верхние слои атмосферы, глубины океана и толщи ледяных покровов планеты, особенно ему подвержены. Наука как явление культуры стремится освоить и изменить занимаемые ею территории. Это можно рассматривать как положительную тенденцию – упорядочивание кажущегося хаоса. Однако при взаимодействии науки с миром природы неизбежно возникает искажение восприятия. Иными словами, мы видим то, что хотим видеть. Более того, в процессе наблюдения мы изменяем наблюдаемый нами объект. Присутствие людей очень мало влияет на ледник, однако их активное стремление изучить, как он движется, и измерить скорость этого движения затмевает бесчисленное множество других способов его восприятия – с точки зрения красоты или внушаемого им страха, его полезности для прохода в горах (чем пользуются местные жители) либо, наоборот, бесполезности, наконец, с точки зрения таящихся в нем опасностей (трещин, лавин, прорывов ледниковых озер). В случае с ледниками как раз Тиндаль и его современники невольно способствовали тому, что одни факты о ледниках (например, с какой скоростью они движутся) стали считаться более важными, чем другие. И есть горькая ирония в том, что именно Тиндаль, страстно увлеченный ледниками, сыграл ведущую роль в утверждении сугубо прагматичного, основанного на измерении физических параметров подхода к изучению этого природного явления.

Есть разные возможности увидеть, как формировались наши представления о далеких, труднодоступных местах планеты. Исследователи, изучающие подобные культурные установки, обращаются для этого к текстам. В самом деле, литература – благодатный источник, где можно найти отражения и отголоски таких представлений и проследить за их развитием. То же можно сказать о живописи, фотографии и драме – эти виды искусства одновременно отражают и усиливают установки той культуры, в которой существуют. Когда-то и по научным трудам можно было судить о том, как менялось отношение людей к миру природы. До конца XIX в. большинство ученых писали книги для широкого круга читателей; перечитывая их сейчас, можно понять, какие представления доминировали в то время в общественном сознании, а поработав дополнительно в архивах, можно также узнать, кто читал эти книги и что о них думал.

Однако в наше время большинство ученых пишет «не для всех». Отказавшись от сотрудничества с популярными журналами, они сосредоточились на публикации статей в специализированных изданиях, адресованных узкому кругу представителей научного сообщества. Раньше ученые с энтузиазмом рассказывали о том, как добывались новые знания, – об экспедициях на ледники, путешествиях в Южную Америку или вокруг света, но со страниц современных научных журналов такие истории исчезли, и все свелось к паре-тройке сухих фраз в разделе «Методы». Такова, к сожалению, ситуация в публичном пространстве. Разумеется, в частном порядке истории о трудностях и триумфах по-прежнему остаются излюбленной темой в кулуарах конференций, электронной переписке, за чашкой чая и кружкой пива. Желание поделиться опытом, похвастаться и предостеречь от ошибок присуще всем людям, и ученые не исключение. Вот только широкой публике «подслушать» эти захватывающие истории не удается.

Ради того, чтобы восполнить потерю доступа к живой науке, и была написана эта книга. Она рассказывает не об умозрительных представлениях о Земле, не о предположениях и прогнозах. Она повествует о людях, занимавшихся наукой, о том, как они развивали навыки наблюдения, измерения, вычисления и описания, разрабатывали и применяли новые научные инструменты и как их нелегкий труд в сочетании с упорством и опытом приносил результаты.

Превращение разрозненных фактов, теорий, наблюдений и экспериментов в так называемое глобальное знание сопряжено с тем, что отдельные фрагменты этого знания – ключевой эксперимент, набор измерений, положенный в основу математической абстракции, – начинают использоваться для объяснения природных явлений в целом. Это особенно важно, когда мы говорим о нашей планете, едином уникальном организме, «едином целом», как мы ее воспринимаем. Между тем одна из задач этой книги – показать, что это не всегда было очевидно и такое восприятие стало результатом упорного труда множества ученых, представителей разных научных дисциплин, стран и эпох.

Глобальное знание обширно, но важно помнить о том, сколь многое остается за его рамками. Мы все живем на этой планете, но это не значит, что все голоса звучат одинаково громко. Это ярко проявляется в сфере политики – и куда менее наглядно, когда рассказывается история науки, которая преподносится как неуклонное следование по пути прогресса. Этот укоренившийся в общественном сознании стереотип об устойчивом прогрессе в большей или меньшей степени прослеживается в истории всех наук. Да и наука в целом понимается как прогрессивная человеческая деятельность. И в каком-то смысле это действительно так, но в равной мере наука – это процесс исключения, отсечения и упрощения.

Великие идеи часто незаметны – они оказывают столь мощное влияние на наше видение мира, что мы просто не представляем, как можно смотреть на него иначе. Мы думаем, что просто видим мир таким, какой он есть. Представление о Земле как о взаимосвязанной глобальной системе – наглядный тому пример. Воспринимать планету именно так настолько привычно, что это не оспаривается даже теми, кто все еще сомневается в реальности антропогенного воздействия на климат. Концепция глобального климата редко становится предметом споров (хотя, если задуматься, трудно сказать, что же такое глобальный климат и где именно он может существовать). Вместо этого споры ведутся о том, будет ли глобальная температура повышаться или понижаться либо – поскольку отрицать ее рост становится все труднее – как будет выглядеть наше будущее. Существование климатической системы, набора природных особенностей, связанных друг с другом и функционирующих во всемирном масштабе, кажется нам очевидным.

Но как этот факт стал очевидным? Важную роль здесь, вероятно, сыграла знаменитая фотография Земли, сделанная с борта космического аппарата «Аполлон-17» в 1972 г. Именно она впервые дала нам возможность увидеть нашу планету со стороны. И это стало для нас откровением: человечество осознало, мгновенно и бесповоротно, хрупкость, уникальность и взаимосвязанность всего сущего на Земле. А вид величественной голубой планеты, восходящей над безжизненной поверхностью Луны, положил начало бурному развитию экологического движения[5]. Но мы уже были готовы увидеть Землю такой. Освоение космоса не столько подтолкнуло нас к масштабному видению планеты, сколько, напротив, стало его результатом. Задолго до полетов «Спутников» и «Аполлонов» ученые, изучавшие Землю, сформировали представление о ней как о едином организме, где все взаимосвязано[6].

Лучшее понимание многообразия научных дисциплин, формирующих современную климатологию, необходимо нам, чтобы отдавать себе отчет в том, что мы знаем и чего не знаем. Тенденция рассматривать климатологию с точки зрения ее способности делать прогнозы серьезно влияет на то, как мы, государства и граждане, принимаем решения, сталкиваясь с неопределенностью будущего. В этом ожидании, что современная климатическая наука может и должна обладать прогностической способностью, слышны отголоски старой «науки закономерностей», астрономии. Между тем то, что сегодня называют наукой о климате, представляет собой совокупность множества разных методов получения знаний (эти методы иногда называют субдисциплинами). Среди них геология, климатология, метеорология, физика атмосферы, гляциология и информатика. Чтобы понять, как наше знание о планете стало масштабным, нужно понять, как эти дисциплины начали представляться взаимосвязанными в рамках отдельной комплексной науки. Таким образом, история нашего знания о планете – это история научных дисциплин (и всех связанных с ними практик, инструментов, методов и социальных структур), которые и создали это знание. И чтобы возникло представление о глобальном климате, потребовалось создать науку о климате, в состав которой вошло множество отдельных дисциплин, найдя способы объединить разрозненные знания об одном и том же объекте изучения.

Чтобы разобраться в особенностях науки о климате (в широком понимании), необходимо вернуться к ее истокам. Две мои предыдущие книги относятся к биографическому жанру: одна из них посвящена Марии Кюри, другая – Исааку Ньютону. Меня всегда интересовала жизнь конкретных людей. По тому же пути я решила пойти и теперь. Люди – а не вода – вот главные герои этой книги. Все они ученые. Самый старший из моих героев родился в 1819 г., самый молодой – в 1923 г. Рассказывая их истории, я предлагаю вам увидеть планету их глазами и совершить путешествие по водам Земли, в котором эти выдающиеся мыслители станут вашими проводниками. Это исследование основано на их личном опыте и впечатлениях.

Я начинаю повествование в 1850-х гг., когда были предприняты первые попытки измерить и объяснить погодные и климатические изменения в глобальном масштабе, что положило начало современному прогнозированию погоды и науке о климате. Тогда же были проведены первые исследования роли атмосферы в регулировании климата, хотя в то время никто и предположить не мог, что человек в состоянии влиять на температуру на земном шаре. Это также было время, когда казалось, что новая наука термодинамика вот-вот раскроет тайны не только Земли, но и Вселенной. Новые уравнения уже могли объяснить поведение молекул статистически. Оставалось узнать, способны ли они также объяснить поведение молекул в реальном мире ледников, облаков и водяного пара.

В 1850-х гг. ледники были в центре внимания ученых-естествоиспытателей, пытавшихся раскрыть секрет их движения, а значит, и прошлого и будущего климата Земли. Сегодня ледниковые периоды воспринимаются как нечто само собой разумеющееся, но когда-то они представлялись совершенно непостижимым явлением и их загадка требовала разрешения. Джон Тиндаль искал ответы на эти фундаментальные вопросы о времени, движении и разрушении среди суровой смертоносной красоты альпийских ледников, а вернувшись в Лондон – в своей полуподвальной лаборатории. Его исследования воздействия тепла на лед и водяной пар свидетельствуют об увлеченности темой энергии и ее рассеяния, а также прошлым и будущим планеты.

В 1856 г. шотландский астроном и ученый-путешественник Чарльз Пьяцци Смит впервые попытался провести астрономические наблюдения без помех в виде облаков, то есть водяного пара, находящегося в атмосфере, и для этого поднялся на вершину вулкана на Тенерифе (одного из островов Канарского архипелага). Впоследствии он занялся также изучением самих облаков, рассчитывая сделать прогнозирование погоды более надежным и успешным. В этом он потерпел неудачу, а позже запятнал свою научную репутацию, страстно отстаивая идею о том, что традиционные британские единицы измерения были ниспосланы свыше при строительстве египетских пирамид. Изгнанный из научного истеблишмента, он искал утешения в сочетании научного наблюдения и религиозного созерцания, посвятив последние годы жизни отшельническому труду по составлению фотографического атласа облаков.

И Тиндаль, и Смит стремились внести свой вклад в прогностическую науку, которая могла бы точно объяснить происходящее с водой – движение ледников, действие водяного пара, образование облаков и выпадение дождя. Стремясь объективно и беспристрастно описывать мир природы, оба в то же время остро переживали ощущение тайны и чуда, сопровождавшее их исследования, и терзались внутренним противоречием между этими двумя позициями. Их истории отражают мучительную попытку ученых Викторианской эпохи примириться с потерями, сопутствующими постижению скрытой механики природных явлений. Стоит ли обретение знания утраты тайны? Во многом Тиндаль и Смит были представителями последнего поколения ученых, считавших возможным выносить эту экзистенциальную борьбу в публичное пространство. В своих книгах они приглашали рядового читателя испытать те же чувства – страх, удивление, благоговейный трепет, – которые переживали сами при встрече с величественными явлениями природы – облаками или ледниками. А затем пытались свести эти явления к цифрам, уравнениям и теориям, объясняющим сокровенную суть того, что прежде считалось непознаваемым.

История Гилберта Уокера, необычайно талантливого английского ученого, ознаменовала переход от XIX в., времени, когда научные идеи высказывались в книгах, адресованных широкой аудитории, к XX в., когда на смену драматическим рассказам о путешествиях, авторами которых были такие люди, как Смит и Тиндаль, пришли сухие научные статьи. На тот момент, когда Уокер стал директором Индийских метеорологических обсерваторий, многие считали, что ключ к раскрытию тайны муссонных дождей, от которых зависел (и продолжает зависеть) урожай, а значит, и благополучие миллионов людей, кроется в циклах образования пятен на Солнце. Благодаря доступу к метеоданным, собираемым в обсерваториях, и упорной работе индийских расчетчиков, оплаченной британским правительством, Уокер смог провести вычисления, которые разрушили надежды теоретиков солнечных пятен на существование связей Солнца и Земли. Зато он сделал удивительное статистическое открытие. Его расчеты указали на существование связи (так называемой телеконнекции, или дальней корреляционной связи) между муссонами в Индии и давлением и температурой в отдаленном регионе Тихого океана. Уокер назвал обнаруженные им взаимосвязанные метеорологические явления «мировой погодой», а те из них, что влияли конкретно на Индию, Южной осцилляцией.

Если Тиндаль стремился установить связь между физическими явлениями, то открытия Уокера основывались исключительно на статистических данных. Он не мог объяснить, почему давление в западной части Тихого океана влияет на количество осадков в Индийском океане, – но с уверенностью заявлял о существовании этого явления. (Прошло еще 40 лет, прежде чем ученые сумели выявить физический механизм, лежащий в основе Южной осцилляции.)

Золотой век физической океанографии и метеорологии пришелся на начало Второй мировой войны, когда возникла необходимость в изучении атмосферы и океана для военных целей, что обеспечило ученым щедрое государственное финансирование, и последовавший за ней период холодной войны. Это было время больших открытий, сделанных на основе простых моделей, и новых форм международного сотрудничества, возникших на фоне напряженности в мировой политике. В 1948 г. молодой океанограф Генри Стоммел опубликовал статью, в которой объяснил, почему во всех океанических бассейнах на нашей планете быстрые течения концентрируются на западной стороне. Его плодотворные идеи проложили путь новому поколению океанографов, которые показали, что движение воды в Мировом океане гораздо более активно и представляет собой значительно более сложное явление – и во временнóм, и в пространственном измерении, – чем считалось прежде. Тем самым Стоммел подготовил почву для формирования представления об океане как явлении турбулентном, а не стабильном, а также для нового подхода к проведению океанографических исследований, требующего широкомасштабного и долгосрочного сотрудничества, что было неблизко самому Стоммелу.

Примерно в те же годы Джоан Симпсон занималась изучением облаков, стремясь выяснить, как их мелкомасштабная динамика может влиять на атмосферную и океаническую циркуляцию в планетарных масштабах. Она также искала новые возможности для занятий наукой – сотрудничала с правительственными организациями и использовала специально оборудованные самолеты (самолетные измерительные пункты), чтобы проводить эксперименты по засеву облаков и даже ураганов. Эта работа по воздействию на погоду и климат стала возможна на фоне угрозы нападения со стороны СССР. Такие истории показывают, что представление о взаимосвязанности явлений на планете формировалось в ходе достижения не только мирных, но и военных целей.

В этих мировых научных шахматах отдельные ученые выступали не только пешками, но и умелыми игроками. Когда датский физик и метеоролог Вилли Дансгор понял, что новый масс-спектрометр можно использовать для сортировки молекул воды по весу, это была просто его личная идея. Чтобы разработать ее, Дансгору пришлось убедить крупнейшие государственные и международные научные, а также военные организации предоставить ему доступ к технологиям, которыми иначе он не смог бы воспользоваться. Таким образом, история изучения ледяных кернов и температур прошлого (так называемой палеотермометрии) – это история научного гения, упорства и умелой дипломатии, которая разворачивалась на фоне холодной войны. Исследования Дансгора кардинально изменили наши представления о климатическом прошлом Земли и заложили основу формирования современных знаний о глобальных изменениях климата. Предположение, будто по происходящему в одной части планеты – в данном случае на ледяном щите Гренландии – можно судить о мировых процессах в целом, оказалось не вполне верным. Но благодаря Дансгору ледяные летописи раскрыли нам нечто гораздо более важное, чем даже конкретные палеотемпературные данные, а именно неопровержимый факт глобальной изменчивости климата.

Истории наших героев полны не только триумфов, но и потерь. Кто-то принес в жертву науке свое психическое здоровье, кто-то – человеческие отношения. Но, кроме личных, бывают и потери экзистенциального характера. То глобальное знание, что создавали эти ученые, выбивает из-под ног стабильную почву, обнаруживая всю изменчивость нашей планеты. Кроме того, оно поднимает новые вопросы о нашем отношении к тому, что мы знаем и как мы это узнаём. Роль, которую играют в научном поиске и осмыслении его результатов тайна, неведение и чудо, сегодня важна не менее, чем прежде, но мы, в отличие от ученых Викторианской эпохи, не готовы признать это. Восполняя этот пробел и возвращая в повествование богатство эмоций, сокровенные мысли и благоговейный трепет, книга расскажет историю науки через призму живой человеческой души.

Сегодня мы все обеспокоены антропогенным изменением климата и его последствиями, но у предыдущих поколений были иные тревоги. Поэтому, когда мы смотрим на работу ученых прошлого в свете нашего знания о глобальном потеплении, нам трудно избавиться от мысли, что они интересовались малозначительными проблемами и упускали из виду то действительно важное, что было у них перед глазами. Однако оценивать прошлое с позиций современности – большая ошибка. В страстном и напряженном научном поиске этими учеными двигали иные, но не менее значимые мотивы, и нам стоит попытаться понять их. Тиндаль предавался печальным размышлениям о последствиях действия второго закона термодинамики; в 1950-е и 1960-е гг. ученых тревожили испытания ядерного оружия, приведшие к радиоактивному загрязнению всех составляющих круговорота воды; а в 1970-е они разделились на тех, кто испытывал опасения по поводу глобального похолодания, и тех, кого волновала проблема глобального потепления. Еще более фундаментальную, хотя и не столь явную роль сыграл переход от относительно простых математических моделей океанической и атмосферной циркуляции к моделям, способным описывать хаотическую динамику. Такой отказ от самой возможности достижения определенности только усугубил кризис вокруг проблемы изменения климата и сделал ее предметом острой полемики. Возникал вопрос: если наука не может обеспечить нам искомую определенность, то что может? Нужно ли нам создавать новые виды наук, иные пути постижения того, что представляет собой Земля? Или же стоит отказаться от попыток понять нашу планету и просто принять тот факт, что она постоянно меняется?

В своей книге «Формы воды в виде облаков, рек, льда и ледников» Тиндаль знакомил своих читателей (хотя для него они были, скорее, слушателями, а тексты напоминали устные рассказы, запечатленные на страницах) с миром, который он трепетно любил и изучал на протяжении всей жизни. Это был мир воды – мир бегущих по небу изменчивых облаков, ледников, текущих подобно рекам, и кристально прозрачного озерного льда – мир настолько полный энергии и движения, что казался живым, несмотря на отсутствие в нем живых существ. Увлеченный своим повествованием, Тиндаль обращался к абстрактному слушателю как к живому человеку – другу, верно и стойко сопровождавшему его в этом непростом путешествии. Таков уж был Тиндаль: он оживлял все вокруг себя – будь то невидимый читатель или ледяные пейзажи.

Книга, которую вы держите в руках, рассказывает о воде с той же целью, какую ставил перед собой Тиндаль: чтобы оживить самые негостеприимные и безжизненные места нашей планеты – океанские глубины, ледяные щиты Гренландии и Антарктики, высокие слои атмосферы. Но если Тиндаль пускался в эти воображаемые путешествия, чтобы разделить с читателями свое благоговение перед природой, то я хочу разделить с вами благоговение перед историей. Как история воды менялась с течением времени? Как она формировала наше видение планеты? И как она может помочь нам подготовиться к будущему, которое, как ему и надлежит, остается неопределенным?

Начать мы можем откуда угодно. Как показал Джон Тиндаль, все в этом мире взаимосвязано, и, выдернув и исследовав одну нить из ткани целого, можно понять природу этого целого. Итак, давайте начнем наше повествование с Альпийских гор, где так любил бывать Тиндаль. Представьте: декабрь 1859 г., 39-летний ученый поднимается в гору. Шагает он легко и споро, не сбавляя темпа. Никаких привалов, чтобы отдохнуть и перекусить. Недаром друзья сравнивали этого жилистого человека с горным козлом. Над головой ослепительная лазурь: в Лондоне никогда не бывает такого глубокого и яркого неба. Вокруг вздымаются остроконечные вершины и горные гряды, похожие на каменные руины. Ледники сверкают девственной белизной – свежий зимний снег покрыл проталины. Облака таковы, что Тиндалю едва ли хватит литературного дара, чтобы описать их.

Ученый идет налегке. С собой у него записная книжка, фляга с чаем, в заднем кармане – пачка галет. В руках трость, на которой его друг Джозеф Хукер с помощью лупы солнечными лучами выжег имя Тиндаля. На нем добротные ботинки, на шее теплый шарф. Он любит ходить в горы в одиночку, но на этот раз ему пришлось нанять двух проводников и четырех носильщиков, чтобы транспортировать тяжелое оборудование[7]. Горы успокаивают и утешают его, и их благотворное действие усиливается ощущением одиночества и опасности. А последнего здесь в избытке: достаточно сделать полшага в сторону от тропинки и ступить на осыпь, чтобы соскользнуть с обрыва в небытие. Кроме того, в пути может застигнуть снежная буря и навечно усыпить в объятиях холода. Наконец, можно просто потерять сознание от перенагрузки в разреженном воздухе. До сих пор Тиндалю везло. Он очень осторожен и не ищет острых ощущений намеренно – цепким взглядом ощупывает перед собой тропинку, успевает заглянуть в ущелье и полюбоваться небом, а также подметить массу важных деталей вокруг. Это всецело занимает его разум, позволяя на время отвлечься от лондонской жизни, где он – профессор естественной философии в Королевском институте; помогает забыть о научных спорах, о бессонных ночах, наполненных напряженной работой ума, после которых весь следующий день чувствуешь себя разбитым.

Осторожно ступая по тропинке, Тиндаль наблюдает за небом. Утренние облака рассеиваются так равномерно, будто чья-то рука поворачивает специальный регулятор. Но ученый знает, что вода не исчезает в никуда, а превращается из крошечных капель в невидимый пар. Тиндаль останавливается перевести дух и пинает ногой камень, чтобы посмотреть, куда тот полетит. Пролетев небольшое расстояние, камень ударяется о склон, отскакивает рикошетом, делая огромную дугу в разреженном воздухе, после чего снова падает на склон и увлекает за собой множество мелких камней с характерным звуком – словно кто-то бросил пригоршню гравия на черепичную крышу. Тиндаль думает о том, что внес свой крохотный вклад в разрушение гор. Однажды те вовсе исчезнут с лица Земли, как, впрочем, и люди. Его мысли уносятся в отдаленное мрачное будущее, когда наша планета, лишенная солнечного тепла, превратится в безжизненную ледяную пустыню.

Но печали он предается недолго. Как и всегда, утешение и даже радость дарит ему чувство единения с окружающей природой. Особое восхищение у него вызывают различные формы воды. В первый день Рождества Тиндаль делает в путевом дневнике следующую запись: «Небеса были серыми, над озером повис вязкий туман, а краснеющее на востоке небо было исполосовано темными лентами облаков… Копыта весело звенели по замерзшей дороге: слева и справа нас окружали снега, но посреди дороги снег был спрессован в твердый лед. Когда долина сузилась и горные склоны подступили ближе, лед размягчился, а в некоторых местах почти вовсе растаял. С наступлением дня облачность исчезла, и над нашими головами распростерся прекрасный голубой купол»[8].

Вскоре их небольшая группа прибыла к месту назначения – приземистому шале Монтанвер, приютившемуся среди гор рядом с ледником Мер-де-Глас[9]. Тиндаль уже бывал тут прежде, но зимой он здесь впервые. Внезапно повалил густой снег, и путешественники поспешили укрыться в шале. Ночью Тиндаль лежал и слушал, как снаружи завывал ветер. А утром, наблюдая за тем, как алые лучи восходящего солнца окрасили облака, окаймлявшие крутой гребень гор над ледником, вспомнил вечные слова Теннисона: «Торжествующим розовым рассветом явил себя Бог»[10]. Вершины гор вспыхнули яркими факелами, потом взошло солнце, и начался новый день.

Пришла пора приниматься за дело, которое привело их сюда. Снова пошел снег. Тиндаль выбрал место для установки теодолита – геодезического прибора, предназначенного для точного измерения положения объектов на местности, а его помощники двинулись к леднику. Дойдя до него, они начали вбивать в снег вешки вдоль линии, которую указал им Тиндаль. Снегопад усилился, закручиваясь над ледником в настоящую метель, так что ученому приходилось ловить короткие просветы, чтобы подать сигналы своим помощникам. В остальное время вокруг него царили лишь снежная белизна и ветер.

Характер снегопада постепенно менялся. Вскоре снежные хлопья стали похожи на цветы в весеннем фруктовом саду: они покрывали его пальто толстым слоем – «мягкие, словно пух». Разве такая расточительная красота, задумался Тиндаль, не есть опровержение безграничной человеческой гордыни? Что значат для природы люди, если она устраивает столь роскошные представления вдали от их глаз? Но таков уж был Тиндаль, что, даже размышляя о собственной ничтожности, он не переставал восхищаться красотой этого мира.

Проведя три часа среди вьюги, Тиндаль наконец-то завершил измерения по линии вешек, установленных его помощниками поперек ледника. На следующий день они вернулись, чтобы повторить эту работу и таким образом узнать, насколько сдвинулись вешки по сравнению с предыдущим днем. Как и накануне, разыгралась метель, поэтому Тиндалю удавалось делать измерения только в короткие моменты затишья. К полудню работа была завершена. Напоследок Тиндаль обернулся и окинул задумчивым взглядом линию вешек. «Конечно, я знал, что это я установил их там, но мне была приятна идея разумности и организованности, которую они олицетворяли посреди этой снежной пустыни, – написал он позже. – Это создавало ощущение упорядоченности среди хаоса»[11].

Воздух на леднике был свеж и сух, будто вовсе лишен влаги. Прежде чем отправиться в опасный обратный путь, когда все внимание надо будет сосредоточить на неровном льду под ногами, Тиндаль в последний раз задержал взгляд на просторной заснеженной долине. Сколько веков понадобилось природе, чтобы в буквальном смысле молекула за молекулой создать этот пейзаж? А сколько времени ушло на то, чтобы образовались эти гигантские ледяные поля? Некоторые ученые, в том числе и Тиндаль, пытались провести расчеты, но истинные цифры, подозревал он, превосходили самые смелые предположения. Так, в снежный год выпадает около 40 см нового снега. При этом нижние снежные слои под тяжестью верхних постепенно уплотняются, превращаясь в тонкие полоски глетчерного льда. Но какую толщину в среднем имеет такая годовая полоса? И сколько таких слоев в леднике? Узнать это невозможно. Более того, нижние слои постоянно подтаивают, и пресная вода течет из ледника, как родник, бьющий из земли. Эта вода – его «дыхание», свидетельство того, что ледник жив. Однако процесс таяния старых слоев льда медленно, но неумолимо, страница за страницей, уничтожает ледниковую хронику. И можно ли узнать, как долго это происходит?

Пытаясь проникнуть в тайны природы, раскрыть ее фундаментальные законы среди холодного безмолвия альпийских ледников, Тиндаль ощущал себя более живым, чем в Лондоне. Опасности, которые таил в себе лед, заставляли его сосредоточиваться, думая лишь о том, как сделать следующий шаг. Глядя на чистейшую первозданную белизну Мер-де-Глас, который «вздыбливался крутыми ледяными волнами, увенчанными остроконечными гребнями», он со всей остротой сознавал, насколько одинок в своем научном поиске. Что ж, это давало ему шанс победить в гонке – стать первым из ученых, кто объяснит, как перемещаются по земной поверхности ледяные щиты.

Конечно, Тиндаль не был одинок ни в буквальном смысле (с ним были проводники и носильщики), ни в переносном: ведь он опирался на солидный фундамент знаний и теорий, созданный другими учеными, которых он считал своими воображаемыми соавторами и соратниками в борьбе за научную идею. Тиндаль выбрал собственный подход, основанный на полевых экспериментах. Он не просто наблюдал и описывал то, что видел, как это обычно делают геологи, но, используя теодолиты, вешки и труд помощников, подвергал ледники особому виду исследований – экспериментам, ранее считавшимся уделом физики, но никак не геологии. Конечно, по физическим меркам эксперименты Тиндаля были довольно грубыми: расстояния измерялись в ярдах, а не миллиметрах, а время – в днях, а не миллисекундах. Но тем не менее это были настоящие эксперименты. С какой скоростью движутся ледники на разных участках? Это один из вопросов, который интересовал Тиндаля. Очередная серия экспериментальных измерений на завьюженном Мер-де-Глас должна была подтвердить его «теорию движения ледников», расходившуюся с теориями других ученых. Сравнив местоположение вешек в первый и второй день измерений, Тиндаль обнаружил, что на изучаемом участке ледник сместился на 40 см. Летом же эта часть двигалась как минимум в два раза быстрее.

Узнав скорость этого движения, можно было понять его механизм. Именно поэтому Тиндаль уже в который раз поднимался на Мер-де-Глас – чтобы собрать данные, которые помогут разработать и подтвердить теорию, могущую объяснить все удивительные факты о движении ледников. Это также позволило бы ему одержать победу над Джеймсом Дэвидом Форбсом – шотландским физиком и гляциологом, известным своими консервативными религиозными и политическими взглядами, которого Тиндаль считал своим главным противником[12]. Форбс утверждал, что лед движется как вязкая субстанция (патока или мед), что, по мнению Тиндаля, было всего лишь наблюдением, ничего не объясняющим. Хуже того, теория Форбса препятствовала пониманию истинного характера движения ледников. Тиндаль же хотел показать, как именно оно происходит. Он намеренно выбрал объектом своего исследования Мер-де-Глас, поскольку именно на его изучении были «основаны самые важные теоретические представления о строении и движении ледников»[13]. Множество ученых побывали на этом самом крупном и доступном леднике Европы до Тиндаля, делая наблюдения и выдвигая свои теории в попытке разгадать механизм движения льда. Поэтому Тиндаль следовал по их стопам – ему нужно было самому увидеть этот ледник и провести эксперименты, чтобы дать наблюдаемым явлениям новое, более глубокое и точное объяснение. Если бы он исследовал другой ледник, критики могли бы заявить, что и условия там другие, поэтому сделанные выводы неубедительны. Но, если бы Тиндалю удалось объяснить движение льда именно на Мер-де-Глас, это придало бы его теории весомости.

До недавнего времени никто не задумывался над тем, что ледники могут двигаться, и уж тем более не пытался понять, как именно это происходит. Исключение составляли жители Альп, занимавшиеся в основном разведением скота. Год за годом они наблюдали как малозаметные, так и вполне явные признаки того, что лед находится в постоянном движении: выбоины и борозды на горных склонах, нагромождения камней у подножия ледников. Иногда в горах случались катастрофы, когда ледяные плотины, сдерживающие внутренние ледниковые озера, прорывало и масса талой воды вместе с гигантскими глыбами льда обрушивалась на безмятежные долины. За столетия альпийские пастухи накопили немало знаний о ледниках, но никому из благородных ученых мужей не приходило в голову обратиться к ним с вопросами.

* * *

Интерес к Альпам как к чему-то большему, чем природная достопримечательность, возник лишь в 1830-х гг. Как ни странно, именно наступление промышленной эпохи с ее духом предпринимательства и коммерции превратило до сей поры неизведанный, покрытый льдами уголок Европы в важнейший плацдарм для научных исследований. В Великобритании благодаря интенсивной прокладке железных дорог и строительству все более глубоких угольных шахт стали открываться тайны, доселе таившиеся в недрах земли. Обнаружение слоев породы и окаменелостей заставляло задаваться новыми вопросами об истории планеты. Стремление пролить свет на события прошлого двигало энтузиастами, которые с молотками и лупами в руках увлеченно исследовали горную породу. Железнодорожные и горнодобывающие компании быстро смекнули, что благодаря этим людям можно узнать, где таятся минеральные богатства Земли, и заработать огромные деньги. Так родилась наука об истории и строении нашей планеты – геология. Первые геологи использовали в качестве источника Библию с ее драматичным рассказом о Всемирном потопе. Правда, многие толковали Священное Писание метафорически, переводя библейский день или год в тысячи и даже миллионы лет в зависимости от того, что требовала их теория, однако важно в данном случае было то, как библейское описание истории человечества, полной непредвиденных событий, сформировало взгляд ученых на историю Земли. Да, идея о том, что Земля имеет свою историю, отдельную от человеческой и гораздо более долгую, была нова и непривычна. Но по сути своей эти две истории были похожи: в представлении Тиндаля и его коллег, история Земли была, как описанная в Библии история человечества, полна неожиданных поворотов и, если бы не вмешательство определенных событий, все в ней могло бы сложиться иначе[14].

Открытия и находки, сделанные под поверхностью земли, заставили геологов начала XIX в. по-новому взглянуть и на то, что находилось на ее поверхности и что прежде они не замечали или не считали важным. Так, их внимание привлекли эрратические валуны – каменные глыбы, совершенно чуждые окружающему ландшафту, – которые всегда изумляли местных жителей. Рядом с этими валунами часто находили странные отложения, представлявшие собой беспорядочную смесь обломков пород различных размеров и форм. Эти отложения стали неразрешимой загадкой для первых поколений геологов, чей главный и единственный метод анализа структуры Земли был основан на сравнении окаменелостей, находившихся в последовательности осадочных слоев.

Долгое время происхождение этих ледниковых отложений (так называемой морены), а также эрратических валунов, рассеянных по обширным территориям, объясняли мощным наводнением или серией наводнений, перенесших массивные каменные глыбы на расстояние в сотни километров. Но Чарльзу Лайелю, выдающемуся геологу того времени, идея Всемирного потопа представлялась надуманной и неправдоподобной. В 1835 г. Лайель предложил объяснение в соответствии с разработанной им концепцией униформизма, согласно которой геологические процессы протекают постепенно под действием сил, остающихся неизменными во все времена. Он предположил, что необычные дрифтовые отложения могли быть объяснены существованием в прошлом огромного океана, образовавшегося в результате постепенного, но масштабного опускания континентов. Когда-то этот океан покрывал бóльшую часть земного шара, а по нему плавало несметное количество айсбергов, в состав которых входили камни и грунт. Когда айсберги таяли, их каменистый груз оседал на дно, а поскольку двигались они хаотично, это объясняет беспорядочный разнос дрифта. Таким образом теория оправдывала неспособность геологов объяснить происхождение дрифтовых отложений, ведь механизм их образования, согласно ей, был фактически случайным. Другим ее «достоинством» было то, что она не предполагала существования в прошлом совершенно другого климата, ведь айсберги встречались в океане и во времена Лайеля с их относительно теплым климатом. «Принятие этой теории ледового дрейфа, – писал Лайель, – не обязательно заставляет нас предполагать существование ранее более холодного климата, нежели тот, что ныне преобладает в Северной Америке»[15]. Лайелю не нравилась мысль, что в прошлом условия на Земле могли резко отличаться от современных ему.

В юности Тиндаль много слышал о поисках легендарного Северо-Западного прохода, по которому британские корабли могли бы через узкие водные пути среди островов и ледяных морей близ северного побережья Канады попадать из Атлантического океана в Тихий. Участники экспедиций рассказывали о гигантских айсбергах, вдоль которых корабли могли плыть неделями. Поначалу эти истории вызывали недоверие, но подтвержденные многими свидетельствами стали идеальным доказательством теории Лайеля. На самом деле именно в рассказах об исполинских айсбергах и массивных ледяных щитах у берегов Канады и Гренландии Лайель черпал вдохновение, разрабатывая свою поразительную теорию о плавучих морских льдах, дрейфовавших по Мировому океану. То, что айсберги бывали замечены в теплых водах вплоть до 40° северной широты, позволяло предположить, что при чуть более прохладном климате в прошлом они вполне могли заплывать и в те широты, где ныне геологи находили загадочные дрифтовые отложения. В 1819 г. Уильям Пэрри красочно описал плавучие ледяные горы, по сравнению с которыми парусные корабли казались крошечными, – один из таких айсбергов достигал в высоту больше 260 м (включая подводную часть). Летом 1822 г. капитан Уильям Скорсби на своем китобойном судне первым из британцев совершил экспедицию к восточному побережью Гренландии. Перед мореплавателями предстал огромный остров, покрытый толстым ледяным панцирем. Аналогичные свидетельства поступали и с юга, из Антарктики, где кораблям приходилось прокладывать путь среди плавучих ледяных гор. Все эти рассказы – не подвергавшиеся сомнению благодаря авторитету источников – будоражили воображение писателей, поэтов и драматургов. Для Тиндаля и его современников лед стал частью картины мира, важным элементом массовой культуры. В 1816 г. молодая писательница Мэри Шелли обрамила свою захватывающую историю о сотворении ученым новой жизни повествованием об исследовании Арктики[16]. Для людей начала XIX в. лед был источником сенсаций, в равной мере притягивающим и пугающим.

В 1840 г. Луи Агассис выдвинул смелое предположение, навсегда изменившее представление ученых и обычных людей о льде. Синтезировав идеи коллег, Агассис заявил, что эрратические валуны и глинистые отложения могли быть следами гигантского ледяного щита, который некогда покрывал значительную часть Европы и Северной Америки. Гипотеза о ледниковом периоде не только подняла множество вопросов (действительно ли шерстистые мамонты бродили по территории Англии в то время, когда ее уже населяли люди?), но и бросила вызов общепринятой версии истории Земли. Существование в прошлом огромных ледяных щитов казалось большинству людей того времени немыслимым, поскольку это означало, что раньше на Земле было намного холоднее[17].

Такая возможность опровергалась работами особой когорты ученых мужей. Эти люди не были геологами и не тратили время на лазание по горам с молотками в руках, не говоря уже о зимних экспедициях к альпийским ледникам. Одними из известнейших представителей этой когорты ученых были братья Уильям и Джеймс Томсоны. Вооруженные не качественными описаниями и полевыми наблюдениями, а математическими выкладками, они формулировали свои гипотезы, опираясь на лабораторные эксперименты, которые наделяли их теоретические построения впечатляющей точностью. В отличие от геологов, рассматривавших историю Земли как цепочку множества повлиявших друг на друга событий, они воспринимали ее как нечто неизменное – и работающее четко, как паровая машина. Избрав своим священным писанием «Математические начала натуральной философии» Ньютона, они мечтали сделать для физики Земли то же самое, что Ньютон сделал для физики небесной, – вывести уравнения, которые могли бы идеально объяснить «механизм» нашей планеты.

Эти ученые – сегодня мы назвали бы их физиками, но тогда этот термин только начинал входить в употребление, – были одержимы идеей энергии, и в частности преобразованием в нее тепла, чтобы использовать ее для выполнения различных работ. Они трудились в лабораториях вдали от угольных шахт и строящихся железных дорог, но, как и в случае с геологией, двигателями их научных изысканий были промышленность и коммерция. Промышленная революция в буквальном смысле слова питалась солнечной энергией, накопленной в залежах каменного угля. И над вопросами практического применения этой энергии работали ученые, проводя теоретические расчеты и лабораторные эксперименты. Они изучали поведение металлов под давлением (что было критически важно для производства безопасных паровых котлов) и процессы, приводящие к повышению температуры, а также трудились над созданием паровых двигателей с максимально высоким КПД. И вот, опираясь на накопленные таким образом знания, они решили предсказать действие тепла не только в паровых машинах, но и внутри самой Земли. Основанные на уравнениях, описывающих поведение энергии и материи, работы Томсона и его коллег обеспечили математическую базу не только для стремительно развивавшихся отраслей промышленности, но и для новых наук о Земле.

Одна из ключевых идей, которая проистекала из этой новой научной парадигмы, состояла в том, что Вселенная и все в ней, включая Землю, постепенно и неумолимо охлаждается. Так называемая тепловая смерть Вселенной была неизбежностью, предотвратить которую ничто (кроме самого ее Творца) было не в силах. Это также предполагало, что прошлое Земли представляло собой монотонный процесс устойчивого и равномерного охлаждения – как это происходит с забытой на столе чашкой горячего кофе. Другими словами, в прошлом Земля могла быть только теплее, но никак не холоднее, чем сегодня. Обнаружение на территории Северной Европы ископаемых останков коралловых рифов и раковин моллюсков, таких как наутилусы, ныне живущие в тропических морях, а также теплолюбивых растений, таких как пальмы и саговники, казалось, неопровержимо доказывало, что в относительно недавнем прошлом на Земле было гораздо теплее[18]. Таким образом, расчеты физиков и эти ископаемые находки не оставляли сомнений в том, что теория об остывающей Земле верна.

Но сама же Земля предоставляла и противоположные свидетельства. В железнодорожных откосах и туннелях угольных шахт геологи делали находки, подтверждавшие ледниковую теорию Агассиса. Возникал вопрос: как примирить эти кажущиеся несовместимыми данные о прошлом Земли? Одно из предложенных объяснений гласило, что в прошлом континенты были намного выше, чем сегодня, в результате чего на более холодных возвышенностях формировались ледяные щиты, тогда как на остальной части Земли преобладал теплый климат. Но по мере накопления геологических данных о том, насколько обширную площадь занимали такие ледяные щиты, становилась очевидной несостоятельность и этой гипотезы. Уильям Хопкинс – талантливый математик, взрастивший в Кембриджском университете целую плеяду выдающихся ученых, – рассчитал, что такое оледенение могло наступить только в том случае, если бы весь Европейский континент был поднят на 10 000 м по сравнению с нынешним уровнем. Однако, добавлял он, «весь геологический опыт убеждает нас в том, что это [обстоятельство] не могло не оставить многочисленные красноречивые следы, кои в настоящее время не существуют»[19]. Пытаясь дать новое объяснение противоречивым данным о более холодном и более теплом прошлом планеты, Хопкинс предложил математический ответ: его расчеты показали, что если внутренняя часть Земли действительно остывает, то она уже остыла до такой степени, что центральное или «первозданное» тепло Земли (оставшееся от ее огненного рождения) вносит ничтожно малый тепловой вклад в температуру земной поверхности – всего 1/20 градуса[20]. Если доля остаточного тепла в температуре поверхности Земли столь мала, это фактически устраняет «проблему» тепловой смерти как фактора, влияющего на земной климат. Следовательно, геологам больше не нужно пытаться связать изменения климата на Земле с медленным охлаждением ее некогда расплавленного ядра. Подводя итог своим выкладкам, Хопкинс решительно, хотя и несколько беспомощно, заявлял: «Очевидно, что нам следует искать другие причины для объяснения тех температурных изменений, которые происходили в более поздние геологические периоды»[21]. Другими словами, эффект остывающего ядра Земли не мог вызывать эти относительно недавние климатические скачки. Оставалось узнать: что же могло?

Итак, Хопкинс опроверг утверждение, что в недавнем прошлом климат на Земле не мог быть холоднее, чем сегодня. К 1859 г., когда Тиндаль и его помощники сражались с метелью на Мер-де-Глас, ледниковая теория Агассиса была в целом принята научным сообществом, но два ключевых вопроса все еще требовали ответа. Во-первых, нужно было объяснить, каким образом перемещались ледяные щиты, которые, как утверждал Агассис, покрывали значительную часть Северного полушария. А во-вторых, ученые не понимали, что именно могло привести к столь резкому похолоданию в прошлом. Чтобы ответить на первый вопрос, необходимо было изучить движение существующих ледников, чем и занимался Тиндаль. Ответ же на второй вопрос, как оказалось, следовало искать за пределами Земли – в космосе.

* * *

В конце 1850-х – начале 1860-х гг. шотландец по имени Джеймс Кролл работал скромным смотрителем в университетском музее в Глазго. В отличие от своего современника Тиндаля, который к 30 годам стал профессором и получил определенное признание в научных кругах, Кролл был неизвестен. Он родился в бедной семье, которая не могла дать ему образование, однако еще в детстве открыл для себя книги, и его страстью стали естественные науки. Все последующие годы он отдавался этой страсти, зарабатывая на жизнь чем придется – плотничал, работал в чайной лавке, хотя для торговца был слишком уж молчалив… Почти три десятилетия Кролл занимался самообразованием, много читая и развивая интерес к теоретическим, а не эмпирическим исследованиям. Факты как таковые интересовали его мало: он мечтал разработать фундаментальную теорию, которая объяснила бы их все – весь мир. В начале 1860-х гг., поскольку обязанности смотрителя были не слишком обременительны, он с головой погрузился в изучение «современного на тот момент принципа преобразования и сохранения энергии и динамической теории тепла», читая труды Тиндаля, Фарадея, Джоуля и Уильяма Томсона, посвященные тепловой энергии, электричеству и магнетизму. Он также пристально следил за жаркими дебатами по «вопросу о причинах наступления ледникового периода»[22].

Самоучка с неординарным складом ума, не имевший формального образования и никак не связанный с научным сообществом, Кролл мог наблюдать за этими дебатами лишь со стороны. Но возможно, именно это дало ему необходимую широту взгляда – и свободу, – чтобы совершить величайший научный прорыв. В 1864 г. он опубликовал статью, в которой утверждал, что причины изменений климата – и, следовательно, ледниковых периодов – нужно искать не на Земле. По его мнению, все дело было в прихотливом танце Земли вокруг Солнца. Причем он настаивал на существовании в прошлом не одного, а именно множества ледниковых периодов, чередовавшихся с потеплениями (свидетельство чего в виде пластов органических веществ в гляциальных отложениях не так давно было обнаружено Арчибальдом Гейки). До Кролла некоторые именитые ученые, включая Александра фон Гумбольдта, Чарльза Лайеля и авторитетного астронома Джона Гершеля, уже рассматривали возможность влияния астрономических факторов. Гершель показал, что под действием гравитационных сил орбита Земли с определенной долгосрочной цикличностью меняет свой эксцентриситет, становясь чуть более эллиптической (сплюснутой), что приводит к более долгой зиме и короткому лету. Однако этот факт, по его мнению, не мог объяснить наступление ледниковых периодов, поскольку общее количество солнечного излучения, попадавшего на Землю, всегда оставалось одинаковым – проще говоря, более долгие зимы компенсировались более жаркими летними сезонами.

Подход Кролла был необычен в двух отношениях. Во-первых, он фактически отвергал материальные свидетельства, предоставленные геологической наукой, и не скрывал отсутствия интереса к научным «фактам и данным», полученным эмпирическим путем. (Заняв в конце концов место секретаря в Шотландской геологической службе, Кролл с удовлетворением отмечал, что эта работа «не требует глубокого знакомства с геологией», поэтому «избавляет мой разум от необходимости изучать науку, к которой я не имею большого пристрастия, и дает возможность посвятить все часы моего досуга занятию теми физическими вопросами, которые меня столь увлекают».)[23] А во-вторых, Кролл был мыслителем, стремившимся видеть общую картину. Отбросив груз разрозненных геологических данных вкупе с призванными объяснить их гипотезами, сводившимися к поднятию и опусканию континентов и наводнениям, он обратил свой взор на самый масштабный фактор, какой только можно было представить, – переменный эксцентриситет земной орбиты. И вот тут-то ему и удалось совершить настоящий прорыв: вместо того чтобы согласиться с утверждением Гершеля, что изменения климата на Земле нельзя объяснить изменениями ее орбиты, Кролл предположил, что этот астрономический фактор может влиять на климат через «вторичные причины», действующие на поверхности Земли и вполне способные приводить к ледниковым периодам.

Согласно Кроллу, тепло распространяется по земному шару посредством воды, а «вторичные причины», на которые он указал, возникали в результате сложного взаимодействия ее форм и происходили из ее физических свойств. Даже если общее количество солнечного света в году оставалось постоянным, в более холодные зимы выпадало больше снега. Не успевая растаять за короткое лето, он постепенно накапливался и начинал отражать все больше солнечного излучения обратно в космос, в результате чего Земля получала все меньше тепла и остывала. Увеличение площади снежного покрова способствовало образованию туманов, что создавало дополнительный барьер для солнечного тепла. С возрастанием перепада температур между холодными полюсами и теплыми тропиками пассаты начинали сильнее дуть в направлении экватора, отклоняя Гольфстрим на север, а родственное ему Южное экваториальное течение – на юг, что только усиливало тепловой дисбаланс. Таким образом запускался механизм положительных обратных связей (хотя сам Кролл не использовал этот термин), конечным результатом которого было погружение планеты в ледниковый период. Так продолжалось до тех пор, пока из-за влияния гравитационных сил орбита Земли не сжималась. Летом начинало таять все больше снега, океанические течения возвращались в прежние русла, и механизм положительных обратных связей раскручивался в обратном направлении, ускоряя таяние льдов и повышение температуры.

Предложенная Кроллом теория изменения климата была основана не на геологических, а на физических факторах, действовавших в глобальном масштабе. Он показал, что значительные и устойчивые изменения климата вызывались теплооборотом в атмосфере, океанах и на земной поверхности, а не медленным и монументальным поднятием и опусканием континентов, о чем говорила гипотеза Лайеля. «Причина долговременных изменений климата, – писал Кролл, – кроется в отклонении океанических течений под воздействием физических процессов, вызванных высоким значением эксцентриситета земной орбиты»[24]. Кролла не беспокоили откровенно физический характер его теории и отсутствие геологических данных, ее подтверждающих. Более того, он утверждал, что это свидетельствует в пользу его теории. Эрозионное действие ледников таково, что они уничтожают все признаки своего движения по поверхности земли. Как и Тиндаль, Кролл не боялся делать выводы на основе фундаментальной физики. Он был достаточно уверен в своих физических знаниях и аналитическом аппарате, чтобы доводить предположения до логического конца. Масштабность не была для него самоцелью. Но если цепочка умозаключений привела его к тому, что ледниковые периоды на планете стали следствием глобальных физических процессов, связанных с изменением астрономических параметров, – значит, так оно и есть.

Хотя Кролл был совершенно неизвестен в научных кругах, выдвинутая им теория была слишком убедительна, чтобы остаться незамеченной. Она вызвала интерес – подчас приправленный немалой долей раздражения – у самых выдающихся мыслителей того времени. В процессе подготовки десятого издания своего эпохального труда «Принципы геологии» Лайель написал другу, астроному Джону Гершелю, чтобы узнать его мнение о теории Кролла. Убежденный в правильности собственной теории, согласно которой климат Земли подвергался постепенному и постоянному изменению, Лайель тем не менее не мог закрыть глаза на то, что, по его собственному признанию, было весомым доказательством обратного. «Я более чем когда-либо убежден, что именно изменения в положении суши и моря были основными причинами изменений климата в прошлом, но и астрономические причины, несомненно, должны были оказывать некоторое влияние, и вопрос в том, в какой мере они могли действовать»[25]. Действительно, вопрос был именно в этом. По мнению Лайеля, изменение климата происходило главным образом в результате географических перемен – поднятия и опускания участков суши, а также связанных с этим изменений уровня моря и преграждения или, напротив, открытия пути океаническим течениям[26]. Он считал, что ни астрономические, ни вызванные ими физические процессы потепления и похолодания не могли привести к изменениям климата, свидетелем которых стала Земля. Однако ответ Гершеля не был обнадеживающим. По словам астронома, описанные Кроллом факторы были «вполне достаточны, чтобы объяснить любое количество ледников и каменноугольных бассейнов». При соответствующих астрономических условиях, продолжал Гершель, пусть и с неохотой, но принимая теорию Кролла, «в вашем распоряжении будет любое, какое захотите, количество ледников»[27].

Не все геологи встретили теорию Кролла так, как Лайель: у многих она вызвала подлинный энтузиазм, поскольку предлагала убедительный выход из запутанного лабиринта, созданного накопленными массивами малопонятных геологических данных. На протяжении десятилетий ученые ломали голову над объяснением беспорядочных дрифтовых отложений с их почти полным отсутствием окаменелостей. До сих пор все разработанные геологами средства анализа структуры Земли были основаны на присутствии окаменелостей, позволяющих проводить сравнительное датирование, и на убеждении, что отложения накапливались последовательно и постепенно и потому могли свидетельствовать об изменениях, происходивших в прошлом. Дрифтовые отложения не подчинялись ни одному из этих правил и потому не могли быть проанализированы. Ознакомившись с теорией Кролла, Чарльз Дарвин был смущен тем, что не сумел распознать свидетельства движения ледников на уэльском нагорье, где побывал в 1831 г. Теперь же он ясно осознал, что такие особенности рельефа могли возникнуть только в результате перемещения массивных ледяных щитов. «Никогда прежде в своей жизни я, кажется, не был столь глубоко заинтересован геологической дискуссией, – увлеченно писал он Кроллу. – Теперь я начинаю понимать, что означает миллион лет, и мне стыдно за себя из-за того, как неразумно я рассуждал об этом… Сколько раз прежде я понапрасну размышлял о происхождении долин на меловой платформе вокруг этого места, но теперь мне все стало ясно»[28].

Гораздо сложнее было увидеть – даже тем, кто занимался этим вопросом, – свидетельства многократного наступления и отступления ледников. В 1871 г. Джеймс Гейки (с 1867 г. работавший вместе с Кроллом в Шотландской геологической службе) опубликовал научный труд, в котором изложил свою знаменитую теорию ледникового периода, точнее говоря – ледниковых периодов, поскольку ключевое утверждение Гейки состояло в том, что этот период в действительности представлял собой серию сменявших друг друга оледенений и потеплений. Воодушевленный идеями Кролла, Гейки также стал искать причины изменений земного климата в пределах Солнечной системы. Неудовлетворенный объяснением, что такие значительные изменения климата в прошлом, о которых свидетельствовали ископаемые останки животных и растений, могли быть вызваны поднятием и опусканием континентов, Гейки задался вопросом: «Не может ли решение проблемы крыться в отношениях между нашей планетой и Солнцем?»[29]

Будучи геологом по образованию и образу мышления, Гейки вряд ли сумел бы прийти к своей теории только лишь на основе анализа фрагментарных и трудноинтерпретируемых геологических данных. Без озарения Кролла ему бы не хватило ни дерзости, ни масштабности мышления, чтобы предположить, что ледниковый период в действительности представлял собой, как выразился один из историков, «плотную» череду глобальных похолоданий. В семи работах, написанных на эту тему, Гейки предусмотрительно предварил изложение своих идей геологическими данными – анализом гляциальных отложений, найденных в Скандинавии, Швейцарии и Северной Америке, – упомянув о климатической теории Кролла только в последних трудах. Это было сделано намеренно, чтобы создать впечатление, будто теория была выстроена им индуктивным путем, принятым в геологической науке, то есть двигаясь в направлении от конкретных данных о гляциальных отложениях к общим выводам. Этот путь представлялся широкому геологическому сообществу более надежным и убедительным, чем тот, к которому прибег Кролл, сформулировавший на основе умозаключений теорию, призванную объяснить фактические данные[30].

Необходимость прибегать к другим способам мышления для решения проблемы ледниковых периодов многих заставляла чувствовать себя неуютно. В такой ситуации трудно понять, что считать доказательством или фактами. Как относиться к теориям, которые нельзя проверить? Иногда, как в случае Кролла, может быть действительно полезно взять за основу идею, такую как чередование ледниковых и межледниковых периодов, чтобы в свете ее рассмотреть геологические данные в масштабах всей планеты. Разумеется, всегда найдется что-то, что будет выпадать из общей картины. Сложность в том, чтобы определить, когда эти нетипичные данные достаточно весомы, чтобы обрушить всю теоретическую конструкцию, а когда эта конструкция поддерживается необходимым количеством данных и кажется вполне устойчивой для того, чтобы отклонениями можно было пренебречь.

Гейки с оптимизмом писал о том, что мы назвали бы междисциплинарным подходом к поиску ответов на сложные научные проблемы, такие как проблема ледникового периода. «По мере расширения знания, – писал он в своей книге 1874 г. "Великий ледниковый период", – становится все труднее разграничивать его. И к геологии это относится, пожалуй, в большей степени, чем к другим естественным наукам. В прежние времена ученый, изучавший прошлое нашей планеты, имел отведенное исключительно для него поле исследований, границы которого определялись столь же четко, как если бы были обозначены вехами и нанесены на карту. Но сегодня этому исследователю приходится вторгаться на территории своих научных соседей, поскольку невозможно далеко продвинуться ни в одном из направлений, не объединившись знаниями с теми, кто трудится на прилегающих научных полях. Его исследования неизменно охватывают родственные науки, а последние проникают и на его поле». Такое объединение дисциплин, по мнению Гейки, само по себе было доказательством того, что все природные феномены сплетены в единую ткань. «Это станет еще одним доказательством единства Природы, если те сложнейшие проблемы, которые до сих пор заводили геологов в тупик, в конечном итоге будут разрешены благодаря исследованиям астрономов и выводам физиков»[31].

Среди тех, кто приветствовал теорию Кролла и вдохновился ею, был и Джон Тиндаль, что неудивительно, учитывая склонность обоих ученых мыслить, как физики. Коллеги вели переписку, в которой более признанный англоирландец поддерживал никому не известного шотландца в его научных поисках. К своей теории о глобальных климатических механизмах Кролл пришел непосредственно после того, как завершил работу по изучению поведения тепла в твердых телах. Как и у Тиндаля, его понимание действующих в планетарном масштабе сил было основано на молекулярной физике. Как и Тиндаль, Кролл не был великим математиком. Изучая взаимодействие различных физических сил, оба полагались на присущую им поразительную научную интуицию, а не на сложные математические расчеты. Тиндаль высоко оценил метафору, к которой Кролл прибег, чтобы описать действие молекул: «В вашем письме примечательно для меня то, как вы уловили физический образ: молекулы, действующие как молотки, – превосходны»[32]. Для Тиндаля Кролл был попутчиком в интеллектуальном путешествии, гениальным мыслителем, умеющим выражать мысли с помощью образов и не боящимся выдвигать грандиозные и смелые идеи. «Было интересно, – писал Тиндаль в другом письме, посвященном исследованиям тепла, – увидеть параллели между вашими и моими мыслями по этому вопросу»[33].

Но если Кролла всегда интересовало самое глобальное явление – планета в целом, то Тиндаль пытался связать между собой явления разных масштабов. Его наблюдения и теории охватывали и столь малые объекты, как кристаллы льда и молекулы воды, и такие огромные, как горы и ледники. Тиндаль видел связи повсюду, но именно вода давала ему ключ к пониманию главной тайны и красоты Вселенной – ее целостности. Как ни странно, писал Тиндаль, «холодные льды Альп берут свое начало в солнечном тепле»[34]. «Невозможно основательно изучить снежинку без того, чтобы шаг за шагом не вернуться к химическому составу Солнца. И это свойственно всей Природе. Все ее части взаимосвязаны, и полноценное изучение какой-либо одной из них включает и изучение всех остальных»[35]. Для Тиндаля фундаментальные силы, действующие в самом малом масштабе, никогда не были отделены от глобальных явлений: малейшие изменения, происходящие в сердце ледника, в его понимании были связаны не только со всем ледником и его движением, но и с общими физическими процессами на Земле и во всей Вселенной. Воображение Тиндаля, не зная границ, двигалось все дальше и дальше, связывая физику Земли с физикой Солнца и космоса.

Идея целостности природы и взаимосвязи энергии и материи была для Тиндаля сродни религии. Но хотя он высказывал свои убеждения громче и настойчивей, чем многие его современники, среди них также были те, кто стремился объяснить самые сложные и масштабные феномены с помощью физики мельчайших частиц, образующих материю. Если в прежние времена естествоиспытатели и геологи, изучавшие Землю, довольствовались составлением карт и описанием наблюдаемого, то к середине XIX в. прогресс науки дал им возможность не просто описывать, но и объяснять существующие явления и раскрывать их механизмы. Ледники оказались идеальной лабораторией, позволявшей не только подвергнуть проверке различные гипотезы о прошлом планеты, но и преобразовать сами науки о Земле. «Никакая другая область исследований не подводит нас ближе к пониманию внутренней кухни природы, – писал рецензент о работах Тиндаля, Агассиса и Форбса, – и не находится в лучшем положении, чтобы наблюдать за тем, как мельчайшие физические элементы объединяются, чтобы произвести впечатляющие своей масштабностью результаты, чем та, которая занимается изучением этих огромных масс льда, называемых ледниками»[36]. Ледники помогали пролить свет на внутренние механизмы природы, понять, как нечто столь малое и хрупкое, как кристаллы льда, в соединении с другими такими же кристаллами способно с течением времени сформировать рельефы гор и даже целых континентов.

Уникальность подхода Тиндаля заключалась в том, что открытия, сделанные в горах, он развивал далее с помощью экспериментов, которые проводил в лабораторных условиях. В Альпах Тиндаль измерял движение ледяных потоков, заполнявших целые горные котловины, а по возвращении в Лондон продолжал исследовать движение льда, но в гораздо меньших масштабах. Хотя, по его собственному признанию, им двигало острое желание «сокрушить» теории тех, кого он считал своими соперниками, главным его вкладом в развитие геологической науки стала именно эта комбинация полевых и лабораторных исследований, а не победа в битве за окончательную теорию движения ледников.

Его лаборатория удобно располагалась в цокольном этаже здания Королевского института, где он читал лекции как профессор естественных наук, на Альбемарл-стрит, недалеко от Пикадилли. Летом 1856 г., по возвращении из своей первой, совместной с Томасом Хаксли экспедиции в горы, Тиндаль засел в лаборатории и принялся экспериментировать: превращать плотный речной лед в трещиноватый глетчерный, создавать характерную полосчатую структуру льда, формировать трещиноватость в почти кристально прозрачной ледяной толще.

Эксперименты были прекрасны своей простотой. Тиндаль поручил лаборанту изготовить набор прочных деревянных форм и в них замораживал лед и проводил с ним различные манипуляции, чтобы сымитировать поведение ледника. Он хотел показать, что лед движется за счет чередования процессов таяния и замерзания, которые происходят в таких незначительных масштабах как по объему, так и по времени, что это делает процесс неотличимым от течения жидкости. Но, несмотря на кажущееся сходство с вязкой жидкостью, такой как патока или мед, в действительности лед ведет себя как нестабильное вещество. Под давлением тысяч тонн вышележащих слоев в месте соприкосновения с твердой землей он претерпевает дискретную смену физических состояний – от твердого к жидкому и обратно к твердому. Этот процесс чередующегося плавления и замерзания Тиндаль назвал уродливым словом «режеляция»[37], изначально придуманным его учителем Майклом Фарадеем. Братья Джеймс и Уильям Томсоны добавили в понимание этого процесса еще один критически важный фактор – давление. Они предсказали, а затем экспериментально доказали, что оно снижает температуру плавления льда[38]. Это означает, что таяние легче всего происходит в самых нижних слоях ледника, лежащих под неимоверной тяжестью верхних. Талая вода вытекает из-подо льда, отчего давление постепенно снижается и в результате основание ледника вновь замерзает – до тех пор, пока давление не возрастет опять настолько, чтобы лед начал плавиться. И так повторяется снова и снова.

Едва слышное гудение атомов, которое, как считал Тиндаль, наполняло жизнью каждую частицу Вселенной, перерастало в мощный гул там, в глубине ледника, где лед пребывал в неустойчивом состоянии на границе плавления. Под действием колоссального давления он постоянно пересекал этот порог туда-обратно – плавился и вновь возвращался к твердому состоянию, выпустив тепло в форме воды. То, что казалось текучей субстанцией, в действительности было подобно массивному локомотиву, рывками соскальзывающему по склону вниз, в долину.

15 января 1857 г. Тиндаль впервые представил результаты своих исследований научному сообществу. Он не только изложил концепцию, которую разработал совместно со своим другом Томасом Хаксли, но и воспользовался возможностью, чтобы раскритиковать другую, популярную на тот момент, теорию движения ледников, выдвинутую Джеймсом Форбсом. Форбс был старше Тиндаля на 11 лет и на 15 лет раньше впервые побывал в Альпах вместе с самим Агассисом. Вскоре он рассорился с Агассисом, опубликовав статью, в которой, по мнению последнего, недостаточно признал его вклад. Тем не менее Форбс продолжил ездить в Альпы и публиковать научные статьи, продвигая свою идею о том, что лед ведет себя подобно вязкому веществу вроде патоки. Тиндаль и Хаксли критиковали Форбса за использование термина «вязкий». Тиндаль утверждал, что, находясь под достаточно высоким давлением, лед становится хрупким и нестабильным. По его словам, вязкость, о которой твердил Форбс, была лишь кажущейся.

На наш современный взгляд, теория Тиндаля не так уж сильно отличается от теории Форбса. Оба утверждали, что лед течет подобно жидкости, и расходились лишь в деталях относительно того, как происходит этот процесс. Принципиальная разница между двумя учеными и их теориями заключалась в подходах. Для Форбса движение ледников было проблемой геологии – проблемой понимания механизмов, формирующих Землю в целом. Микрофизика того, как именно происходит перемещение льда, его не интересовала. Тиндаль же считал иначе, придавая ключевое значение пониманию физического аспекта. Опираясь на работы Хопкинса и братьев Томсонов, он пришел к выводу, что ледник движется шагами. Конечно, он признавал, что это были крошечные шажки, затрагивавшие малые объемы льда, которые таяли и замерзали в основании ледника. Однако в этом крылся куда более важный смысл – а именно то, что знания о молекулах и энергии, полученные благодаря математике и физике, могут быть использованы для предсказания и понимания поведения таких огромных, сложных и, казалось бы, непостижимых феноменов, как альпийские ледники. В этом смысле борьба между Тиндалем и Форбсом носила поистине фундаментальный характер. Это был не просто спор по поводу семантики, это была битва за то, чтобы признать один способ познания Земли и научного объяснения более верным, чем другой.

Не все были согласны с видением науки, которое предлагал Тиндаль. Прежде чем прийти к согласию по вопросам, связанным с природой ледниковых периодов, историей Земли или движением ледников, научному сообществу необходимо было договориться о том, как должен выглядеть ответ на такие вопросы – то есть сама теория. Тиндаль пытался выиграть битву, дополняя свои героические полевые исследования в горах четко организованными экспериментами в лаборатории. Он был убежден, что благодаря такому подходу ученому под силу в одиночку (если не брать в расчет помощь ассистентов, носильщиков и т. п.) раскрыть истинную суть явлений, которые казались одним, но в реальности были совсем другим – как в случае с движением ледников, которое внешне напоминало течение вязкой субстанции, но на деле оказалось режеляцией – процессом попеременного замерзания и оттаивания.

Уильям Хопкинс считал, что и Тиндаль, и Форбс были отчасти правы и отчасти не правы в том, что оба называли «теорией движения ледников». Среди «многочисленных дискуссий, имевших место в течение последних 20 лет», писал Хопкинс, слишком многие представляли неполные теории. Чего не хватало, так это «убедительной, полной теории, основанной на строгих определениях и четко сформулированных гипотезах вкупе с тщательным сопоставлением результатов теоретического исследования и прямого наблюдения». Иными словами, Хопкинс считал, что теория, объясняющая геологические явления, должна выглядеть так же, как физическая. На его взгляд, и Тиндаль, и Форбс были не правы, называя «теорией» то, что было всего лишь описанием одного из способов движения ледника. «Теория расширения не учитывает теорию скольжения, тогда как их следовало бы объединить, – писал Хопкинс, – а последняя не принимается во внимание теорией вязкости… Что же до теории режеляции, то это не теория движения ледников как таковая, а прекрасная демонстрация совершенно нового для нас свойства льда, от которого зависят определенные особенности движения ледников». Лучшей и окончательной теорией будет та, заявлял Хопкинс, которая не потребует «уточняющего названия», чтобы отличить ее от конкурирующего утверждения[39].

Именно такую полную теорию и стремился разработать Тиндаль, курсируя между ледником Мер-де-Глас и своей лабораторией на Альбемарл-стрит. Он хотел объединить два разных научных подхода – подход геологов, таких как Форбс, с их грязными ботинками, грубыми инструментами и изнурительными экспедициями в горы и на ледники, и подход физиков, таких как Уильям Томсон и Уильям Хопкинс, которые пытались объяснить природные явления при помощи «чистой» физики и математики. То, что делал Тиндаль в своей лаборатории и в Альпах, во многом предвосхитило последующее развитие наук о Земле, объединивших математическую физику и описательную геологию[40]. Но было бы неверным считать Тиндаля современным ученым в привычном нам понимании. Его физическое мышление носило скорее качественный, нежели количественный характер, а главными инструментами были аналогия и метафора, а не математика. Самым важным достижением Тиндаля было объединение двух разных способов познания. Сочетая опыт экспедиций на ледники – с их опасностями и героизмом, с присущими ему восторгом перед красотой природы и особым пониманием природных явлений, которое становится возможным лишь благодаря непосредственному переживанию, – и экспериментальные исследования в лаборатории, «очищенные» от всего вышеперечисленного, Тиндаль утверждал, что именно такой и должна быть наука[41].

То же самое он делал и в своих сочинениях – совмещая два разных способа познания природы, но одновременно и подчеркивая различие между ними. Написанная им в 1860 г. книга «Ледники Альп» была разделена на две части[42]. Одна из них, которую Тиндаль назвал «повествовательной», включала такие главы, как «Экспедиция 1856 г.» и «Первое восхождение на Монблан, 1857 г.». Другая, «научная», содержала главы «Свет и тепло», «Происхождение ледников» и «Цвет воды и льда». Тесно связанные между собой, эти две части тем не менее существенно разнились по характеру. «Разум, заинтересовавшись одним, – предупреждал Тиндаль, – не может с легкостью резко переключиться на другое»[43]. Он знал, как завоевать внимание читателя. «В тот день, когда мы спускались по особо трудному крутому склону, нога Беннена соскользнула с опоры, – так начинался рассказ об одном из опасных эпизодов, произошедших с ним и его швейцарским проводником при спуске с вершины Финстерархорн. – Он покатился вниз и потянул меня за собой. Я тоже упал, но, ловко извернувшись, воткнул в лед острие своего ледоруба и удержал нас обоих»[44]. Это начало призвано было заинтересовать юношей и мужчин, на которых Тиндаль и нацеливал свою книгу. Впечатлив читателей суровой, полной опасностей романтикой гор (а также собственной отвагой и силой духа), ученый надеялся увлечь их за собой в исследование более сложных предметов, таких как структура ледников и механизм их движения.

Книга «Ледники Альп» стала настоящим бестселлером, сделав Тиндаля популярным в кругах лондонской интеллигенции. Разумеется, публику больше интересовали истории об опасных приключениях, а не рассуждения о движении ледников, однако тот факт, что эти рискованные подвиги совершались ради покорения не только горных, но и научных вершин, лишь добавляло им героизма. Подобно тому как экспедиция Джона Франклина по поиску легендарного Северо-Западного прохода (и последующие экспедиции, отправленные на поиски пропавших кораблей) возбуждала чувства национальной гордости и восхищения покорителями неизведанных просторов, так и работа Тиндаля привлекала тем, что сочетала в себе приключенческий дух с благородным поиском научного знания.

Однако не всем его коллегам это пришлось по вкусу. Некоторые собратья по цеху сочли своим долгом противостоять ему. На их взгляд, Тиндаль представлял собой наихудшую из возможных комбинаций: позер с опасно нехристианскими идеями, которому недостает знания математики. Джеймс Максвелл задействовал всю силу своего литературного таланта, чтобы обрушиться на этого англо-ирландского выскочку, и даже придумал слово «тиндализировать» для описания присущей Тиндалю театральной манеры публичных выступлений. В рукописном стихотворении, датируемом 1863 г., которое распространялось среди противников Тиндаля, анонимный автор (почти наверняка Максвелл) не сдерживал сарказма:

За кафедрой сам искуситель, кривит широкий рот в усмешке; Сияет справа электрическая лампа, А слева – Вольтов столб. Смотри-ка! Сколько публики толпится, Одеты модно, лезут в первый ряд, Ученые же, будто попрошайки, Сидят у самых у дверей[45].

В язвительном стихотворении Максвелл нарисовал гротескную карикатуру на Тиндаля и «представления», устраиваемые им для лондонской публики, в которых, по его мнению, не было места науке. Как будто этого было мало, в рецензии на эссе Тиндаля в популярном журнале, где тот отстаивал свою теорию движения ледников, П. Г. Тейт заметил: «Доктор Тиндаль принес свой научный авторитет в жертву популярности, в достижении коей значительно преуспел»[46].

Судя по этим выпадам, расплатой за внимание широкой общественности для Тиндаля стала враждебность со стороны части коллег. Однако успеха на ниве публичных лекций было недостаточно, чтобы одержать победу в борьбе ледниковых теорий. Впрочем, не досталась эта победа и Форбсу. Спор между двумя учеными так и не был разрешен. Вопросы приоритета и цитируемости возобладали, и вся дискуссия в итоге выродилась в немногим более чем обычную перебранку[47]. Отчасти причина крылась в том, что в споре сошлись две сильные личности, но скорее дело было в другом: предметом спора оказалась не конкретная теория, а вопрос, что именно следует считать теорией вообще. Когда границы рассматриваемого вопроса не определены, трудно, если не невозможно, признать какое-либо из объяснений более полным, чем другое.

Разочарованный тем, что дебаты по ледникам зашли в тупик, Тиндаль, неутомимый мыслитель и, прежде всего, деятель, нашел вскоре другую тему, в изучении которой оказались востребованы и его бурная энергия, и страсть к исследованию природных явлений, и приверженность к лабораторным экспериментам. Этот новый прожект стал естественным продолжением изучения ледников. Тиндаля по-прежнему интересовало, какую роль играет тепло на базовом физическом уровне, а также в сложных процессах, происходящих на планете. Изучение альпийских ледников и их движения заставило его задуматься о газах, тепле и солнечном излучении. Наблюдая за происходящими в горах процессами, он не мог не думать о постоянной передаче энергии от одного вещества другому. Исследование ледников, писал он, «обратило мое внимание на передачу солнечного и земного тепла в атмосфере»[48]. Поэтому теперь он решил исследовать экспериментальным образом влияние тепла не на твердые объекты, подобные льду, а на газы, в том числе и находящиеся в земной атмосфере. Именно благодаря этой работе Тиндаль – вместе с Жозефом Фурье и Сванте Аррениусом – вошел в историю науки как один из первооткрывателей того, что сегодня мы называем парниковым эффектом.

В начале 1859 г. он решил сосредоточиться на поисках ответа на конкретный вопрос: сколько тепла могут поглощать различные газы? В своей лаборатории в подвале Королевского института Тиндаль создал контролируемую искусственную среду, изобретя установку, представлявшую собой комбинацию электрического аппарата и конденсационной камеры. Эта установка, которая так и не получила названия, состояла из герметизированной стеклянной трубки, внутрь которой можно было вводить различные газы, постоянного источника искусственного тепла (газовой горелки и емкости с кипящей водой) и совсем недавно изобретенного прибора под названием гальванометр, который измерял разницу между силой тока, проходящего через трубку с газом и без него, на основе чего можно было довольно точно рассчитать количество поглощенного газом тепла[49].

В теории все было довольно просто. Но на практике устройство, подобно «колесу Екатерины»[50], приносило сплошные мучения. Прежде всего Тиндаль столкнулся с тем, что даже в отсутствие электрического заряда стрелка гальванометра отклонялась сама по себе на целых 30° от нейтрального положения. Немало поломав голову, ученый наконец понял, что причина – в намотанной на катушку проволоке из меди с примесью магнитных металлов. Чистая медь уменьшила отклонение с 30° до 3°, но и такая погрешность была слишком велика, если учесть, что поглощающие свойства газов могли быть очень слабыми. В конце концов Тиндаль догадался, что остаточное количество железа могло содержаться в составе краски, которой был окрашен зеленый шелк, использовавшийся для обмотки медной проволоки. После того как он сам, чистыми руками, обмотал беспримесную медную проволоку белым шелком, стрелка гальванометра перестала отклоняться.

Несмотря на усовершенствование установки, первые эксперименты с газами не дали никаких результатов. Еще одной серьезной проблемой оказалось создание постоянного источника тепла. Несколько недель весны 1859 г. прошли в безуспешных попытках получить результаты. Порой Тиндаль впадал в отчаяние: «Весь этот период был непрекращающейся борьбой с экспериментальными трудностями», – писал он. Как разительно этот опыт отличался от тех моментов мгновенного прозрения, которые он переживал в горах, когда понимание скрытой истины озаряло его разум внезапно, словно выглянувшее из-за туч солнце![51] И вот 18 мая 1859 г., после нескольких месяцев упорного труда, наконец-то произошел прорыв: «Экспериментировал весь день; предмет изучения полностью в моих руках!» На следующий день Тиндаль написал: «Эксперименты, главным образом с парáми и угольным газом, превосходны – а с эфирными парами и того лучше»[52].

В июне 1859 г. Тиндаль, казалось, внезапно прервал свои экспериментальные изыскания и отправился в Альпы, чтобы продолжить исследование ледников. Однако это не было спонтанным решением. Не занимая постоянного преподавательского места в каком-либо учебном заведении, он тем не менее придерживался академического графика – с осени до конца весны читал лекции и работал в лаборатории, а летом уезжал в Альпы. Только в сентябре 1860 г. Тиндаль вернулся к своей экспериментальной установке и снова занялся ее отладкой, пытаясь найти новый, более совершенный источник тепла. На протяжении следующих семи недель он безостановочно экспериментировал, проводя в лаборатории по восемь – десять часов в день. Среди газов, с которыми он работал, были серный эфир, озон, этилен, дисульфид углерода, йодистый этил, йодистый метил и десятки других веществ. К концу октября длинный список, который Тиндаль обозначил как первоначальное направление своих исследований, был исчерпан. Постепенно он научился очищать воздух в помещении, представлявший собой смесь разнообразных веществ, до такой степени, что прибор мог регистрировать самые слабые изменения их состояния. Но эксперименты приносили сплошь разочарования: вещества, которые он изучал, оказались удручающе плохими поглотителями тепла, исходившего от емкости с кипящей водой. Да, эффекты разнились, и Тиндаль напряженно работал, пытаясь уловить скрытую мелодию в череде варьирующихся цифр[53]. Но результаты измерений его не устраивали, и он в итоге отверг все свои выводы. Это было временем испытаний, «продолжающейся борьбы с трудностями, сопряженными с предметом изучения и несовершенствами обстановки, в коей проводилось исследование»[54].

Все это время Тиндаль продолжал работать над созданием источника стабильного тепла. И вот в ноябре 1860 г. ему наконец-то улыбнулась удача. Образец воздуха из лаборатории, очищенный от влаги и углекислого газа, отклонял стрелку гальванометра примерно на 1°. Такое же отклонение давали кислород, полученный из хлората калия и пероксида марганца, азот, водород, полученный из цинка и серной кислоты, и водород, полученный путем электролиза воды. Особые усилия Тиндаль приложил к тому, чтобы получить максимально чистый образец кислорода: для этого добытый путем электролиза кислород был последовательно пропущен через восемь сосудов с концентрированным раствором йодида калия, который полностью очистил его от озона. Но и чистый кислород отклонил стрелку гальванометра всего на 1°. Тогда Тиндаль решил нагреть кислород, не пропущенный через йодистый калий, то есть загрязненный озоном, – и стрелка прыгнула на целых 4°. Это означало, что озон был в три раза более сильным поглотителем теплового излучения, чем кислород.

Двадцатого ноября произошло нечто еще более удивительное. Сначала Тиндаль измерил поглощение тепла воздухом, очищенным от влаги и углекислого газа. Количество абсорбированного излучения оказалось незначительным, что было неудивительно, учитывая результаты по другим веществам. Но затем Тиндаль решил нагреть неочищенный образец воздуха, взятый прямо из лаборатории, – и стрелка гальванометра отклонилась на невероятные 15°! Тиндаль вычел влияние углекислого газа, но результат все равно был поразительным: невидимая влага, присутствовавшая в неосушенном воздухе, поглощала в 13 раз больше тепла, чем чистый кислород.

Потратив на эксперименты 14 недель, Тиндаль наконец-то был готов сообщить о результатах в своей Бейкеровской лекции[55] 1861 г. Новость о сделанном им крупнейшем открытии ученый приберег напоследок. Он начал лекцию с описания незначительных поглощающих свойств таких веществ, как хлороформ и спирт, и лишь затем перешел к теме, представлявшей «значительный интерес», а именно к взаимодействию атмосферы с тем, что он назвал солнечным и земным теплом. Им был обнаружен любопытный феномен: воздух, очищенный от влаги и других составляющих, поглощал очень мало тепла, тогда как воздух, взятый непосредственно в лаборатории, поглощал его в 15 раз больше.

Вывод был следующим: даже очень незначительные изменения в содержании таких основных газов, как водяные пары, углекислый газ и пары углеводородов, могли значительно менять количество тепла, поглощаемого атмосферой, приводя таким образом к изменению температуры на планете. Этот механизм потенциально мог объяснять как глобальные похолодания, так и потепления, о которых свидетельствовали ископаемые останки. Он также объяснял, почему на вершинах гор, хотя те находятся ближе к солнцу, так холодно и почему в полдень солнце греет намного жарче, чем к вечеру. Все дело было в двойственной природе водяного пара. Производя, по выражению Тиндаля, «останавливающее воздействие» на тепло, исходящее от остывающей земли, он в то же время был полностью проницаем для световых лучей. Это и играло решающую роль. Солнечный свет легко проходил через водяной пар и поглощался землей, которая затем излучала тепло обратно, как это делает любой нагретый на солнце камень. Это тепло поглощалось содержащимся в атмосфере водяным паром, действовавшим подобно огромному окутывающему Землю одеялу и удерживавшим тепло, которое в противном случае улетучилось бы в космическое пространство. Тиндаль предположил, что именно различия в содержании водяного пара в атмосфере могут объяснять многие, если не все, изменения климата, зафиксированные в окаменелостях и геологических слоях. Больше не нужно было теоретизировать о возможных изменениях в плотности или высоте атмосферы или о поднятии целых континентов, чтобы объяснить колебания температуры на планете: «небольшого изменения» количества водяного пара в атмосфере было достаточно для того, чтобы произвести «все перемены земного климата, обнаруживаемые исследованиями геологов»[56]. Значение этого открытия было колоссально. Разумеется, эксперимент требовалось повторить в других местах, с другими образцами атмосферного воздуха, чтобы устранить любое возможное влияние присутствия пыли или иных частиц. Но «с чрезвычайно высокой степенью вероятности», заявлял Тиндаль, «поглощение тепла атмосферой… происходит главным образом благодаря водяному пару, который содержится в воздухе»[57].

Кропотливые эксперименты Тиндаля в подвальной лаборатории дали результаты, которые могли объяснить самые значительные с точки зрения времени и пространства изменения, происходившие на Земле. Поглощение тепла водяным паром в атмосфере влияет на климат на всей планете. Тиндаль не побоялся подчеркнуть это и в своей лекции, и в статье, в которой обнародовал результаты исследования. Его статья была зачитана вслух перед членами Королевского общества и выбрана в качестве Бейкеровской лекции года, что было особой честью.

Но Тиндаль недолго наслаждался успехом. Вскоре из Германии пришло письмо от немецкого физика Генриха Густава Магнуса, в котором тот заявлял о своем приоритете на открытие. К этому Тиндаль был готов: еще в мае 1859 г. он подал в Королевское общество предварительное уведомление об изучаемой им теме – как раз на такой случай. Хотя в уведомлении не содержалось описания предполагаемых результатов, этого было достаточно для того, чтобы «застолбить территорию». Однако проблема была куда серьезней: полученные Магнусом результаты исследования водяного пара были диаметрально противоположны тем, что получил Тиндаль. Магнус обнаружил, что сухой воздух поглощает больше (не намного, но все же больше) тепла, чем влажный[58].

В ответ Тиндаль вновь с головой погрузился в работу. Исследование уже потребовало от него «огромного и напряженнейшего труда», но это было ничто по сравнению с новым этапом работы, когда над ним довлело присутствие неожиданного конкурента. По словам самого Тиндаля, в своем рвении он доходил почти до религиозного «самоистязания».

В течение следующих четырех месяцев ученый каждый будний день трудился над тем, чтобы доказать неправоту Магнуса. К его облегчению, чем больше он совершенствовал свой метод и оборудование, тем более четко наблюдал обнаруженное им действие водяного пара. Разница между поглощающей способностью лишенного влаги и насыщенного ею воздуха становилась все более очевидной: если первый отклонял стрелку гальванометра всего на 1°, то второй смещал ее на 48° и даже на 50°.

Тиндаль разработал новые, более продвинутые способы осушения воздуха. Крупный кусок стекла измельчался в ступке до состояния пыли, которая кипятилась в азотной кислоте, промывалась дистиллированной водой и тщательно высушивалась. Затем эта стеклянная пыль смачивалась чистой серной кислотой и вводилась в U-образную трубку таким образом, чтобы предотвратить любой контакт между серной кислотой и закупоривавшей трубку пробкой, поскольку это могло бы ухудшить результаты осушки воздуха. Для очистки воздуха от углекислого газа использовались измельченный чистый белый мрамор и едкий калий. Таким образом, Тиндаль научился отдельно очищать воздух от влаги и углекислого газа. Он ежедневно готовил новые сушильные трубки, чтобы гарантировать их одинаковую эффективность. Он также усовершенствовал гальванометр, чтобы обеспечить еще более высокую точность измерений.

Но Магнуса не убедили и эти результаты: он заявил, что те вполне могут не подтвердиться на пробах воздуха, взятых не в лаборатории Тиндаля, а в других местах. Тиндаль принял вызов. У него было множество друзей, которые были рады помочь ему. Вскоре он получил образцы воздуха пусть не такого кристально прозрачного, как в Швейцарских Альпах, но все же гораздо более чистого, чем в центре Лондона. Друзья прислали ему воздух из Гайд-парка, Примроуз-Хилл, Хэмпстед-Хит и с Эпсомского ипподрома. Он также получил два образца с острова Уайт, один из них – из парка Блэкгэнг-Чайн. Тестирование этих образцов показало, что все они, будучи насыщенными водяным паром, поглощали в 60–70 раз больше тепла, чем без него. Таким образом, Тиндаль сумел доказать, что его открытие распространяется на любую точку планеты, будь то его лаборатория на Альбемарл-стрит, поросшие лесом холмы Хэмпстед-Хит или Альпы.

Сумев убедить физиков, с метеорологами Тиндаль вел себя куда смелее. Он безбоязненно отсылал их к своим результатам, которые называл не иначе как «абсолютно достоверными». В одной из статей ученый твердо заявил, что «в любом регионе с сухой атмосферой вслед за заходом солнца должно наступать быстрое охлаждение», далее открыто (и даже с некоторым хвастовством) признав, что это «всего лишь теоретический вывод». Тиндаль был уверен в результатах своих лабораторных экспериментов и утверждал, что им не противоречит никакой метеорологический опыт. Открытые в лаборатории законы природы не перестают действовать за ее пределами. Поэтому он с уверенностью заявлял, что 10° «всего земного теплоизлучения поглощается водяным паром, находящимся в пределах трех метров от поверхности земли».

Действительно, его выводы о водяном паре объясняли широкий спектр климатических наблюдений. Например, извилистые ленты облаков над великими реками, такими как Нил и Ганг, повторявшие изгибы их русел, были обязаны своим происхождением «охлаждению насыщенного воздуха над рекой в результате излучения тепла из водяных паров». Это также объясняло наблюдаемую на больших высотах резкую разницу температур между воздухом, который зачастую оставался очень холодным, и поверхностью, которая быстро нагревалась под солнцем. Этот эффект его друг Хукер отметил в Гималаях[59], но то же было верно и для Европы. Спускаясь с Монблана по глубокому снегу, можно страдать от слепящего солнца и почти невыносимой жары – несмотря на лежащие вокруг снега и льды. Наконец, это также объясняло, почему в засушливых районах Центральной Австралии суточные колебания температуры в 40° были обычным делом, тогда как в дождливом Лондоне диапазон колебаний был почти в два раза меньше. Соответственно, это объясняло и резкий перепад температур в Сахаре с ее испепеляющей дневной жарой и очень холодными ночами.

Но как бы ни впечатляло представленное Тиндалем объяснение механизма формирования земного климата, не оно было главной целью ученого. Как и в исследовании ледников, предметом его интереса была, прежде всего, молекулярная физика, то, как тепло воздействует непосредственно на молекулы. Говоря о климатических изменениях, ученый подчеркивал, что они раскрывают «влияние атмосферы на солнечное и земное тепловое излучение». И именно тепло было в фокусе его внимания, а атмосфера занимала, главным образом, как препятствие на пути теплового излучения. Эксперименты с газами, проведенные им, были важны тем, что позволяли изучить «более чистый случай молекулярного воздействия», чем это удавалось когда-либо прежде. Он не стремился понять, почему прошлое Земли развивалось так, а не иначе, но хотел узнать, почему «луч тепла останавливается одной молекулой и беспрепятственно проходит через другую».

В отличие от Кролла, Тиндаль не стал выяснять, что может приводить к повышению или понижению содержания водяного пара в атмосфере. Он просто расширил перечень процессов, уже названных Кроллом, подтвердив, что существует множество иных способов охладить и нагреть Землю, нежели предполагаемое Лайелем поднятие и опускание континентов. Хотя ни Тиндаль, ни Кролл не акцентировались на этом моменте, из их работ становилось ясно не только то, что воздействие водяного пара объясняло значительные изменения земного климата в прошлом, но и то, что эти изменения могли происходить в гораздо более короткие сроки, чем считали многие геологи во главе с Лайелем. Тиндаль наглядно показал, что водяной пар может вызывать очень быстрые – в пределах нескольких дней, если не часов – локальные изменения погодных условий.

Тиндаль любил писать о переменчивости небес. Вот фрагмент с описанием попытки восхождения на вершину Галенсток, взятый почти наугад из книги «Часы упражнений в Альпах», повествующей о его приключениях в горах. Мы видим здесь нечто сродни гимну различным формам воды, повсеместно присутствующим в окружающем мире: «Поначалу небо было чистым, а воздух восхитительным, но в земной атмосфере солнце стремительно творит свою магическую работу, а легкая сущность воздуха делает его особенно подверженным переменам. Внезапно появились облака: поднявшись по долине Роны, они покрыли ледник и укутали вершины гор, на какое-то время оставив незатянутой лишь фирновую область, откуда берет исток Рона. Некоторые отказывают Альпам в величественной красоте. Но высотные снежные поля альпийских ледников поистине прекрасны – наделенные не отталкивающим царственным величием, а столь тонким изяществом, что взывают к мысли о женском очаровании». Мы видим, как тесно сопряжено описание Тиндалем атмосферных явлений и ледников с осознанием их переменчивой природы. Именно восприятие окружающего пейзажа не как чего-то неизменного, но постоянно преображающегося наделяло его таинственностью, не отпускавшей внимание Тиндаля. Сами природные явления – облака, ветер, снег и лед – обретали в его глазах свою значимость и силу благодаря пониманию связей между ними, их способности превращаться друг в друга в соответствии с законами природы, которые, будучи постоянными и фундаментальными, порождали явления безграничные и возвышенные.

На мой взгляд, главным достижением Тиндаля стала его попытка установить связь между природными средами и воссозданными им в лаборатории их «уменьшенными образцами». Он упорно трудился над тем, чтобы соединить эти два масштаба действительности и два способа познания и таким образом углубить свое понимание единства природы. Что касается Альп, то они занимали в жизни Тиндаля особое место, служа подчас весьма противоречивым целям. Здесь, в окружении изменчивых пейзажей, среди опасностей горных походов, он искал спасения от удушливой атмосферы Лондона и возможность забыть о проблемах и тревогах, терзавших его ум и душу. Но Альпы также всегда оставались для него полем битвы, на котором он боролся со своими собратьями по цеху за научный приоритет. Он мечтал стать первым ученым – первопроходцем-одиночкой, – кто оставит свои следы на девственно-белой целине снежных и ледяных полей. А это требовало определенной публичности: предпочитая путешествовать в Альпы в одиночку, он должен был позаботиться о том, чтобы об этих экспедициях стало известно всем. Таким образом, он отправлялся в горы, чтобы вырваться из лондонской жизни и бесконечной круговерти мыслей, но также и для того, чтобы первым подняться на новую научную вершину и высечь на ней свое имя. Раздираемый этими двумя противоборствующими желаниями, Тиндаль стремился примирить свое стремление к уединению, покою, почти духовной связи с природой, которая так привлекала его в сочинениях Эмерсона, с жаждой человеческого общения (пусть даже в форме ожесточенного научного спора), действия, борьбы и признания.

В этом отношении его разум был гораздо мудрее сердца. Тиндаль понимал: сила природы в том, что она существует независимо от человеческого ума и души, хотя был при этом всецело убежден, что разум и эмоции являются продуктом природы. Как бы то ни было, собственное сердце было ему неподвластно: он быстро гневался, легко обижался. Живость ума делала его превосходным лектором, живость в движениях – отличным альпинистом, но живость чувств мешала ему в общении с людьми. Склонность к конфликтам превратила его жизнь в череду споров: с религиозными властями – об эффективности молитвы и об отношении к религии в свете космологии, с научным сообществом – о самозарождении жизни, сохранении энергии и, как мы уже знаем, о движении ледников. Неспособность взять под контроль собственную психику и успокоить разум негативно сказывалась и на его личной жизни и здоровье. Страдая бессонницей, он все чаще обращался к лекарствам. Его дневники полны описаний мучительных бессонных ночей, когда он искал облегчения в хлорале, который прописывал ему доктор. Иногда приходилось принимать по две-три дозы, прежде чем его изнуренный ум успокаивался и он погружался в искусственный сон. Один раз жена Тиндаля Луиза по ошибке дала ему лишнюю дозу хлорала. Они оба немедленно поняли, что это значит. «Луиза, ты убила своего Джона», – произнес Тиндаль. Вызванный доктор использовал все доступные в то время способы, чтобы вернуть его к жизни, и даже применил электрический разряд от гальванической батареи, но все было напрасно. Тиндаль скончался вечером 4 декабря 1893 г. в возрасте 72 лет.

Луиза, которой на тот момент было всего 47, никогда себе этого не простила. Следующие 47 лет жизни она посвятила тому, чтобы написать биографию мужа, но, вероятно раздавленная чувством вины, а также объемом материала, так и не сумела осуществить задуманное. Она умерла в 1940 г., когда из поколения Тиндаля уже никого не осталось в живых и его самого мало кто помнил. В конце концов весь собранный Луизой архив вместе с черновыми заметками был передан двоим ученым, которые согласились довести дело до конца. В отличие от его сверстников, после смерти которых потомки или ученики спешили опубликовать традиционные «Биографии и письма» или «Сборники трудов», Тиндаль – у которого не было учеников, осталась лишь убитая горем вдова, – не удостоился подобных посмертных прославлений. Его биография была издана только в 1945 г., но вызвала мало интереса: Тиндаля к тому времени почти забыли, а страна была озабочена куда более важными проблемами восстановления после Второй мировой войны[60].

Сегодня Тиндаль наконец-то получил заслуженное признание. Его открытия кажутся почти пророческими – первыми проблесками в понимании того, как функционирует глобальная климатическая система и как люди непреднамеренно, но радикально могут вмешиваться в ее работу. Разумеется, при более близком рассмотрении становится очевидно, что подход Тиндаля и его современников сильно отличался от современного. Нас не должно вводить в заблуждение кажущееся сходство предметов его пристального интереса – льда, ледников, водяного пара и тепла – с тем, что заботит нас сейчас. Тиндаль изучал тепло, движимый интересом к недавно открытым законам термодинамики, а вовсе не осознанием нашей планеты как живого организма, все более присущим нам сейчас. Не будет преувеличением сказать, что он смотрел на мир через призму второго закона термодинамики, предрекающего космосу и всему сущему в нем неизбежное ледяное будущее.

Сегодня мы глубоко осознаем взаимосвязь всего и вся на планете, но наше понимание того, что она означает, радикально отличается от понимания Тиндаля. Мы больше не смотрим на мир в свете энтропии. Нас не поражают невообразимо долгие временны́е периоды, которые ушли на создание нашей планеты – и которые простираются далеко в будущее всей Вселенной. Сегодня нас беспокоит другое: стремительное иссякание ресурса, некогда казавшегося бесконечным, – самого времени. Мы чувствуем, как оно уходит, пока человечество спешит понять, что за механизмы лежат в основе формирования земного климата и что мы можем сделать, чтобы предотвратить не ледяное, а жаркое будущее.

Ни Тиндаль, ни кто-либо из его современников не предполагали, что люди смогут перенасытить атмосферу таким мощным поглотителем теплового излучения, как углекислый газ, и это начнет менять климат Земли. При всех прозрениях относительно прошлого и возможного будущего земного климата никто из них не мог представить, что человечество уже начало самый масштабный в истории – и самый судьбоносный – эксперимент в области наук о Земле.

Тиндаля никогда не покидало чувство восхищенного удивления природой, благоговения перед бесконечным величием ее красоты, пронизывающим каждую молекулу с почти сверхъестественной вездесущностью. Его поражало, сколь щедро природа одаряла красотой даже самые отдаленные и труднодоступные уголки Земли, казалось бы и вовсе не предназначенные для человеческих глаз. Вопреки (или же благодаря?) его приверженности сугубо материалистическому видению мироздания, из которого Бог как творец был исключен, Тиндаль хорошо знал, что это такое – переживание чуда, и, как истинный ученый, стремился докопаться до его истоков. Отвергая идею чуда как Божьего дара, он испытывал еще большее изумление от осознания того, что в основе всего лежит движение энергии через материю – движущиеся молекулы – и ничего более.

Он проникновенно писал о замечательной силе человеческого воображения, способного заглянуть за завесу, коей скрывает себя природа, но при этом всегда отдавал должное более могущественной силе самой природы. В декабре 1859 г., добравшись со спутниками до занесенного снегом шале на Мер-де-Глас, Тиндаль обратил внимание на очередное свидетельство того, насколько природа превосходит людей: хотя домик был закрыт, снежинки проникли внутрь сквозь крошечные щели и образовали на одном из окон «ажурную занавеску, целиком состоящую из мелких ледяных кристаллов. Это было похоже на тончайший муслин или газ; изысканность ее изгибов и глубина складок были таковы, что их трудно было бы превзойти, если бы вы захотели намеренно добиться такой драпировки»[61]. Природа, казалось без всякой цели и умысла, творила красоту, которая затмевала величайшие достижения человека. «Объясните это!» – Тиндаль вновь и вновь бросал вызов читателям – и самому себе.

Прижимая ладонь к оконному стеклу и растапливая тонкий слой льда, ученый наблюдал за тем, как тот вновь замерзает у него на глазах, как «атом сцепляется с атомом – и по стеклу бегут живые линии, пока все они не превращаются, наконец, в прекрасное и изящное целое. Связь между подобными объектами и тем, что мы привыкли называть чувствами, может не быть очевидной, однако эти изысканные творения природы способны не только взывать к человеческому интеллекту, но и радовать сердце, подчас до слез на глазах»[62]. Понимая всю странность этого утверждения, Тиндаль не мог не обратить внимание на связь между эмоциональным восприятием и существующим в природе порядком вещей. Чувства возникали в нем так же, как образовывалась наледь на стекле от тепла его руки. В обоих случаях работали схожие физические принципы: в этом смысле его переживания и атомы были сродни друг другу, но это не лишало окружающий мир – как и личный мир самого Тиндаля – таинственной сверхъестественности. Как природа могла заставить его испытывать столько чувств, если последние были чем-то вроде молекул? Эта мысль превратилась для него в навязчивую идею, к которой он возвращался снова и снова.

На протяжении всей жизни Тиндаль испытывал целую симфонию чувств, и осознание материальности их природы не влияло на силу переживания. Восприятие красоты природы всегда сопровождалось для него ощущением парадоксальности происходящего: природные явления, порожденные физическими законами, вызывают сильные эмоции у людей, которые сами по себе являются не более чем материей, организованной в соответствии с теми же физическими законами. Ему не оставалось ничего, кроме как удивляться – и продолжать искать разгадку этой тайны. «В применении своих собственных принципов, – эмоционально писал Тиндаль, – Природа часто превосходит человеческое воображение. Ее деяния оказываются смелее наших ожиданий. Так происходит с движением ледников; так было и на Монтанвере в тот день, о котором идет речь»[63].

Когда парусник «Титания» вошел в островную гавань Тенерифе, вершина возникла в просвете облаков лишь на мгновение, но Чарльз Пьяцци Смит был к этому готов. Он не пропустил того «короткого мига, когда облака открыли нашему взору самое прекрасное, что есть на острове, как награду после тяжкого путешествия». Он знал, что в следующий раз сможет увидеть пик, только когда поднимется в горы, и ликовал оттого, что ему была явлена «сфера более высокая и чистая»[64].

Хотя это могло показаться счастливой случайностью, заветная вершина выглянула из-за облаков вовсе не по прихоти ветров. Напротив, такое событие, как писал Пьяцци Смит, было «предопределено» существованием «линии разграничения между облаками над морем и над сушей». Хотя природа этой границы была не вполне ясна, сама она являлась постоянной и даже в известной степени знаменитой особенностью местного пейзажа. Великий немецкий исследователь Александр фон Гумбольдт, прибывший на остров в 1799 г., в самом начале своего легендарного пятилетнего путешествия в Южную Америку, обратил внимание на это любопытное явление – расходящиеся облака, открывающие вершину[65]. Чарльз Дарвин, посетивший остров в январе 1832 г. на корабле «Бигль», также перед отплытием в Южную Америку, стал свидетелем того же метеорологического феномена. «На следующее утро мы видели, как солнце, показавшись из-за причудливых скал острова Гран-Канария, вдруг озарило Тенерифский пик, между тем как лежащая ниже часть острова была скрыта облаками», – писал он в «Путешествии натуралиста»[66].

В своем рассказе о путешествии на Тенерифе, куда исследователь отправился, чтобы изучить возможности астрономических наблюдений в высокогорье, Пьяцци Смит упомянул о существовании научного объяснения таких четко очерченных границ облаков, после чего заметил, что в тот момент, когда он увидел пик, «воздействие на чувства было такой силы, что нашлось бы мало людей, первой мыслью которых было бы найти этому явлению физическое обоснование». Возможно, облака и их движение воздействуют больше на чувства, чем на разум, предположил Пьяцци Смит. Или же есть люди, для которых научные объяснения важнее чувств? Размышляя над этим вопросом, он пришел к выводу, что изумление и благоговейный восторг всегда предшествуют научному пониманию, хотя, как следует из его повествования, сам Пьяцци был, прежде всего, ученым и только потом – восхищенным зрителем.

Тот факт, что облака, наиболее заметное и изменчивое погодное явление, могут вызывать столь сильные эмоции, был для Пьяцци Смита само собой разумеющимся. В первые десятилетия XIX в. английский художник Джон Констебл отвел небу – прежде служившему лишь фоном – новую роль «ключевой составляющей» пейзажной живописи, так как оно «создает определенное настроение и является источником разнообразных человеческих чувств»[67]. Под небом он подразумевал облака. В своих картинах и замечательной серии эскизов Констебл превратил их в важнейший изобразительный инструмент эмоционального воздействия. При этом художник не считал, что в искусстве нет места науке. Напротив, он использовал научные знания для достижения эмоциональной правдивости. Констебл полагал, что «художественное» качество его работ в значительной степени заключается в подлинности вызываемых ими эмоций. Создают ли они у зрителя ощущение, будто он стоит среди поля, наблюдая за разворачивающейся перед ним сценой? Если научный подход помогает усилить эмоциональное воздействие картины, значит, он должен стать неотъемлемой частью живописи.

Превосходный пейзажист, Констебл научился «видеть» облака благодаря не только собственной наблюдательности, но и научным изысканиям британского метеоролога-любителя Люка Говарда. В 1803 г. тот впервые представил классификацию облаков, и это дало новые возможности для отображения их эфемерной реальности в живописи и литературе. Констебл и другие художники были вдохновлены работой Говарда, считая, что научное понимание природы облаков может сделать субъективное переживание более убедительным. Научное же сообщество интересовало другое: Говард не только упорядочил то, что ранее казалось бесконечно изменчивым и хаотичным явлением, не поддающимся систематизации, но и описал превращение одних типов облаков в другие. Его изначально привлекало изучение их изменения, а не фиксированных форм. Какую роль в научных изысканиях Говарда играли чувства, неизвестно. Но ясно было, что одно от другого отделить трудно. Облака вызывали такой интерес именно потому, что стирали границу между объективным и субъективным, наукой и искусством, фактами и чувствами.

В 1856 г., когда Пьяцци Смит прибыл на Тенерифе, между желающими изучать облака велась жаркая дискуссия по поводу того, каким образом это следует делать. В каком-то смысле она была похожа на спор Тиндаля и Форбса о том, что именно можно считать достаточно полным объяснением природы движения ледников. В 1804 г. Говард предложил свое ви́дение: изучать облака – значит дать им названия и классифицировать. В этом натуралистическом подходе облака рассматривались как некие образцы, которые можно наблюдать и коллекционировать, словно бабочек. И точно так же, как таксономические описания позволяют биологам многое рассказать о бабочках, этот метод должен был расширить знание об облаках. Но хотя Говард подчеркивал, насколько важно уделять внимание их трансформациям, он не высказывал никаких предположений относительно физической подоплеки этого процесса или роли облаков в образовании гроз.

В тот период облака все чаще становились объектом изучения и к ним применялись новые способы исследования. В 1854 г. в Великобритании был учрежден Метеорологический департамент, в задачи которого входило получение новых знаний о погоде как в практических, так и в научных целях. О двойном назначении этого учреждения говорил тот факт, что его главой был назначен адмирал Роберт Фицрой, в свое время служивший капитаном на том самом корабле «Бигль», на котором Чарльз Дарвин совершил свое знаменитое путешествие натуралиста (и с борта которого наблюдал облака над Тенерифе). Интерес Фицроя к облакам носил сугубо прагматический характер: он хотел защитить мореплавателей, а также всех остальных британцев от угрозы неожиданного сильного шторма. Если ученые уверяли чиновников в том, что надежные прогнозы погоды могут стать возможными лишь в отдаленном будущем, то Фицрой был убежден: нужно использовать имеющиеся знания о погоде для спасения жизней уже сейчас и не ждать, когда метеорологическая наука накопит достаточно статистических данных и выйдет на новый уровень. Воспользовавшись своим положением главы метеослужбы, он запустил новаторскую, хотя и весьма спорную программу прогнозирования погоды.

* * *

Когда Пьяцци Смит прибыл на Тенерифе, ему было 37 лет[68]. Это была экспедиция, к которой он шел всю жизнь. Будущий ученый родился в Неаполе и получил при крещении имя, предопределившее его судьбу: Чарльз Пьяцци Смит. Между традиционными шотландскими именем и фамилией вклинилась фамилия Джузеппе Пьяцци, великого итальянского астронома и друга его отца. Пьяцци Смиту с детства были присущи амбициозность и любовь к неизведанному, унаследованные им как от итальянского крестного, так и от отца, известного морского офицера. В 16 лет он в буквальном и переносном смысле отправился в самостоятельное плавание: бросив школу в Бедфордшире, Пьяцци Смит сел на корабль и после долгого путешествия вдоль западного побережья Африки в 1835 г. высадился на самой дальней оконечности континента – мысе Доброй Надежды, где, по предварительной договоренности, следующие десять лет должен был проработать ассистентом Томаса Маклира на наблюдательной станции, учрежденной Гринвичской королевской обсерваторией.

Юный Пьяцци Смит учился находить и наносить на карту точное расположение звезд, которые здесь, в сухом воздухе Капского полуострова, усеивали небо куда щедрее, чем над Туманным Альбионом. Помогал в таком кропотливом деле, как измерение длины дуги меридиана. На протяжении пяти зим, терпя холодные туманы и ледяные ветры в горах в западной части полуострова, занимался съемкой местности. Наблюдал за зодиакальным светом – слабым, почти призрачным свечением неба на грани видимости, создаваемым отблеском солнечных лучей на частицах космической пыли, рассеянных в плоскости эклиптики.

Видеть и запечатлевать увиденное на бумаге было особым искусством. Пьяцци Смит с детства любил рисовать и с годами развил реалистичный и легкий стиль. Он зарисовывал виды, открывавшиеся из окна его комнаты в Бедфордширской школе; людей на борту корабля, на котором путешествовал к мысу Доброй Надежды; здания, привлекавшие его внимание; и комету Галлея, пролетавшую мимо Земли в 1835–1836 гг. Он начал экспериментировать с фотографией еще до того, как узнал, какие химические вещества необходимо для этого использовать, и стал первым, кто запечатлел на фото Африканский континент. Начав со снимков растений, уже к 1843 г. он научился делать высококачественные фотографии, сохранившиеся до наших дней: на них изображены люди и здания, в том числе наблюдательная станция на мысе Доброй Надежды (вероятно, это самая старая фотография астрономической обсерватории в мире).

По возвращении в Великобританию Пьяцци Смит, которому на тот момент исполнилось всего 27 лет, был назначен Королевским астрономом Шотландии. Он быстро понял, что главное в этой должности – ее название. Ему выделялись скудные средства, обсерватория страдала от хронической нехватки персонала. Небо над Эдинбургом было грязным от смога и почти беспросветно затянуто низкими облаками, такими же мрачно-серыми, как каменные стены домов Нью-Тауна. Направляя в небо свой телескоп, он видел здесь лишь жалкие крохи по сравнению с тем, что можно было наблюдать на мысе Доброй Надежды, – но Пьяцци Смит был настроен решительно.

Озарение снизошло на него почти одновременно со знакомством с будущей женой: что, если разместить обсерваторию на вершине горы и вести астрономические наблюдения оттуда? Поразмыслив, он решил, что оптимальные условия для того, чтобы проверить эту идею, можно найти на Тенерифе[69]. На Рождество 1855 г. 36-летний Пьяцци Смит и его невеста Джесси – которой к тому времени уже исполнилось 40, и по тем временам такая разница в возрасте была весьма необычна – сочетались браком, а уже в июне следующего года супруги отправились на Тенерифе. В трюме роскошной парусной яхты Смит вез с собой настоящие сокровища: актинометр, магнитометр, термометры, электрометры, спектрометр и поляриметр, которые предоставил ему во временное пользование сам Королевский астроном Джордж Эйри. Адмирал Фицрой, глава Метеорологического департамента, помог с барометрами и дополнительными термометрами. Знакомый гидрограф выделил из своих запасов четыре хронометра. А Роберт Стивенсон превзошел в щедрости всех, вместе взятых, предоставив в распоряжение супругов целую яхту «Титания» с командой из 16 человек на борту.

Это была классическая научная экспедиция имперской эпохи: на дорогостоящем парусном корабле, с хорошо обученной командой, оснащенная самым современным оборудованием и организованная при содействии известных ученых и знаменитых людей того времени. На самом деле озарившая Пьяцци Смита идея была не столь уж нова: эта старая гипотеза имела завидное происхождение. Еще в 1704 г. в трактате «Оптика» Исаак Ньютон предположил, что единственное средство значительного улучшения качества астрономических наблюдений – «наиболее ясный и спокойный воздух, который, может быть, найдется на вершинах высочайших гор над большими облаками»[70]. С тех пор многие соглашались с этим, но никто не пытался проверить идею на практике. Остров Тенерифе был удобен тем, что находился куда ближе к Лондону, чем мыс Доброй Надежды, но и неожиданностей здесь подстерегало куда больше: вполне могло статься, что ценные научные инструменты не удастся доставить на вершину горы, или же, оказавшись там, они не смогут работать правильно, или что вершина будет постоянно затянута облаками. С другой стороны, если бы рискованное предприятие увенчалось успехом, это позволило бы значительно расширить горизонты научного видения.

Как заметил Пьяцци Смит, гора могла стать машиной по производству фактов на основе теорий. Как, собственно говоря, и сам астроном. Но для этого требовалось умение балансировать между двумя мирами так, словно стоишь на острие вершины. Шотландец, родившийся в Неаполе, изучавший астрономию в Южной Африке и возглавлявший обсерваторию в Эдинбурге (городе, который одновременно был гордой столицей Шотландии и периферией в сравнении с Лондоном), Пьяцци Смит мог справиться с этой задачей как нельзя лучше.

Успех его экспедиции на Тенерифе зависел от неукоснительного соблюдения стандартов британской астрономической науки в условиях высокогорья в нескольких тысячах километров от Лондона. Пьяцци Смит был с лихвой наделен такими основополагающими качествами ученого-исследователя середины XIX в., как увлеченность и страсть к первооткрывательству, которые привели его сначала на мыс Доброй Надежды, а теперь и на Канарские острова. Но дух первооткрывательства подчас плохо сочетался со скрупулезностью, которой требовали от него ученые мужи в Лондоне, одолжившие ему инструменты (и деньги). Их требования были многочисленны, разнообразны и строго регламентировали, чем, по их мнению, мог, а чем не мог заниматься Пьяцци Смит. Тогда как экспедиция имела своей целью раздвинуть границы астрономической науки до невиданных ранее пределов, сам ее организатор должен был строго придерживаться установленных границ. Это касалось, в частности, того, какого рода наблюдениями он мог заниматься (геологические и биологические изыскания не приветствовались), а также в какой форме и каким языком должен был их описывать. Пьяцци Смиту все это было известно, что объясняет попытку оправдаться, присутствующую в его рассказе о первой встрече с вершиной. Он знал, что должен подавлять эмоции и сосредоточиться на сборе научных данных, ради которых прибыл сюда. Если он будет усердно трудиться и ему улыбнется удача, он сумеет превратить эту вершину в форпост британской астрономии, своего рода научную колонию, которая сможет поставлять в метрополию щедрые потоки новых знаний. Все это отчасти объясняет, почему в его описании прибытия на Тенерифе присутствуют и эмоции, и «физическое обоснование» увиденного природного явления. Любопытно, что Пьяцци Смит, мечущийся между двумя столь разными способами восприятия, счел нужным поделиться этим опытом со своими читателями.

Необходимость исключить из научных наблюдений все личное приобрела особую актуальность в астрономической науке в середине XIX в., когда стало очевидно, что различия в скорости реакции наблюдателей могут быть источником существенных погрешностей в том случае, когда дело касается требующих чрезвычайной точности наблюдений за движением небесных тел. Название, данное этой проблеме, – «погрешность наблюдателя» – подчеркивало необходимость сведения обусловленных человеческим фактором различий к числовому коэффициенту, который можно вычесть из результатов наблюдений и получить истинные значения. Астрономы с параноидальной одержимостью старались выявить и учесть любые возможные источники погрешностей. «Бдительность не должна знать сна, терпение не должно знать усталости, – писал один из популярных авторов в конце XIX в. – За источниками переменных и систематических ошибок должна вестись неустанная охота; каждая бесконечно малая погрешность должна сопоставляться с другой; все силы и превратности природы – морозы, конденсаты, ветры, процессы теплообмена, искажающие эффекты гравитации, дрожание воздуха, подземные толчки, вес и жизненное тепло самого наблюдателя, а также скорость, с которой его мозг получает впечатления и передает их, – должны учитываться в расчетах и исключаться из результатов»[71].

Но даже самые строгие меры предосторожности не позволяли полностью устранить человеческий фактор, например разную скорость реакции у наблюдателей, пытавшихся с предельной точностью зафиксировать время, когда звезда пересекла определенную точку на небе. Чем точнее становились астрономические карты, тем большую роль играла «погрешность наблюдателя», поскольку даже крошечные различия в скорости человеческой реакции имели значение при измерении столь малых единиц времени. Одним из способов решения этой проблемы было установление иерархии наблюдателей, когда за каждым ведущим наблюдения астрономом в свою очередь наблюдали другие астрономы вплоть до самих директоров обсерваторий[72]. Поэтому, хотя Пьяцци Смит и находился на горе в сопровождении множества помощников, на взгляд таких астрономов, как Джордж Эйри, глава Королевской обсерватории в Гринвиче, это было все равно, как если бы он был там совершенно один: рядом с ним не было никого, кто мог бы наблюдать за тем, как он ведет свои наблюдения, и кто мог бы вести собственные наблюдения, чтобы сопоставлять их с наблюдениями Пьяцци Смита.

Отмечая, что большинство людей реагируют на это удивительное метеорологическое явление – расступающиеся облака, открывающие взору монументальный пик, – как на сильное эмоциональное переживание, Пьяцци Смит косвенным образом ссылался именно на этот источник навязчивых астрономических страхов. Тогда как астрономы стремились к тому, чтобы свести «погрешность наблюдателя» к нулю, устранив малейшие различия между наблюдателями, Пьяцци Смит обращал внимание на невыразимую ценность личного наблюдения, на невозможность свести его к цифрам. Представляя субъективность наблюдателя как нечто естественное, а не проблемную аномалию, которую во что бы то ни стало нужно устранить, он продвигал идею о том, что ученые могут быть одновременно объективными и субъективными, безличными и человечными.

Проблема точности стояла так остро отчасти потому, что во времена Пьяцци Смита астрономия представляла собой главным образом картографическую науку. Колоссальные средства и силы, затрачиваемые на астрономию французами и британцами в первые десятилетия XIX в., были своего рода научной колонизацией. Спустя почти столетие после того, как Ньютон показал, как на основе выведенного им набора физических законов можно предсказывать движение небесных тел, астрономы по-прежнему были заняты практической реализацией его теоретических выкладок. Это скрупулезное картирование положения Солнца, Луны, планет и бесчисленных звезд, названное позиционной астрономией, было продолжением исследовательской программы, запущенной Ньютоном еще в 1687 г., с первым изданием его знаменитых «Математических начал». Оно требовало долгих часов наблюдений с использованием самых точных инструментов, а также вышколенных наблюдателей, за которыми наблюдали другие, самые требовательные наблюдатели: только так можно было составить достаточно точные астрономические карты, демонстрирующие теоретический потенциал ньютоновской системы, а также, что не менее важно, извлечь практические выгоды для навигации и геодезии. Зная небо, можно было лучше узнать Землю, что давало государствам возможность распространять свой контроль на все новые территории[73]. Наконец, это позволяло с необычайной точностью предсказывать движение небесных тел, что заметно укрепило авторитет астрономии на фоне других физических наук.

* * *

Каким бы мощным инструментом ни была позиционная астрономия, астрономы всегда мечтали о большем. В пору взросления Пьяцци Смита, в 1830-х гг., у них появилась сначала робкая, а затем и все более смелая надежда на то, что вскоре они смогут сказать не только где на небосводе расположены звезды, но и что они собой представляют. Когда астрономы увидели возможность выйти за пределы небесной механики – некогда считавшейся «совершенной» и окончательной системой знаний, – перед ними открылся захватывающий, но абсолютно новый и головокружительный в своей сложности мир. Космос Ньютона был стерилен – механическая Вселенная, все части которой работали точно и слаженно, как в идеальном часовом механизме, где, помимо периодического вмешательства Бога ради поддержания заведенного порядка, в частности сохранения постоянства планетарных орбит, почти ничего не происходило. Новый же космос был наполнен энергией, которая обрушивалась на Землю и омывала ее бесконечным динамичным потоком света и магнетизма. На смену плавным орбитам, рассчитанным в соответствии с ньютоновской небесной механикой, пришли бесконечные кривые показаний барометров, термометров, магнитометров и множества других приборов, предназначенных улавливать космические потоки Вселенной.

Пожалуй, не было более влиятельного сторонника идеи о том, что природа создана в соответствии с некими тайными законами и подчиняется им, чем немецкий исследователь и натуралист Александр фон Гумбольдт. Когда его корабль бросил якорь на Тенерифе, путешественников встретил «настолько густой туман, что мы едва могли различить предметы в нескольких кабельтовых от нас». Как и Пьяцци Смит, он боялся, что гора будет скрыта от его глаз, но «в тот момент, когда мы начали салютовать о нашем прибытии, туман мгновенно рассеялся. Пик Тейде появился в разрыве над облаками, и первые лучи восходящего солнца, еще не дошедшие до нас, осветили вершину вулкана»[74]. Несмотря на туман, фон Гумбольдт обратил внимание на прозрачность атмосферы – «одну из главных причин красоты ландшафта в этой знойной тропической зоне». Эта особенность не только усиливала цвета, делая их более гармоничными и контрастными, но и оказывала влияние на саму «моральную и чувственную организацию» жителей южных земель, наделяя их «ясностью представлений и безмятежностью ума под стать прозрачности атмосферы»[75]. Другими словами, фон Гумбольдт был убежден, что ясное небо над головой способствует ясности ума.

Фон Гумбольдта всегда интересовало, как природные условия воздействуют на людей и как людям понять физическую подоплеку этих природных условий. Десятилетия спустя, работая над книгой, ставшей кульминацией его жизненного пути, наполненного путешествиями, наблюдениями и размышлениями, он вернулся к вопросу о влиянии, оказываемом на людей окружающим пейзажем, или о «разных степенях удовольствия, которые дарует нам созерцание природы». Среди множества мест, которые ему довелось посетить, наиболее ярко в его памяти запечатлелись «глубокие долины Кордильер», где высокорослые пальмы образовывали лес над лесом, а также Тенерифе, где «…горизонтальный слой облаков, ослепительная в своей белизне облачная завеса, отделяющая пепельный конус от лежащей ниже равнины, внезапно пронизывается восходящим потоком, и взгляду путешественника вдруг открываются пространства от края кратера, вдоль покрытых виноградниками склонов Оротавы, до самых апельсиновых садов и банановых рощ, окаймляющих побережье».

Что же в подобных зрелищах так трогало сердца людей, пробуждало «творческие силы [человеческого] воображения»? Отчасти секрет их воздействия заключался в изменчивости, в том, как движение облаков или других форм воды обнаруживало силы, которые всегда присутствовали в природе, но не всегда были видны человеку. Фон Гумбольдт объяснял это «своеобразной физикой и рельефом земли, особенностями ландшафта, постоянно меняющимися очертаниями облаков и их слиянием с морским горизонтом». Эта бесконечная изменчивость порождала у него, как и у Тиндаля, сверхъестественное ощущение, будто природа пронизана чувствами, являющимися отражением его собственных. «Впечатления меняются вместе с меняющимися движениями ума, – писал фон Гумбольдт, – и у нас возникает счастливая иллюзия, будто мы получаем от внешнего мира то, чем наделяем его сами»[76].

Эта счастливая иллюзия создавалась во многом благодаря единству природы. «Мощное воздействие, оказываемое природой, – писал фон Гумбольдт, – проистекает из связанности и единства производимых ею впечатлений и эмоций». Это свойство природы притягивает внимание человека, однако, утверждал Гумбольдт, необходимо идти дальше него, чтобы достичь истинного понимания. По мере своего интеллектуального развития от изначального восприятия единства природы человечество пришло к гораздо более действенному способу познания мира.

…человек, пройдя через различные стадии интеллектуального развития, приходит к способности свободно управлять активной силой мысли и учится, постепенно прогрессируя, отделять мир идей от мира чувствований; он перестает удовлетворяться лишь смутным ощущением гармоничного единства природных сил; мысль начинает выполнять свою благородную миссию; и наблюдение при помощи разума пытается проследить явления до причин, из которых они возникают[77]. (Курсив мой. – Прим. авт.)

Разделяя мысли и чувства, можно было, по мысли фон Гумбольдта, в конечном итоге распутать нити природных сил, переплетение которых и порождает различные наблюдаемые явления – магнитные, астрономические, метеорологические, и таким образом «проследить явления до причин, из которых они возникают». Но для этого необходимо научиться управлять своими эмоциями, преодолевать мощное первое впечатление о целостности природы. Это было смелое и́дение, хотя и предполагающее постепенный прогресс: да, этот путь займет время, но в конце его будет достигнуто гораздо более глубокое понимание всего множества действующих в природе сил. Чтобы превратить «просто» естествознание в физику Земли (Physik der Erde), необходимо «выявлять фундаментальные и постоянные законы природы, проявляющие себя в динамичном потоке явлений, и отслеживать взаимодействие и борьбу различных физических сил»[78]. Все вместе это поможет приоткрыть завесу тайны и увидеть истинный облик Земли[79].

По мере того как продвигалось изучение действия физических сил на Земле, невозможно было не начать поиск невидимых, но мощных нитей, связывающих ее с небом. Гумбольдт не проводил различия между земными силами и теми, что существовали в остальной Вселенной. Его подход охватывал не больше и не меньше как весь космос. «Гармоничное единство природы» соединяло небо и землю, а также порождало те самые хитросплетения физических сил, которые были хорошо видны в изолиниях температуры и давления и в тех биогеографических континуумах, которые с такой скрупулезностью воссоздавал Гумбольдт.

Видение Гумбольдта разделял Джон Гершель, выдающийся ученый, сын великого астронома Уильяма Гершеля, первооткрывателя Урана. Гершель участвовал в организации так называемого «магнитного крестового похода» в 1830-х гг. – амбициозной кампании, в рамках которой на протяжении нескольких лет в разных местах земного шара велись наблюдения за изменениями магнитного поля Земли[80]. Исследование дало поразительные результаты, показав, в частности, что магнитное поле Земли меняется в соответствии с 11-летним циклом солнечной активности. Едва ли можно было найти лучшее доказательство правоты Гумбольдта, верившего, что в основе кажущегося бесконечно изменчивым мира лежит строгий порядок. Это также было мощным аргументом в пользу сбора множества различных видов данных – о солнечных пятнах, солнечных спектрах, гравитации, излучении и многом другом, а также в пользу изучения этих явлений по отдельности. В этом смысле знание должно было быть как широкоохватным, так и узкопредметным. И чтобы понять, где кроются истоки столь сильного эмоционального воздействия Тенерифе и какие физические явления за ним стоят, требовалось вернуться от восприятия природы как единого целого к первопричинам – отдельным физическим силам, работу которых и регистрировали многочисленные приборы, привезенные Пьяцци Смитом на остров.

Для Пьяцци Смита и его современников необходимо было разделять влияние земной атмосферы и солнечной, чтобы понимать истинную природу обеих. А это означало, что невозможно было заниматься физикой Солнца, не занимаясь физикой Земли, и наоборот. Новый физический подход к астрономии тесно связал Землю и космос и привел, как выразился один из авторов, к рождению «науки, с помощью которой можно изучать природу звезд на Земле, а природу Земли узнавать благодаря изучению звезд, одним словом, науки, которая является или стремится стать такой же единой и универсальной, как сама природа, представляющая собой видимое отражение невидимого высшего единства»[81].

В этом поиске единства атмосфере Земли была уготована особая роль. Ее изменчивость, движение облаков мешали увидеть суть явлений и требовали от ученых особенной внимательности при наблюдении. Подчас облака скрывали объекты этого наблюдения – горные вершины, звезды. Но эти же облака составляли часть мира природы, а потому и сами требовали изучения. Будучи своего рода вуалью, за которой скрывала себя природа, они придавали ей ту самую удивительную целостность и полноту. В этом смысле роль атмосферы была двойственной – она выступала и препятствием для науки, и объектом исследований.

* * *

Каким же образом Пьяцци Смит собирался – на практике – распутать те мириады нитей, что сплетали единую ткань природы? Мимолетное явление тенерифского пика в просвете облаков стало его первой путеводной звездой: для начала нужно было как можно выше подняться на гору и найти подходящее место для размещения обсерватории. Громоздкие ящики выгрузили из корабельного трюма на берег, их содержимое вынули и надежно упаковали, чтобы не повредить при подъеме на вулканический склон, и вскоре караван из 20 носильщиков и 20 мулов двинулся в путь. К полудню они достигли высоты 2100 м. «И без активности вулкана вокруг изобилие тепла и света», – с восхищением писал Пьяцци Смит[82]. К вечеру экспедиция поднялась на перевал Гуахара. Местные носильщики проворно скинули с себя груз и поспешили спуститься обратно, чтобы не ночевать на высоте. Но Пьяцци Смит и часть его спутников остались на вершине. «Через 24 дня после отплытия из Англии мы встали лагерем на высоте почти 2700 м всего в 28° от экватора», – с ликованием записал он[83].

Двигаясь к вершине, экспедиция поднялась выше облаков, которые Пьяцци Смит видел снизу с борта корабля. Отсюда они выглядели как небесное море, состоящее не из воды, как распростершийся внизу океан, а из мельчайших капель, конденсировавшихся из водяного пара, и над его поверхностью виднелись вершины Тенерифе, близлежащего острова Ла-Пальма и других островов архипелага. Эти однородные облака тянулись, насколько хватало взора. «Великая равнина водяного пара, плавающая в воздухе на высоте 1200 м» была границей в прямом и переносном смысле, «разделяющей очень разные миры». «Ниже ее были насыщенная влагой атмосфера, фрукты, сады и жилища людей, – писал Пьяцци Смит, – выше – немыслимо сухой воздух, в котором темнел остов исполинской горы, сверкая многообразием красок под солнечными лучами днем и при свете неисчислимых звезд ночью»[84]. И там же, на высоте, была цель его путешествия: там ему предстояло подтвердить правоту Ньютона и увидеть небо таким, каким оно не предстает перед астрономами в других местах планеты.

Вопрос, что такое облака и какова их природа, в те времена оставался открытым. Говард изменил метеорологию, опровергнув бытовавшее представление об облаках как о бесконечно изменчивых и не поддающихся классификации творениях природы. Но многое еще требовало ответа, в частности неясно было, существовали ли в разных частях земного шара разные типы облаков, подобно эндемичным живым видам, или же облака были одинаковы повсюду. Поднявшись на вершину на Тенерифе, Пьяцци Смит не мог не обратить внимание на отличие местных облаков от тех, что он наблюдал в небе над Англией, однако эти различия, предположил он, вполне могли объясняться универсальными законами, например изменениями магнитного поля Земли, зарегистрированными в ходе «магнитного крестового похода».

Прозрачность атмосферы меняла характер времени в горной обсерватории. За один день или ночь Пьяцци Смит мог увидеть несравнимо больше, чем когда-либо наблюдал на меньших высотах. «День проносится быстро и очень насыщенно, – писал он, – в роскошно прозрачной атмосфере, освещенной вертикальными лучами солнца, не загрязненной никакими воздушными примесями. Каждое мгновение такого дня стоит многих часов в любом другом месте; мы смотрим на все вокруг, далекое и близкое, видим это, словно лицом к лицу, и приобретаем все более глубокое понимание того величественного сотворенного мира, в котором живем». Краски здесь были необычайно насыщенными: «сияющий кадмий», «богатейшие оттенки красно-оранжевого», «лимонно-желтый», «дивный розовый» и, разумеется, «глубокое синее небо над головой»[85].

Но для достижения научных результатов пришлось немало потрудиться. Пьяцци Смит примерно месяц провел в лагере на высоте 2700 м, прежде чем, разочарованный постоянным присутствием пыли в воздухе, перебрался выше, на стоянку Альтависта, название которой объяснялось ее расположением на высоте 3260 м над уровнем моря[86]. Он решил сделать то, на что не решился на Гуахаре, – транспортировать сюда «большой экваториальный телескоп Паттинсона». «Потребовалось напряжение всех нервов, чтобы осуществить главную задачу экспедиции, а именно установить самый большой телескоп на самом высоком доступном участке горы»[87]. Вокруг внутренней «площадки телескопа» работники, нанятые из местных, и члены экипажа парусника Стивенсона сложили каменную постройку из пяти комнат (с крышами, с гордостью отметил Пьяцци Смит) и веранды, где можно было укрыться от непогоды.

Эта «обсерватория» представляла собой смешение разных миров. Стены выложили из камня, взятого тут же, на склоне горы; изнутри комнаты завесили войлочными коврами местного производства; несущие балки вытесали из молодых сосен, срубленных на Тенерифе; стекла для окон, ставни и дверные петли привезли из Эдинбурга. На острове можно было достать только обычные гладкие гвозди, тогда как «хорошие винтовые гвозди», заметил Пьяцци Смит, «похоже, распространялись вместе с продвижением англосаксонской цивилизации»[88]. Это была шутка, которая, однако, показывала, в какой мере успех астрономического предприятия зависел от скрупулезного воссоздания условий, существовавших в британских обсерваториях, вплоть до винтов, используемых для фиксации инструментов.

Все это оказалось нелегким делом. Значительная часть более чем 500-страничного дневника Пьяцци Смита посвящена описанию всевозможных трудностей. Но его тон был не раздраженным, а скорее полным удивления. «То одна, то другая часть фотографического аппарата для съемки Солнца, – писал он, – время от времени раскаляется и начинает дымиться». Окуляры телескопов нагревались так сильно, что приходилось периодически делать перерывы, чтобы не получить ожог[89].

Но он с самого начала знал, что эти усилия себя оправдают, как знал и то, что трудности неизбежны. Момент, когда Пьяцци Смит в первый раз посмотрел в окуляр телескопа и увидел звездное небо таким, каким его никто никогда прежде не видел, стал возможен благодаря прозрачности атмосферы и отсутствию в ней водяных паров, но также благодаря многим людям и их труду, интеллектуальному и физическому, целой цепочке людей, помощь которых сопровождала ученого от Лондона и Эдинбурга до вершины вулкана на Тенерифе. Так всегда и бывает с научными исследованиями: очень много работы и как результат – возможность заглянуть чуть дальше и увидеть чуть больше, чем это удавалось до сих пор.

Итак, когда Пьяцци Смит в первый раз посмотрел в окуляр телескопа, перед ним распахнулся космос и самые далекие звезды. Он мог заглянуть дальше, намного дальше, чем кто-либо до него. Да, это стоит повторить: стоя на вершине, вооруженный мощным телескопом, с чистейшим прозрачным воздухом над ним, Чарльз Пьяцци Смит мог видеть на такие далекие расстояния, какие раньше казались немыслимыми. Первая же ночь наблюдений в высотной обсерватории превзошла весь его предыдущий опыт астрономических наблюдений. Двойные звезды, обычно размытые и нечеткие, ярко сверкали на черном небе. Можно было отчетливо разглядеть даже самые слабые звезды 16-й величины. У Пьяцци Смита быстро закончились астрономические тесты, с помощью которых можно было оценить, насколько улучшилось качество наблюдений[90].

Доказав возможность и ценность астрономических наблюдений высоко в горах, Пьяцци Смит приступил к работе, благодаря которой астрономия должна была сделать впечатляющий шаг вперед – ответить наконец на вопрос, что такое звезды и планеты, а не только где они находятся. С помощью приборов, которые ученый привез с собой и доставил на вершину вулкана, он мог приступить к тому, о чем говорил Гумбольдт: начать распутывать нити физических явлений, переплетение которых и создавало наше представление о земле и небе. Что вызывает циклические изменения пятен на Солнце? Что за красные выступы на поверхности Солнца видны во время затмений, но, вероятно, существуют там постоянно? Какова природа двойных звезд и как меняется со временем их вращение? Наконец, какие силы воздействовали на приливы, погоду Земли, ее магнитное поле?

Вопросов было множество. Ответить на все не представлялось возможным. Но тот факт, что они возникали, показывал, как сильно изменилось отношение человечества к земле и небу. Благодаря усовершенствованию старых и изобретению новых приборов у ученых появилась возможность «увидеть» невидимые физические явления. Все более мощные телескопы позволяли улавливать свечение даже очень далеких объектов и исследовать небесные тела в подробностях. Почти сразу же после изобретения в астрономии была использована фотография: в 1839 г. Луи Дагер сделал первый размытый снимок Луны, а уже год спустя Джон Дрейпер, придумав, как отследить движение Луны в ходе длительной экспозиции, сделал первую четкую фотографию спутника Земли. За этим последовали первые снимки Солнца, сделанные в 1840-х гг., и первая фотография звезды – Веги – в 1850 г. Но самым передовым прибором из всех стал спектроскоп, превративший свет в бесценный источник данных о составе далеких объектов. Спектрографические исследования предоставили очередное мощное доказательство единства природы, показав, что Земля и космос состоят из одних и тех же элементов.

* * *

О существовании дисперсии света было известно на протяжении многих веков. Еще Леонардо да Винчи обратил внимание на «цвета радуги» на пузырьках воздуха в стакане воды. Исаак Ньютон впервые заявил о себе научному обществу, показав, что при прохождении через прозрачную стеклянную призму луч света превращается в многоцветную полосу, которую он назвал «спектром» – на латыни это слово (spectrum) имеет двойное значение: «мысленный образ» и «призрак». Именно Ньютон выделил в нем семь основных цветов, и на протяжении всего XVIII в. в науке сохранялось такое представление о спектре. Только в 1802 г. физик Уильям Волластон, наблюдая спектр через очень узкую щель, заметил, что поверх цветовой палитры наложена череда черных линий. Он предпринял попытку картировать эти линии, выделив пять наиболее заметных и обозначив их соответствующими заглавными буквами от A до E. В 1824 г. Йозеф фон Фраунгофер, немецкий оптик, специализировавшийся на изготовлении высококачественных оптических стекол, призм и объективов (и, следовательно, интересовавшийся вопросом, что спектр может сказать о чистоте стекла), значительно расширил эту карту, выделив более 500 таких линий и дав им уникальные обозначения, используемые по сей день.

Наблюдение спектра оказалось непростым делом. Никто не знал, сколько именно в нем должно быть линий. Чем пристальнее вы смотрели, тем больше, казалось, их обнаруживалось. Неясно было их происхождение. Из-за всего этого сложно было понять, насколько в данном случае можно доверять своим глазам. Серьезные затруднения вызывала и фиксация увиденного в графической форме. Пьяцци Смит, смолоду обучавшийся навыкам точного отображения астрономических явлений, в совершенстве овладел такими техниками, как изобретенный Джоном Гершелем способ изображения звезд с помощью «тончайшей кисти из верблюжьего волоса» и последовательного нанесения тонких слоев лака. Достоверно изобразить такие эфемерные явления, как полярное сияние, облако небулярного газа или хвост кометы, можно было только благодаря «точности глаза, умелости рук и должному пониманию предмета»[91]. Спектр с его линиями разной толщины, то возникающими, то сходящими на нет, был в этом смысле особенно сложным объектом.

Выдающийся изобретатель Чарльз Бэббидж, бивший тревогу по поводу упадка британской науки по сравнению с французской и немецкой, считал, что умение видеть – это навык, требующий особого развития и важный для всей национальной науки. В своих «Размышлениях об упадке науки и некоторых причинах этого» он привел пример с наблюдением за спектральными линиями Солнца. Когда он впервые посмотрел через спектроскоп, то, как ни старался, ничего не увидел. Только после того, как Гершель объяснил ему, «как смотреть», Бэббидж сразу же их увидел – и удивился тому, как не разглядел прежде. С тех пор он видел спектральные линии каждый раз, когда смотрел в спектроскоп[92]. Из этого Бэббидж делал вывод, что без хорошей системы подготовки наблюдателей британская астрономия не сможет конкурировать на международной арене.

Первоначально астрономы стремились к тому, чтобы составить как можно более полную карту спектральных линий. Но довольно скоро стало ясно, что количество видимых линий зависит не только от размера телескопа и качества призмы, но и от времени суток и направления, в котором повернут телескоп. В 1833 г. шотландский физик Дэвид Брюстер опубликовал результаты своего многолетнего труда. Он не только наблюдал спектр с разрешением в четыре раза выше, чем сумел добиться Фраунгофер, но и делал это в разное время года, в разных метеорологических условиях и при разных положениях Солнца на небе. Эти кропотливые наблюдения Брюстера вполне соответствовали учению Гумбольдта о разделении физических феноменов на составляющие ради их лучшего понимания. Но в 1856 г., когда Пьяцци Смит отправился на Тенерифе, происхождение черных линий на солнечном спектре было все еще не ясно.

Вот почему Пьяцци Смит работал не только по ночам, когда видны были звезды, но и днем, занимаясь спектрографическими наблюдениями за солнечным светом – именно для этой цели сам Королевский астроном одолжил ему свой спектроскоп. Британские ученые мужи, ограниченные возможностями своих городских обсерваторий, хотели знать, что станет с этими характерными линиями на солнечном спектре, если посмотреть на них с вершины горы. Изменятся ли они? Или исчезнут вовсе? А как они будут выглядеть на закате и на восходе солнца?

Гора в данном случае помогала преодолеть препятствие в виде поглощающей большую часть солнечного спектра земной атмосферы. Находясь на высоте, вооруженный самым современным научным прибором – спектроскопом, состоявшим из телескопа с узкой входной щелью (последняя растягивала спектр, что позволяло лучше видеть фраунгоферовы линии) и призмы, Пьяцци Смит имел уникальную возможность получить ответы на многие вопросы. Направляя спектроскоп на Солнце в полдень, он в этот момент находился ближе к солнечной атмосфере, чем любой другой наблюдатель на поверхности Земли. А во время наблюдений за солнцем на восходе и на закате, когда оно почти касалось горизонта, Пьяцци был отделен от светила самым толстым слоем земной атмосферы, чем кто-либо другой на планете.

Со своей наблюдательной станции Пьяцци Смит мог безо всяких усилий и с удивительной четкостью увидеть как далекие звезды, так и Солнце. Глядя на него на закате через спектроскоп, он видел, что темных линий буквально на глазах становится больше. Это свидетельствовало о том, что по крайней мере некоторые из них имели земное происхождение, будучи видимым следом какого-то невидимого вещества, количество которого увеличивалось по мере утолщения слоя земной атмосферы, отделявшего его от Солнца. Это также означало, что спектр, показываемый любым направленным в небо спектроскопическим прибором, всегда отражал содержание одновременно и солнечной, и земной атмосфер. Конечно, это существенно осложняло задачу по определению состава такого далекого небесного объекта, как Солнце, да еще фактически с помощью кусочка стекла. Но все же наблюдения Пьяцци Смита на Тенерифе показали, что спектроскоп, используемый в правильном месте правильным образом, может быть полезным инструментом как для выявления различий между содержимым солнечной и земной атмосфер, так и для исследования самого воздушного океана, омывающего нашу планету.

Что вызывало появление этих темных линий, множащихся на глазах, Пьяцци Смит не рискнул предположить. Он также не вдавался в детали происходивших с ними изменений, в частности, он не ответил на вопрос, уменьшались или увеличивались эти линии исключительно в зависимости от толщины атмосферного слоя, через который велось наблюдение, либо же на это влияли внутренние изменения самой атмосферы Земли. Эти мысли придут позже. Пока же он находился на горе и просто наблюдал, используя для этого каждую минуту бодрствования.

Мы знаем, что чувствовал Пьяцци Смит, глядя в небо со склона вулкана, благодаря его замечательной книге. Главной страстью был сам процесс наблюдения, и буквально в каждой сделанной им записи проглядывает он, Пьяцци Смит, великий наблюдатель. Убежденный в преимуществах фотографии для научных наблюдений, «все свободные моменты» на горе он не выпускал из рук фотографическую камеру, которую сумел раздобыть лишь в последнюю минуту перед отплытием. Он снимал все: окружающие пейзажи, необычную растительность и сам процесс научных наблюдений. Описание, на которое я опиралась выше, занимает около пяти страниц в его книге «Тенерифе: Эксперимент астронома, или Особенности пребывания над облаками» (Teneriffe, an astronomer's experiment: jr, specialities of a residence above the clouds), опубликованной в 1858 г. В ней он в мельчайших подробностях, очень ярким, но без витиеватой вычурности языком описывает всю экспедицию. Свой рассказ Пьяцци Смит дополнил 20 собственноручно сделанными стереофотографиями – впервые в истории печатная книга была иллюстрирована таким количеством фотоснимков.

В предисловии ученый объяснил причину, по которой приложил столько усилий, чтобы сделать и напечатать стереофотографии: они обладали качеством, которое он назвал «необходимой достоверностью». Тогда как обычные фотоснимки могли быть недостаточно четкими или содержать искажения, стереофотография обеспечивала своего рода самокоррекцию. Сравнение двух изображений позволяло увидеть, что реально, а что есть следствие случайного эффекта. Дополнительная достоверность достигалась благодаря стереоскопическому объединению изображений, что создавало впечатление объема (прежде это было доступно только великим художниками). Таким образом, стереофотографии выполняли двойную функцию: обеспечивали научную точность и эстетическое воздействие, присущее гениальным произведениям живописи.

Пьяцци Смит не только занимался наукой, но и наблюдал за тем, как он сам (и другие) делают это. Природные явления и процесс их изучения были ему одинаково интересны. Он зарисовывал яхту, на которой шел на Тенерифе и которая, по сути, тоже была инструментом научных исследований, и фотографировал ее экипаж за работой. Вел подробнейший журнал экспедиции в принятой в те времена манере – описывая то, что он видел в окружающем мире, и сопровождая эти описания своими впечатлениями наблюдателя. Внимательно наблюдал за моряками на корабле, которые благодаря ему сами превратились в дисциплинированных наблюдателей. Он включил в книгу фотографию второго помощника капитана, занятого измерением температуры: в одной руке тот держит хронометр, чтобы узнать время измерения, в другой – записную книжку, куда собирается внести данные. Будучи, как и другие фотографии в книге, стереографией, это двойное изображение удваивало и без того двойной акт наблюдения: Пьяцци Смит наблюдает за вторым помощником капитана, ведущим наблюдения за температурой. Более того, за научными наблюдениями Пьяцци Смита в свою очередь внимательно следили читатели его официальных отчетов и статей в популярных научных журналах. Наука, будучи актом наблюдения, требовала строгого многоуровневого контроля.

Для официального отчета об экспедиции Пьяцци Смит выбрал всего две фотографии. На первой изображено то, чего никто, включая самого Пьяцци Смита, никогда не видел: это стереофотография вершины горы – вернее говоря, ее макета, который был сделан на основе данных, собранных в ходе экспедиции, талантливым шотландским инженером и астрономом-любителем Джеймсом Несмитом. Пьяцци Смит сфотографировал макет сверху, показав, как выглядят пик и вулканический кратер в глазах самого совершенного наблюдателя, имеющего совершенную наблюдательную позицию и совершенное зрение, – самого Бога. Вторая фотография – обычный снимок (увеличенная фотокопия) обсерватории Альтависта, также сделанный сверху. Эта фотография, в отличие от предыдущей, была реальной: ради нее Пьяцци Смит забрался с фотокамерой на соседний склон, с которого открывался хороший вид на лагерь. На снимке видна труба большого телескопа, возвышающаяся над «телескопной площадкой» – прямоугольным участком, защищенным со всех сторон строениями из камня, – и развевающийся на ветру флаг.

Это изображение акта наблюдения, обращенного на самого себя, было призвано напомнить Королевскому обществу, кто совершил это восхождение на вершину и чего он там достиг. Пьяцци Смит выполнил главную цель экспедиции – устранить из астрономических наблюдений препятствие в виде земной атмосферы. Он также показал, что любое наблюдение даже самых отдаленных небесных объектов одновременно является и наблюдением за атмосферой земли. Наконец, он пришел к пониманию того, что каждое обращенное вовне наблюдение также неизбежно является наблюдением за собой – приникшим к окуляру телескопа.

* * *

По общему признанию, экспедиция убедительно доказала преимущества высокогорных астрономических наблюдений. И все же Пьяцци Смиту удивительным образом удалось вырвать поражение из уверенных лап победы. Группа рецензентов Королевского общества, занимавшаяся оценкой его работы перед публикацией, сочла, что Пьяцци Смит в геологических и ботанических наблюдениях слишком отклонился от области своей компетенции, и отказалась печатать фотографии, стоившие ему большого труда, сославшись на дороговизну такого издания. Пьяцци Смит отреагировал на это со свойственными ему дерзостью и непокорством. Через несколько месяцев они с Джесси опубликовали собственный отчет о путешествии, в который включили все сделанные ими фотографии и наблюдения. (Как язвительно заметил Пьяцци Смит, в отличие от Королевского общества, его жена сумела в одиночку напечатать все 300 фотографий, необходимых для книги.) Это было первой ласточкой грядущих проблем, с которыми вскоре столкнется Пьяцци Смит с его стремлением нарушать границы научных дисциплин и готовностью действовать наперекор научному сообществу.

Беспокойный ум ученого не давал ему сидеть сложа руки, и через несколько лет после возвращения с Тенерифе он нашел новое увлечение, которое сулило ему еще больше проблем. С горных вершин, созданных природой, он переключился на вершины, созданные человеком. По-прежнему увлеченный проблемой наглядного подтверждения, Пьяцци Смит задался вопросом: можно ли увидеть Бога, если смотреть достаточно внимательно и достаточно скрупулезно производить научные измерения?

Искусственной горой, заинтересовавшей Пьяцци Смита, оказалась Великая пирамида в Гизе. Она уже много лет была предметом любопытства европейцев. Со времен Египетского похода Наполеона европейцы стремились узнать, как и кем были построены пирамиды. Было установлено, что соотношение между периметром основания пирамиды и ее высотой в точности совпадает с соотношением между длиной окружности и ее радиусом, что заставляло некоторых верить в то, что древние строители знали число пи. В 1850-х гг. британец Джон Тейлор выдвинул еще более интригующую, хотя и замысловатую гипотезу, что основной мерой длины в конструкции пирамиды был локоть, равный примерно 25 британским дюймам (63,5 см), и точно так же, согласно Тейлору, с британским дюймом соотносился локоть, который Ной применял при постройке ковчега, а Моисей – своей Скинии.

Прочитав работу Тейлора, Пьяцци Смит настолько увлекся его идеями, что обратил свой талант писателя на то, чтобы на основе не слишком вразумительной брошюры создать захватывающее повествование, доказывающее Божественное происхождение пирамиды и, соответственно, британского дюйма. Его книга «Наше наследие в Великой пирамиде» была написана всего за полгода напряженного труда, но мгновенно обрела широкую и восторженную читательскую аудиторию[93]. В условиях соревнования с французами за то, какая метрическая система станет международной, многие в Англии с энтузиазмом приветствовали «научное» доказательство божественности и древности британских единиц измерения. Вскоре супруги Пьяцци Смит решили на собственные деньги совершить экспедицию к пирамидам, чтобы увидеть все своими глазами и провести измерения. Если кто и обладал достаточной зоркостью, чтобы разглядеть следы Бога в этих древних камнях, то именно Пьяцци Смит.

Результатом экспедиции Чарльза и Джесси Пьяцци Смит к пирамидам стали тысячи измерений, выполненных с помощью не только современных инструментов, таких как выдвижные рейки из красного дерева и масштабные линейки из слоновой кости, но и довольно экзотических, таких как труба от церковного органа времен королевы Анны («выдержанная временем» труба меньше других средств измерения была подвержена расширению при сильной жаре). Супруги, как и множество людей до них, тщательно измерили пирамиду со всей возможной точностью. Одновременно они вели метеорологические и астрономические наблюдения, как и на вулкане на Тенерифе. В апреле 1866 г., через год после возвращения, Пьяцци Смит с гордостью представил результаты экспедиции Королевскому обществу и был награжден медалью в знак признания «энергии, самопожертвования и мастерства», с которыми была проделана эта работа[94]. Казалось, Пьяцци Смиту удалось с помощью точного и объективного наблюдения заставить древнюю пирамиду покориться науке и через это разглядеть присутствие Бога в ее устройстве. Но если качество произведенных им измерений не вызывало сомнений, то в выводах он в итоге зашел слишком далеко. Очень скоро приверженность Пьяцци Смита идее священного происхождения британского дюйма подорвала его репутацию в глазах коллег-ученых.

Конфликт нарастал и достиг кульминации примерно через 10 лет после поездки Пьяцци Смита к пирамидам, когда он представил Королевскому обществу очередную статью на эту тему, в которой обвинил известного физика Джеймса Максвелла в «серьезной ошибке в отношении Египта», допущенной тем в ходе лекции в Британской ассоциации содействия развитию науки[95]. Статья была признана личным выпадом против Максвелла и отклонена от публикации. В приступе раздражения Пьяцци Смит заявил о желании покинуть Королевское общество. Он не ожидал, что его прошение будет тут же удовлетворено. Так, к его изумлению – и разочарованию, – в возрасте 55 лет Пьяцци Смит оказался по собственной воле изгнан из организации, руководившей научным миром, которому он отдал всю жизнь.

Друзья Пьяцци Смита сочувствовали ему, но большинство считало, что он сам повинен в своей печальной участи. Это мучительное самоизгнание из научного сообщества отчасти объясняет новое страстное увлечение Пьяцци Смита, избавившее его от необходимости контактировать, координировать усилия и сверяться с кем бы то ни было. Этим новым увлечением стали исследования с помощью карманного спектроскопа – прибора, позволявшего ему заниматься наукой в одиночку. С его помощью можно было самостоятельно изучать небо и состав атмосферы. Пьяцци Смит надеялся, что спектроскоп поможет ему не просто освободиться от удушающих объятий официальной науки, но сделать гораздо большее – превратить метеорологию из описательной дисциплины в предсказательную.

Идеальным образцом прогностической науки в XIX в. была признана астрономия (хотя и в нее в то время начали просачиваться физические гипотезы). Соответствовать заданной ею планке должен был каждый, кто хотел научиться предсказывать погоду на научной основе. Это было, мягко говоря, непросто. В 1870-х гг. прогнозирование погоды считалось в научных кругах, пожалуй, еще более спорной темой, чем мистические теории относительно Великой пирамиды.

* * *

В 1859 г. адмирал Фицрой начал эксперимент по прогнозированию погоды. Через телеграфную сеть, созданную им специально для сбора метеоданных, он каждое утро получал показатели давления, температуры воздуха и скорости ветра от двух десятков метеостанций, разбросанных по всей стране. После этого Фицрой систематизировал и анализировал их, опираясь на свою интуицию опытного моряка и проверенные приметы, и уже через полчаса рассылал через телеграф прогнозы. Коротко говоря, адмирал функционировал как метеослужба, состоящая из одного человека. Его прогнозы пользовались огромной популярностью у рыбаков и моряков, а также среди широкой публики, особенно когда нужно было выбрать солнечный день для загородного пикника. Конечно, они часто оказывались неверными, а потому вызывали лавину критики и насмешек: зачем нужна правительственная служба, если она рассылает ошибочные предсказания? К огорчению тех, кто мечтал о развитии прогностической метеорологии, деятельность Фицроя привлекала слишком много внимания со стороны недоброжелателей, которые называли адмирала «пророком погоды» и сравнивали его метеопрогнозы с предсказаниями гадалок на ярмарочной площади. Но все это прекратилось в одночасье в 1865 г., когда адмирал Фицрой внезапно покончил с собой.

После его смерти для надзора за деятельностью Метеорологического департамента был создан специальный комитет, состоявший из членов Королевского общества. К несчастью, обнаружилось, что Фицрой управлял правительственным департаментом как личной вотчиной. Он предпочитал все делать сам и почти не вел записей. При составлении своих метеопрогнозов адмирал не применял никаких научных принципов, законов или уравнений и опирался только на интуицию, рассматривая эти прогнозы как дополнение, а не замену знаниям и опыту моряков, привыкших полагаться только на себя. Члены Королевского комитета неодобрительно отнеслись к тому, что сочли финансируемым из кармана государства индивидуальным проектом, результаты которого были сродни гаданию. Опасаясь ответственности за гибель людей в море из-за ошибочного прогноза, а также стремясь защитить репутацию зарождающейся метеорологической науки от обвинений в любительстве, они рекомендовали закрыть программу Фицроя.

Спустя 10 лет ситуация с правительственной программой прогнозирования погоды все еще оставалась тупиковой. Британские моряки и рыбаки отчаянно нуждались в метеопрогнозах и штормовых предупреждениях и требовали вернуть их. Но научный комитет сопротивлялся, предлагая вместо этого наладить рассылку прогнозов в частном порядке. Между тем газета «Таймс» приняла смелое решение и с 1 апреля 1875 г. впервые в истории начала публиковать синоптическую карту. Что до Пьяцци Смита, то он тоже отмечал сходство между прогнозами Метеорологического департамента и народными приметами, но, в отличие от членов Королевского общества, не видел в этом ничего плохого. Пьяцци Смит устал от бюрократии и буквоедства этого научного парламента и сетовал на то, что его члены стремятся сделать науку личной вотчиной, застолбить за собой право на высшее научное знание таких погодных феноменов, как перемещение облаков, водяного пара, холода и тепла, которые, несмотря на это, оставались все такими же неуправляемыми, как человеческая толпа на железнодорожной платформе перед посадкой на поезд. Воодушевленный возможностями нового прибора – карманного спектроскопа, он решил, что теперь сумеет обойти комитет Королевского общества и сделает прогнозы погоды общедоступными. Пьяцци Смит был убежден, что этот спектроскоп позволит ему выявить взаимосвязи между земными и небесными явлениями и благодаря этому глубже понять единство природы, а также законы земной погоды. Словом, его план состоял в том, чтобы с помощью этого «потомка» тех спектроскопов, которые он использовал на Тенерифе и во множестве других экзотических мест планеты, исследовать самый изменчивый и непредсказуемый феномен, который только есть на земном шаре, – небо над Британией. Погода по своей сути была парадоксальным явлением: формируясь в результате взаимодействия одних и тех же веществ, она находилась в состоянии непрерывного изменения.

После экспедиции Пьяцци Смита на Тенерифе спектроскопия переживала этап стремительного развития. В 1859 г. Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен доказали, что линии в солнечном спектре соответствуют химическому составу атмосферы Солнца, а затем Кирхгоф пошел еще дальше и соотнес многие из линий Фраунгофера с конкретными металлами. Но все еще оставалось неясно, чем конкретно вызывалось появление этих линий, возникали ли они в результате поглощения в солнечной атмосфере или в земной, или же в них обеих. В 1860 г. Дэвид Брюстер опубликовал большую статью, написанную в соавторстве с Дж. Гладстоном, в которой представил результаты «грандиозной работы по картированию разделения» между линиями поглощения солнечного и земного происхождения. Кульминацией почти 30-летнего исследования стала карта солнечного спектра длиной в 1,5 м, в которой Брюстер четко разделил солнечные и земные линии (не выдвинув, однако, никаких предположений о том, что могло порождать их). В статье Брюстер и Гладстон ссылались на наблюдения Пьяцци Смита на Тенерифе, отмечая, что у того «была возможность изучать солнечный свет, когда атмосфера препятствовала этому в наименьшей степени – то есть в наиболее благоприятных условиях по сравнению с теми, что выпадали на долю любого другого исследователя»[96]. Несмотря на успех в картировании линий, разработанный Брюстером и Гладстоном эксперимент по воспроизведению полос в лабораторных условиях провалился, и происхождение атмосферных линий так и осталось необъясненным.

И здесь на помощь британцам пришел француз. В 1865 г. астроном Пьер Жюль Жансен направлял спектроскоп в небо, стоя на балконе своего дома на улице Лабат на Монмартре в Париже. Для небогатого ученого атмосфера Земли была бесплатной лабораторией, всегда находившейся в его распоряжении. Рассмотрев все любопытные явления, обнаруженные Брюстером в 1833 г., он решил исследовать убывающие и нарастающие спектральные линии, которые Пьяцци Смит наблюдал на Тенерифе, и попытаться определить их происхождение. Используя усовершенствованный самодельный спектрометр с продуманной системой призм, Жансен сумел разглядеть то, чего никто прежде не видел, а именно что так называемые темные полосы в действительности представляли собой скопления темных линий, по структуре схожих с более знакомыми, менее вариабельными спектральными линиями, изначально идентифицированными Фраунгофером; некоторые из них, как было установлено, имели солнечное происхождение. Наблюдая за этими линиями в разное время дня, Жансен заметил кое-что еще. Они были особенно яркими на восходе или закате солнца, но никогда не исчезали полностью, даже когда он смотрел на него в полдень (открытие, которое противоречило более ранней работе Брюстера). Следовательно, предположил ученый, спектральные линии должны были быть вызваны чем-то, что присутствует в атмосфере Земли постоянно. (Это также объясняло тот факт, почему на рассвете и закате линии были наиболее яркими: чтобы попасть в спектроскоп, солнечному свету приходилось проходить через более толстый слой земной атмосферы.)

Жансен решил выяснить причину этого явления. Он отправился в Швейцарию, где сначала поднялся на гору, чтобы проверить, не станут ли линии слабее, если смотреть на них через более тонкий слой атмосферы. Они стали. Затем поехал к Женевскому озеру, в Ньон, где договорился о том, чтобы на берегу разожгли большой костер. Глядя на огонь с близкого расстояния, Жансен не увидел никаких темных полос, только нормальный спектр. Но, посмотрев на него с башни в Женеве, находящейся в 20 км на другой стороне озера, ученый обнаружил все те же темные линии, которые Пьяцци Смит наблюдал на Тенерифе, а сам он видел над Парижем. Теперь Жансен был почти уверен, что их происхождение связано с водяным паром, которым был насыщен воздух над озером. Но нужно было подтвердить эту догадку экспериментальным путем. Заручившись поддержкой парижской газовой компании, ученый создал впечатляющую размерами экспериментальную установку: многометровую металлическую трубу – длина которой должна была имитировать слой атмосферы – поместили в ящик с опилками и закупорили с обоих концов толстыми стеклами. Труба заполнялась водяным паром под давлением, чтобы воссоздать искусственную атмосферу. На одном ее конце находилось несколько газовых горелок, направлявших в трубу мощный луч света, в то время как Жансен наблюдал за ним с другого конца трубы через спектроскоп. Он увидел те же самые темные полосы, которые видел над Парижем! Те полосы, которые впервые были обнаружены Брюстером в 1833 г., за нарастанием и убыванием которых наблюдал Пьяцци Смит на вершине горы на Тенерифе в 1856 г. Чем выше было давление пара внутри трубы, тем темнее становились эти полосы. То же самое происходило и при увеличении длины трубы. Эксперимент подтвердил, что темные полосы вызывались не чем иным, как водяным паром в земной атмосфере. Из этого Жансен тут же сделал вывод, что линии могут быть использованы для поиска водяного пара и в атмосфере других небесных тел, после чего с замечательной самоуверенностью заявил, что в атмосфере Солнца водяных паров нет.

* * *

Интерес Пьяцци Смита к спектроскопии, угасший было после его экспедиции на Тенерифе, вспыхнул с новой силой, когда стало известно, что Жансен смог увидеть спектр солнечных протуберанцев во время полного солнечного затмения в Индии в 1868 г. Вскоре Пьяцци Смит купил себе новый спектроскоп. Это было небольшое деревянное устройство длиной всего 10 см и диаметром около 2 см с окуляром на одном конце и дифракционной щелью на другом. Внутри находился ряд призм, расположенных таким образом, что, проходя через них, свет выходил из спектроскопа под тем же углом, под которым входил. Хотя карманный спектроскоп не был игрушкой для бедных (его цена составляла целых два фунта стерлингов[97]), он считался любительским прибором, которым не пользовались профессиональные метеорологи и астрономы.

Тем не менее этот прибор позволял увлеченному наблюдателю исследовать физику Солнца в любое время и в любом месте, где бы он ни находился, и безо всякого надзора. Конечно, чтобы это занятие было сколько-нибудь полезным, требовались определенная сноровка, привычка к тщательным наблюдениям. Прибор следовало направлять низко над линией горизонта, чтобы охватить как можно большую часть атмосферы. Разрыв в облаках создавал идеальные условия, но солнце не должно было светить слишком ярко, чтобы не слепить наблюдателя. По этой же причине не рекомендовалось вести наблюдения на восходе и на закате. Туман любой плотности и угольный смог также ухудшали видимость.

Для Пьяцци Смита все это было само собой разумеющимся. Удобный компактный прибор всегда был у него под рукой: иногда, «в порыве энтузиазма», он прикладывал его к глазам по 50 раз на дню[98]. Ситуация все время менялась: разные сочетания давления, температуры и ветра по-разному влияли на изменение погоды, а каждый разрыв в облаках создавал разные условия для наблюдения. Он не знал, что именно ищет. Да ему и не требовалось искать что-то конкретное в каждый конкретный момент. Он просто наблюдал – и затем думал.

В 1875 г. Пьяцци Смит совершил поездку в Париж, где посетил знаменитого астронома, иностранного члена Лондонского королевского общества Урбена Леверье (которого нашел образцом невоспитанности: по окончании визита тот выставил его и Джесси из дому, несмотря на бушевавшую грозу). Грозовой фронт последовал за супругами в Лондон, и, внимательно наблюдая за ним через свой спектроскоп, Пьяцци Смит обнаружил смутную и нечеткую – но тем не менее постоянно присутствовавшую – «широкую темную полосу», пересекавшую спектр между красным и оранжевым участками. Эта полоса была темнее соседних областей, имела не четкие, а размытые границы и исчезала при перемещении спектроскопа на другой участок горизонта. Когда же Пьяцци Смит убирал прибор и смотрел на грозовой фронт невооруженным глазом, то не видел ничего особенного, что отличало бы этот участок неба. Он продолжал вести наблюдения по пути на север в Йорк и одним солнечным утром, когда, казалось, ничто не предвещало дождя, обнаружил уже знакомую, отчетливо выраженную размытую темную полосу на том же участке спектра. Вскоре действительно пошел дождь, и, глядя на его потоки, Пьяцци Смит с ликованием осознал, что его догадка подтвердилась: карманный спектроскоп может открыть новую эру в прогнозировании погоды.

Открытый им феномен он назвал «дождевой полосой». В отличие от четких линий солнечного спектра, которые, как считалось, вызывались поглощением световых волн различными веществами в солнечной атмосфере, дождевая полоса была размытой, нечеткой и изменчивой. Пьяцци Смит ничего не сказал о ее происхождении, однако тот факт, что он связал эту полосу с приходом дождя, позволяет предположить: ученый увидел в ней характерный признак присутствия водяного пара в атмосфере. О своем открытии он сообщил в письме в журнал Nature, основанный всего за несколько месяцев до этого. Как было ясно из названия письма – «Спектроскопическое предвидение дождя при высоких показаниях барометра», – Пьяцци Смит намеревался внести корректировки в одно из основополагающих метеорологических допущений: «высокие показания барометра» (то есть высокое давление) означают хорошую погоду.

На самом деле в своем письме Пьяцци Смит предоставил крайне мало информации о дождевой полосе. Он не высказал предположение, что могло быть ее причиной, и даже не упомянул «водяной пар». Пьяцци Смит хотел объявить не столько о добытой им новой крупице научных знаний, сколько о новом инструменте их получения. Спектроскопия, которая, как недавно было установлено, позволяла определить состав земной атмосферы, также позволяла отследить изменение этого состава. Это делало ее инструментом практической метеорологии, того, что Пьяцци Смит называл «предсказанием погоды для общих жизненных целей».

Несмотря на энтузиазм Пьяцци Смита, имелась весомая причина быть крайне осторожным с утверждением, будто спектроскоп и феномен «дождевой полосы» могут радикально изменить ситуацию с предсказанием погоды. Размытые дождевые полосы с их очень изменчивым характером были еще труднее для наблюдения, чем фиксированные линии поглощения на солнечном спектре. Они менялись, потому что представляли то, что само претерпевало постоянные изменения, – водяной пар в атмосфере. Удобный и простой в использовании, как утверждал Пьяцци Смит, дождевой спектроскоп в действительности служил инструментом обнаружения очень сложного и специфического явления. Тогда как спектры содержали огромное количество информации обо всей толще наблюдаемой атмосферы, они были подобны моментальным снимкам, отражающим мгновение во времени. Чтобы извлечь из этого практическую пользу, их нужно было интерпретировать в сравнении с другими такими же снимками, сделанными до и после. Даже насыщенность дождевой полосы была полезным параметром только при сравнении ее с предыдущими наблюдениями. Но сравнение интенсивности последовательных дождевых полос было делом в значительной мере субъективным, и лишь относительно немногие могли овладеть этим навыком в такой степени, чтобы превратить его в устойчивый метод. В «Ежеквартальном журнале Королевского метеорологического общества» Ф. У. Кори утверждал, что спектроскоп был слишком сложен в использовании и требовалось два-три месяца «терпения и настойчивости» (что признавал и один из самых горячих защитников этого прибора), чтобы подготовить обученных наблюдателей, способных работать без надзора[99].

Но Пьяцци Смит не собирался сдаваться. Он разослал в популярные журналы статьи, в которых попытался переосмыслить проблему метеопрогнозирования. Отношение к ней всегда было неоднозначным, а из-за шумихи вокруг прогнозов Фицроя и их отмены после его неожиданной смерти стало и вовсе сложным. Пьяцци Смит не видел ничего плохого в попытках предсказывать погоду, и карманный спектроскоп был для него не лучше и не хуже других инструментов прогнозирования. Это был всего лишь еще один полезный прибор для энергичных, целеустремленных людей, которые не хотели ждать, когда «совершенная» метеорология, поднявшись до уровня астрономии, возродится из пепла провалившегося проекта адмирала Фицроя. «Нам следует перестать вздрагивать при слове "прогнозирование"», – убеждал Пьяцци Смит читателей и отмечал, что даже старый добрый барометр не позволяет предсказать погоду с абсолютной точностью. По словам Пьяцци Смита, граница между народными приметами и наукой, которую так рьяно охранял комитет Королевского общества, была не более чем иллюзией. Знание есть знание независимо от того, как оно приобретено, а в отношении такого сложного явления, как погода, оно всегда будет носить вероятностный, ориентировочный характер, завися от опыта, здравомыслия и личной точки зрения конкретного наблюдателя, будь то безграмотный рыбак или хорошо образованный астроном-наблюдатель. «В метеорологии не существует правильных и неправильных методов прогнозирования! Что такое движения стрелки барометра, если не прогнозирование погоды для тех, кто умеет их интерпретировать?»[100]

Оружием Пьяцци Смита явились прагматичный подход и оптимизм. Он был убежден: нельзя ограничивать источники данных и их практическое применение, надо, чтобы их, напротив, становилось все больше. Ему представлялось, как легионы независимых наблюдателей по всей стране, «множество, большое множество людей», оснащенных карманными спектроскопами, которые превратят их в армию метеосуперменов, способных видеть водяной пар в чистейшем небе, будут «вести наблюдения за погодой и делать самостоятельные заключения в местах проживания, тем самым дополняя более общие прогнозы, которые выпускаются ежедневно в Лондоне». Лучшее в спектроскопе – портативность и простота использования. С его помощью любой человек мог, преодолев границы пространства, перенестись не только к пределам земной атмосферы, но и дальше, в безбрежные просторы космоса. Всего лишь двух секунд достаточно, чтобы «рассказать опытному наблюдателю об общем состоянии всей атмосферы»[101]. По мысли Пьяцци Смита, человеку должно было внушать необычайное чувство уверенности знание того, что даже в тесной и жалкой лачуге, «имея вокруг себя не более нескольких кубических метров совершенно не подходящего для научных целей плохого воздуха», он тем не менее мог «заниматься таким благородным делом и одним мгновенным, всеохватывающим взглядом пронзать атмосферную толщу, от поверхности земли до самого космоса, чтобы анализировать ее состояние на предмет присутствия водяного пара (исходного материала дождя, как назвала его „Таймс“)»[102].

Благодаря спектроскопу можно было моментально получать всеобъемлющую информацию. Он позволял проникать взглядом сквозь атмосферу со скоростью света и делать наблюдения планетарного масштаба. Теперь наукой об атмосфере мог заниматься отдельный человек. Карманный спектроскоп претворял в жизнь мечту Пьяцци Смита о том, каким должен быть научный поиск – глубоко личным, не скованным надзором и ограничениями. Это был инструмент, который мог принести практическую пользу морякам, земледельцам да и всем остальным жителям Британии и других стран уже сегодня, не заставляя их ждать некоего туманного будущего, когда наука наконец разберется в сложных законах природы, управляющих погодой. Словом, с этим прибором любой мог иметь собственную портативную метеообсерваторию и заниматься исследованиями.

Но то, что Пьяцци Смит считал главным достоинством спектроскопа – возможность часто и оперативно делать точные наблюдения, постоянно имея его под рукой, – привело к стремительному угасанию популярности этого прибора. Пьяцци Смит мечтал о том, чтобы метеорологические наблюдения стали повсеместными и общедоступными, но скоро выяснилось, что большинство людей не готовы к этому, и мода на спектроскопы прошла так же быстро, как летняя гроза. Широкая публика предпочла полагаться на собственные глаза, старые добрые барометры и на карты погоды, которые недавно начали публиковаться в газетах.

Пока Пьяцци Смит пропагандировал преимущества индивидуальных метеонаблюдений, научные ветры дули в другую сторону. В октябре 1876 г. британский парламент начал расследование в отношении Метеорологического департамента. После смерти Фицроя метеослужба начала использовать так называемые приборы-самописцы, которые могли автоматически отслеживать изменения погоды. Эти фантастические устройства, приборы-химеры, совершали и измерение, и регистрацию данных – два действия, которые прежде объединить не удавалось. В прошлом попыткам создания самозаписывающих приборов препятствовал эффект трения, но это помеху удалось преодолеть благодаря фотографии. Одной из первых сфер ее применения стала именно автоматическая регистрация погоды. В 1845 г., всего через шесть лет после того, как Луи Дагер изобрел фотографический процесс, двое метеорологов – Фрэнсис Рональдс из обсерватории Кью и Чарльз Брук из Гринвичской обсерватории – начали разработку серии приборов-самописцев, таких как магнитометр, электрометр, барометр и термометр, использующих технологию отклонения луча света, падающего на фотографическую пластину. В других самопишущих приборах задействовали более простой метод соединения чернильной ручки с измерительным устройством[103].

Эти регистрограммы предназначались не для составления прогнозов погоды, которые после смерти Фицроя были признаны делом слишком субъективным, а для долгосрочного проекта по выявлению физических законов, лежащих в основе происходящих в атмосфере изменений. В глазах Роберта Скотта, сменившего Фицроя на посту главы Метеорологической службы, сравнение и последовательность были куда более важными научными ценностями, чем независимость и талант. В 1875 г. он с нескрываемым одобрением процитировал выдержку из доклада Комитета по физике и метеорологии Королевского общества от 1840 г.: «Систематическая кооперация является существеннейшим условием, в пользу которого в настоящее время следует пожертвовать всем остальным; сотрудничество почти по любой проблеме с наибольшей степенью вероятности приведет к более значимым результатам, нежели любое число независимых наблюдений, какими бы совершенными они ни были сами по себе». Вклад тех, кого комитет называл «любителями науки», приветствовался лишь в том случае, если они строго следовали установленным правилам, «даже если это требовало от них на какое-то время пожертвовать собственными взглядами и удобством»[104].

Вопрос, как именно эти все более многочисленные регистрограммы давления, температуры и других связанных с погодой показателей могли быть преобразованы в научные знания о погоде, оставался открытым. В 1870-х гг. британские метеорологи ощущали, что застряли на начальном этапе развития своей науки. То, чего когда-то добились астрономы, – способность делать точные предсказания на отдаленное будущее – казалось все менее достижимой целью. Между тем сама астрономия во многом утратила былую уверенность, обретенную ею после великих открытий Ньютона. Такие ученые, как Уильям Гершель, Эдвард Сэбин, Джон Гершель, Дэвид Брюстер, Жюль Жансен и, разумеется, Чарльз Пьяцци Смит, показали, что астрономия может быть не только картографической, но и физической наукой, и, сделав это, открыли перед ней совершенно новые, неизведанные миры. Зрелая астрономическая наука вдруг снова стала молодой, в то время как метеорология, по-прежнему пребывая в младенческом возрасте, отчаянно искала новые источники уверенности.

Скандал, разразившийся после смерти Фицроя, не помог сдвинуть дело с мертвой точки. Что касается автоматических обсерваторий, то их перспективность была далеко не однозначна: с одной стороны, они давали возможность осуществить мечту фон Гумбольдта – распутать нити природных сил и изучить их; с другой стороны, они ставили под сомнение способность ученых справиться с растущими объемами данных. С этой проблемой уже столкнулись астрономы-одиночки, добросовестно, ночь за ночью, наблюдавшие за небом в одной точке и фиксировавшие увиденное. Как же обрабатывать потоки данных после того, как обсерватории по всему земному шару будут оборудованы множеством приборов-самописцев?

Срочно требовалось придумать новые способы изучения этих бесчисленных регистрограмм. Гумбольдт предвидел эту проблему еще в 1830-х гг. и убедил Генриха Бергхауза опубликовать своего рода графический справочник к своему труду «Космос» – «Физический атлас», в котором, помимо прочего, с помощью диаграмм были представлены изменения климата, флоры, фауны и геологических особенностей по всему земному шару. В Британии Фрэнсис Гальтон придумал визуальный способ нахождения средних значений для метеорологических регистрограмм, состоявший в наложении друг на друга серии таких кривых и графическом определении средней линии. Эти и другие новаторские методы визуального анализа обещали заменить субъективные суждения метеорологов объективным знанием, основанном на изобилии данных, которое обеспечивалось приборами-самописцами. Однако, как на основе разрастающихся объемов регистрограмм выйти на новый уровень понимания физических процессов, по-прежнему оставалось неясно. Кроме того, объемы данных были неравны: одних – слишком много, других – недостаточно[105].

Одна из проблем заключалась в том, что атмосфера была объемной, тогда как метеорологи располагали данными, собранными, главным образом, у поверхности земли. Это стало одной из причин, по которым Пьяцци Смит так увлекся спектроскопом. Прибор позволял наблюдателю одномоментно охватить взглядом всю невообразимую толщу атмосферы, отделявшую его от космоса, что было большим преимуществом, но также и серьезным недостатком: спектроскоп не давал возможности наблюдать по отдельности разные слои атмосферы. Каждая молекула на линии наблюдения отражалась на спектрограмме. Таким образом, спектроскоп сглаживал неоднородность атмосферы и позволял отслеживать изменения ее общего состояния. Но Пьяцци Смит мирился с этой особенностью, считая, что преимущества такого наблюдения перевешивали недостатки.

Были и другие способы узнать, что происходит в атмосфере, например подняться в небо и вести наблюдения непосредственно in situ (на месте). В 1850-х гг. состоялось несколько полетов на воздушных шарах. Их инициаторы стремились проложить дорогу к новым метеорологическим знаниям, но в не меньшей степени ими двигал дух приключенчества, характерный и для полярных экспедиций той эпохи. Эти полеты повысили (в буквальном смысле!) престиж метеорологии и захватили воображение широкой общественности. Но их организация была делом дорогостоящим, а сами они – очень рискованными, и при этом наблюдения можно было вести на протяжении нескольких часов лишь в одном вертикальном столбе атмосферы. Выстроить последовательное знание посредством таких единичных вылазок в небо оказалось невозможно.

Подняться в небо, скорее в образном, а не буквальном смысле, ученые могли, обратив более пристальное внимание на облака, ведь те находились в воздушных потоках, формировавших погоду и климат, и, исследуя их размеры, форму и движение, можно было составить карту невидимого воздушного океана. Подобно флагам, реющим в верхних слоях атмосферы, облака показывали наблюдателям на земле, в какую сторону дует ветер, какова его сила, а также сколько водяного пара присутствует в воздухе. Другими словами, они могли не только, к огорчению астрономов, заслонять небеса, но и, напротив, помогать заглянуть в таинственные верхние слои атмосферы, чтобы выявить закономерности движения воздушных масс[106].

Классификация облаков стала первым шагом на этом пути. Предложенная Люком Говардом в начале XIX в., она позволила упорядочить их изучение. Однако он не мог с уверенностью сказать, применима ли его систематизация повсеместно. Одинаковы ли облака по всему земному шару или же в разных частях света есть свои специфические типы облаков? Век уже подходил к концу, а никто так всерьез и не попытался ответить на этот вопрос. Только в 1885 г. состоятельный метеоролог-любитель по имени Ральф Эберкромби отправился в кругосветное плавание, задавшись именно этой целью – определить, насколько универсальна система Говарда. Он установил, что основные типы облаков действительно универсальны, хотя в разных местах земного шара могут предвещать разную погоду[107].

Эберкромби описал визуальные наблюдения за облаками, но его открытие вдохновило ученых на поиск более точных научных методов их исследования. Если облака универсальны, значит, они могут помочь раскрыть тайны не только местной погоды, но и погодных моделей и факторов планетарного масштаба, существование которых становилось все более очевидным. Однако, в отличие от температуры, давления и даже осадков, облака принадлежали к тому «обширному классу явлений, которые не могут быть зарегистрированы инструментально, но которые тем не менее требуют тщательного отслеживания в связи с их важностью как индикаторов изменений, непрерывно происходящих в атмосфере». Другими словами, облака невозможно было наблюдать с той степенью объективности, которая достигалась с помощью инструментальных измерений, однако их значение было слишком велико, чтобы обходить это вниманием. «Чрезвычайно трудно, – писал К. Г. Лей в предисловии к работе своего отца "Страна облаков" (Cloudland), посвященной классификации облаков, – описывать неопределенный и сложный предмет каким-либо иным образом, кроме столь же неопределенного и сложного»[108]. Требовался прибор, способный фиксировать облака так же, как барометр фиксирует давление, а термометр – температуру: мгновенно, точно и надежно. К 1870-м гг. техника фотографии достигла необходимого прогресса, а время выдержки стало достаточно коротким, чтобы фотографическая камера могла предложить решение этой проблемы.

Учитывая страстный интерес Пьяцци Смита к небу, неудивительно, что он стал одним из пионеров разработки новой технологии фотофиксации облаков, которая обещала удовлетворить его неуемную страсть к визуальным наблюдениям. Пьяцци Смит с детства стремился фиксировать свои наблюдения любыми доступными средствами: его первыми инструментами были карандаши, чернила и краски. В юности, работая ассистентом астронома на мысе Доброй Надежды, он осознал, что фотография может произвести революцию в научном наблюдении. На протяжении всей жизни он экспериментировал с фотографией и стереофотографией, делая снимки на борту кораблей, на вершинах гор, во мраке гробниц египетских пирамид и даже фотографируя гипсовые модели. В 1870-х гг. он разработал специальную фотокамеру для съемки облаков. В нее был встроен корректор, который устранял сферическую аберрацию, создаваемую портретным объективом, и таким образом позволял использовать полную апертуру объектива без искажений[109]. Пьяцци Смит продемонстрировал свою камеру на выставке Эдинбургского фотографического общества в 1876 г. вместе с серией фотографий облаков и был награжден серебряной медалью.

Но потом он оставил этот проект, чтобы провести еще одно – последнее в жизни – спектроскопическое исследование. На этот раз ему нужно было не облачное, а чистое небо, чтобы как можно глубже прозондировать природу солнечного спектра. Вместо Тенерифе он отправился в более доступную Португалию и там обнаружил, что при определенных условиях наблюдения можно почти полностью устранить так называемые теллурические (принадлежащие земной атмосфере) линии, ассоциируемые с водяным паром. Там же он наконец-то сумел отделить истинный солнечный спектр от спектральных линий, создаваемых сухой атмосферой, а также присутствующей в атмосфере влагой, что стало кульминацией исследовательской работы, начатой им почти 20 лет назад на Тенерифе. Пьяцци Смит был горд плодами своего многолетнего труда, однако он оказался не одинок в попытке очистить солнечный спектр от земных помех[110]. На собрании Британской ассоциации развития науки в 1882 г. несколько других ученых заявили о своем приоритете в решении проблемы отделения солнечных спектральных линий от линий сухой и влажной атмосферы. Тем не менее связанный с этим вопрос, имеют ли кислородные полосы частично солнечное происхождение, оставался без ответа до начала 1890-х гг. В 1893 г. 69-летний Жюль Жансен поднялся на Монблан и попытался оттуда разглядеть кислородные линии в солнечном спектре. Но ничего подобного он не обнаружил, и это было принято как убедительное доказательство того, что на Солнце кислорода нет. Спектроскоп продолжал удивлять своей способностью проникать в атмосферы самых далеких небесных тел.

В то время как научное сообщество продолжало увлеченно искать следы новых веществ в атмосфере Солнца, Земли, других планет и даже в зодиакальном свете, о Пьяцци Смите все больше забывали. Свой последний исследовательский проект ученый осуществил почти в одиночку. Таков был итог его жизненного пути, на протяжении которого он познал и удовольствие независимого научного поиска, и сопутствующую этому горечь отчуждения. Увлеченность Пьяцци Смита пирамидологией привела к тому, что он был изгнан из Королевского общества и научного сообщества в целом. Его спектроскопические исследования по-прежнему были безупречны, но упорная приверженность использованию британского дюйма в качестве меры длины значительно ограничивала практическую ценность составленных им карт. В конце концов Пьяцци Смит отошел от дел. Теперь у него было время, были инструменты и несколько верных помощников. И были облака. Они величаво проплывали мимо высоких окон его дома в Рипоне в графстве Йоркшир. Ученый запечатлевал их, направляя фотокамеру вверх, чтобы исключить из поля видимости даже верхушки деревьев.

Итак, спустя почти 20 лет он вернулся к фотографированию облаков в поисках способа стандартизировать наблюдения за ними так же, как спектроскоп стандартизировал наблюдение света. Но если более ранний проект был предпринят с целью продемонстрировать его результаты более широкому сообществу наблюдателей, то эта последняя работа, проведенная в 1892–1893 гг., представляла собой невозможную, почти безумную попытку запечатлеть лик небес. Сам Пьяцци Смит мягко подшучивал над своим занятием, называя его «любимым трудом на благо метеорологических исследований в дни старости и слабеющих способностей». В основе проекта лежал набор фотографий, которые, являя собой крошечное окно в мир без всякого намерения или стремления выйти за его рамки, символизировали решительный отказ от коллективного научного знания. Из сотен сделанных им фотографий он отобрал 144 лучших, объединил их в три массивных тома в дорогих кожаных переплетах и снабдил рукописным предисловием, в котором четким и твердым почерком подробно описал характер своего проекта. Эти тома вмещали в себя тысячи часов кропотливого труда, но их почти никто не прочитал. Они так и не были опубликованы и не привлекли к себе широкого внимания, оставшись в истории памятником ученому-одиночке, посвятившему жизнь наблюдению за природой[111].

Между тем проект Пьяцци Смита оказался как нельзя более своевременным. Почти в то же время, когда он в одиночестве посвятил себя «любимому труду» по фотографированию облаков, в 1891 г. участники международной конференции в лице 31 директора метеорологических служб со всего мира, вдохновленные установленным Эберкромби фактом универсальности облачной классификации, приняли решение о запуске международного проекта по картированию облаков. В теории (и, если удастся, на практике) этим проектом планировалось охватить весь земной шар. Будущий Международный облачный атлас должен был уточнить классификацию Говарда и подвести прочный научный фундамент под основанные на несистематических наблюдениях утверждения Эберкромби об универсальности облаков. Возглавляемый шведом Гуго Гильдебрандсоном и французом Леоном Тейсереном де Бором проект по составлению облачного атласа был порождением имперского мышления, уверенности в том, что небо можно упорядочить так же, как с помощью телеграфных линий и сети железных дорог удалось упорядочить поверхность земли. Проект был не только глобальным по охвату, но и продвигал глобальное научное сотрудничество – то, что его авторы назвали «исследованием форм и движений облаков посредством согласованных наблюдений в различных институтах и обсерваториях по всему земному шару»[112]. Иными словами, он являл собой полную противоположность одинокому сподвижничеству Пьяцци Смита.

Благодаря Международному облачному атласу облака превратились в стандартизированные объекты, которые можно было надежно идентифицировать на основе изображений – так же, как любители птиц идентифицировали пернатых по рисункам в справочнике-определителе для натуралистов. Описания сопровождались великолепными цветными фотографиями, и утверждалось, что типы облаков универсальны, то есть одинаковы в любой точке планеты. Но составителям не удалось заснять все 16 основных типов облаков: такие разновидности, как stratus (слоистые), alta stratus (высокослоистые) и nimbus (дождевые), оказались неуловимы для фотокамер того времени. Поэтому наряду с цветными и черно-белыми снимками на страницах присутствовали литографии – старый добрый способ запечатления облаков. Смешение разных типов иллюстраций говорило о том, что достижение совершенного визуального представления этих универсальных, но эфемерных сущностей невозможно. Наблюдение за облаками было активным и динамичным процессом: вести его требовалось различными способами и в разных местах. Такой подход доказал свою жизнеспособность. После первой публикации Международный облачный атлас выдержал множество обновленных переизданий. Для фиксации облаков по-прежнему используется фотография, а в облачном атласе представлено глобальное знание, создаваемое наблюдателями из разных уголков планеты, как и задумывалось Гильдебрандсоном и Тейсереном де Бором в далеком 1896 г. В этом смысле будущее метеорологии оказалось таким, каким они его представляли.

Однако в другом эта наука сильно изменилась. Систематизация оказалась лишь первым шагом. Как только был утвержден порядок классификации – не одиночным наблюдателем вроде Пьяцци Смита, а комитетом, представлявшим международное сообщество, – следующим шагом стал поиск ответов на гораздо более сложные и глубокие вопросы, а именно: что означали определенные типы облаков, почему и как они образовывались, что управляло погодой? При всей своей значимости Международный облачный атлас был всего лишь скромным заделом в преддверии будущей колоссальной работы, в успехе которой пока никто не мог быть уверен.

Пьяцци Смит не участвовал в этом проекте. Вся его жизнь и кипящая энергия были направлены на то, чтобы отстаивать убеждение: наблюдение является самоцелью, высшей деятельностью, оправдывающей себя в моральном и научном плане. Наблюдение за самыми трудноуловимыми объектами, такими как далекие звезды, непрерывно меняющийся спектр, облака, было для него в равной мере интеллектуальным и духовным упражнением. Что же касается таких задач, как исследование физики Солнечной системы или «взлом кода» погоды, скрывающегося за расплывчатой, постоянно смещающейся дождевой полосой на спектре, или систематизация бесконечно изменчивых, стремительно плывущих облаков, то Пьяцци Смит оставлял их другим. Он искал не объяснения, а совсем иное, гораздо более глубокое – следы Божественного присутствия. «И по сей день, что бы ни говорила наука в своих схоластических объяснениях, – рассуждал Пьяцци Смит, – и учитывая то, как далека она от своей цели свести переменчивые красоты спокойных летних небес или величественных скоплений грозовых туч… к не более чем нескольким механическим процессам, описывающим всю их сущность и происхождение, нам остается лишь благоговейно созерцать те формы красоты, которые столь часто и щедро демонстрируются пред нашим невнимательным взором в облаках». В конечном итоге облака притягивали Пьяцци Смита не потому, что были так трудноуловимы и сложны для научного изучения, а потому, что позволяли увидеть Бога. Доступные взору каждого, они были свидетельством Божественного порядка, несущим в себе «зримый отпечаток великого невидимого Разума, который упорядочивает все, что мы видим»[113]. На закате своей напряженной и бурной жизни Пьяцци Смит обрел утешение в том порядке, который наконец-то открылся ему среди кажущегося хаоса небес.

В 1903 г., сразу по прибытии в Индию, 35-летний Гилберт Уокер отправился в предгорья Гималаев. Целью его путешествия была Шимла, летняя столица Британской Индии, где располагался Метеорологический департамент. Ему предстояло занять пост, который станет вершиной его карьеры, – директора Индийских метеорологических обсерваторий[114].

Последние 15 лет этот высокий худощавый человек провел в основном в кембриджском Тринити-колледже среди других столь же увлеченных наукой одиночек. Сам он был математиком. Теперь же он должен был возглавить крупнейшую метеорологическую сеть в мире, хотя почти ничего не знал ни о погоде, ни о том, как управлять сотней обсерваторий и десятками тысяч метеонаблюдателей. Но именно это незнание в каком-то смысле и стало причиной его назначения. Ситуация была настолько отчаянной, а проблема, с которой столкнулись его наниматели, настолько неразрешимой, что отсутствие у Уокера каких-либо знаний и опыта в метеорологии было сочтено преимуществом. Когда ничто не срабатывает, возможно, стоит попробовать нечто принципиально иное. К тому же у Уокера имелось одно важное достоинство: он был талантливым математиком. Это и стало решающим фактором, заставившим его предшественника Джона Элиота поставить на кон репутацию и рекомендовать на свой пост этого человека.

Город, в который направлялся теперь Уокер, был необычен не менее, чем его новое назначение. Это был оазис прохлады среди жарких тропиков, маленький обитаемый островок в густонаселенной стране, отдаленный анклав, из которого Британия правила своим самым обширным колониальным владением. Расположенная на высоте чуть более 2200 м над уровнем моря, почти в 1600 км от Калькутты, в летние месяцы Шимла становилась спасительным убежищем от дурманящей жары, царившей на равнинах. Кроме того, это было безопасное и во многих отношениях удобное место. Раскинувшийся на террасах крутого горного склона, город служил надежной цитаделью. «Здесь, – гласил один из имперских атласов, – планируются войны, заключается мир, ведется борьба с голодом»[115].

Эта фраза, собственно говоря, и объясняла назначение Уокера.

Британской администрации в Индии было хорошо известно, что удаленность может давать силу – тем большую, чем с большего расстояния она действует. Но администрация не знала другого и надеялась, что Уокер поможет это узнать: какая сила вызывает муссонные дожди, от которых зависело благосостояние – и выживание – десятков миллионов индийцев, а значит, и богатство Британской империи.

* * *

Сама по себе идея решить эту проблему с помощью математики не выглядела такой уж необычной. Уже давно, по крайней мере с тех пор, как Галилей провел свои эксперименты с падающими телами, ученым стало ясно, что с помощью чисел можно раскрыть законы природы. И необходимость привлечь математическую науку к изучению земной атмосферы также была очевидна с тех пор, как начали собираться количественные данные о давлении и температуре. В последние три десятилетия XIX в. объемы данных, требовавших анализа математическими методами, стремительно росли. Автоматические обсерватории, созданные Метеорологической службой после смерти Фицроя, изо дня в день в непрерывном режиме вели регистрацию погодных условий. Тем же самым занимались легионы педантичных наблюдателей – в том числе моряки военных и торговых флотов ведущих мировых держав. Активный рост объемов метеонаблюдений в десятилетия, предшествовавшие прибытию Уокера в Индию, объяснялся той простой причиной, что погода играла очень важную роль в управлении империями. По мере того как они росли, расползаясь по земному шару, расширялся и сбор метеорологических данных.

Раздел метеорологии, занимающийся сбором и анализом данных о погоде, получил название «климатология». Родом из немецкого, этот термин вошел в употребление в английском и французском языках в первые десятилетия XIX в., а с 1840-х гг. получил широкое распространение. Во многом это произошло благодаря влиянию Александра фон Гумбольдта, стоявшего у истоков этого научного направления (одно из первых упоминаний данного термина встречается во французском переводе его работы)[116]. Гумбольдтовская концепция климата была связана с его пониманием единства природы, которое, по его мнению, вовсе не означало климатического единообразия. Вместо этого мириады физических сил, комбинируясь, создавали климатические различия – отдельные зоны, часто располагавшиеся вертикально, где существовали определенные устойчивые условия с точки зрения температуры и осадков и где, соответственно, обитали определенные виды растений и животных. Но если учесть, что физические силы природы находились в постоянном движении, то неясно, каким образом они комбинировались так, чтобы создавать в определенных географических зонах стабильные климатические области, которые можно было исследовать, описать, после чего, если так можно выразиться, надолго о них забыть. Гумбольдт полагал, что эта стабильность сохраняется на длительное время.

Это исследовательское, нацеленное на поиск единства направление климатологии, созданное Гумбольдтом, требовалось совместить с другим ее направлением, возникшим на основе статистического подхода. И в Англии, и в Пруссии национальные службы по сбору метеорологических данных создавались на основе государственных статистических бюро или же оказывались тесно связаны с ними. Было очевидно, что понимание климатических и погодных закономерностей сулит огромные практические выгоды, точно так же, как и получение знаний в области астрономии, ботаники, геодезии и магнитного поля Земли, – все это позволяло лучше изучить имперские владения и, соответственно, управлять ими с максимальной эффективностью. Вероятно даже, получение метеорологической информации, которая могла быть преобразована в средние климатические показатели, отвечало задачам государства в наибольшей степени. Собирая данные о погоде, как они уже начали собирать данные о своих гражданах, правительства надеялись привнести хоть какую-то степень контроля в эти самые сложные в управлении и зачастую непредсказуемые сферы[117].

Юлиус фон Ханн, директор Центрального бюро метеорологии и геомагнетизма в Вене, и Владимир Кёппен, директор Германской морской обсерватории в Гамбурге, в полной мере разделяли убежденность Гумбольдта в том, что «лицо Земли» может быть досконально измерено и изучено. Однако они расходились со своим великим предшественником в вопросе о том, что такое климат и, следовательно, как его нужно изучать. Движимые научным любопытством, располагая средствами и ресурсами своих ведомств, Ханн и Кёппен преобразовали подход ученого-одиночки в систематическую дисциплину. Параллельно с этим гумбольдтовское определение климата с его акцентом на взаимосвязи между живыми существами и окружающей средой уступило место новому определению, в котором климат рассматривался с точки зрения устойчивых климатических зон, выделенных на основе усредненных метеорологических данных. Климат, по определению Ханна и Кёппена, представлял собой усредненную погоду.

Но еще более важным, чем точное (как показало будущее) определение климата, был тот фундамент, который эти два человека заложили для развития климатологии. Под руководством Ханна и Кёппена она стала наукой строгих измерений, проводимых в строго контролируемых условиях. В 1883 г. Ханн опубликовал «Руководство по климатологии», в котором изложил пошаговую стратегию развития этой науки, отчасти напоминавшую стратегию военного наступления. Одним из направлений этого развития была картография, и на рубеже веков Владимир Кёппен поставил на вооружение климатологии климатические карты, на которых были визуально обозначены разные климатические зоны – «тропический климат», «полярный климат», «субтропический климат», «средиземноморский климат» и т. д., – определенные на основании средних значений нескольких типов метеорологических данных.

Между тем то, что было слабым местом климатологии, оказалось также залогом ее успешного развития: изучение климата требовало огромного количества данных. Во времена Ханна и Кёппена телеграфная связь, почтовая служба и издательское дело были такими же важными инструментами климатологической науки, как барометры и термометры. Составление карт требовало отлаженной системы измерений и их передачи, а также, что не менее важно, системы печати и распространения. В первые несколько десятилетий после запуска этот всеохватный климатологический проект поглощал невероятное количество энергии.

Несмотря на активную деятельность по развитию климатологии, Ханн не менее настойчиво стремился очертить ее границы, продвигая свой взгляд на эту дисциплину. «Климатология, – писал он, – является всего лишь частью метеорологии, которая имеет гораздо более пространное поле деятельности». Климатология носит описательный характер, тогда как метеорология, имея своей целью «объяснение различных атмосферных явлений с помощью известных физических законов», является в большей степени теоретической наукой. Тем не менее эти две дисциплины тесно связаны между собой: климатология является неотъемлемой частью метеорологии и свою неспособность объяснить что-либо компенсирует широтой охвата. Будучи, прежде всего, наукой наблюдения, климатология нацелена на создание «мозаичной картины различных климатов» – очень упорядоченной картины, основанной на систематическом представлении фактов. Таким образом «обеспечиваются порядок и единообразие, проясняется взаимодействие между различными климатами и климатология становится научной областью познания». Как отмечает Дебора Коэн, это делало климатологию (по крайней мере, потенциально) наукой «сложных целостных систем», тогда как метеорология стремилась свести атмосферные явления к «более простым, легче поддающимся теоретическому объяснению элементам»[118].

Между убежденностью Ханна в описательном характере климатологии и его амбициозной надеждой на то, что она может стать настоящей наукой, существовал явный разрыв[119]. Как именно перейти от сбора данных о средних значениях осадков и температуры к основанной на физических законах науке, оставалось неясным. В «Руководстве» Ханна прослеживалось глубоко противоречивое отношение к климатическим изменениям. Было очевидно, что для трансформации климатологии в науку она должна заниматься их изучением, но в каких пределах? В заключительном разделе, называвшемся «Изменения климата», Ханн рассмотрел палеоклиматические изменения, такие как ледниковые периоды, а также теории Кролла и других ученых, пытавшихся объяснить их. Он рассмотрел проблему изучения более краткосрочных климатических осцилляций, которые могли быть связаны с солнечными пятнами. Однако в обоих случаях Ханн продемонстрировал непоколебимую приверженность методу усреднения, когда за основу берется период стабильности. Чтобы получить среднее значение, объяснял Ханн, необходимо определить период времени, в течение которого оно применимо. Этого метода более чем достаточно, чтобы идентифицировать колебания выше и ниже среднего значения. Иными словами, изменение относилось только к некоему фиксированному периоду, для которого могут быть определены средние значения[120].

Этот подход был основан на предположении о стабильности, но на практике он позволял Ханну (и другим) выявлять климатические аномалии. Это стало возможно благодаря созданию статистических таблиц, которые представляли собой рудиментарную модель климатической системы. Объединяя усредненные данные о погоде из разных частей планеты, эти таблицы позволяли Ханну и другим находить закономерности в числах. А поскольку эти числа отражали средние погодные значения – то, что Ханн определил как климат, – появлялась возможность установить взаимосвязи между более долговременными характеристиками атмосферы. Конечно, процесс усреднения игнорировал динамику, но Ханн считал это задачей метеорологии – раскрыть и описать то, что он называл «причинами, лежащими в основе последовательности атмосферных процессов»[121]. Тем не менее Ханн призывал обращать внимание не только на средние значения, но и на отклонения от них. Как утверждает Дебора Коэн, отчасти это было вызвано стремлением выковать национальную австрийскую идентичность, для чего требовалось соединить все многообразие климатических режимов в гармоничное имперское целое. С точки зрения статистики это означало внимание как к глобальным, так и к локальным показателям. Как ни странно, на практике оказалось, что именно средние значения делали отклонения – и скрытый в них динамизм – максимально видимыми. В результате подход Ханна парадоксальным образом вымостил путь к новой климатологии, сосредоточившей свое внимание именно на изменчивости климатических систем, а не на стабильности отдельных климатических зон[122].

Когда Уокер прибыл в Шимлу и занял пост директора Индийских метеорологических обсерваторий, он вступил именно в это неопределенное пространство между стабильностью, создаваемой статистикой средних климатических значений, и изменчивостью, для поиска которой могли быть использованы эти данные. Считать ли климатическую систему стабильной по своей природе или изменчивой, зависело от того, кто занимался исследованиями. Но в основе любого из этих подходов лежала идея системы. А она была порождением империи в той же мере, в какой им был сам Гилберт Уокер или мешки с пшеницей, от которых зависела не только прибыль, но и выживание очень многих людей.

* * *

В действительности Индия и, в частности, британская администрация столкнулись не с одной, а сразу со множеством проблем. К 1903 г., когда Уокер прибыл в Индию, там в течение трех из последних семи лет – в 1896, 1899 и 1902 гг. – не было летних муссонных дождей. Коротая и простая фраза не позволяет передать масштабы бедствия, вызванного этим обстоятельством.

От голода умерли миллионы, хотя точное количество жертв так и осталось неизвестно. В статье, опубликованной в медицинском журнале The Lancet в 1901 г., приводилась цифра в 19 млн погибших за последние пять лет, что было эквивалентно половине всего населения Великобритании и составляло примерно 8 % населения тогдашней Индии[123]. Катастрофический неурожай зерновых наблюдался на территории, по размерам в три раза большей, чем Великобритания.

Между тем это не было природным катаклизмом. Слово «нехватка», которое использовалось (и продолжает использоваться) в отношении муссонных дождей, подразумевало, что дожди должны идти каждый год. Но на самом деле переменный характер этих осадков – включая полное их отсутствие в течение нескольких лет – был нормальной, а не аномальной особенностью индийского климата. Муссоны всегда отличались непредсказуемым нравом, в одни годы даруя живительную влагу, в другие – нет. В прошлом в засушливые годы также наступал голод, но смертность от него никогда не была настолько высока, как при британском правлении. В 1876–1878 гг. она достигла пика: тогда в Британской Индии и на соседних территориях он унес жизни от 6 до 10 млн человек.

В значительной мере в этом была повинна Британская империя. Навязывая Индии денежную экономику, британцы разрушили традиционную систему взаимопомощи и создания зерновых резервов, которая позволяла земледельцам накапливать запасы зерна за счет излишков, выращенных в урожайные годы, и затем использовать их, чтобы пережить неурожайный период[124]. Полностью скупая собранный урожай, британцы уничтожили этот складывавшийся веками механизм выживания, предложив взамен только деньги – и ничего больше.

В самый разгар голода королева Виктория была провозглашена императрицей Индии. Имперская корона была слепа к страданиям индийцев – сознательно и даже подчеркнуто. Лорд Литтон, поэт и вице-король Индии, был верным последователем идей Адама Смита, заявившего, что во время голода в Бенгалии в 1770 г. британское правительство своими «ненадлежащими» попытками вмешательства только ухудшило ситуацию. По словам Смита, так называемые «гуманитарные истерики», результатом которых была отправка денег в помощь голодающим, на самом деле лишь подталкивали Индию к банкротству. Лучше всего было ничего не делать. Если позволять голоду вспыхивать и угасать своим чередом, такие краткосрочные вспышки будут естественным образом корректировать экономический цикл и, подобно тому как череда частых возгораний предотвращает катастрофические лесные пожары, ограничат потенциал гораздо более масштабных бедствий. В этом смысле голод был естественным социальным и экономическим явлением, своего рода встроенным механизмом, позволявшим удерживать размер населения Индии в равновесии с ее ресурсами, а также поддерживать высокие цены на зерно. Любая попытка ограничить масштабы голода, заявил Литтон Законодательному совету в 1877 г., лишь усугубит проблему перенаселения[125]. Хладнокровно оперируя цифрами человеческих жизней, Литтон подчеркнул, что, поскольку от голода умирают в основном самые бедные, любые действия, направленные на их спасение, только увеличат долю населения, живущего в нищете. Между строк читалось: лучше дать этим беднякам умереть, чем и дальше обрекать на нечеловеческое существование.

При всей очевидности провала своей политики британские правители не желали признавать ошибки. Путешествуя по стране, где совсем недавно 10 % населения умерло от голода, вице-король Индии лорд Элгин, глядя из окна своего роскошного вагона, увидел «землю, процветающую даже несмотря на то, что в последнее время выпадало мало дождей»[126]. Эти «героические» акты самообмана не отменяли, однако, того, что требовалось что-то предпринять. После Великого голода 1876–1878 гг. была учреждена специальная комиссия, которой предстояло решить, как избежать подобных катастроф в будущем. Комиссия провела консультации с экспертами в области медицины, экономики и сельского хозяйства и разработала региональные законы, призванные обеспечить своевременное оказание помощи на местах в периоды голода. Что же касается метеорологии, то, как сетовали члены комиссии, она ничем помочь не могла. Будущее, безусловно, должно было привнести ясность в понимание «природы периодичности» муссонных дождей, однако современная метеорология была бессильна предсказать это погодное явление. Да, засухи и голод были неизбежны, но самым удручающим было то, что «они обрушиваются на нас почти без предупреждения и с очень нерегулярными интервалами»[127]. С 1880-х гг. метеорологи пытались делать прогнозы относительно муссонных дождей, но, после того как они не смогли предсказать их отсутствие в 1901–1902 гг., программа была закрыта. Такое решение разочаровало многих, кто считал прогнозы полезными, даже если те не всегда оказывались точными. Один из обозревателей Times of India справедливо замечал, что «в такой преимущественно сельскохозяйственной стране, как Индия, множество земледельцев не могут не задать разумный вопрос, почему им было отказано в той помощи, которую мог бы предоставить Метеорологический департамент»[128]. Но подобные вопросы наталкивались на глухую стену, и члены комиссии лишь выразили надежду на то, что другие имперские технологии отныне будут поставлены на службу индийскому народу. Предполагалось, что построенные британцами железные дороги и система телеграфной связи, которые в обычное время использовались в коммерческих целях – для перенаправления потоков зерна, главной экспортной культуры Британской Индии, – в случае будущих засух будут использоваться для доставки продовольственной помощи в пострадавшие районы, что позволит выровнять спрос и предложение и предотвратить резкий скачок цен на зерно.

Однако, когда наступил очередной голод, все произошло с точностью до наоборот. Железная дорога использовалась для перевозки зерна не в те районы, где в нем нуждались голодающие, а туда, где его можно быть продать с максимальной прибылью. Телеграфная связь помогала спекулянтам контролировать рынки зерна. Благотворительной помощи было совершенно недостаточно, чтобы помочь миллионам голодающих. Отчаявшиеся родители, не способные прокормить своих детей, продавали их за гроши или, не сумев найти покупателей, отдавали бесплатно. Один британский корреспондент описал свой визит в детский дом, где у детей руки были не толще его большого пальца, а ребра проступали сквозь кожу «как проволочная клетка»[129].

* * *

Такова была ситуация и в первый день 1904 г., когда Гилберт Уокер наконец приступил к работе. Какой бы странной и даже абсурдной ни казалась идея привлечь для решения этой проблемы человека вроде Уокера, было несколько причин считать, что именно он сумеет в конце концов разгадать тайну муссонных дождей и научится их предсказывать. Во всяком случае, прежде Уокер всегда оправдывал возлагавшиеся на него надежды. А началось все с того, что на одном из школьных уроков латыни он вопиющим образом перепутал спряжение латинского глагола. Изгнанный из мира классической филологии, Гилберт был взят под опеку учителем математики, который не уставал поражаться тому, с какой легкостью его ученик применял математические знания на практике, и пророчил ему великое будущее.

С 17 лет Уокера привлекало все, что крутилось или вращалось. Еще в школе он сделал своими руками гироскоп, который принес ему почетную медаль – и бремя надежд. После школы он поступил в Кембридж, где изучал прикладную математику у таких ведущих ученых того времени, как Дж. Томсон и Дж. Дарвин, а в свободное время занимался метанием бумеранга на просторных зеленых газонах, которые начинались сразу за университетскими зданиями и тянулись до самой реки. В конце концов он научился бросать изогнутый кусок дерева так, что тот улетал вдаль, почти пропадая из виду, после чего совершал невероятный дугообразный разворот и возвращался точно ему в руки. Довольно-таки эксцентричное увлечение в те времена, когда большинство молодых людей предпочитало тренировки по гребле на реке Кем.

Уокер с головой погрузился в математику, и в частности математическую физику, которая составляла основу программы Кембриджского университета (и позволяла ему понять, каким образом объекты – те самые бумеранги – перемещаются в абстрактном геометрическом пространстве). По окончании трех лет обучения он не только успешно сдал славившийся сложностью выпускной экзамен по математике, но и получил наивысший балл, сполна оправдав те надежды, которые возлагали на него школьные учителя, университетские преподаватели и родители. Но это достижение далось ему дорогой ценой. Он все серьезнее страдал «нарушениями» здоровья, как это деликатно называлось, и был вынужден на время покинуть место, где изнурительным трудом достиг своих математических высот. Проведя три зимы в санатории в Швейцарии, Уокер справился наконец с психическим расстройством, вызванным тем колоссальным напряжением, без которого было невозможно жонглировать числами так, как это делал он[130].

Джон Гопкинсон, также выпускник математического факультета Кембриджа, ставший инженером, однажды сказал: «Математика – очень хороший инструмент, но очень плохой мастер»[131]. К тому времени, когда Уокер прибыл в Индию, он хорошо понимал, что это значит. Сама по себе чистая математика была сложной, опасно трудной для ума, но при этом бесполезной наукой. Бумеранги с их выверенной траекторией возвращения не помогали справиться с ущербом, наносимым интенсивной работой мысли. В Швейцарии Уокер нашел целебное средство – катание на коньках. Легкое скольжение, морозный воздух и чистое небо над головой успокаивали и проясняли его разум. Изогнутый след от коньков на льду повторял изгиб бумеранга. Он ощущал, как внутри начинала расти кривая обратной зависимости, которая постепенно восстанавливала и упорядочивала его внутренний мир, расстроенный сверхчеловеческим умственным напряжением. Так, на коньках, он и выскользнул из цепких лап болезни. Вернувшись в Кембридж, ученый несколько лет читал лекции, пытаясь найти подходящую тему, которая позволила бы уравновесить легко воспаряющий математический разум и удержать его от падения в пропасть. Некоторое время Уокер занимался электродинамикой и решением проблемы, которую предложил ему научный наставник.

И вот, когда ему исполнилось 35 лет, судьба Уокера совершила крутой поворот: он получил предложение возглавить сеть Индийских метеорологических обсерваторий и присоединиться к тонкой, но быстро растущей прослойке научных кадров, входившей в систему Британского Раджа. В попытке раскрыть тайну муссонных дождей его предшественники испробовали все возможные средства, имевшиеся тогда в распоряжении метеорологической науки, от составления карт штормовых систем до проверки гипотез о влиянии снегопадов в Гималаях на уровень осадков в Индии в следующем году. Но вывод, к которому они пришли, был неутешителен: взаимосвязи между различными аспектами погоды, имевшими для Индии наибольшее значение, были слишком сложны, чтобы даже самые проницательные ученые умы могли взломать их код. В прошлом фундаментом метеорологии всегда была физика. Метеорологи стремились представить все и вся визуально – как взаимодействуют между собой движущиеся массы воздуха в атмосфере и массы воды в океане. Однако в Индии они потерпели неудачу и теперь надеялись, что кто-то вроде Уокера, для кого числа были рычагом, с помощью которого можно взломать самую закрытую систему, сумеет сделать это и с индийским климатом. Узнав новость о назначении Уокера, Кливленд Эббе написал ему поздравительное письмо, в котором выразил надежду на то, что «поставленные перед новым классом проблем, ваши мысли сосредоточатся на динамической метеорологии, что будет огромным преимуществом для этой сложной области науки»[132].

Как оказалось, предложить Уокеру Индию как поле научных изысканий было все равно что предложить ему весь мир.

* * *

К 1904 г. и Британская империя, и метеорологическая наука достигли самых дальних уголков планеты, охватив если не весь, то почти весь земной шар. Британская империя пребывала близко к вершине своего могущества, занимая почти четверть территории Земли и правя пятой частью ее населения. В Индии, самом крупном их колониальном владении, британцам принадлежала территория примерно в 4 млн кв. км, что в десять раз превышало площадь самой Британии. Это делало их правление по определению ненадежным, что наглядно показало кровавое восстание 1857 г.

Проблемы, с которыми сталкивались Британская империя и метеорологическая наука, были на удивление схожи. И та и другая стремились взять под контроль неуправляемые явления и процессы, протекающие очень далеко от канцелярий, где производились расчеты и анализ. Понятие имперской метеорологии, которое отстаивал редактор журнала Nature Норман Локьер, было в некотором роде тавтологией. Империя была метеорологией, а метеорология была империей. Практическую суть этого в 1909 г. лаконично выразил министр финансов Индии Гай Уилсон, заявивший, что «бюджет Индии – это азартная игра на дождь».

Британское правление в Индии было бы немыслимо без использования технологий. Немало сказано о роли железных дорог, телеграфа и пароходов в объединении всех частей империи во времени и пространстве. Но не менее важную роль, пусть это часто упускается из виду, играла и бюрократическая машина с ее канцеляриями, где собирались, сортировались и обрабатывались потоки информации, на основе которой затем принимались решения. Эти канцелярии были узлами обширной имперской сети, все нити которой сходились в Лондоне. Но эта сеть включала и Калькутту, и Шимлу, и множество отдаленных полевых станций, откуда отправлялись и где принимались телеграфные сообщения. Небольшие, хорошо организованные конторы с минимальным штатом работников, обеспечивавших бесперебойное движение информационных потоков, вносили свой важный вклад в управление миллионами подданных британской короны.

Благодаря мощи технологий и бюрократической машины расстояние, некогда бывшее врагом, с которым приходилось сражаться, превратилось для Британской империи в ценное преимущество. Вместо того чтобы бросать вызов власти, оно стало рассматриваться как знак ее могущества. Крошечное почтовое отделение на индийской чайной плантации на берегу речушки, в которой мирно плескались слоны, при ближайшем рассмотрении обнаруживало тянущийся от него провод – свидетельство гордого статуса узла в глобальной сети имперского правления и контроля. Поскольку официальные газеты и журналы любили публиковать подобные фотографии, расстояние стало символом Британской империи – великой мировой державы, над которой никогда не заходит солнце.

Однако оно имело не только символическую, но и экономическую ценность. Благодаря быстрым и надежным пароходам англичане могли есть хлеб из индийского зерна, находясь при этом на комфортном и безопасном расстоянии от земли, на которой оно выращивалось, и от солнца и дождей, от которых зависел урожай. Индия стала для Британии житницей и золотым дном. К 1904 г. она превратилась в крупнейший источник британского импорта и одновременно крупнейший экспортный рынок[133]. И она была ценна для Британии не вопреки, а благодаря удаленности от Лондона.

Расстояние приводило в движение весь имперский механизм. Оно было такой же важной составляющей успеха, как контроль на местах. И это во многом предопределило открытие Уокера, которое сам он назвал мировой погодой. В его распоряжении оказались данные, собираемые на самых больших расстояниях, какие только можно было представить, и ученый использовал их, чтобы разрешить величайшую загадку, приведшую его из мирного Кембриджа на войну муссонов и засух в далекую Индию.

* * *

Те же климатические особенности, которые осложняли жизнь британским правителям, делали Индию уникальным местом для метеорологических исследований. Этому способствовали и ее фантастическое географическое расположение, и невероятные масштабы: все в Индии было огромным. Отделенная от соседей по региону политически, как британский протекторат, она также была отделена от них физически: с севера – Гималайским хребтом, а с трех других сторон – океаном. Раскинувшись на четверти земных широт, она демонстрировала впечатляющий диапазон климатических условий. При этом, в отличие от Британии, где погода менялась почти ежедневно, в Индии, в силу ее масштабов и климатических особенностей, она была более устойчива и могла сохраняться месяцами, что значительно упрощало измерения и расчеты. Иными словами, Индия была местом, где изучать погоду было удобнее, чем где-либо еще на планете. Один из предшественников Уокера – Генри Бланфорд без тени иронии писал, что «упорядоченность и регулярность являются такими же показательными характеристиками здешних атмосферных явлений, как капризность и неопределенность оных в Европе»[134]. Отчасти это связано с географической протяженностью, объяснял он. В Индии «всеобщие закономерности имеют возможность продемонстрировать общие результаты», а так называемые «возмущающие воздействия носят регулярный и устойчивый характер»[135]. Любого, кто пытался изучать сводящую с ума своей изменчивостью английскую погоду, Индия поражала смелыми, размашистыми мазками метеорологической картины. В одних частях страны наводнения были почти нормой, тогда как в других преобладали пустынные условия. В среднем за год в деревне Черапунджи, расположенной среди холмов Ассама, выпадало более 11 684 мм осадков, тогда как в некоторых районах Верхнего Синда – менее 76 мм. В Индии происходили, казалось, невозможные вещи. В самых влажных регионах за день могло выпасть 635 мм осадков – столько же, сколько в Лондоне обычно выпадает за год[136]. При этом на пике жары в некоторых местах приборы регистрировали отрицательные показания влажности воздуха. А циклоны, регулярно обрушивавшиеся на индийские побережья, были несравнимо мощнее тех, что когда-либо видела Европа.

Это метеорологическое разнообразие имело множество форм, но в целом преобладал муссонный характер климата – устойчивое чередование сухого и влажного сезонов, длившихся по полгода. С октября по апрель над Индией с северо-востока, со стороны материка, дули сухие холодные ветры. В мае они меняли направление и начинали дуть со стороны океана, принося с собой влажный воздух, облачность и обильные осадки, не прекращавшиеся с июня по сентябрь-октябрь.

Муссоны – яркий пример парадоксальности Индии. Источник стольких страданий – непредсказуемость муссонных дождей могла стать ключом к раскрытию важнейших тайн погоды. О более явном сигнале, зафиксированном в бесчисленных показаниях тысяч дождемеров, самопишущих барометров и термометров, метеорологи не могли и мечтать. А такие выраженные сигналы давали метеорологии шанс трансформироваться в более надежную прогностическую науку. Именно это Норман Локьер обозначил как очевидную цель, твердо заявив, что «в метеорологии, как и в астрономии… нам необходимо отслеживать цикличность». Благодаря огромной протяженности Британской империи, география не могла и не должна была стать препятствием к этому. Если цикличность «не отслеживается в зоне умеренного климата, отправляйтесь в холодные или жаркие климатические пояса и ищите там», призывал Локьер своих коллег. «И если обнаружите, хватайтесь за нее, измеряйте и изучайте, чтобы понять, что она означает»[137].

Не увидеть цикличность муссонов было так же трудно, как не заметить идущего на вас слона. Гораздо сложнее оказалось определить, от чего зависели приносимые ими осадки. Отправной точкой поисков стало Солнце – единственное природное явление, еще более заметное, чем муссоны. Ученым уже был известен один солнечный цикл, связанный с появлением и исчезновением пятен на его поверхности. Эти темные пятна, впервые замеченные Галилеем, впоследствии внимательно изучались в попытке понять, какое влияние они могут оказывать на Землю. В XVIII в. астроном Уильям Гершель в поисках корреляции сравнил данные о солнечных пятнах с историческими данными о ценах на зерно, приведенными в знаменитом труде Адама Смита «Исследование о природе и причинах богатства народов». В 1830-х гг. в рамках «магнитного крестового похода» в разные точки земного шара были отправлены наблюдатели с магнетометрами, чтобы картировать магнитные токи Земли. В результате было сделано поразительное открытие: флуктуации земного магнитного поля совпадали по ритму с пятнообразовательной активностью Солнца. Интерес к солнечным пятнам возрос еще больше в 1850 г., когда Генрих Швабе опубликовал данные ежедневных наблюдений за солнечными пятнами, которые он вел почти четверть века. Это был самый полный на тот момент набор данных, на основе которых Швабе вывел 10-летний цикл нарастания и убывания пятен. Вскоре эта цифра была пересмотрена до 11 лет, а влияние солнечного цикла пятнообразования на Землю стало еще более очевидным после того, как в 1859 г. мощнейшая вспышка на Солнце привела к отказу телеграфа по всему миру (причем на некоторых телеграфных станциях вспыхнули пожары), «свела с ума» магнитные приборы и вызвала ярчайшие северные сияния даже на экваторе. После этих событий были выделены средства на строительство сети обсерваторий для наблюдения за Солнцем, а также для сбора и анализа данных о возможной связи между земными и солнечными явлениями (отправляясь в экспедицию на Тенерифе, Пьяцци Смит получил от ведущих ученых множество соответствующих запросов). Охваченные предчувствием, что они стоят на пороге раскрытия природных тайн, физики активно искали – и находили – связи между солнечными пятнами и магнетизмом, солнечными пятнами и температурой, солнечными пятнами и ветрами, солнечными пятнами и осадками. Эти связи зачастую можно было описать обезоруживающе простым языком, так что они казались очевидными. Чарльз Мелдрам, астроном Британской государственной обсерватории на Маврикии, так резюмировал свое открытие: «Много пятен – много ураганов; мало пятен – мало ураганов»[138].

Но несмотря на столь активные исследования, к началу XX в. никаких прямых физических связей между Землей и Солнцем, которые могли бы сравниться с открытием «магнитного крестового похода», обнаружено не было. Интерес к этой области постепенно угасал. «Солнцепятнопоклонничество», как уничижительно окрестили его критики, стало напоминать лженауку, последователи которой пытались в пучине данных отыскать несуществующие закономерности.

Лишь небольшая группа ученых осталась верна поискам связей между Солнцем и Землей. Эти физики были заинтересованы не столько в расшифровке «секретного кода» погоды, сколько в понимании фундаментальных физических связей между явлениями. В отличие от большинства физиков, изучавших поведение электричества, магнетизма и тепла в очень малых масштабах, эти ученые исследовали природу в масштабах Солнечной системы и всего космоса, опираясь на предположение о том, что «сила, не менее универсальная, чем сама гравитация, но с чьим способом действия мы еще не знакомы, пронизывает Вселенную и порождает, если так можно выразиться, некое неосязаемое взаимодействие между всеми ее частями»[139]. То, что Солнце каким-то образом влияет на земные явления, было очевидным и неоспоримым фактом. Но предстояло выяснить, что за сила – «не менее универсальная, чем сама гравитация» – была ответственна за это влияние. Ученые были убеждены, что физическое взаимодействие между Землей и Солнцем (среди прочих небесных объектов) играет важнейшую роль в протекании земных метеорологических, магнитных и электрических процессов. И хотя речь шла о колоссальных космических расстояниях, мыслили они на удивление чувственными образами. В их описаниях Земля и Солнце были настроены друг на друга, словно двое влюбленных. «О взаимоотношениях математического характера нам было известно и прежде, – писали два ведущих физика, – но эта связь кажется гораздо более тесной: они чувствуют вместе, пульсируют вместе, они чутки и восприимчивы, как мы сами»[140]. Слабые, расходящиеся подобно волнам возмущения могли возникать в любой точке Солнечной системы, не только на самом Солнце. Незначительные изменения в гравитационных полях других планет каким-то образом влияли на процесс солнечного пятнообразования, что в свою очередь оказывало непосредственное влияние на земную погоду. Она менялась за счет того, что Солнце, «воздействуя в разное время на разные участки воздушных и водных оболочек нашей планеты, производит океанические течения и воздушные потоки, а также, влияя на различные формы воды, присутствующие в этих оболочках, порождает дождь, облака и туман»[141]. Страстная вера в существование подобных связей вселяла в физиков надежду и придавала им силы, несмотря на отсутствие каких-либо результатов. Кажущаяся непостижимой изменчивость погоды говорила «не о ее свободе от законов», писали Локьер и Хантер, «но о нашем невежестве»[142]. В конечном итоге ученым удастся доказать, что все природные явления, включая самые переменчивые из них, осадки, подчиняются законам природы. Но для этого нужно было время…

* * *

…и данные, очень много данных. А их-то, по крайней мере у Уокера, было столько, сколько пожелаешь, и даже больше. Уокер не был физиком ни по образованию, ни по склонностям и не болел охотой за цикличностью. Но он был человеком, для которого цифры стали инструментом решения конкретных задач. Это требовало дисциплинированного подхода, и с той же дисциплинированностью, с какой он учился в Кембридже, Уокер изучал цифры, чтобы извлечь из них скрытый смысл.

Он добросовестно проверил наработки и гипотезы всех, кто занимался проблемой до него. Было бы неверно сказать, что ученый не руководствовался прошлым опытом. Вопросы, которыми он задавался, уже задавали до него другие: как могут быть связаны между собой очень далекие друг от друга явления? Это было характерно для имперского способа мышления, которое стимулировалось все теми же железными дорогами, телеграфом и бюрократическими структурами, обеспечивавшими существование империи. Уокер, как и любой другой человек, находился под влиянием окружающего его мира, прошлого опыта и задач, стоявших перед ним сейчас.

Первым делом ему требовалось собрать сами цифры, но это было проще всего. Он возглавлял самую передовую метеорологическую организацию в мире. Результаты измерений стекались в его кабинет непрерывными потоками день за днем, месяц за месяцем. Директор индийских обсерваторий не страдал от недостатка данных о муссонах. Так, в 1907 г. к нему поступали сведения о количестве осадков из 2677 точек, разбросанных по всей Индии. Нескольких десятков метеообсерваторий снабжали его показателями давления, температуры и скорости ветра, которые регистрировались вручную с восьмичасовым интервалом или же автоматически с помощью приборов-самописцев. Зная, что для расшифровки кода муссонов ему нужны данные, собранные в океане, он откомандировал в Калькутту и Бомбей двух клерков с единственным заданием – посещать все заходящие в гавань суда, чтобы копировать их метеорологические журналы и снимать показания корабельных барометров. Получить доступ к информации из воздушного океана – атмосферы – было гораздо сложнее, однако Уокеру требовалось создать, по возможности, трехмерную карту воздушных потоков, которые несли дождь или засуху. К 1904 г., когда он начал свою работу, исследователи муссонов были единодушны в том, что необходимо срочно получить как можно больше данных о среднем и верхнем слоях атмосферы, используя для этого любые возможные средства[143]. По распоряжению Уокера над Бельгией, а также над Бенгальским заливом и Аравийским морем запускались воздушные шары и змеи, поднимавшиеся на высоту до 4 км. А в самой Шимле он запускал гуттаперчевые метеозонды, оборудованные сверхлегкими приборами. Чтобы получить их обратно вместе с ценными результатами измерений, он прикреплял к шарам записки с обещанием щедро вознаградить того, кто вернет их целыми и невредимыми. Наконец, поскольку Генри Бланфорд считал важным фактором, влияющим на муссоны, снегопады в Гималаях, Уокер организовал из Шимлы фотосъемку гор, чтобы из года в год сравнивать уровни снежного покрова[144].

И еще он вел интенсивное почтовое и телеграфное сообщение с коллегами по всему миру. В его контору в Шимле еженедельно поступали подробные погодные сводки из Королевской обсерватории Альфреда, расположенной на Маврикии – там, откуда дули муссонные ветры. Обсерватории на Занзибаре и Сейшельских островах поставляли столь необходимые цифры по Индийскому океану. Чтобы получить данные по юго-западному муссону, он переписывался с Зомбой, Энтеббе, Дар-эс-Саламом, Каиром и Дурбаном в Африке, с Пертом, Аделаидой и Сиднеем в Австралии и с Буэнос-Айресом и Сантьяго в Южной Америке.

Вся эта информация казалась необходимой и многообещающей, но вместе с тем в таких объемах она грозила погрести под собой мечту о разгадке тайны муссонов. В этом и заключалась дилемма. Чтобы понять явление, его нужно было наблюдать, но оставалось неясно, где именно проходят границы муссонов. Это было частью ответа, который искал Уокер. Чтобы узнать ответ, ему, как и другим до него, нужно было забрасывать сети как можно шире. Но чем больше становился объем собираемых данных, тем сложнее было найти среди всех этих цифр то, что нужно.

«Проблема в том, что у нас слишком много наблюдений, – заметил Джон Элиот, – и слишком мало серьезного их обсуждения». Вместо того чтобы накапливать данные без учета того, как они могут быть использованы, пришло время «задавать направление и определять задачу наблюдений». Чтобы сделать наблюдения более осмысленными, стоило, по мысли Элиота, учитывать также сведения, получаемые в смежных областях науки, поскольку, «несомненно, существуют связи между определенными классами солнечных явлений и явлений земного магнетизма» и трудно предсказать, какие еще удивительные связи могут быть обнаружены[145]. Элиот предложил создать организацию, которая занималась бы сопоставлением наблюдений, проводимых по всей Британской империи.

Как заметил однажды выдающийся физик Арнольд Шустер, «наблюдения важны и их никогда не может быть достаточно, однако может оказаться слишком много… Не будет большим преувеличением сказать, что метеорология преуспела вопреки наблюдениям, а не благодаря им». Всегда существовала опасность, что сбор данных станет самоцелью, а наука превратится в «музей, предназначенный для хранения разрозненных фактов и развлечения энтузиаста-коллекционера»[146].

Но прежде чем определять место наблюдений в метеорологии, следовало определить природу самой метеорологической науки. Что такое метеорология? Должна ли она заниматься прогнозированием? Наблюдениями? Теоретическим объяснением? Или, что казалось наиболее разумным, всем вышеперечисленным сразу? Но в таком случае какую иерархию нужно установить для трех этих подходов к изучению атмосферы? Вопрос, может ли прогнозирование предшествовать теоретизированию, был потенциально взрывоопасен (достаточно вспомнить историю смерти Фицроя и последовавшее за этим закрытие программы метеопрогнозов). Некоторые считали, что прогнозирование без надлежащего теоретического фундамента недопустимо, потому что публика будет получать ошибочные прогнозы, а ученые тем самым выставят напоказ слабость и незрелость своей науки. Такой точки зрения придерживался, в частности, американский метеоролог Кливленд Эббе, который в 1890 г. написал, что «до сего времени профессиональный метеоролог слишком часто был только наблюдателем, статистиком и эмпириком – а не механиком, математиком и физиком»[147]. Другие были убеждены, что теории, не подкрепленные достаточными наблюдениями, так же бесполезны, как и наблюдения, не «заквашенные» (по выражению одного из комментаторов) на теории. Между тем, насколько бы принципиальными ни представлялись различия между метеорологией, базирующейся на теории, и метеорологией, основанной на практических наблюдениях, на деле эти два подхода не порождали два непримиримых лагеря. Один и тот же человек мог отстаивать их оба – все зависело от рассматриваемой проблемы. Например, Юлиус фон Ханн, который сделал больше, чем кто-либо другой, для формирования описательной, эмпирической традиции климатологии, ратовал за применение такой очень теоретической дисциплины, как термодинамика, при изучении атмосферных явлений[148].

Если Ханн рассматривал климатологию как спутницу и помощницу метеорологии, другие утверждали, что превратить изучение атмосферы в настоящую науку можно только на основе физики. Масштабы, на которых фокусировали свое внимание эти дисциплины, разнились почти так же сильно, как и их методы. Климатологи намеревались охватить своими картами (имеющих конечной целью обеспечение наиболее эффективного производства и извлечение ресурсов в имперских владениях) весь земной шар, а метеорологи сосредоточились на разработке физических теорий, которые по своему охвату могли быть региональными, локальными и даже, как в случае с облаками, гиперлокальными.

Острые дебаты на тему различий между метеорологией, климатологией и зарождающейся физической геологией (выросшей из исследований ледникового периода) показывали, что с середины и до конца XIX в. сама концепция погодных изменений оставалась в высшей степени неопределенной. Какие изменения следовало искать, какая научная дисциплина должна была это делать и с помощью каких инструментов – все эти проблемы в конце XIX в. горячо обсуждались. Но главным среди них был вопрос, что значит быть «настоящей наукой» – в какой мере она должна полагаться на сбор данных, а в какой – на теорию. Из этого вопроса проистекали все остальные, включая даже то, что именно считать данными.

На фоне этих дебатов Уокер и пытался раскрыть тайну муссонов. Но что он мог сделать, чтобы избежать того метеорологического «музея», о котором говорил Шустер, – не погрязнуть в завалах разрозненных фактов? В конце концов, отчасти благодаря работе своих предшественников, Уокер пришел к выводу, что нужно, во-первых, с локального, регионального и даже панрегионального уровня исследований перейти на глобальный, а во-вторых, отказаться от поисков цикличности в пользу чего-то принципиально иного. Вместо того чтобы охотиться за одним-единственным редким метеорологическим «зверем» – искать скрытую связь между двумя циклами, – он решил составить карту глобального погодного ландшафта.

Таким образом, незнание Уокером метеорологии стало его преимуществом. Не связанный никакими предположениями о том, какие именно атмосферные факторы могли влиять на муссоны, ученый решил, что ему нужен инструмент, с помощью которого он сумеет оценить их все и определить, какие из них наиболее важны. Такой инструмент предлагала статистика. Первым делом Уокер разработал методику расчета того, что он назвал достоверностью коэффициента корреляции между двумя факторами. Теперь можно было просеивать колоссальные объемы данных. До этого охотники за цикличностью полагались в основном на визуальную оценку. Они строили графики для каких-либо двух показателей (например, барометрического давления и появления солнечных пятен) и смотрели, не покажет ли сопоставление этих кривых какую-нибудь закономерность – либо особенно близкое совпадение, либо, наоборот, полное несовпадение, что могло свидетельствовать об обратной корреляции. Также существовал статистический инструмент, называемый коэффициентом корреляции, его разработал статистик Карл Пирсон специально для статистического просеивания чисел. Он был предназначен для выявления зависимостей – степеней корреляции, связывавших две группы данных. Казалось, это было именно то, что нужно, чтобы найти искомое в тех массивах информации, которыми располагал Уокер.

Но у коэффициента корреляции Пирсона имелся серьезный недостаток: он был слишком хорош в поиске зависимостей в погодных данных. Даже при сравнении двух совершенно случайных их наборов всегда оставалась вероятность того, что между ними обнаружится какая-то связь. Что уж говорить о сравнении реальных данных, например таких, как атмосферное давление в разных частях планеты. Инструмент Пирсона не мог отличить реальные корреляции, то есть указывающие на лежащие в их основе физические связи, от случайных, зависевших исключительно от количества сравниваемых показателей. При сравнении десятков и даже сотен групп данных, что требовалось Уокеру, вероятность выявления ложных корреляций была слишком высока. Поэтому Уокер усовершенствовал этот инструмент, дополнив его возможностью оценивать, насколько значима обнаруженная корреляция, и таким образом отсеивать лишнее.

Применение его критерия достоверности к коэффициенту корреляции Пирсона позволяло получить количественный показатель вероятности того, что взаимозависимость между двумя наборами чисел не была случайной. Отныне, вместо того чтобы разглядывать бесконечные кривые, Уокер мог численно ранжировать выявленные зависимости и определять, какие из них были статистически значимы, то есть отражали нечто происходящее в реальном мире, а какие, скорее всего, случайны. При сортировке огромных массивов данных его методика оказалась значительно более точна и эффективна, чем методики предшественников. Как охарактеризовал ее еще один знаменитый метеоролог, Нейпир Шоу, она «подобно прожектору обследовала метеорологический горизонт с некой выбранной точки, высвечивая своим лучом основные характеристики и особенности невидимого иначе ландшафта, в данном случае – всего земного шара»[149].

Исследования Уокера действительно охватывали весь земной шар. И это было в равной степени как следствием его метеорологического невежества, так и осознанным решением. Не имея четкого понимания, куда именно направить луч своего прожектора, он светил им повсюду. Он находил множество корреляций, и каждая из них, как выразился Нейпир Шоу, была подобна «очень чувствительному растению, которое куда легче погубить, чем вырастить, и которое страдает от любых случайных ошибок, каковы бы те ни были»[150]. В этом и была суть. Если Уокер хотел найти реальные зависимости в огромном море данных, ему приходилось быть беспощадным. Выжить должны были только самые сильные, самые статистически устойчивые корреляции. И тогда, опираясь на физические теории циркуляции воздуха, ветра и дождя, ученые могли бы объяснить то, что обнаружил Уокер.

Результатом стало открытие того, что можно назвать мировой погодой. Глобальный погодный ландшафт состоял из обширных чередующихся областей высокого и низкого давления, которые охватывали весь земной шар и менялись в зависимости от времени года. Теории так называемой общей циркуляции атмосферы, восходившие к теории Хэдли о пассатах, разработанной в XVIII в., существовали и раньше. В 1880-х и 1890-х гг. целая серия исследований, основанных на данных, передававшихся по телеграфу (как и в исследовании Уокера), обнаружила первые признаки существования таких осцилляторных процессов в областях с характерно высоким и низким давлением. В этих исследованиях, авторами которых во многих случаях были физики, методы и подходы охотников за цикличностью сочетались с подходом ученых, привыкших искать физические связи между явлениями. Созданные ими карты давления и температуры демонстрировали загадочную, удивительную связь между отдаленными участками земной атмосферы. На ранних этапах для описания обратной зависимости между давлением в разных частях земного шара, которую обнаружили многие из этих исследований, использовался термин «осцилляция». Леон Тейсерен де Бор, вдохновитель изучения облаков, показал, что существует связь между давлением в Европе и определенными «центрами действия атмосферы», находящимися в Исландии, на Азорских островах и в Сибири. Генри Бланфорд проделал аналогичную работу для Южного полушария, показав взаимосвязь давления в Индии, Сибири и на Маврикии. Швед Г. Гильдебрандсон продвинулся еще дальше: в серии из пяти публикаций он представил данные о среднемесячном давлении в 68 местах по всему земному шару за последние 10 лет. Опираясь на них, он предположил существование «тесных взаимоотношений» между всеми центрами действия атмосферы на планете[151]. Наконец, Международный облачный атлас, составленный Гильдебрандсоном и де Бором в 1896 г., наглядно продемонстрировал, что метеорологам пора оставить в прошлом «политику церковных шпилей» (так Юлиус фон Ханн называл наблюдения, ограниченные видом с церковной колокольни) и переходить к амбициозным глобальным исследовательским проектам[152]. Облака, как известно, не знают границ, поэтому любой проект по их изучению должен был охватывать весь земной шар.

* * *

Итак, Уокер пришел в метеорологию именно в тот момент, когда та, проделав путь от многовекового традиционного интереса к изучению штормов до недавних попыток анализа данных в масштабах полушарий, была готова предложить ему – и «лучу его прожектора» – весь мир. Как и Бланфорд, Тейсерен де Бор и Гильдебрандсон, Уокер обнаружил в получаемых со всего мира данных о давлении свидетельства осцилляций. Но если представители старой гвардии были ограничены визуальными методами и могли сделать лишь весьма туманные предположения о природе и силе этих связей, то Уокеру коэффициенты корреляции позволяли ранжировать их и исключить менее значимые. Он обнаружил в общей сложности 400 значимых корреляций – тех взаимозависимостей, на которые стоило обратить внимание[153]. После отсеивания ложных осталось «три значительных колебания», отражавших отношения обратной зависимости между давлением. Самое мощное наблюдалось между Тихим и Индийским океанами – Уокер назвал его Южной осцилляцией. Два колебания поменьше, одно – между Исландией и Азорскими островами, другое – между разными участками в северной части Тихого океана, получили соответственно названия Североатлантическая осцилляция и Северо-Тихоокеанская осцилляция[154]. В этих местах области с разным давлением находились в отношениях обратной зависимости. Когда барометрическое давление над Исландией возрастало, над Азорскими островами оно снижалось, и наоборот.

Одним из первых факторов, который Уокер проверил посредством своего корреляционного метода, были солнечные пятна. В опубликованной в 1923 г. статье он сообщил об отсутствии значимой корреляции между 11-летним циклом солнечной активности и муссонами[155]. Понимая, какое разочарование и даже неприятие может вызвать его заключение, ученый признал, что «после многих веков веры в то, что земными делами управляют небесные тела», было вполне естественным предполагать существование таких природных циклов. Но настоятельная потребность в точных прогнозах муссонов и ужасающие страдания, причиняемые голодом, побуждают его «заменить интуитивные предположения надежными количественными критериями»[156]. Ставка Элиота на Уокера себя оправдала. Но только отчасти. Ведь расширив границы метеорологии и империи до конечных пределов – всего земного шара, он одновременно заставил их отступить и умерить свои амбиции. Дав им мировую погоду, ученый пожертвовал космосом. И взамен разбитой им надежды на существование тайных небесных циклов, управляющих муссонами, Уокер должен был предложить что-то лучшее.

Ради этого лучшего он, собственно говоря, и прибыл в Индию: его задачей было научиться прогнозировать муссонные дожди. Опираясь на свои предварительные наработки, ученый был вынужден возобновить программу прогнозирования, начатую еще в 1880-х гг. и приостановленную в 1902 г. после череды катастрофических засух. Между тем предшественник Уокера Элиот подчеркивал, насколько опасно было «искать совершенства в краткосрочных прогнозах»[157]. Слишком уж несовершенными оказались знания и методы, чтобы рассматривать прогнозы как нечто большее, чем вероятностные сценарии. Но на фоне голода и настойчивых требований правительства снова начать давать прогнозы предостережение Элиота трудно было расслышать. Уокер был как никто осторожен и даже настроен скептически и подчеркивал, что находимые им коэффициенты корреляции не могут служить надежным фундаментом для прогнозирования. Эти корреляции менялись из года в год, иногда довольно резко. Если и выпускать прогнозы, призывал он, то только с серьезными оговорками. Уокер предлагал дать им более подходящее скромное название – «предположения»[158]. Но термин «прогнозы» уже прижился, а подстегиваемое необходимостью желание, чтобы эти оценки обладали прогностической силой, пересиливало все доводы. Конечно, прогнозирование делало некоторые успехи, но не реже оно терпело неудачи, и, к вящей досаде всех причастных, после стольких вложенных сил и средств и перед лицом столь очевидной необходимости метеорологическая наука оказалась не способна предложить более надежные прогнозы. Страх ошибиться подчас приводил к тому, что эксперты прогнозировали погоду хуже, чем простые люди. Чарльз Добени назвал удручающей ситуацию, когда «необразованный крестьянин обладает интуитивным знанием, в то время как ученый муж, хотя и кичится знанием общих законов атмосферных явлений, зачастую теряется в попытке распутать клубок связанных с этим эффектов, которые предлагает поток ежедневных наблюдений». Метеорологи находились между молотом и наковальней: что бы они ни делали, осуждения было не избежать. Ошибочный прогноз мог запятнать их репутацию, тогда как слишком осторожный, с большими оговорками, никого не устраивал. Если шарлатаны не испытывают никаких угрызений совести, делая неверные предсказания, продолжал Добени, то «Гершели или Араго объявляют себя некомпетентными в попытке предвидеть то, что может произойти в течение следующих 24 часов»[159].

Парадокс был в том, что муссоны помогали скорее прогнозировать, что произойдет в других частях планеты, чем сами муссонные дожди[160] Почему? Этого математик Уокер сказать не мог. К счастью, хотя муссоны по-прежнему оставались таинственной и непредсказуемой силой, управляющей судьбой сотен миллионов индийских земледельцев и тех, кто зависел от их зерна, таких ужасающих по своим масштабам бедствий с миллионами голодных смертей, какие предшествовали прибытию Уокера в Индию, больше не случалось. Этому способствовали как изменения, внесенные британцами в свою экономическую и социальную политику, так и череда летних сезонов с обильными муссонными дождями.

Уокер не только не сумел выполнить поставленную перед ним основную задачу – научиться прогнозировать муссонные дожди с помощью статистики, но и не смог дать какого-либо физического объяснения сделанному им открытию. В некотором роде это было все равно что с точностью описать полет бумеранга, не понимая, что лежит в основе этого явления. Описав феномен индийских муссонов с помощью самых передовых из доступных на тот момент средств, Уокер никогда не забывал о том, чего он не сумел сделать. Выступая с лекцией на Пятом Индийском научном конгрессе в 1918 г., он подчеркнул, насколько важно понимать фундаментальные принципы, лежащие в основе изучаемых явлений. «В жизни необходимо, – убеждал он своих слушателей, – умение применять эти принципы к реальным явлениям… Когда Пастера попросили найти средство от неизвестной болезни шелкопрядов, которая почти уничтожила отрасль шелководства во Франции, он, как химик, абсолютно ничего не знал о шелковичных червях. Но он сумел решить эту проблему, и именно общее понимание природных принципов обеспечило ему успех»[161]. Уокер лучше других знал, что как раз «общего понимания» в открытой им системе мировой погоды недоставало.

Итак, Уокер потерпел неудачу с прогнозированием муссонов, а к концу Первой мировой войны, также не оправдав надежд, почти сошел на нет другой, гораздо более масштабный проект, объединявший метеорологию с астрономией и получивший название «космическая физика». На его место пришло новое направление в метеорологии. Вместо того чтобы искать связи между Землей и космосом, новое поколение метеорологов искало их между нижними слоями атмосферы, которыми долгое время ограничивалось большинство метеорологических исследований, и верхними, постепенно становившимися все более доступными. Проведенный Чарльзом Пьяцци Смитом на Тенерифе эксперимент с размещением обсерватории высоко в горах позволил больше узнать не только о звездах, но и о верхних слоях атмосферы. Однако в горах невозможно было отслеживать движение воздушных масс в атмосфере. После серии впечатляющих и опасных высотных полетов на воздушных шарах, которыми особенно прославился английский метеоролог и аэронавт Джеймс Глейшер, исследователи стали искать более безопасные способы получения новых данных о воздушном океане.

Одним из таких способов было наблюдение за движением облаков, и именно им воспользовались создатели Международного облачного атласа. Но такие наблюдения давали очень ограниченные знания. Ученым требовались более точные данные, а их можно было получить только одним способом – запуская научные приборы в небо. Вскоре воздушные змеи и воздушные шары-зонды стали главными инструментами метеорологов. В конце 1890-х гг. Тейсерен де Бор, ушедший в отставку с поста директора Центрального метеорологического бюро Франции, основал метеорологическую полевую станцию в Траппе, к юго-западу от Парижа. Там он придумал новаторский метод запуска очень больших и тонкостенных воздушных шаров, способных достигать верхних слоев атмосферы: для этого был построен большой ангар на вращающейся платформе, защищавший метеозонды от наземных ветров, пока те не поднимались в воздух. Используя такие шары и прибор-самописец, регистрировавший показания температуры, давления и влажности, де Бор на рубеже 1900-х гг. осуществил десятки зондирований верхних слоев атмосферы. Изучая регистрограммы прибора-самописца, наносимые красителем из ламповой сажи, устойчивым к высокой влажности, де Бор обнаружил одну особенность: температура воздуха равномерно снижалась до тех пор, пока зонд не достигал высоты примерно в 8 км, после чего оставалась постоянной. В 1902 г. де Бор назвал этот слой атмосферы стратосферой, а ближайший к Земле переименовал в тропосферу[162].

Уокер также прекрасно осознавал необходимость глубокого изучения верхних слоев атмосферы. «На мой взгляд, взаимосвязи в мировой погоде настолько сложны, что единственный шанс объяснить их – через эмпирическое накопление фактов, – писал он в конце своей жизни, – и есть весомые основания полагать, что, когда в нашем распоряжении будут иметься данные о давлении и температуре на высоте 10 км и 20 км, мы найдем ряд новых критически важных зависимостей»[163]. Во время своего пребывания на посту директора он организовал аэрологическую обсерваторию в Агре на севере Индии, а в 1914 г. начал 10-летнюю экспериментальную программу аэрологических исследований. Воздушные зонды, запускавшиеся в ходе этой программы, показали, что стратосфера – зона постоянной температуры – над Индией находится намного выше, чем над Европой[164].

В 1924 г., после 20 лет службы, Уокер покинул Индию. Его заслуги (включая политику найма в Метеорологическую службу сотрудников из числа образованных индийцев) получили высокое признание: он был удостоен рыцарского звания – и должности профессора метеорологии в Имперском колледже Лондонского университета. Вскоре по возвращении в Англию Уокер вступил в планерный клуб при колледже. И хотя он сетовал на то, что его реакции были недостаточно быстры, чтобы успешно овладеть искусством планеризма, он несколько раз сопровождал молодых планеристов в поездках в Саут-Даунс. Иногда Уокер брал с собой бумеранг. Запуская его привычным движением руки, он наблюдал за тем, как тот разрезает прозрачный воздух Южной Англии, делает идеально выверенный разворот и, легко вибрируя в невидимых потоках турбулентности, возвращается в исходную точку, чтобы вновь оказаться в его длинных, изящных пальцах.

Уокер так и не узнал, что вызывает муссоны. В 1941 г., спустя почти 20 лет после отъезда из Индии, он получил от директора метеорологических обсерваторий Чарльза Норманда письмо, в котором тот сообщал, что прогноз муссонов на текущий год, основанный на методике Уокера, был «немногим лучше или даже ничуть не лучше, чем прогноз, который мог бы сделать любой разумный человек, совершенно не знакомый с метеорологией, но представляющий кривую повторяемости муссонных дождей». Норманд не хотел выпускать официальные прогнозы такого качества. «Я бы предпочел вообще ничего не говорить, – продолжал он, – поскольку от прогнозов на основе корреляций не больше пользы, чем от предсказаний смышленого неспециалиста». Уокер мог только согласиться. Сам он никогда не воспринимал попытки прогнозировать муссоны всерьез. «Я полностью согласен с вашей политикой не создавать ажиотаж вокруг прогнозирования муссонов», – написал он в ответ[165]. Дело в том, что Южная осцилляция – и Уокер первым это признал – была, как охарактеризовал ее Норманд, «активным, а не пассивным свойством мировой погоды, более эффективным как прогнозирующее, а не прогнозируемое событие»[166]. К 1950 г. от мечты о прогнозировании муссонов если не отказались полностью, то отложили ее на неопределенный срок. Метеорологи понимали, что им требуется гораздо больше данных, и к тому же все чаще приходили к выводу, что одних только данных никогда не будет достаточно. С. К. Банерджи, первый индиец, возглавивший Индийский метеорологический департамент в 1945 г., ясно осознавал это, отмечая также, что сбор информации отнимал «неимоверно много сил». «Полученные результаты нельзя назвать удовлетворительными. Мы по-прежнему не знаем всех факторов, влияющих на осадки в Индии… Представляется маловероятным, что эта проблема может быть окончательно решена в ближайшем будущем. Возможно, этот вид сезонных осадков в принципе невозможно прогнозировать»[167].

Уокер никогда не был уверен в успехе своей работы. Тем не менее, прочитав эту историю, трудно не испытать укол разочарования. Человек, положивший конец поискам взаимосвязей между пятнами на Солнце и муссонами, не сумел отыскать собственный Святой Грааль – способ прогнозировать муссонные дожди. Но в процессе исследований он открыл нечто другое, не менее важное, а именно способ изучения взаимосвязей между отдаленными частями мировой атмосферы посредством оценки того, какие статистические связи с наибольшей вероятностью указывают на существование связей физических. Уокер так и не сумел установить природу этих связей, тем более что разработанные им методы не позволяли этого сделать. Только в 1969 г., через 10 лет после его смерти, тайна муссонов приоткрылась еще немного, когда скандинавский метеоролог Якоб Бьеркнес показал, чего именно не хватает в уокеровской концепции мировой погоды[168]. Огромным «слоном в комнате», которого не заметил Уокер, оказался океан. Это вторая важнейшая составляющая глобальной системы термической циркуляции, посредством которой температуры океана влияют на температуры воздушных масс над ним. Бьеркнес назвал этот круговорот тепла в восточном и западном направлении циркуляцией Уокера. Ее основной механизм заключался в следующем: холодная вода, поднимавшаяся из глубин в восточной части Тихого океана, охлаждала находящийся над ним воздух, тем самым не давая ему перемещаться вверх. Пассаты переносили этот холодный воздух на запад, где он в конце концов нагревался и поднимался над западной частью Тихого океана. Затем этот воздух возвращался на восток в верхних слоях атмосферы, где, замыкая круг, опускался над восточной частью Тихого океана. Колебания температуры холодной воды, поднимавшейся из глубин океана, не объясненные ни в 1969 г., ни по сей день, предположительно и были причиной того, что в течение нескольких лет эта циркуляция «не обеспечивала» Индию муссонными дождями.

Уокер и Бьеркнес проделали работу, которая, шаг за шагом, позволила хотя бы частично разрешить загадку муссонов. Но эта история важна еще и потому, что показывает, как менялось наше понимание Земли. Новые прорывы в нем достигались на стыке теории, практических наблюдений и математических расчетов. Нет никакого определенного порядка, в котором могут или должны задействоваться эти разные способы познания. Как нет и надежного способа предсказать, что позволит нам выйти на новый уровень этого понимания. Пусть слишком поздно для Уокера, но великая дуга исследования муссонов в конце концов замкнулась. Муссоны оказались частью глобальной системы термической циркуляции, внутри которой тепло, преодолевая огромные расстояния через океаны и атмосферу, описывает круг, словно бумеранг, запущенный Уокером и неизменно возвращающийся к нему.

Аудитория Чикагского университета была заполнена курсантами – будущими военными летчиками. Шел 1943 г., и Соединенные Штаты находились в состоянии войны. А за кафедрой стояла 21-летняя Джоан Джеролд. Как ни удивительно, эта девушка по праву занимала почетное преподавательское место. Она многое знала о циркуляции воздуха и влаги в атмосфере и должна была научить будущих авиаторов основам прогнозирования погоды – причем сделать это как можно быстрее.

Хотя Джоан еще не определилась, чем хочет заниматься в жизни, она совершенно точно знала, чего не хочет. Она не хотела быть зависимой от мужчины. На примере своей матери она видела, как это тяжело – быть умной и яркой, но не суметь воплотить в жизнь свои мечты. Журналист по образованию, ее мать после рождения Джоан так и не вышла на работу. Горечь разочарования она вымещала на дочери, и та была вынуждена нести на себе это бремя. Джоан искала спасения – и находила его – в заболоченном устье реки на Кейп-Коде, где любила играть, в прибрежных водах Атлантики, где ходила под парусом, и, наконец, в небе, в котором научилась летать. В 16 лет Джеролд получила свидетельство пилота. Ее побег в небо был не только метафорическим, но и вполне реальным.

Когда пришло время выбирать, где продолжить учебу, Джеролд улетела подальше от своего дома в Кембридже, штат Массачусетс, и от Рэдклиффа, где учились ее мать и бабушка. Она поступила в Чикагский университет, выбрав курс, включавший больше всего естественно-научных дисциплин. Она мечтала стать астрономом, но наступили времена, когда небо над землей оказалось важнее далеких космических сфер. Вторая мировая была войной авиации. Навигационные карты с маршрутами, прочерченными по линейке, уступили место глобусам, на которых с помощью ниток прокладывались дугообразные траектории полета, безошибочно ведшие самолеты к цели. Казалось, старые европейские линии фронтов должны вскоре исчезнуть, уступив место новой Тихоокеанской арене военных действий и северным путям, проходившим над самыми заснеженными регионами планеты. Военно-воздушные силы на глазах переделывали географию мира – и от их успехов зависела победа.

В начале войны у немцев было более 2700 обученных специалистов, отвечавших за метеорологическое обеспечение полетов и соответствующую подготовку пилотов. У США их было всего 30[169]. Чтобы исправить ситуацию, командование ВВС обратилось к тому, кто мог решить эту проблему быстро и радикально. Карл Густав Россби был человеком мысли и действия, энергетическим центром, вокруг которого вращался водоворот метеорологической науки и практики. Швед по происхождению, он получил образование в норвежском Бергене – в то время и в том месте, когда и где метеорология достигла зрелости и наконец-то начала оправдывать давно возлагавшиеся на нее надежды.

В Бергене Россби учился у знаменитого Вильгельма Бьеркнеса, который сумел свести головоломку ежедневного прогнозирования погоды к четким и ясным уравнениям математической физики. Теории, разработанные Бьеркнесом и его коллегами, успешно объясняли все то, что происходило в небе над Скандинавией. Причем, пережив Первую мировую войну, эти люди невольно проецировали на небо то, что когда-то видели на полях сражений Северной Европы. «Мы наблюдаем, – писал Бьеркнес, – столкновение потоков холодного и теплого воздуха. Теплый поток побеждает восточнее центра… Холодный воздух под его мощным напором отступает на запад, где внезапно резко поворачивает на юг и атакует теплый воздух с фланга, проскальзывая под ним в виде холодного западного ветра»[170]. Эти воздушные массы и создаваемые ими атмосферные фронты можно было обнаруживать благодаря регулярным наблюдениям, а затем прослеживать их путь в небе над Великобританией, Нидерландами, Данией, Швецией и Норвегией.

Итак, Россби был тем человеком, которого ВВС США призвали на помощь, чтобы восполнить острую нехватку метеорологических кадров. Для этого требовалось в максимально сжатые сроки разработать несколько учебных программ и наладить процесс обучения[171]. Прежде женщин едва ли привлекли бы к подобной работе, но военное время диктовало свои правила. Поэтому, когда Джоан Джеролд подошла к Россби, чтобы поинтересоваться возможностью прослушать курс метеорологии в дополнение к своей основной специальности – астрономии, тот сделал ей предложение: преподавать будущим военным основы знаний о погоде. Хотя Джеролд никогда не думала о такой работе, она была к ней более чем готова. Тогда Джоан еще не влюбилась в облака, но, переступив порог кабинета Россби, сделала первый шаг навстречу страсти, которая не отпустит ее до конца жизни.

Облака, как позже писала Джеролд, оказались невероятно сложным явлением. Единственное, что было сложнее облаков, – это люди. «Тайны образования облаков и порождаемых ими осадков оказались одним из самых сложных аспектов всемирной климатической системы. За исключением самого человека, погода, вероятно, является самым изменчивым, ненадежным и нестабильным явлением, к которому человеческий разум осмелился применить научное познание»[172]. Под воздействием окружающей атмосферы облака недолго сохраняют свой облик, меняя его с головокружительной быстротой и разнообразием. В метеорологии существует понятие «вовлечение» – так называется явление, когда что-то затягивается внутрь некоего существующего воздушного потока. Именно это происходит с воздухом вблизи облака. «Уже через десять минут я была вовлечена в его орбиту» – так Джеролд описала свою первую встречу с Россби[173]. Она неслучайно употребила этот термин, поскольку именно на основе этой концепции ей удалось выработать совершенно новый взгляд на облака и, как следствие, новый взгляд на циркуляцию атмосферы в целом.

Работа, начатая Бьеркнесом и Россби и продолженная Джеролд, была направлена в том числе на то, чтобы трансформировать изучение облаков в нечто большее, нежели научный эквивалент коллекционирования марок. К 1930-м гг., когда Россби приехал в Америку, развитие метеорологии преследовало две разные цели. Во-первых, она должна была оказывать практическую поддержку военным – научить авиаторов принимать информированные решения о том, когда и куда лететь. Во-вторых, Россби и его коллеги стремились превратить метеорологию в физическую науку. Под этим они подразумевали науку, в основе которой лежат физические уравнения, описывающие движение воздушных масс в атмосфере. Хотя эти две задачи были очевидным образом связаны между собой, они также были очень различны. Метеорологические прогнозы можно было составлять и без физических теорий. И физические теории не всегда бывали так уж полезны, когда речь шла о практическом прогнозировании погоды. В каком направлении двигаться, чтобы достичь прогресса, оставалось неясно.

Джеролд преподавала на курсах всего год, с осени 1943-го до лета 1944 г. Но этого оказалось достаточно, чтобы ее «затянуло» в метеорологию. Она записалась на годичную магистерскую программу, а по завершении ее продолжила слушать лекции. В 1947 г. она все еще училась. На этот раз Джоан выбрала курс по теме, которую скандинавские метеорологи, создавшие современную науку об атмосферных фронтах, обошли своим вниманием. Этой темой была тропическая метеорология. То, что Джеролд узнала, поразило ее воображение и заставило раз и навсегда отбросить сомнения, стоит ли ей посвящать себя науке, которая, как она раньше думала, возможно, не обеспечит ей ни стабильного дохода, ни интеллектуально вознаграждающей работы. Открывшаяся перед ней новая область исследований тянула к себе так мощно, почти осязаемо, что она была не в силах сопротивляться. «Меня словно пронзила молния, – позже вспоминала она, – и я сказала себе и своему сокурснику: "Вот оно – тропические кучевые облака, вот чем я хочу заниматься!"»[174]

Лектором, которому Джеролд была обязана этим «ударом молнии», оказался Герберт Риль, молодой ученый всего на восемь лет старше ее. В юности он, еврей, был вынужден покинуть Германию и перебраться сначала в Англию, а затем в Америку. Мечтая стать сценаристом, в США Риль несколько лет пытался пробиться на этом поприще, но успеха так и не достиг и в поисках более надежной работы подал заявку на участие в учебной программе Воздушного корпуса Армии США. Он хотел записаться на курс электротехники, но тот оказался переполнен, поэтому пришлось остановиться на метеорологии. По окончании годичной программы обучения в Нью-Йоркском университете Риль также отправился к Россби, и тот сделал ему то же предложение, что и Джеролд. Риль согласился и преподавал на метеорологических курсах в Чикагском университете с 1941 по 1942 г., за год до Джеролд.

К 1942 г. война в Тихоокеанском регионе приняла опасный оборот. Японцы оккупировали Бирму, Малайзию, Голландскую Ост-Индию, Филиппины и Таиланд. Чтобы успешно противостоять японской угрозе, американским ВВС нужно было лучше понимать погодные условия тропической зоны. Тысячи боевых вылетов над тропической областью Тихого океана показали, что погода ведет себя там совершенно иначе, чем в небе над Северной Европой. Внезапные шквалы могли возникнуть при отсутствии каких бы то ни было фронтов, буквально из ниоткуда. Температура в небе была такой высокой, что дожди часто выпадали из водяных облаков, в которых не было ледяных кристаллов. Все это не просто сбивало с толку, но и было опасно. Требовалось обеспечить более точные прогнозы неблагоприятной погодной обстановки. Поэтому, когда Россби предложил помимо девятимесячной программы подготовки курсантов-метеорологов создать специальный институт, командование Воздушного корпуса Армии США согласилось. Вся организационная работа была проведена в кратчайшие сроки, и летом 1943 г. в Пуэрто-Рико открылся Институт тропической метеорологии. Ожидалось, что новые наблюдения и скоординированные усилия позволят добыть новые полезные знания, которые помогут американским летчикам успешнее воевать в небе над тропиками.

Риль провел в Пуэрто-Рико два года, сначала как инструктор, затем как директор едва оперившегося института, а в конце войны его перевели обратно в Чикаго. Это было время перемен. Метеорологическая школа, которая так гордо и уверенно заявила о себе в Бергене, в тропиках проявила себя почти бесполезной. Знаменитая теория формирования дождя Тора Бержерона, которая утверждала, что без наличия ледяных кристаллов дождь не может выпасть из облаков[175], возможно, была верна для Норвегии, но одного дня на Карибах оказывалось достаточно, чтобы убедиться в обратном. Риль хорошо запомнил свой первый вечер в Пуэрто-Рико: «Мы с несколькими коллегами гуляли по пляжу и восхищались красотой пассатных кучевых облаков в лунном свете. Поскольку нас учили, что дождь выпадает только при наличии в облаках ледяных кристаллов, эти кучевые облака, которые плыли на высоте не больше 2500 м, где температура воздуха выше +10 ℃, не вызывали у нас никаких опасений. Но внезапно все вокруг начало тускнеть, а затем и вовсе скрылось из глаз; мы услышали, как к нам приближается грохот тропического ливня, барабанящего по крышам. Через несколько минут, стоя на пороге нашего дома, промокшие и дрожащие, мы осознали, что нахождение верхней границы облаков на высоте с температурами ниже нуля вовсе не обязательное условие выпадения сильного дождя из пассатных кучевых облаков. Тут же возник вопрос: а как в тропиках обстоит дело с другими общепризнанными метеорологическими теориями?»[176]

Риль задал этот вопрос студентам, сидевшим перед ним в аудитории Чикагского университета. Он рассказал, как в конце войны Военно-морской флот разрешил небольшой группе исследователей из Океанографического института в Вудс-Хоуле использовать некоторые из своих самолетов и кораблей для изучения пассатов в Северной Атлантике. Проект был восхитительно неформальным, воплощавшим в себе дух независимости, характерный для этого исследовательского института в те времена. Два человека – специалист в области физической химии Джеффрис Уайман и талантливый самоучка и мастер на все руки Эл Вудкок – провели одни из первых измерений температуры и скорости внутри и снаружи пассатных кучевых облаков (так называется тип облаков, образующихся к северу и югу от экватора, там, где ветры постоянно дуют в направлении экватора и из-за вращения Земли также приобретают направление с востока на запад)[177]. Полученные ими данные навсегда опровергли идею о том, что тропическая атмосфера имеет фронтовую организацию. Вместо этого Уайман и Вудкок показали, что экваториальной атмосфере присуще то, что один из метеорологов позже назовет «обескураживающим единообразием». В отличие от северного неба, где облака образовывали длинные фронтальные облачные системы, в тропическом небе плыли бесконечные поля пассатных кучевых облаков – пухлых и пушистых, похожих на комки ваты, которые так любят рисовать в детских книжках, – простирающиеся от края до края[178]. Тропическое небо разительно отличалось от северного не только внешним обликом, но и непредсказуемым нравом: безмятежное с виду, оно таило в себе способность порождать внезапные сильнейшие штормы. В отличие от более высоких широт, в тропиках они возникали без какого-либо видимого предупреждения. Иногда эти циклоны достигали поистине чудовищной силы: в Тихом океане они были известны как тайфуны, в Атлантике – как ураганы. Что именно провоцировало их появление, когда и где, оставалось загадкой.

Данные, собранные Уайманом и Вудкоком, вызвали больше вопросов, чем дали ответов. Что приводило к образованию характерных полей этих пухлых кучевых облаков? Играла ли в этом роль обширная водная поверхность? Почему и при каких условиях в этом кажущемся идеально однородным морском и воздушном ландшафте зарождались штормы? Тропические облака, как и атомы, казалось, таили в себе потенциал бесконечных трансформаций. Необходимо было исследовать этот потенциал, чтобы понять, каким образом безобидный участок тропической атмосферы вдруг порождает мощнейшую бурю, иногда перерастающую в еще более разрушительный ураган.

Слушая об этих удивительных особенностях тропической метеорологии и о бесконечных вопросах, которые та поднимала, Джеролд испытала нечто сродни озарению: она поняла, что именно этой области исследований хочет посвятить свою жизнь. Но насколько это возможно? В 1944 г. она вышла замуж за своего сокурсника Виктора Старра, недавно ставшим вторым человеком, получившим степень доктора наук по метеорологии в Чикагском университете. Джоан Джеролд, теперь Джоан Старр, в июне, окончив магистерскую программу, родила сына Дэвида. И когда она поделилась с Россби своим желанием заняться изучением тропических кучевых облаков, тот не без сарказма ответил: «Что ж, отлично. Подходящая тема для маленькой девочки – не очень важная, мало кого интересует. Поэтому у тебя будет шанс выделиться, если будешь усердно работать»[179]. Но Старр ничто не могло остановить: Джоан написала другу семьи в Вудс-Хоул, и тот помог ей получить временную работу в институте, где она провела все лето, изучая собранные Уайманом и Вудкоком данные об облаках, о которых рассказывал Риль в своей лекции[180].

Для Старр начался напряженный период. В течение академического года она преподавала физику в Иллинойсском технологическом институте, где начала работать вскоре после рождения Дэвида, а лето проводила в Океанографическом институте, продолжая свои исследования тропических кучевых облаков. Она убедила упирающегося Риля, который, по его словам, знал об этих облаках ничуть не больше, стать ее научным руководителем. Учитывая такую занятость, неудивительно, что ей пришлось чем-то пожертвовать. Этой жертвой стал брак. В 1947 г. супруги Старр развелись, и Джоан осталась одна с маленьким сыном на руках и едва начавшейся научной карьерой. К тому времени она твердо решила, что будет заниматься метеорологией, хотя прекрасно понимала, что ее положение разведенной матери маленького ребенка не повышало шансы на успех. Но в 1948 г. Джоан снова вышла замуж – на этот раз за Виллема Малкуса, физика, который работал на метеорологическом факультете Чикагского университета и писал диссертацию у Энрико Ферми. В 1949 г. Джоан Малкус успешно защитила диссертацию и стала первой женщиной в стране, получившей докторскую степень в области метеорологии. В 1950 г. она родила второго сына – Стивена. Все это время Джоан продолжала преподавать в Иллинойсском технологическом институте и ездить летом в Вудс-Хоул, где ее ждали загадочные кучевые облака. Только в 1951 г. Джоан Малкус предложили штатную должность исследователя – первую в ее жизни – в Океанографическом институте, который к тому времени стал для нее не только любимым местом работы, но и почти домом. Так в 28 лет она вернулась в небо, которое оставила девять лет назад, теперь как исследователь-метеоролог[181].

Будучи матерью двоих маленьких детей, Малкус, казалось, могла бы спокойно продолжать уже начатую ею теоретическую работу по изучению моделей облаков. Но Джоан не устраивала перспектива анализировать данные, собранные другими, и к тому же их было слишком мало, чтобы найти ответы на все те вопросы, которые ее интересовали. Позже она вспоминала тот момент, когда поняла, что ей необходимо проводить собственные наблюдения в небе. Это произошло во время беседы с Генри Стоммелом, молодым океанографом в Вудс-Хоуле:

Однажды мы сидели перед рабочей доской и ломали голову. Было ясно, что мы не сможем продвинуться дальше, пока не проведем новые наблюдения. Почему бы нам не узнать – возможно, у ВМФ еще сохранились те старые гидропланы, и, возможно, они разрешат нам не только установить на них приборы, как это сделал Уайман, но и провести еще некоторые измерения, например вертикальных скоростей и водности… Мы сидели и пытались понять, действительно ли мы хотим этого, готовы ли мы потратить кучу времени на то, чтобы подготовить все это оборудование, привинтить его к самолету, провести летные тесты, калибровочные тесты и т. д. В конце концов мы решили, что попросту должны, потому что на самом-то деле у нас не было выбора – мы хорошо понимали, что не сможем продвинуться к по-настоящему глубокому пониманию физики облаков, создавая теоретические модели, без дополнительных наблюдений с учетом того, что мы узнали до этого… Мы приняли решение вполне осознанно, понимая, сколько времени это у нас отнимет. Поэтому мы испытывали смешанные чувства[182].

Прекрасно осознавая все сложности, Малкус тем не менее не могла отказаться от окрыляющей перспективы получить доступ в небо. Ей удалось договориться с военными моряками, и те предоставили в распоряжение исследователей старый самолет ВМФ. Оснастив его всем научным оборудованием, какое удалось установить на борт, уже вскоре Малкус совершила первый полет. Взлетев с аэродрома в Вудс-Хоуле, она направилась к югу от Кейп-Кода, в сторону Бермудских островов, к ближайшим тропическим водам. Помимо нее и пилота на борту также находился фотограф, который должен был снимать облака.

Самолет нещадно трясло, а в кабине было так шумно, что Малкус и фотографу приходилось общаться с помощью записок. «Первый заход должен быть довольно ценным (скрещиваю пальцы), несмотря на последующие трудности, – написала Малкус. – Особенно важно, что сняла носовая камера, потому что, думаю, мы добрались до самой активной части воздушного пузыря, и пленка это покажет – внутри все может быть гораздо хуже!» – «А что, если объектив был „не очень сухим“ (как выражается Дж. С. М.) и не снял ничего, кроме капель? – последовал ответ ее коллеги. – Ох, что за адские муки! (Шучу, мы же летим в райских тропических небесах.)». – «Вот смешной – он же не был мокрым, пока мы в первый раз не влетели внутрь облака!» – возразила Джоан. И получила следующий ответ: «Да! Да, но и этот PBY так не трясся, пока мы не влетели внутрь, по крайней мере не так сильно!»[183]

Переписка полна аббревиатур и подшучиваний. Дж. С. М. – это, конечно же, Джоан Старр-Малкус. Райские тропические небеса – атмосфера в районе Бермудских островов. PBY – самолет-амфибия, состоявший на вооружении ВМФ во время Второй мировой войны. Снаружи на нем было закреплено разнообразное научное оборудование, в том числе носовая камера, которая снимала облака (фиксируя их размер и местоположение), и приборы, измерявшие температуру, влажность и плотность облаков и окружающей атмосферы, в то время как самолет пронизывал их на разных высотах. План заключался в том, чтобы собрать как можно более подробные данные об облаках и попытаться понять, каким образом эта кажущаяся спокойной атмосфера могла периодически порождать мощнейшие штормы[184]. Влетая в одно и то же облако по пять-шесть раз с разных сторон, Малкус и ее команда совершали, казалось бы, невозможное – превращали эфемерное скопление капель воды в фиксированный и устойчивый объект научного наблюдения. И ключевыми факторами успеха здесь были самолет, переоборудованный в метеорологическую обсерваторию, а также правильный режим полета: чтобы зафиксировать быстротечную сущность облаков, нужно было лететь не максимально быстро, а, наоборот, максимально медленно и таким образом снижать влияние скорости на измерения.

Эти записки, в которых обсуждались болтанка и другие сложности, с которыми столкнулись исследователи, дошли до нас, потому что в них было зафиксировано еще одно эфемерное явление совсем другого рода – удивительный момент зарождающихся отношений между Джоан Малкус и фотографом, человеком, которого даже спустя полвека она называла только инициалом «С.». Малкус сохранила эти записки до конца своих дней, что показывает, насколько дороги ей были эти отношения.

В первый же раз, когда Джоан увидела С., ее мгновенно повлекло к этому человеку. «Это была настоящая любовь с первого взгляда – с моей стороны, – вспоминала она в 1996 г. – Это чувство все так же сильно и спустя 52 года, через 15 лет после его смерти»[185]. Но это не было обычной историей любви. В 1951 г. Джоан была замужем за Виллемом Малкусом. С С. она познакомилась в Океанографическом институте, и вскоре они начали работать над одним проектом. Изучая атмосферу тропиков, где безмятежное спокойствие могло в одночасье смениться бурей, Джоан узнала, что с людьми может происходить то же самое: их с С. обычные рабочие отношения в мгновение ока переросли в головокружительную страсть.

Свои чувства она исследовала в дневнике, который вела в то время, с тем же скрупулезным вниманием к деталям и желанием добраться до глубинных причин, с каким изучала облака. «Почему мне все время хочется писать тебе письма, хотя ты едва ли когда-нибудь их прочтешь?» – эта запись сделана карандашом в простой тетради в линейку[186]. Почему Джоан вела воображаемый разговор с С., мысленно обращаясь к нему? «Записывая свои монологи, – признавалась она, – я надеюсь лучше понять себя». Точно так же, ведя свои научные наблюдения, она надеялась узнать, «почему образуются кучевые облака, как они растут, что может помешать их росту и какую роль они играют в улавливании влаги, тепла и энергии»[187]. Для Малкус исследование человеческой души было сродни исследованию облаков: то и другое требовало наблюдений и тщательного анализа. И аналогично тому, как облака раскрывали свою сущность только во взаимосвязи с окружающей их средой, людей тоже можно было понять только через их отношения с другими людьми.

Важным результатом проекта стало доказательство того, что с помощью самолета, превращенного в летающую метеолабораторию, облака можно изучать. Но еще более значимым оказалось сделанное открытие: большие кучевые облака образуются в результате соединения мелких[188]. То есть не мелкие облака увеличиваются в размерах, а их скопления каким-то образом объединяются в крупные облака. Это означало, что для лучшего понимания облаков нужно было изучить их взаимодействие на разных уровнях.

* * *

Теперь Малкус задумалась над тем, могут ли отдельные облака и их поведение быть связанными с погодой в более крупном масштабе, и если да, то каким образом. В частности, какую роль играет мелкомасштабная конвекция – движение теплого воздуха – в глобальных процессах, таких как перемещение воздуха из тропиков в более высокие широты[189]. В 1954 г. она получила грант и отправилась в Великобританию, где представила результаты своих исследований и посещала лекции по физике облаков и осадкам в Имперском колледже. Ее целью было наладить обмен идеями и людьми для «жизненно необходимого слияния этих двух областей исследований – динамики и физики облаков».

Малкус была не единственной, кто задавался вопросом о взаимосвязи явлений разных масштабов, от молекулярного до планетарного, и кого вдохновили данные, собранные Уайманом и Вудкоком[190]. Сложные процессы внутри тропической атмосферы захватили воображение еще одного молодого ученого – 27-летнего Генри Стоммела, который на тот момент пробовал себя в разных областях. Его первая научная работа была посвящена механизму вовлечения, и в ней он выдвинул контринтуитивную и весьма спорную на тот момент идею, что изучение облаков невозможно без изучения окружающей их среды[191]. В середине 1950-х гг. все метеорологическое сообщество ломало голову над вопросами сопоставления явлений и процессов, и часть этих вопросов была затронута в статье Стоммела[192]. Если океанографы в свое время пытались изучать Гольфстрим как автономное явление, существующее изолированно от океанического бассейна, то метеорологи долго рассматривали с таких же позиций облака. Но постепенно становилось все более очевидно, что разные составляющие атмосферы невозможно понять по отдельности, однако можно изучать общие процессы, происходящие в атмосфере. В частности, Виктор Старр считал, что «попытки дать внесистемные объяснения отдельных компонентов общей циркуляции без должного внимания к их роли как функционирующих частей глобальной схемы» обречены на провал. Понимание общей картины – вот что требовалось метеорологам: как происходящее в облаках влияет на формирование мощнейших штормов, известных как циклоны, или на антициклоны? Как сами эти штормы связаны с общей циркуляцией атмосферы? Какие механизмы прямой и обратной связи здесь задействованы, а где связи отсутствуют? Все это были трудные вопросы, но в 1951 г. Старр с одобрением отметил, что наконец возник интерес к «сущностному единству атмосферы, стремление изучать ее как внутренне интегрированную и скоординированную систему»[193].

Характер вопросов, которыми задавались метеорологи, изменился, потому что они получили доступ к совершенно новым данным. Это стало возможно благодаря не только самолетам, но и новому работающему в воздухе устройству – радиозонду. Он состоял из воздушного шара и подвешенного к нему метеорологического прибора со специальным радиопередатчиком, передающим данные о температуре, влажности, давлении и других параметрах атмосферы на наземный приемник[194]. Благодаря радиозондам и самолетам метеорологи получили возможность вести наблюдения на высоте до 9000 м. Метеорология больше не была ограничена тонким слоем приземной тропосферы или границами отдельных регионов, как в Бергенской школе и Институте тропической метеорологии. Теперь метеорологи могли наблюдать за движением воздушных масс не только над всей планетой, но и по всей толще земной атмосферы. Однако для превращения глобальных данных в глобальную науку требовались не только наблюдения. Чтобы создать то, что в заголовке своей эпохальной статьи 1941 г. Россби назвал «научной основой современной метеорологии», требовались также и новые теории, и новые способы анализа данных[195].

* * *

Помимо самолетов и радиозондов в послевоенную эпоху появилось еще одно техническое устройство, без которого ни Малкус, ни любой другой метеоролог отныне не мыслил своей работы. Его эра началась в 1946 г., когда «Нью-Йорк таймс» написала о планах по созданию «нового электронного калькулятора, который, как сообщается, будет обладать фантастическими возможностями»[196]. Машина размерами примерно 5 на 6 м сможет выполнять «самые сложные расчеты за какие-то доли секунды». Изначально этот суперкалькулятор задумывался как инструмент расчета траекторий баллистических ракет, но почти сразу стало ясно, насколько он может быть полезен метеорологам. Профессор Принстонского университета Джон фон Нейман, ведущий теоретик-разработчик и апологет электронных вычислений, заявил, что они могут иметь «революционное влияние» на прогнозирование погоды. Особенно хороши были новые машины для повторения одних и тех же операций в отношении постоянно меняющихся наборов данных – то есть именно для того рода вычислений, которые были необходимы для решения «нелинейных, интерактивных и сложных» задач – а именно с ними сталкивались те, кто пытался предсказывать погоду[197].

Читателям книги Ричардсона 1922 г., в которой тот описал огромный человеческий компьютер, состоящий из 64 000 вычислителей (людей, вооруженных счетами и логарифмическими линейками), казалось, что они стоят на пороге будущего. Но если Ричардсон мечтал только о прогнозировании погоды, то теперь ожидания, связанные с появлением новой вычислительной машины, были куда более смелыми – и тревожными. «Нью-Йорк таймс» отмечала, что с помощью будущего суперкомпьютера станет возможным не только составлять гораздо более точные, чем когда-либо прежде, метеопрогнозы, но и «воздействовать на саму погоду» и даже климат[198]. Для этого наряду с вычислением вероятной будущей погоды также будут «определяться точки, в которых применение достаточно небольшого количества энергии позволит повлиять на погодные условия»[199]. Другими словами, суперустройство с самого первого дня, по крайней мере теоретически, задумывалось как машина управления погодой.

Фон Нейман страстно верил в возможности вычислительной техники, но при этом понимал, что его проект поддерживают не только в надежде сделать жизнь людей лучше, но и ради устрашения. Управление погодой и климатом – классическая технология двойного назначения. В правильных руках она может быть использована для борьбы с засухами и голодом, для повышения безопасности полетов и даже для улучшения климата, чтобы сделать жизнь людей более комфортной. Но в недобрых руках эта технология может стать мощнейшим оружием, способным причинять разрушения невиданных прежде масштабов. «Предполагаемые ужасы ядерной войны могут уступить место другому, еще более страшному сценарию, – предупреждал он. – Когда люди научатся управлять климатом в планетарном масштабе, все наши нынешние проблемы могут показаться детской игрой»[200]. Наступление этого момента представлялось неизбежным. Более того, по оценкам фон Неймана, для глобального влияния на климат достаточно было бы технологического вмешательства, не более масштабного, чем необходимо для строительства железных дорог или для крупных отраслей промышленности[201].

Предполагалось, что с помощью сравнительно незначительного воздействия на атмосферу можно будет добиваться колоссальных эффектов, аналогично тому как при небольшом усилии можно столкнуть с горы огромный валун. «Воздействуя на правильные точки в правильных местах, мы сможем управлять энергией огромных воздушных масс[202], – объяснял журналист «Нью-Йорк таймс». – Мы сможем брать под контроль ураганы и направлять их в районы, где те не причинят никакого вреда»[203]. Перенаправлять ураганы планировалось с помощью нефтяных факелов, зажженных в ключевых точках, а вызывать дожди – посредством рассеивания по земле угольной пыли, что усиливало бы поглощение тепла. Конечно, конкретные детали еще предстояло прояснить, но уже в 1947 г. было очевидно, что «изобретатели вычислительных машин – это будущие творцы погоды»[204].

* * *

Несмотря на такие прометеевские амбиции и сопряженные с ними опасения, компьютер был не только инструментом созидания – или разрушения – мира. Прежде всего это была умная машина, способная расширить возможности человеческой мысли до непредставимых ранее пределов. Взяв на себя расчеты, организованные на основе научных принципов, компьютер стал не просто инструментом исследования атмосферы[205]. Он позволил превратить метеорологию в экспериментальную науку. И речь шла не о модификации климата или погоды, а о принципиально новом явлении – метеорологических экспериментах, получивших название «погодные модели». Проводимые на базе вычислений, эти эксперименты становились абсолютно безопасны, поскольку таким образом выводились из сферы влияния геополитики, что было особенно важно после трагедии в Хиросиме и Нагасаки. «Эти модели сделаны не из гипса или дерева, – объяснял один из комментаторов, – они существуют скорее в уме и на графиках». В этом умозрительном пространстве «условная земля» могла создаваться в соответствии с вопросами, «которые мы хотим задать», строясь из постепенно добавляемых составляющих, таких как «океан, горные цепи, определенное количество водяного пара». Благодаря тому что такие модели упрощают понимание погоды, «мы можем начать думать о том, чтобы делать ее на заказ в региональном масштабе»[206]. И если модель воспроизводила наблюдаемые явления, это означало, что наука движется в правильном направлении – «подобно тому как рождение ребенка, похожего на деда по отцовской линии, узаконивает и самого ребенка, и его отца»[207].

«Условные» модели предполагалось использовать для численного прогнозирования погоды. В конце концов, что такое прогнозы погоды, ради которых и создавались компьютеры, как не попытки представить воображаемое будущее? Разница между численными прогнозами и «погодными моделями» заключалась лишь в том, что модели были предназначены для понимания погодных процессов, тогда как прогнозирование служило неотложным практическим нуждам.

В Вудс-Хоуле Малкус применила эти новые идеи и новые вычислительные возможности для решения такой сложной задачи, как описание роста отдельных облаков. Опираясь на данные, собранные во время полетов на гидроплане, она создала первую численную модель, которая на основе серии физических уравнений описывала, как происходит формирование и развитие облака[208]. Это была новаторская работа – первая в своем роде попытка представить рост облаков в виде серии уравнений. И это было лишь начало. Изучение отдельных облаков только углубило интерес Малкус к действию, производимому конвекционным процессом в широких масштабах. Но временны́е и пространственные рамки глобальных и даже региональных атмосферных процессов требовали гораздо больших вычислительных мощностей, чем те, что были доступны тогда. И даже если бы вычислительные мощности позволяли, проблема была слишком сложна, чтобы решить ее только с помощью численного метода. Чтобы исследовать такие сложные модели, требовалось подходить к ним с точки зрения физики.

Но Малкус не собиралась отступать. Прежде всего она убедила присоединиться к ее проекту Герберта Риля, своего бывшего научного руководителя. Вместо того чтобы анализировать данные о тропических облаках, как прежде, они стали изучать всю тропическую зону, расположенную между 10° северной широты и 10° южной широты по обе стороны от экватора вокруг всей планеты. Раньше такое масштабное исследование было бы невозможно, но теперь благодаря данным, которые собирались с помощью самолетов и радиозондов и наносились на карты, Малкус и Риль смогли сформировать более четкую картину того, как атмосфера движется над земной поверхностью, – и выявить пробел в теориях общей циркуляции. Они наткнулись на него, отслеживая движение солнечной энергии, – как будто в игре в «испорченный телефон» из цепочки выпал один из игроков. Солнечная энергия каким-то образом перемещалась по планете, но где и как именно это происходило, оставалось неясно.

Солнце является источником всей энергии на Земле. Форма нашей планеты и угол падения на нее солнечных лучей определяют, сколько солнечной энергии получают разные ее части. На широтах выше 38° в обоих полушариях Земля теряет тепло. Энергетический радиационный баланс положителен только между 38° и экватором – примерно в тех широтах, на которых расположен Африканский континент. Но в целом планета поддерживает свою среднюю температуру на довольно стабильном уровне, то есть передает тепло из области близ экватора к полюсам – в противном случае она начала бы остывать. Ситуация осложняется тем, что любимые в прошлом мореплавателями тропические ветры пассаты, дующие на уровне моря, круглогодично перемещают воздушные массы в направлении экватора, а не от него. На тот момент ученые сходились во мнении, что тепло поднимается над экваториальными регионами вверх и переносится в направлении полюсов на больших высотах, однако точный механизм этого переноса оставался неясен. Тепло каким-то образом поднималось от поверхности экваториального океана – где вода эффективно поглощала его и отдавала обратно – в более высокие слои атмосферы, в тропосферу, где ветры переносили его к полюсам. Однако измерения показывали, что средние слои атмосферы – между поверхностью океана и тропосферой – не обладают достаточной энергией, чтобы обеспечить передачу тепла вверх. Проще говоря, эти средние слои были своего рода энергетической мертвой зоной. В этом и состояла загадка. Как горячий воздух попадал с поверхности моря в тропосферу?

Наряду с «моделями погоды», которые с помощью описывающих физические явления уравнений воссоздавали все более сложную картину атмосферных процессов, существовало еще одно направление исследований, развивавшееся примерно с 1920-х гг.[209] К нему-то и обратились Малкус и Риль. Это направление называлось учетом и анализом данных и было основано на идее, что иногда для лучшего понимания происходящих на планете процессов следует – ненадолго – отставить физику в сторону. Аналогично тому как счетовод, ведя тщательный учет всех операций, сводит баланс в бухгалтерской книге, исследователи старались учесть и просчитать все «операции» с теплом на Земле, способствовавшие поддержанию наблюдаемого теплового баланса. Единственным, что имело значение в этом подходе, было увеличение или уменьшение выбранной переменной, такой как количество тепла, угловой момент, количество углекислого газа или чего угодно другого (например, льда, озона, трития, метана либо серы).

Эти многообещающие исследования могли многое прояснить в понимании роли мелкомасштабных явлений, таких как вихри, в глобальных атмосферных процессах, однако до сих пор никому не приходило в голову исследовать возможную роль кучевых облаков в механизме более масштабных циркуляций. Именно этим и занялись Малкус и Риль. Их идея, основанная на изучении данных радиозондов и довольно смелом предположении, не подкрепленном данными в силу их отсутствия, заключалась в том, что тепло поднимается вверх от поверхности океана не повсюду, а в небольших ограниченных зонах, где возникают чрезвычайно мощные восходящие потоки воздуха. В этих колоннах, или «горячих башнях», названных так Малкус и Рилем потому, что поднимающийся в них вверх водяной пар конденсируется в капли с выделением значительного количества тепла, формируются поистине гигантские кучевые облака. Эти «братья-переростки» обычных пассатных кучевых облаков могут достигать в высоту 10 000 и даже 15 000 м. При этом они представляют собой относительно редкое явление. В любой отдельно взятый момент на всей планете может существовать всего несколько тысяч активных областей образования таких облаков, которые, подобно эскалаторам, переносят огромное количество тепла вверх через нижние энергетически мертвые слои атмосферы с их дующими в направлении экватора ветрами. «Самым поразительным выводом из этой работы, – резюмировали Малкус и Риль, – является тот факт, что для поддержания теплового баланса экваториальной ложбины и, таким образом косвенно, для передачи бóльшей части энергии к полюсам требуется всего около 1500–5000 активных облачных гигантов»[210].

Эта гипотеза – а такое объяснение оставалось всего лишь гипотезой из-за нехватки прямых доказательств – разрешала загадку, каким образом тепло поднимается от поверхности тропических океанов в достаточно высокие слои атмосферы, где дующие в направлении от экватора ветры переносят его в более высокие широты. Она также тесно связала энергетику океана и атмосферы, что до этого делали очень немногие метеорологи (и океанографы). «Горячие башни» свидетельствовали о том, что циркуляция атмосферы может быть понята только в ее взаимосвязи с океаном, главным источником тепла для нее, а облака играют в климатической системе важнейшую роль, как и предполагали сторонники идеи управления климатом. Несмотря на отсутствие доказательств, гипотеза была достаточно правдоподобной, чтобы Малкус и Риль без колебаний решили обнародовать ее[211]. В конце концов, такие кучево-дождевые облака с выраженным вертикальным развитием – высотой от 12 000 до 15 000 м – действительно существовали. Оставался вопрос, в достаточном ли количестве они образовывались, чтобы обеспечить транспортировку всего необходимого тепла. Малкус и Риль завершили свою статью призывом к научному сообществу в предстоящий Международный геофизический год провести необходимые наблюдения, чтобы проверить и развить гипотезу.

Конечная цель Малкус, Риля и других была в том, чтобы создать не отдельные виды метеорологии – фронтологическую, тропическую, циклонную, – а единую науку, которая могла бы описать взаимосвязи между всеми явлениями во всех масштабах. Теория «горячих башен», казалось, раскрыла тайну того, как происходит перенос энергии из нижних в более высокие слои атмосферы в тропическом регионе. Но при этом породила другой вопрос: как можно охарактеризовать (или понять)«систему», в которой крупномасштабные закономерности (общая циркуляция) зависят от таких эфемерных и изменчивых явлений, как облака?

«Мы сделали то, чего никто и никогда прежде не делал, а именно показали, что облака являются ключевой составляющей энергетического баланса в тропиках, – объясняла Малкус, – и поэтому в процессе циркуляции энергия передается к крупным циркуляционным системам в иерархии масштабов, а не наоборот, как в классической гидродинамике»[212]. Она прекрасно понимала, насколько странной и теоретически сложной была такая структура. «Неудивительно, – продолжала Джоан Малкус, – что механизм глобальной системы циркуляции работает рывками, если учесть эфемерную природу его „поршневых цилиндров“, количество, а также само существование которых зависит от капризов потока!»[213] Малкус и Риль нашли ту самую «кнопку», о которой мечтали сторонники идеи управления погодой. Но какая от этого могла быть польза, если ее действенность зависела от эфемерного, изменчивого явления, существование которого в свою очередь подчинялось другому, более масштабному явлению, часть которого оно составляло? Это был головокружительно взаимосвязанный, динамичный и разномасштабный мир, в котором, казалось, не существовало никакой иерархии. Возможность управлять погодой в таком мире представлялась весьма призрачной.

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.

В 1946 г. молодой инженер Винсент Шефер, работавший в лаборатории «Дженерал электрик», экспериментировал с созданием переохлажденных облаков внутри одного из таких бытовых морозильников. Дыша внутрь камеры, он наблюдал, как выдыхаемый им пар конденсируется в облака, после чего вводил в них разные добавки, чтобы стимулировать превращение капель воды в кристаллы льда и, как следствие, выпадение осадков. В конце концов, когда он добавил в камеру сухой лед, из выдыхаемых им облаков пошел снег. Его коллега Ирвинг Ленгмюр предположил, что атмосферные облака в небе будут реагировать так же, как их миниатюрные собратья в морозильной камере. Затем Бернард Воннегут (брат писателя Курта Воннегута) обнаружил, что йодид серебра является еще более эффективным (в расчете на грамм вещества) реагентом для так называемого засева облаков, чем сухой лед. В 1946 г. Шефер провел первые успешные эксперименты по засеву настоящих атмосферных облаков измельченным сухим льдом, что, казалось, открывало новую эпоху процветания, когда сельское хозяйство Соединенных Штатов (особенно в засушливых западных штатах) сможет решать проблему нехватки дождей с помощью нескольких килограммов йодида серебра.

В 1947 г. в рамках проекта «Циррус» Ленгмюр впервые применил эту технологию для засева урагана. Последствия были катастрофическими. Шторм, который двигался на северо-восток над Атлантикой мимо берегов Флориды и Джорджии, вдруг резко изменил направление и пошел на запад, где обрушился на побережье Джорджии и Южной Каролины. Хотя наблюдатели на борту самолета, проводившего засев, не зафиксировали каких-либо изменений в структуре или интенсивности шторма (что могло бы указывать на то, что именно засев был причиной изменения его направления) и несмотря на нанесенный ураганом ущерб, Ленгмюр заявил об успехе эксперимента[219]. Пострадавшие города подали в суд, и к засеву облаков отныне стали относиться как к источнику не только потенциального благоденствия, но и высокого риска.

Такие эпизоды показывают, насколько сильно было желание подчинить себе погоду, несмотря на то что физика облаков по-прежнему оставалась малоизученной областью: до конца не было понятно даже то, какую именно роль играли реагенты, или инициаторы кристаллизации, в провоцировании выпадения осадков. Впечатленный этими событиями брат Бернарда Воннегута Курт написал свой знаменитый роман «Колыбель для кошки», сюжет которого разворачивается вокруг изобретения опаснейшего вещества под названием «Лед-9» (вымышленного эквивалента йодида серебра), превращавшего все, к чему оно ни прикасалось, в лед. Послание, которое нес в себе катастрофический финал этого романа, было таким же прозрачным, как и сам смертоносный лед: вмешательство в природу может привести к гибели планеты.

Между тем расстояние между смелыми мечтами и непреднамеренными последствиями оказалось гораздо короче, чем можно было ожидать. В 1957 г. Роджер Ревелл и Ганс Зюсс опубликовали статью, в которой назвали растущую эмиссию углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива «крупномасштабным геофизическим экспериментом»[220]. Эта знаменитая фраза воспринимается теперь как пророчество, одно из первых предупреждений человечеству о рисках неконтролируемого вмешательства в климатическую систему планеты. Но Ревелл и Зюсс делали акцент не на рисках, а на новизне ситуации, отмечая, что этот эксперимент «не мог произойти в прошлом и не может быть повторен в будущем». Вместо того чтобы предупреждать об опасности неконтролируемых выбросов, Ревелл и Зюсс призывали своих коллег-ученых воспользоваться этой беспрецедентной возможностью для изучения океана (фактически именно об этом мечтал в свое время Россби, размышляя о возможности исследовать климатические механизмы посредством покрытия полярных шапок угольной пылью). Они использовали термин «эксперимент» в классическом смысле – как научное испытание, призванное прояснить как можно больше из того, что пока неизвестно. «Этот эксперимент, если он будет надлежащим образом задокументирован, может дать нам более глубокое понимание процессов, определяющих погоду и климат». Другими словами, тщательное измерение и наблюдение могли превратить непреднамеренное (и неконтролируемое) вмешательство в полезный научный эксперимент. Как и Малкус и Риль, Ревелл и Зюсс настоятельно рекомендовали посвятить грядущий Международный геофизический год скрупулезному сбору данных, чтобы отследить путь этого избыточного углекислого газа через «атмосферу, океаны, биосферу и литосферу»[221].

* * *

Постоянно находясь в поисках возможностей для новых наблюдений, Малкус вскоре осознала, что исследования ураганов могут стать продолжением ее исследования облаков. В 1954–1955 гг. на восточное побережье США обрушилась череда мощных ураганов – «Кэрол», «Эдна», «Хейзел», «Конни» и «Иона», – которые привели к гибели почти 400 человек и нанесли материальный ущерб более чем на $6 млрд (по курсу 1983 г.). После этого конгресс выделил средства на запуск Национального проекта по исследованию ураганов, который возглавил метеоролог Роберт Симпсон. В годы войны он был синоптиком и помогал основать военную метеорологическую школу в Панаме. Перед новой правительственной программой были поставлены важные задачи: провести более фундаментальные исследования в области формирования, структуры и динамики ураганов, разработать средства улучшения их прогнозирования и – самая амбициозная из всех задач, напрямую перекликавшаяся с прежними планами в отношении суперкомпьютеров, – научиться искусственно воздействовать на эти стихийные бедствия[222]. Правительственное финансирование означало самолеты, а самолеты, в свою очередь, означали, что ученые впервые получат неограниченный доступ к непосредственному наблюдению за тропической атмосферой – от поверхности океана до самой стратосферы.

Малкус поняла, что этот проект может стать платформой для экспериментальных исследований, которые позволят пролить свет на столь интересовавшую ее связь между облаками и атмосферной динамикой. В 1956 г. она полетела в Майами, где встретилась с Бобом Симпсоном. Это был шанс наконец-то превратить метеорологию в экспериментальную – в подлинном смысле этого слова – науку, со строгим подходом к документации и контролю, которого недоставало предыдущим экспериментам по засеву облаков.

Новый национальный проект запустили, чтобы дистанцировать исследования ураганов от работы Шефера, в которой было слишком много интуитивных предположений и слишком мало настоящей науки. Однако начать все с чистого листа оказалось невозможно. Память об урагане, обрушившемся на Джорджию, предположительно в результате вмешательства, оказалась слишком свежа, и, когда пришло время провести в Атлантическом океане границы, где допускалось искусственное манипулирование ураганами, была проявлена чрезмерная осторожность. В результате для засевов отвели зону, через которую за сезон проходили всего один-два урагана.

Тем не менее возможность получить в свое распоряжение специально оборудованные для метеорологических целей самолеты выглядела слишком заманчивой, чтобы упустить ее, и к тому же, хотя до этого Малкус занималась изучением облаков, она считала эти явления очевидно связанными между собой. «Я подумала – вот здорово, мне тоже стоит этим заняться! В конце концов, ураганы – это системы тропических облаков. Облака каким-то образом собираются в такие системы и приобретают разрушительную силу. Почему и как это происходит?»[223] Она начала читать об ураганах и очень скоро поняла, как разработанная ею и Рилем гипотеза «горячих башен» может объяснять механизм их возникновения.

Ее внимание привлек так называемый глаз урагана – «относительно спокойная область в его центре, окруженная яростными ветрами». Интересно, подумала она, чем объясняется это явление? На тот момент данные об ураганах были довольно скудными, поскольку получать их с помощью самолетов и радиозондов было довольно сложно. Малкус изучила имевшиеся данные, в том числе фильм, снятый исследователями из Массачусетского технологического института, которые впервые использовали метеорологический радиолокатор для исследования ядра урагана «Эдна» в 1954 г. Внимательно посмотрев фильм, она поняла, что бóльшая часть воздуха в центре урагана исходит из окружающей «глаз» мощной стены облаков[224]. Вместе с Рилем они разработали модель развития урагана, наглядно демонстрирующую важную роль океана как «дополнительного» источника тепла[225].

* * *

Пока Малкус размышляла о формировании ураганов, Роберт Симпсон думал о том, как на них можно воздействовать. Он предположил, что если засеять определенные ключевые облака (эквиваленты «горячих башен») в центре урагана, то можно заставить его превратиться в грозу, тем самым ослабив силу ветра и мощь бури. Свою теорию Симпсон смог проверить на практике 16 сентября 1961 г., когда самолет морской авиации сбросил содержимое восьми канистр йодистого серебра в глаз урагана «Эстер». В результате ветер, вместо того чтобы продолжать усиливаться, сохранял постоянную интенсивность. Наблюдения за ураганом велись одновременно с шести самолетов, что позволило детально зафиксировать его реакцию на засев. Эти синхронные радиолокационные наблюдения показали небольшое уменьшение кинетической энергии в глазе. На следующий день была сброшена еще одна порция йодистого серебра, но оно не попало в глаз. Наблюдения показали, что буря сохранила ту же интенсивность, что и после засева накануне. Разница в развитии бури в ответ на засев и его отсутствие в последующие дни позволила исследователям сделать вывод, что засев был успешным. В статье для Scientific American они с нескрываемой гордостью написали, что, вместо того чтобы «просто наблюдать» за формированием стихии, они попытались «вмешаться в критическую область, в которой тонко сбалансированные силы поддерживают созревание урагана». Они не преминули указать на новизну своей работы, отметив, что эти эксперименты были одними из немногих, «когда-либо осуществленных на атмосферном явлении, превышающем величиной одно кучевое облако». Несмотря на потенциальные риски, имелись весомые причины продолжать эксперименты с ураганами. Трансформация исследования ураганов из «наблюдательной дисциплины в экспериментальную» обещала, прежде всего, значительно продвинуться в прогнозировании.

Но прогнозирование было только началом. Ураганы как нельзя лучше подходили для проверки предположений о погодных и климатических воздействиях. Именно из-за их невероятной мощи любая попытка повлиять на ураганы была обречена на провал, если только воздействие не было выверено с максимальной точностью. Таким образом, если теория позволяла изменить ураган, это, скорее всего, означало, что она верна, если же нет – это свидетельствовало о ее ошибочности. По этой причине эксперименты с модификацией ураганов были идеальны для проверки подобных теорий, а если бы ученым в конечном итоге удалось понять механизм ураганов и способы воздействия на него, то человечество получило бы власть над ошеломляюще мощным источником энергии. Проблема, однако, заключалась в том, что на практике сложно было оценить, насколько успешным оказалось вмешательство. Как понять, что оно изменило поведение урагана, если вы не знаете, как он повел бы себя в отсутствие вмешательства?

В этом и состоял парадокс. Успешное вмешательство требовало глубокого понимания природы ураганов, а ради этого понимания оно и предпринималось. Но, несмотря на это, ответственные за государственное финансирование лица сочли эксперимент по ослаблению урагана «Эстер» успешным. Вскоре после этого, в 1962 г., был запущен новый проект под названием «Стормфьюри», который представлял собой совместную программу ВМС и Министерства торговли США. Он был нацелен исключительно на активное воздействие на ураганы. Численные облачные модели Малкус сыграли важную роль в обосновании проекта как инструмент проверки предположений и создания прогнозов, позволяющий оценивать успешность произведенного вмешательства.

Сама Малкус испытывала смешанные чувства в отношении этого проекта. Ее привлекали открывавшиеся благодаря ему возможности для исследований, а также отдаленная перспектива гуманитарного применения, однако она опасалась столкнуться с тем же недальновидным и поверхностным подходом, который зачастую сопровождал эксперименты по засеву облаков. В 1961 г., когда ее попросили прокомментировать возможность перенаправления ураганов, она оценила перспективы так: «Я не сказала бы, что мы стоим на пороге этого, но искусственное воздействие на погодные условия не такая уж нелепая идея»[226]. Проблема заключалась в том, что подобные вмешательства часто сопровождались «завышенными ожиданиями, недооценкой чрезвычайной естественной изменчивости системы и нетерпеливым желанием руководства получить положительный результат в максимально сжатые сроки»[227].

Несмотря на все сомнения, две причины убедили ее присоединиться к проекту «Стормфьюри» в качестве советника. Во-первых, он был относительно недорогим и потенциально мог принести огромную пользу человечеству. Во-вторых, что не менее важно, он давал ей возможность усовершенствовать свои облачные модели и еще больше узнать об ураганах. «Я считала, что проект "Стормфьюри" будет для меня единственным шансом провести те эксперименты на кучевых облаках, которые я обдумывала в последнее время»[228]. Вместо того чтобы рассматривать засев как потенциальный инструмент управления ураганами, Малкус считала его всего лишь способом проведения экспериментов в атмосфере. «Мы должны относиться к искусственному воздействию на погоду как к атмосферным экспериментам, о чем я всегда твердила». Тогда как засев позволял изменить ход развития отдельных облаков, по ее мнению, не стоило надеяться на то, что таким способом можно будет надежно воздействовать на ураганы, принося реальную пользу людям, – это представлялось ей делом «очень отдаленного будущего».

С такими мыслями Малкус и вошла в команду «Стормфьюри». Ее план заключался в том, чтобы объединить цели проекта с собственными исследовательскими целями – и превратить практическое вмешательство в научный эксперимент. Как ведущий советник, она рассчитывала на то, что сумеет получить в свое распоряжение необходимое количество специально оборудованных самолетов, чтобы не только провести атмосферный эксперимент, но и тщательным образом зафиксировать его результаты[229]. В 1963 г. ее мечта осуществилась – она провела эксперимент, о котором говорила, что он «изменил мою жизнь и жизнь многих других людей»[230]. Это произошло в середине августа, когда Малкус и команда «Стормфьюри» находились в Пуэрто-Рико: они ждали, когда у урагана «Беула» появится достаточно сформированный глаз, чтобы можно было на него воздействовать. Во время этого затишья перед бурей Малкус и представился шанс проверить свои идеи о росте облаков[231].

В ходе эксперимента – при участии шести самолетов и нескольких десятков технических специалистов – Малкус провела детальные измерения 11 неураганных облаков, шесть из которых затем были подвергнуты засеву, а пять оставлены как контрольные. «Когда первое облако вдруг раздулось, – вспоминала она, – я испытала самое сильное волнение в своей жизни»[232]. Ее коллеги и члены летных экипажей также ликовали. Все засеянные облака, кроме одного, продемонстрировали взрывной рост, тогда как контрольные не изменились. Результаты в точности совпадали с предсказанием модели Малкус. Она сделала то, о чем давно мечтала, – провела атмосферный эксперимент с тропическими кучевыми облаками, сделав это при поддержке всей мощи военно-морской авиации.

Малкус и Симпсон опубликовали результаты своих исследований в журнале Science, который летом 1964 г. поместил на обложке впечатляющие фотографии «взрывающихся» облаков. Реакция общественности была мгновенной и бурной. По словам Малкус, это был «мощнейший шторм», к которому никто из них не был готов. «Чрезвычайно интересные эффекты», произведенные в засеянных облаках, возбудили надежды и страхи, что время управления климатом наконец-то пришло. Некоторые приветствовали наступление долгожданной утопии, тогда как другие видели в этом акт грубого вмешательства в природу, аналогичный созданию атомной бомбы.

Как бы впечатляюще ни выглядел взрывной рост засеянных облаков, Малкус и Симпсон сочли необходимым подчеркнуть, что самым значимым результатом опыта был не достигнутый эффект, а демонстрация самой возможности проведения подобных экспериментов. В статье в Scientific American они подробно объяснили их природу и постарались дать точное определение понятию «контроль». С одной стороны, засев показал, что «наконец-то настоящее атмосферное явление может стать объектом относительно контролируемого и теоретически смоделированного эксперимента». Малкус и Симпсон были убеждены, что отныне облака станут объектом экспериментальной метеорологии. Однако та степень контроля, которая присутствовала при проведении научного эксперимента, была недостаточна для управления ураганами в гуманитарных целях. Достижение «реального контроля», по терминологии Малкус и Симпсона, было делом далекого будущего. Не стоит рассчитывать на гигантский скачок вперед, предупреждали они, поскольку «метеорология только делает первые небольшие шаги к превращению в экспериментальную науку, каковой она должна стать, прежде чем человек – если такое когда-либо будет возможно – научится контролировать земную атмосферу»[233].

Но ВМФ и Министерство торговли интересовали не теоретические модели, а реальное воздействие на ураганы. И тот же ураган, который позволил Малкус и Симпсону испытать их модель, подвергся более практически ориентированному вмешательству. Через несколько дней после успешного засева облаков ураган «Беула» сформировал зрелый глаз. Теперь сам ураган, а не только окружающая его облачность, был готов для эксперимента. Представители ВМФ приняли решение задействовать гораздо больше самолетов и использовать значительно бóльшие объемы йодистого серебра, чтобы произвести массированный засев урагана и посмотреть на его реакцию. В первый день попытка засева прошла неудачно: специальные бомбы с йодидом серебра не попали в глаз, и никаких эффектов не наблюдалось. На следующий день условия для засева улучшились и бомбы попали в цель. Измерения в ядре урагана показали, что после второго засева давление в нем резко упало, а плотная облачная стена глаза рассеялась и сформировалась снова в 16 км от центра шторма, как и предсказывали Малкус и Симпсон.

Несмотря на кажущийся успех, на основании всего лишь одного эксперимента невозможно было утверждать, что наблюдаемые изменения урагана были результатом искусственного воздействия. Неопределенность усугублялась и тем, что ураганы сами по себе были подвержены значительным естественным изменениям, а характер облачных систем и их поведение были мало изучены. Чтобы подтвердить результаты, нужно было провести повторные эксперименты, но, учитывая естественную изменчивость этих штормов, могли потребоваться столетия, чтобы «статистически значимым образом отделить антропогенные изменения от естественных флуктуаций»[234].

В 1964 г. Национальная академия наук США создала экспертную группу по вопросам искусственного воздействия на погоду, чтобы выработать рекомендации по дальнейшим действиям в этой очень сложной с научной и этической точки зрения области. В группу вошли Джул Чарни, Эдвард Теллер, Эдвард Лоренц, Джозеф Смагоринский, Джоан Малкус и другие. В своем докладе эксперты предостерегали от спешки и отмечали, что доказательства в пользу эффективности засева ураганов пока оставались неубедительными. Например, не было никаких весомых, подтвержденных научными данными оснований предполагать, что можно значительно увеличить количество осадков из так называемых зимних орографических штормов, характерных для Колорадо (эта тема представляла большой интерес для местных фермеров); или же что с помощью черной пыли и любых других поверхностных покрытий можно вызывать дождь; или, наконец, что с помощью засева глаза можно эффективно менять направление ураганов. Другими словами, не было ничего, что позволяло бы совершить переход к искусственному воздействию на погоду на регулярной основе. В настоящий момент в этой области царил подход «сначала сделай, потом проанализируй», что позволяло извлечь очень мало надежной информации. Здесь требуется терпение, настаивали эксперты. Могут пройти десятилетия, а не годы, прежде чем будут прояснены все физические аспекты, необходимые для эффективного регулирования погодных условий. Эта точка зрения резко расходилась с ожиданиями властей засушливых штатов, представители которых обвиняли ученых в том, что их больше интересует написание научных работ, а не практическая польза от экспериментов[235]. Несмотря на то что даже такие признанные эксперты, как Малкус, призывали к осторожности, выводы комиссии многим показались неубедительными. В том же году конгресс принял специальную резолюцию, выделив $1 млн на программы активного воздействия на погоду.

Первые небольшие шаги к «реальному контролю» над погодой, о которых Малкус и Симпсон говорили в 1964 г., сегодня вызывают у нас в памяти первые шаги по Луне, сделанные Нилом Армстронгом пять лет спустя. Но эти двое исследователей, вероятно, ссылались на другое историческое событие – легендарную речь президента Кеннеди, произнесенную 26 июля 1963 г., за несколько недель до их эксперимента по засеву облаков. В телеобращении к нации Кеннеди сдержанным голосом, в котором сквозила надежда, объявил о том, что после длительных и трудных переговоров он и советский лидер Никита Хрущев пришли к соглашению о частичном запрете ядерных испытаний в атмосфере, океане и космосе. Кеннеди назвал это соглашение «лучом света» в мрачную эпоху взаимной подозрительности и напряженности и «важным первым шагом к миру, шагом к разуму и шагом прочь от войны». Он повторил эту метафору в конце своей речи и выразил смелую надежду: «Пусть это путешествие будет длиной в тысячу миль и даже больше, но давайте войдем в историю тем, что мы сегодня, на этой земле, сделали первый шаг»[236].

Для Малкус жизнь резко изменилась в 1965 г. В 1961 г. она покинула Вудс-Хоул, чтобы занять преподавательскую должность в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. В том же году у них с Виллемом родилась дочь Карен. Между тем ее отношения с Бобом Симпсоном, начавшиеся в ходе совместной работы в Национальном проекте по исследованию ураганов, переросли в нечто более глубокое. Эксперименты по засеву облаков и модификации урагана «Беула», по выражению Малкус, способствовали развитию «коллаборации Малкус/Симпсона и тесной дружбы»[237]. В 1964 г. Малкус развелась с Виллемом Малкусом, уволилась из Калифорнийского университета и устроилась на исследовательскую должность в Метеорологическое бюро США. Это был вынужденный карьерный шаг, поскольку закон не позволял мужу и жене работать в одном государственном учреждении. 6 января 1965 г. Джоан и Боб Симпсон поженились, а вскоре Джоан Симпсон была назначена руководителем проекта «Стормфьюри» в Метеорологическом бюро. Так началось то, что она назвала своей второй великой любовью, партнерством разума и духа, которое продлилось до самой ее смерти.

Если в личной жизни Джоан Симпсон наконец-то обрела умиротворение, то вокруг активного воздействия на погоду продолжались бурные споры. В 1963 г. она ликовала в небе над Пуэрто-Рико, наблюдая за тем, как засеянные облака взрываются пенными шапками, а ураган «Беула» смещает свой глаз. Предположение о том, что засев содержащих переохлажденную воду облаков в центре урагана приведет к ослаблению бури, казалось верным. Но как вскоре стало ясно, оптимизм команды «Стормфьюри» был преждевременен. Чтобы убедительно подтвердить эту гипотезу, требовались серьезные дополнительные исследования. Однако, как бы ни было трудно скоординировать действия шести или даже десяти самолетов, летящих сквозь ураган, реализовать обширную программу экспериментов по укрощению этих мощных штормов оказалось куда сложнее. Чтобы понять поведение изменчивых погодных явлений (как естественное, так и модифицированное), требовалось изучить немалое их количество, а это было не только дорогостоящим, но подчас и невозможным делом. С 1963 по 1968 г. через экспериментальную зону не прошел ни один подходящий для опыта ураган. В 1967 г. Джоан Симпсон, устав бороться с ожесточенными нападками на программу, подала в отставку. Проект «Стормфьюри» продолжался с переменным успехом. Когда в 1969 г. ураган «Дебби» наконец-то смилостивился над исследователями, позволив им совершить пять засевов, было признано, что результаты эксперимента подтвердили пересмотренную гипотезу, которая вместо того, чтобы, как прежде, делать упор на дестабилизацию стены глаза, предусматривала интенсивный повторный засев непосредственно за пределами стены. Но поскольку подходящие ураганы по-прежнему посещали безопасную зону крайне редко, эта гипотеза так и не была проверена еще раз. В 1970-е гг. эксперименты по искусственному воздействию на ураганы постепенно сошли на нет, а в 1983 г. проект был признан неудачным и закрыт.

* * *

Таким образом, на вопрос о том, можно ли искусственно воздействовать на ураганы, а тем более следует ли это делать, простых ответов не нашлось. Между тем вмешательство в погоду уже стало реальностью. Антропогенное воздействие на атмосферу – как преднамеренное, так и нет – происходило по всей планете. Чтобы иметь возможность более-менее точно отличать измененное в результате вмешательства состояние атмосферы от естественного, необходимо было хорошо понимать основные атмосферные процессы. Но, как отмечали в 1964 г. члены комитета, включая Симпсон, основным препятствием для определения того, какие именно облака подходят для засева, была их «значительная естественная изменчивость», в частности различия в размерах капель, содержании воды и льда, структуре температурного поля, внутренней циркуляции и электризации[238]. Эта естественная изменчивость делала тщательную статистическую оценку одновременно необходимой и «очень сложной».

«Очень сложное» в малом масштабе в большом оказывалось еще сложнее. И хотя на тот момент человек не мог «вызывать возмущения, запускающие мощные атмосферные реакции», было очевидно, что такой день не за горами. При этом оставалось неясно, когда люди научатся надежно предсказывать последствия такого серьезного вмешательства в «масштабах континента или больше». А пока подобное прогнозирование невозможно, заключала экспертная группа, «проведение любого масштабного эксперимента в атмосфере будет актом вопиющей безответственности»[239].

Чтобы просчитывать эффект искусственного воздействия на погоду и климат, полагали эксперты, требуется прежде всего разработать всеобъемлющую теорию естественного изменения климата. Пока же такой теории нет, комитет настоятельно рекомендовал не проводить эксперименты в атмосфере, где их результаты трудно интерпретировать и где они могут иметь непредвиденные результаты, а использовать для этого компьютерные модели, позволяющие надежно «оценивать последствия вмешательств»[240]. Важной, но малоизученной составляющей того, что ученые все еще называли крупномасштабной атмосферной циркуляцией (а не «системой океан – атмосфера», как ее называют сегодня), являлось происходящее на границе земной поверхности и воздуха, а также океана и воздуха. Было признано необходимым проводить в этой области полевые эксперименты наряду с численными исследованиями.

Заключение экспертной группы содержало раздел о непреднамеренном антропогенном вмешательстве в атмосферу, которое, совершенно очевидно, будет только нарастать. «Мы только сейчас начинаем осознавать, что атмосфера не бездонна, но нам пока неизвестно, какова ее емкость и как ее измерить»[241]. Группа также отметила, что загрязнение атмосферы городами способно влиять на локальный климат. Как и Россби и Ревелл, эксперты указали на научный потенциал такого «продолжающегося эксперимента по искусственному воздействию на климат».

Покинув Метеорологическое бюро, Симпсон вернулась к преподавательской деятельности в Университете Майами в звании профессора и возглавила экспериментальную метеорологическую лабораторию в Корал-Гейблс. Там она продолжила работу, начатую в рамках проекта «Стормфьюри», надеясь на то, что, экспериментируя с мелкими облачными структурами, сумеет статистически проверить гипотезу о генерации осадков с помощью разработанного ею метода динамического засева облаков. Ее интересовал не только засев отдельных облаков, но и возможность с его помощью спровоцировать их слияние, образование облачных кластеров, которые были естественным источником большей части дождей во Флориде. Симпсон подсчитала, что ей нужно провести несколько сотен экспериментальных засевов, чтобы зарегистрировать 15 %-ное увеличение количества осадков в целевой зоне. Но ей отказали в финансировании даже сотни засевов. Повторилась та же история, что и с проектом «Стормфьюри», который постигла неудача из-за нехватки экспериментальных данных. Возвращаясь к «Стормфьюри», Симпсон считала, что одно из фундаментальных предположений, сделанных в ходе работы над тем проектом, а именно что переохлажденная вода в изобилии присутствует в ядре ураганов, подвергли сомнению необоснованно. Она была уверена, что данные, собранные в ходе первого национального проекта по исследованию ураганов, которые показали наличие такой воды, позже проигнорировали и заменили на новые результаты, свидетельствовавшие о минимальном присутствии такой воды в ураганном ядре, что и послужило основанием для закрытия проекта[242].

Отойдя в итоге от экспериментальной работы, Симпсон все же глубоко сожалела об отмене программ по исследованию искусственного воздействия на погоду. Такие эксперименты – сначала «Стормфьюри», а затем и ее проект во Флориде – всегда были для нее средством достижения цели. И этой целью было не обретение контроля над ураганами и облаками, а сбор данных. В своей речи от 4 октября 1989 г., с которой она выступила как президент Американского метеорологического общества, Симпсон отметила: есть горькая ирония в том, что многие метеорологи приветствуют завершение программ модификации погоды, которые они считают ненаучными, тогда как именно сообщество ученых, занимающихся физикой облаков, особенно пострадало от их отмены, поскольку сегодня «получение крайне необходимых новых данных наблюдений за облаками стало куда более долгим и трудным делом, чем в период расцвета экспериментов по искусственному воздействию на погоду»[243].

Стремление получить новые данные побудило Симпсон взяться за последний грандиозный проект в ее долгой карьере. Она перешла в новую лабораторию по изучению атмосферы, созданную в НАСА, в Центре космических полетов имени Годдарда, и в 1986 г. возглавила научную группу, отвечавшую за Миссию по измерению тропических осадков (Tropical Rainfall Measuring Mission / TRMM). Задачей миссии был запуск первого спутника, оборудованного метеорологическим радаром, способным получать данные из самого сердца облаков, что в свое время Джоан пыталась сделать с борта самолета. Прежде чем спутник был наконец-то запущен, она проработала над проектом 11 лет. Спутник TRMM не только выполнил все задачи, поставленные учеными НАСА, но и превзошел их ожидания. Через пять лет после запуска, в 2002 г., он измерил профиль скрытого тепла, выделяемого тропическими системами, предоставив таким образом подтверждение теоретической модели, разработанной Симпсон и Рилем почти 50 лет назад.

* * *

Джоан Симпсон активно участвовала в подготовке своего архива для передачи в Библиотеку Шлезингера при Гарвардском университете. Она снабдила комментариями сотни фотографий и написала множество коротких сопроводительных статей к документам, относящимся к разным периодам ее жизни. Бóльшая часть архива связана с ее долгой и активной научной карьерой. Но Джоан также решила передать и некоторые очень личные документы, включая записки и дневник, который вела в период своих отношений с С. Решение поделиться этими материалами она объяснила в письме архивариусу: «Моя профессиональная жизнь хорошо известна, но я сознательно хранила в тайне, насколько это было возможно, свою личную жизнь; следовательно, если я умру, прежде чем закончу пересылать вам эти материалы, моя личная жизнь навсегда канет в Лету, поскольку о ней мало кто знает»[244]. Симпсон решила нарушить эту тщательно оберегавшуюся ею тайну, поскольку считала важным показать людям свою жизнь во всей ее сложности и полноте.

Будучи одной из немногих женщин в мире метеорологической науки, она находилась под прицелом пристального общественного внимания, не всегда имея возможность скрыть от постороннего взгляда все стороны своей личной жизни. Газеты и журналы любили писать о ее кулинарных способностях и талантах домохозяйки, а также о том, как Джоан совмещает их с профессиональной карьеро[245]. Ее смелые полеты в облака – и даже в ураганы – поражали воображение, тем более что Симпсон, по описанию одного из журналистов, была «довольно хрупкой и застенчивой на вид блондинкой», которая, помимо того что входила в пятерку лучших метеорологов мира, «вела хозяйство в большом доме в Вудс-Хоуле, штат Массачусетс, и сама готовила для мужа и двоих сыновей»[246]. Несмотря на присутствующий в таких описаниях сексизм, журналисты были правы, отмечая, насколько тесно переплетено в ее жизни профессиональное и личное. Все трое ее мужей принадлежали к одному и тому же узкому кругу ученых-метеорологов, как и таинственный С., с которым она работала над проектом по исследованию облаков. Отрицать ту роль, которую эти отношения сыграли в ее жизни, значило бы упустить нечто важное, поэтому Джоан Симпсон приняла осознанное решение поделиться своими глубоко личными переживаниями с другими. Возможно, она надеялась на то, что однажды настанет время, когда так называемый баланс между работой и личной жизнью перестанет быть исключительно женской «проблемой»[247].

Чтобы это произошло, архивы должны отражать не дистиллированную, а всеобъемлющую реальность человеческой жизни. К сожалению, в архивах ученых-мужчин почти невозможно найти подробностей их жизни вне науки: нам неизвестно, какими они были мужьями, любовниками, отцами, о чем думали, что чувствовали. В отличие от этого, в материалах архива Симпсон перед нами предстает женщина, прожившая долгую, плодотворную, полную страсти жизнь. Мы видим, как, подобно изучаемым ею тропическим облакам, она не признавала границ, смело осваивая новые области, которые ранее считались закрытыми для женщин, и как порой с головокружительной скоростью меняла семейный покой на ураган чувств. Страсть и наука были для нее неразделимы. «Думаю, меня воспринимают как довольно хладнокровного человека, – писала Симпсон, – но как же это далеко от истины! Чтобы понять, как женщина – или мужчина, если на то пошло, – совершает что-то новое в какой-либо области, необходимо проникнуть за эмоциональную маску, под которой скрывает себя человек, а свою маску я намеренно делала такой, чтобы проникнуть за нее было чрезвычайно трудно»[248].

В свои 27 лет океанограф Генри Стоммел плыл по воле волн. Молодой ученый, он понимал, как важно выбрать в научном плавании свой верный курс, но не знал, какое именно направление может стать для него таковым. По совету коллеги из Океанографического института в Вудс-Хоуле Стоммел прочитал статью по гидродинамике, посвященную некоторым аспектам движения воды. Это был долгожданный глоток чистой науки, не связанной ни с какими военными целями, которые доминировали в то время в научном мире и претили пацифисту Стоммелу. Эта тема его заинтересовала. Вскоре после того в одном из нью-йоркских дансингов его познакомили с Карлом Густавом Россби, основателем факультета метеорологии в Чикагском университете, где во время войны преподавала юная Джоан Джеролд. Эта встреча и предопределила дальнейшую судьбу Стоммела в науке.

Мир тесен, и вскоре после той встречи Стоммел получил приглашение провести семестр в Чикагской лаборатории Россби. Ему понравился стиль, в котором Россби излагал свои мысли на лекциях. Хотя Стоммел не любил простых истин, самой простоты он не боялся. В стремлении понять атмосферную циркуляцию Россби делал смелые физические упрощения, и эта смелость привлекла молодого ученого. Ему казалось, что это некоторым образом перекликалось с его личным опытом. В подростковом возрасте ему выписали очки, но из-за опечатки в рецепте сделали слишком сильные линзы. В них он с трудом видел, что написано в учебниках и на школьной доске, и потому старался свести сложную задачу к проблеме, видимой мысленным взором и решаемой путем размышлений.

Задача, которую Стоммел выбрал теперь, сводилась к короткому вопросу: почему основные течения в Мировом океане асимметричны? Известно об этом было давно, однако никто до сих пор не попытался ответить на этот вопрос. Во всех крупных океанических бассейнах земного шара течения на западной стороне были заметно сильнее, чем на восточной[249]. Это было верно и для Атлантического, и для Тихого, и для Индийского океанов, несмотря на совершенно разные береговые линии и донные ландшафты. Если топография не может объяснить асимметричность течений, подумал Стоммел, что тогда может? Вспоминая смелые упрощения Россби, он представил себе океанический бассейн прямоугольной формы, проще, чем у обычной ванны, и возмутил его спокойствие воздействием всего трех факторов – ветра на поверхности, трения на дне и вращения Земли. Затем вручную, с помощью логарифмической линейки, скрупулезно рассчитал влияние этих факторов на океан и, к своему удивлению, обнаружил, что в этой простой модели океана течения также преобладают на западе. Свои результаты он изложил в пятистраничной статье под названием «Интенсификация ветровых океанических течений в западном направлении»[250].

Так, когда ему не исполнилось еще и 28 лет, он создал новую науку – динамическую океанологию, целью которой было понять, как движется вода в океане. Стоммел показал, что с помощью физики и математики можно описать крупномасштабное движение океанических вод. На тот момент у него не было даже ученой степени, чего он поначалу стеснялся, несмотря на мнение опытного океанографа Колумбуса Айзелина, директора Океанографического института. Стоммел написал Айзелину с просьбой дать совет, следует ли ему получить докторскую степень, на что тот ответил: «Если вы собираетесь сделать профессиональную карьеру в области геофизических наук, сомневаюсь, что докторская степень будет хоть сколько-нибудь вам полезна. Это отнимет у вас массу времени и к тому же обойдется в приличные деньги»[251]. Движение океанических вод могло быть, по крайней мере в некоторых его аспектах, выведено из очень простых физических законов. Вот как Стоммел описал это много лет спустя: «Существует гигантский гидродинамический механизм океана… [который] приводится в действие тем, как воды реагируют на ветры, дующие над их поверхностью, и на различия в плотности, которые поддерживаются климатическими условиями на разных широтах»[252]. Другими словами, хороший механик при должном упорстве мог понять, как работает эта океаническая машина.

Но тут присутствовал один важный момент: Стоммел считал, что «гидродинамический механизм океана» можно описать с помощью законов движения жидкостей, однако не верил, что на основе этих законов можно понять океан. Он был слишком сложен, а законы слишком общи. Для более глубокого понимания океана, по мнению Стоммела, требовался интеллектуальный прорыв, озарение, с последующей отработкой идеи. Это озарение происходило в областях сознания, находящихся за пределами рационального мышления и даже языка, и приводило к рождению того, что Стоммел называл «образом-затравкой». А далее начинался процесс многократного соотнесения этого «образа-затравки» с реальностью, представленной в виде наблюдений за океаном. Стоммел сравнивал это с процессом кристаллизации или, точнее говоря, с попыткой (зачастую неудачной) сформировать «затравку» из насыщенного раствора идей и затем вырастить ее в полноценный кристалл. Ему было хорошо знакомо это состояние: когда у него накапливалось достаточно идей по поводу конкретной проблемы, но озарение так и не наступало, он впадал в состояние, подобное трансу. В своих мемуарах Стоммел писал: чтобы стимулировать озарение, «я расфокусирую ум, перестаю сознательно сосредоточиваться на этой проблеме, дабы позволить отдельным идеям перемешаться и слиться в нечто, подобное галлюцинаторному видéнию. По сути, я пытаюсь поднять когнитивную температуру до некоего порога, когда концептуальная структура на несколько дней полностью исчезает, а затем пытаюсь снова ее понизить, чтобы увидеть, что из этого выкристаллизуется». Одного такого раунда редко бывало достаточно. Когда же «образ-затравка» в конце концов выкристаллизовывался, Стоммел проверял его на соответствие реальным наблюдениям, чтобы узнать, сумел ли его разум достичь истинного понимания океана[253].

* * *

Генри Стоммел рос на берегу океана, в Бруклине и на Лонг-Айленде. Он изучал математику и астрономию в Йельском университете, а в 1942 г. по убеждениям отказался от военной службы. Хотя он не скрывал своих пацифистских взглядов, его направили преподавать математику другим молодым людям, которые обучались по программе ускоренной подготовки офицеров военно-морского флота и изучали математику для навигационных целей. Тем не менее Стоммелу эта работа нравилась. После войны он поступил в богословскую школу Йельского университета, но вскоре понял, что реальность, предлагаемая религией, удовлетворяет его ничуть не больше, чем та, что предлагалась войной[254].

Еще в 1944 г. благодаря образованию и опыту преподавания на курсах ВМФ Стоммел сумел получить исследовательскую должность в небольшом, но динамично развивавшемся Океанографическом институте в Вудс-Хоуле. Он пробовал себя в разных областях, но ничто не увлекало его по-настоящему. Молодой ученый дрейфовал безо всякой цели – и мог бы дрейфовать так и дальше, но (как он любил говорить) ему повезло. Он оказался в том месте и в то время, где и когда государство активно финансировало научные исследования. В первую очередь это делали военные: они вливали в науку огромные деньги и ресурсы, рассчитывая, что та обеспечит им безопасность полетов, поможет скрывать и обнаруживать в океане подводные лодки и т. д. и т. п. Но прежде всего Стоммелу повезло в том, что его окружали увлеченные люди, неравнодушные в том числе и к его судьбе.

Любопытно, что его первым жилищем в Вудс-Хоуле стал бывший дом священника местной церкви – добротное здание, где во множестве комнат обитала разношерстная компания океанографов, состав которой регулярно менялся. По дороге из дома на работу Стоммел видел гавань и каждое утро проверял, все ли суда стоят на якорях. Его мир одновременно был маленьким и огромным, наполненным холостяцкой беззаботностью и приключениями в водах Атлантики, омывавших берега Кейп-Кода. Старый дом тоже походил на корабль. Внутри него границы между работой и жизнью стирались. Там царила атмосфера свободы, розыгрышей, юмора, подчас грубоватого, и интеллектуальных бесед. В этом уникальном сборище молодых ученых каждый был специалистом в своей области, но разделял общую для всех страсть к океану.

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].

Спустя три десятилетия Ричардсон переключил внимание с природных систем на человеческие. Убежденный пацифист, как и Стоммел, он пытался с помощью математики объяснить, почему происходят войны и разворачиваются гонки вооружений. Ученый считал это более важным, чем понимание того, как ведут себя турбулентные потоки, управляющие погодой на нашей планете. Тем не менее прибывший из-за океана Стоммел сумел убедить его вернуться к исследованию физических систем. Раньше наблюдения Ричардсона ограничивались только движением атмосферы. Теперь же они вместе со Стоммелом решили ответить на вопрос, насколько океан похож на атмосферу.

Для начала исследователи провели водную версию тех экспериментов, с помощью которых Ричардсон два десятилетия назад изучал турбулентную диффузию в воздухе, используя для этого воздушные шары и другие объекты. Даже много лет спустя Стоммел не мог без улыбки вспоминать, как выкопал из сырой тяжелой земли в саду Ричардсона несколько корней пастернака (да-да, пастернака!), после чего на холодной кухне они нарезали их на одинаковые кусочки, тщательно взвешивая каждый, и отправились с ними к озеру. Там они прошли в самый конец причала и стали бросать кусочки пастернака в воду, измеряя увеличивающееся расстояние между ними с помощью импровизированного измерительного прибора, сооруженного Ричардсоном из палочек и отрезков шнура.

Между тем выбор пастернака для эксперимента был далеко не случаен. Свойства пастернака таковы, что, если бросить его в океан, он почти полностью погрузится в воду и будет плавать, лишь слегка выглядывая наружу и, таким образом, не подвергаясь воздействию ветра. Благодаря этому свойству обычный пастернак – плавучий и хорошо заметный на воде – оказался отличным материалом для океанографических измерительных буйков. В этом Ричардсон и Стоммел были схожи: когда им приходилось выбирать между двумя подходами – простым и надежным или сложным и подверженным рискам, – оба всегда выбирали первый. В более позднем возрасте Стоммел признавался, что считал себя не очень хорошим математиком и это влияло на его методы работы. «Когда я вижу потрясающие таланты некоторых моих коллег – математиков, разработчиков приборов, мастеров извлечения информации из массивов данных, людей с энциклопедическими знаниями, научных управленцев с замечательной способностью принимать правильные решения, – я осознаю, насколько ограниченными, почти любительскими являются мои собственные идеи, – впоследствии объяснял он. – Поэтому, когда у меня появляется какая-нибудь хорошая идея, я просто передаю ее тем, у кого есть необходимые таланты, чтобы развить ее. На самом деле это не щедрость, а обычный прагматизм»[258]. Тем не менее, по признанию Стоммела, у нехватки математических знаний была и положительная сторона: это заставляло его прибегать к полезным упрощениям, а также искать сотрудничества с другими.

Ричардсон не испытывал подобных внутренних конфликтов. Полет его мысли не знал ограничений, а сила воображения намного превосходила вычислительные возможности того времени. Так, он рассчитал, что для реализации его мечты о численном прогнозировании погоды требуется огромная вычислительная мощь, которую – в те времена, когда единственным вычислительным устройством был человеческий мозг, – Ричардсон оценил в 64 000 «человеческих компьютеров». Но эта цифра его не смутила. Он был увлечен идеей о том, что будущее состояние атмосферы можно прогнозировать на основе знания ее текущего состояния и конечного набора уравнений, которые описывали бы движение частиц воздуха.

Конечно, Ричардсон признавал, что науке пока не хватает знаний, чтобы свести все характеристики атмосферы к простым уравнениям, и некоторые особенности погоды требуют дальнейшего изучения. Поэтому он ратовал за проведение исследований в водном «фундаменте» великого метеорологического «театра», в частности за изучение так называемых вихрей – мощных, закручивающихся спиралью потоков воды, которые образуются в крупных морских течениях, таких как Гольфстрим. Турбулентность была слишком значимым и интересным явлением, чтобы оставлять его без внимания. В то же время можно – и даже необходимо – было приступать к решению численных задач, не дожидаясь, пока это явление станет полностью понятно. Ричардсон начал исследования турбулентности с наблюдений за воздушными шарами и струями дыма, затем продолжил с помощью мысленных экспериментов и, наконец, оказался вместе со Стоммелом на берегу озера с миской нарезанного пастернака в руках.

Стоя в конце причала и бросая в воду по два кусочка пастернака, Ричардсон и Стоммел смотрели, как те удаляются друг от друга, и пытались выявить закономерность. На основе своих наблюдений за 45 парами пастернака, дрейфующими по поверхности шотландского озера, они пришли к выводу, что в озерной воде энергия распространяется точно так же, как в атмосфере. Этот результат перекликался со статьей, опубликованной Ричардсоном почти 30 лет назад, в 1920 г., в которой было выдвинуто контринтуитивное предположение, что вихри действуют как «термодинамические двигатели в пребывающей под воздействием силы тяжести атмосфере», которые увеличивают, а не рассеивают энергию системы[259]. Совместная статья Ричардсона и Стоммела вошла в историю как своей дерзкой первой строкой («Наши наблюдения за относительным движением двух плавающих кусочков пастернака показали»), так и заключительным выводом о том, что в атмосфере и океане наблюдаются схожие формы турбулентной диффузии[260]. При этом ученые отметили важную роль масштаба: то, что происходит в ванне с водой, значительно отличается от того, что происходит в озере, а происходящее в океане еще сложнее.

Но не статья о пастернаке, а новая публикация Стоммела, посвященная Гольфстриму, вызвала всплеск интереса к этой теме: началась новая эра исследований этого океанического течения, что, в свою очередь, привело к более глубокому пониманию общих принципов циркуляции воды в океанах. Однако вопросам о роли турбулентности в циркуляции океана, поднятым Стоммелом после встречи с Ричардсоном, пришлось ждать своего часа. Эти проявления движения воды невозможно было ни объяснить, ни игнорировать – они были подобны призрачному морскому существу, которое видели лишь мельком и об истинной природе которого ничего не было известно. А пока Стоммел охватывал мысленным взором разномасштабные явления – от круговорота воды в океаническом бассейне, где Гольфстрим был всего лишь одной из составляющих, до тех сил, которые заставляли плыть по той или иной траектории кусочки пастернака, – и пытался связать их воедино. Но потребовались годы и даже десятилетия, прежде чем эти две модели океана – в большом и малом масштабе – сложились в понимании океанографов в единое целое. Когда это произошло, забавная попытка исследовать турбулентную диффузию при помощи кусочков пастернака на шотландском озере предстала первым важным шагом к глобальному пониманию океана. Но пока все это было делом будущего.

* * *

Вода в океане создает мощнейшее давление. Толща воды всего в 10 м давит с той же силой, что и вся толща земной атмосферы. На глубине 2 км давление воды возрастает до 200 земных атмосфер. Именно поэтому глубины земного океана остаются почти таким же малоизученным местом, как поверхность Луны. И именно поэтому океанографам потребовалось так много времени, чтобы объяснить те эмпирические знания, которые известны любому моряку. Опытные моряки знают, что вода движется очень быстро, одновременно упорядоченно и хаотично; они знают, где какие течения проходят и где какие ветры дуют; и они также знают, что океан очень изменчив. Но эти знания не дают объяснения тайнам водной стихии. Чтобы проникнуть в эти тайны, нужны измерительные приборы и идеи.

Долгое время океан, который знали моряки, с его хаотичным движением, не соответствовал описаниям, сделанным учеными. На протяжении большей части человеческой истории сведения об океанах собирали, бросая за борт парусных кораблей приборы, привязанные к тросам. Неудивительно, что полученные данные ограничивались в основном поверхностными течениями и ветрами. Бутылки, брошенные в воду, могли дать примерное представление о скорости движения воды в самом верхнем слое, но добыть сведения о более глубоких слоях было почти невозможно. Соленая вода, давление, сильные течения и морские обитатели будто сговорились, чтобы сделать бóльшую часть существующих приборов бесполезными. Если пустить зонд по течению, как отследить его перемещение и потом найти среди океанских просторов? А как узнать хоть что-то о глубоководных течениях? Из-за всех этих трудностей людям было мало что известно об океанских глубинах. В результате те, кто изучал океаны, долгое время считали, что ничего особенного там не происходит.

Несмотря на это, многие знания об океане были получены эмпирическим путем. Ключевым эпизодом в истории изучения океанических течений стало открытие, сделанное в 1751 г. Генри Эллисом, капитаном английского корабля, на котором перевозили рабов. Эллис заметил, что, если в теплых экваториальных водах опустить ведро на достаточно большую глубину, оно всегда наполняется холодной водой. Единственным объяснением такого присутствия холодной воды в постоянно жарком климате было то, что она перетекала сюда из более холодных широт – с севера или юга. В 1798 г. Бенджамин Томпсон (также известный как граф Румфорд) опубликовал эссе под названием «О распространении тепла жидкостями», в котором указал, что, в отличие от пресной воды, которая начинает расширяться при охлаждении ниже 4 ℃ и продолжает делать это, пока не замерзнет, морская вода при охлаждении, наоборот, сжимается. При этом увеличивается ее плотность, продолжал Румфорд, поэтому холодная морская вода всегда опускается в глубины океана. Из этих физических свойств воды естественным образом проистекала идея замкнутой циркуляции. Румфорд утверждал, что в океане происходит непрерывная циркуляция воды, состоящая из направленного к экватору глубинного потока холодной воды и поверхностного потока теплой воды в обратном направлении[261]. Значение ветров, которые долгое время считались главной силой, перемещающей воду в океанах, померкло по сравнению с этим мощным круговоротом воды, приводимым в движение температурой и плотностью.

Много лет спустя, в 1860-х гг., английский естествоиспытатель Уильям Карпентер, занимавшийся поиском новых видов морских лилий (иглокожих, обитающих на значительных морских глубинах) в Северной Атлантике, обратил внимание на район между Шетландскими и Фарерскими островами, где теплые и холодные глубинные воды находились в непосредственной близости друг к другу. В результате он разработал теорию, которую назвал «общей океанической циркуляцией» (с акцентом на первом слове, чтобы отличить ее от теории локальной циркуляции). Сделанное им «грандиозное обобщение» состояло в том, что воды Мирового океана перемещались по всей планете. Холодная вода, опускавшаяся на глубину на полюсах, постоянно сменяла теплую воду у экватора, которая переносилась на север такими течениями, как Гольфстрим. Аналогичное перемещение воды происходило и в Южном полушарии.

Не все были с этим согласны. Уже известный нам шотландский самоучка Джеймс Кролл имел свое мнение о роли ветра и плотности воды в океанической циркуляции. Его теория ледниковых периодов основывалась на том, что нарушения равновесия земного климата были связаны с долгосрочными изменениями в эксцентриситете планетарной орбиты. Чтобы эта теория работала, ветры должны были быть важной движущей силой циркуляции океана. Кролл утверждал, что, когда на полюсах начинается накопление льда, это, в свою очередь, запускает и другие механизмы обратной связи и, в частности, усиливает пассаты, которые смещают Гольфстрим к северу и тем самым усиливают незначительный охлаждающий эффект, вызванный астрономическим фактором. Из-за отсутствия достаточных доказательств спор между Кроллом и Карпентером о том, что является главной движущей силой океанической циркуляции – поверхностные ветры или глубинные холодные течения, – на время зашел в тупик[262].

К 1870-м гг. появление механических приборов, способных выдерживать огромные давления на океанских глубинах и противостоять коррозийному действию соленой воды, наконец-то дало возможность проводить точные измерения в океане. В ходе последовавших экспедиций были сделаны десятки тысяч таких измерений. Первой стала британская экспедиция на корабле «Челленджер» – самое дорогостоящее и масштабное на тот момент исследование Мирового океана. «Челленджер» провел в плавании четыре года – с 1872 по 1876 г. – и преодолел расстояние в 130 000 км, обогнув весь земной шар. Пятьдесят лет спустя немецкая экспедиция на корабле «Метеор» провела еще одно исследование части Мирового океана. Пройдя 14 раз зигзагообразным курсом между Южной Америкой и Африкой, она в общей сложности преодолела такое же расстояние, как «Челленджер»[263]. А вскоре усилиями британской экспедиции на корабле «Дискавери» были обследованы коварные воды Южного океана.

«Челленджер», «Метеор», «Дискавери» – названия говорят сами за себя. Но какие бы сложные и длительные плавания они ни совершали, результативность этих экспедиций ограничивалась тем, что в каждой из них участвовало всего одно судно. Измерения проводились последовательно. сериями, и только после завершения плавания сводились воедино. Данные о температуре и солености воды наносились на карту, после чего между соответствующими точками проводились изолинии. Предполагалось, что эти линии отражали контуры реальных океанических водных масс – значительных объемов воды, формирующихся в определенных зонах Мирового океана и обладающих одинаковыми свойствами. Но такие карты существенно искажали реальность. Являясь фактически моментальными «снимками» океана в конкретный момент времени, они в действительности объединяли в одном изображении наблюдения, сделанные с разницей в годы, а то и в десятилетия. По сути, они представляли идеализированные – и, следовательно, воображаемые – среднестатистические водные массы, основанные на измерениях, значительно разделенных во времени и пространстве.

Эти атласы предполагали, что океан был очень упорядоченным образованием. На них были четко видны огромные водные «языки», протянувшиеся через океанические бассейны. Изучая эти слоистые водные массы через призму основных свойств воды – а именно что соленая вода тяжелее пресной, а холодная морская вода становится еще тяжелее и опускается на глубину, – исследователи могли предположить, в каком направлении движутся водные потоки. Океанографические карты, созданные в результате тысяч часов кропотливых исследований, позволяли придать конкретные контуры тем теоретическим глубинным движениям вод, которые пытались описать Румфорд, Карпентер и другие в XIX в. Словом, в тех масштабах времени и пространства, в которых были доступны наблюдения, Мировой океан представал стабильным образованием с отчетливо выраженными крупномасштабными объектами, такими как Гольфстрим и другие западные пограничные течения. Вода в этом усредненном океане вела себя скорее как остывшая лава или даже как твердая горная порода, чем как текучая жидкость. В этом океане не происходило никаких драматических событий: ни ураганы, ни штормы, ни что-либо похожее на атмосферные фронты, циклоны и грозы, бушевавшие над Европой, не зарождались в раскинувшемся над ним небе. Лишь холодные воды неспешно текли в его глубинах, замедляя, казалось, и само течение времени. Чтобы что-либо изменилось в этой размеренной стихии, требовались не десятилетия, а сотни и даже тысячи лет. Поскольку точки сбора данных находились в нескольких сотнях километров или даже нескольких сотнях дней пути друг от друга, все, что было между ними, в этой картине не фиксировалось. А то, что отсутствовало в собранных данных, отсутствовало и в представлении ученых о Мировом океане.

Такой воображаемый – медленный и стабильный – океан был продуктом логических построений. Используя имеющуюся у них информацию, главным образом собранную одиночными экспедициями и зафиксированную затем в атласах, и опираясь на основные физические законы, описывающие движение жидкостей, океанографы пытались логическим путем вывести механизм движения океанических вод. Но они не могли, как того требовал Стоммел, проверить свои выводы путем многократного сопоставления их с реальностью, то есть с наблюдениями, просто потому, что таких наблюдений было крайне мало. Даже в 1954 г. все проведенные когда-либо серии измерений легко умещались в одностраничных таблицах, причем самые длинные из них касались только периодических изменений, связанных с приливами, поэтому были бесполезны для понимания течений. В ходе экспедиции на «Метеоре» скорость течений измерялась при помощи специального прибора-вертушки, который опускали за борт, после чего старались удержать корабль в как можно более неподвижном положении над ним. Но даже этот сложный маневр не мог обеспечить высокой точности измерений. Собранные «Метеором» данные указывали на то, что некоторые глубинные воды перемещались быстрее, чем это было предсказано с помощью так называемого динамического метода. Однако эти наблюдения вполне поддавались объяснению и в рамках старой парадигмы, которая утверждала, что движение глубинных вод – в среднем – остается очень медленным. «Даже если результаты измерения скорости глубинных течений, основанные на наблюдениях, которые длились несколько дней, не согласуются с выводами, полученными непрямыми методами, это не обязательно означает, что либо первое, либо второе неверно», – писал один из аналитиков этих данных[264]. Иногда измерения на поверхности обнаруживали мелкомасштабные объекты – вихри и водовороты, которые резко выделялись на фоне среднестатистических течений, ожидаемых в данном районе, но эти аномалии не казались достаточно значимыми для того, чтобы поставить под сомнение весь механизм замедленного движения океана.

Тем не менее растущее количество все новых свидетельств если не открыто противоречило представлению о глубинах океана как о безжизненном и малоподвижном пространстве, то по крайней мере рисовало гораздо более сложную картину. Вопреки теориям о мертвой океанической бездне моряки поднимали из глубин удивительных существ, таких как огромные перистые морские лилии, словно порожденные фантасмагорическим миром «Алисы в Стране чудес», и обрывки первых телеграфных кабелей, проложенных через Атлантику, напоминавшие причудливые ракушечные гирлянды. Все это свидетельствовало о том, что под водой существовал фантастический мир, полный тайн. Подчас ученые получали из глубин загадочные аномальные данные: термометры показывали теплую воду там, где должна была быть холодная область, а салинометры – соленую воду в предположительно пресной зоне, и наоборот. При графическом отображении эти данные нарушали плавные контуры водных масс подобно песчинкам в огромной устричной раковине океана. Конечно, эти аномалии не игнорировались океанографами целиком и полностью. Мелкомасштабные, казавшиеся случайными течения были отражены на карте поверхностных течений Норвежского моря, составленной в 1909 г. выдающимися норвежскими океанографами Бьорном Хелландом-Хансеном и Фритьофом Нансеном[265]. Сегодня мы понимаем всю важность этих мелкомасштабных отклонений. Но в те времена такие данные зачастую воспринимались как результат неполадок в приборах или ошибок, допущенных в процессе измерения. А даже если их признавали точными, большого значения им не придавали. Предполагалось, что такие мелкие и, вероятно, недолговечные явления не имеют влияния в глобальном масштабе. То, что они могут играть важную роль в циркуляции океана, представлялось океанографам того времени немыслимым.

Теоретики также имели основания полагать, что турбулентность в малых масштабах едва ли может быть движущей силой океанической циркуляции. С тех пор как Осборн Рейнольдс описал условия, при которых поток воды переходит от плавного течения к хаотичному, турбулентность понималась как явление, посредством которого осуществляется диссипация энергии из системы. С этой точки зрения турбулентность была важна, так как благодаря ей энергия рассеивалась «по нисходящей», от бóльших к меньшим масштабам, пока не распределялась равномерно по всей системе. Именно эту идею Льюис Ричардсон поэтически выразил в стихотворении, напечатанном на обложке его книги 1922 г. о численном прогнозировании погоды. «Большие завихрения порождают средние, – писал Ричардсон, – средние дают рождение малым, а те еще меньшим, и так до конца»[266][267]. Возможность того, что между разновеликими явлениями может происходить активное взаимодействие – что турбулентность может «перескакивать» от крупных завихрений к малым, минуя промежуточные средние, или что энергия может перемещаться «по восходящей», от относительно мелких течений к самым мощным, – по разным причинам исключалась и теоретиками гидродинамики, и океанографами-практиками.

* * *

Стоммел хорошо знал, насколько ограниченны имеющиеся данные, но на тот момент мало что мог с этим поделать. Поэтому продолжал обдумывать идеи, изложенные им в статье об интенсификации течений в западном направлении. Поначалу он проигнорировал ту роль, которую играют в океанической циркуляции различия в плотности глубоководных слоев. Как и многие другие до него, Стоммел сосредоточился на воздействии ветров. Теперь же, по размышлении, он пришел к выводу, что та же физическая логика, которая объясняла обилие поверхностных, то есть вызванных действием ветра, течений в западной части океанических бассейнов, предполагала и существование под ними течений, движущихся в противоположном направлении. В результате Стоммел сделал нечто удивительное – составил океанографический прогноз: под текущим на север Гольфстримом должно проходить более глубоководное – и пока не открытое – течение, движущееся в южном направлении. Впервые в истории океанографии силы, перемещавшие воду на поверхности океана и в самых глубинных его слоях, – силы, в 1860-х гг. заведшие Карпентера и Кролла в тупик, – были сведены в единую теорию. Стоммел соединил ветер на поверхности океана с различиями в температуре и солености воды на глубине и таким образом выявил механизм океанической циркуляции.

Это открытие изменило образ мышления океанографов[268]. Вместо того чтобы рассматривать Гольфстрим как независимое и изолированное океаническое явление, похожее на льющийся из садового шланга поток воды (каким он виделся даже Россби), Стоммел представил его как часть круговорота воды, охватывающего весь Атлантический бассейн. Другими словами, он показал, что Гольфстрим не существует отдельно от общей системы океанического бассейна и понять его можно только как ее составляющую. В свете этого Гольфстрим – и вся система – получил физическое и математическое обоснование. Но за это пришлось заплатить свою цену: отныне океан можно было рассматривать только как единое целое. В гидродинамическом механизме океана, открытом Стоммелом, все части были взаимосвязаны.

Для коллег, которые утруждали себя тем, чтобы прочитать его научные работы и вникнуть в их смысл, они становились одновременно откровением и вызовом. Из-за обманчиво скромной «упаковки» и слишком непривычного для океанографии языка исследования не привлекали к себе широкого внимания. Но имевшие уши услышали многое. Работы Стоммела и стоявшие за ними идеи вызвали к жизни всплеск интереса к теоретическим моделям океана и серию экспедиций, ставивших своей целью проверить эти теории. То и другое происходило параллельно, благодаря чему возникло нечто вроде того самого процесса постепенной отработки идей, который Стоммел считал основой творческого научного мышления. И этот процесс заметно набирал обороты.

Постепенно начали появляться новые модели океана – смелые и экспрессивные, как картины Ротко. Не в пример старым атласам в них океан представал куда более активной стихией. Вода двигалась в нем не только под влиянием плотности, но и под воздействием ветра. Однако, несмотря на новые мазки – новые силы, участвующие в жизни океана, – эти теоретические модели по-прежнему были ограничены воображением своих создателей. А оно питалось данными, которые добывались с помощью механических приборов, сконструированных в прошлом веке, и потому не могло выйти за рамки старой парадигмы. Таким образом, теоретики, по сути, пытались нарисовать новый портрет старого океана – медленного, вязкого и, если говорить научным языком, ламинарного, разделенного на упорядоченные, плавно текущие водные слои.

Работа Стоммела 1948 г. и вдохновленные ею последующие теоретические исследования способствовали утверждению идеи, что океан представляет собой подвижную жидкую среду, процессы в которой теоретически могут быть объяснены физическими законами гидродинамики. Но – и в этом была вся загвоздка – имевшихся физических знаний было недостаточно, чтобы в полной мере описать движение океанических вод. Океан был слишком велик и слишком сложен для существовавших на тот момент уравнений – и вычислительных мощностей. (Во многом он остается слишком большим и сложным даже для современной науки.) Успешное предсказание Стоммелом глубокого пограничного течения было скорее исключением, чем правилом. Новые идеи – то, что Стоммел называл «образами-затравками», из которых вырастает новое понимание океана, – чаще всего генерировались не «закваской» из физических теорий, а новыми наблюдениями. А чтобы получить такие наблюдения, требовалось изобрести новые способы получения данных об океане.

Портреты океана, нарисованные специалистами в первые годы после публикации в 1948 г. работы Стоммела, были похожи на картины пуантилистов, в которых бóльшая часть мазков стерта. Они были одновременно относительно точны и фрагментарны. Но эти портреты возникли не как плод научного воображения, а как результат многочасового кропотливого труда – сначала в мастерских, где технари ломали голову над тем, как соорудить что-то достаточно прочное, что сможет выдержать колоссальное давление на океанских глубинах и разрушительное воздействие воды и соли, но при этом достаточно чувствительное, чтобы обеспечить точные измерения, – а затем на исследовательских судах, где все эти приборы использовались для получения новых данных об океане. Именно из этих новых картин, какими бы несовершенными они ни были поначалу, постепенно рождалось совершенно новое ви́дение океана. В 1950 г., всего через два года после легендарного эксперимента с пастернаком на озере, состоялась первая экспедиция по изучению Гольфстрима с участием нескольких судов. Она ознаменовала собой начало 20-летнего периода исследований, которые в корне изменили наше представление об океане: он стал восприниматься не как медленно текущая патока, а как турбулентная жидкая среда.

Как и экспедиция Уаймана и Вудкока, эта первая экспедиция по исследованию Гольфстрима под названием «Операция "Кабот"» состоялась благодаря усилиям двух человек, личности которых многое говорят о лежавших в ее основе ценностях. Фриц Фуглистер по образованию был художником и занимался росписью стен в проектах, спонсируемых некоммерческой организацией «Вашингтонская программа искусств» на Кейп-Коде, пока не устроился ассистентом в Океанографический институт в Вудс-Хоуле, где занимался составлением карт. Формальных знаний в области океанографии у него было еще меньше, чем у Стоммела (вернее, не было совсем), но это не помешало ему успешно превратить научно-экспедиционное судно со всем его оборудованием в гораздо более эффективный исследовательский аппарат. Вторым человеком был Вэл Уортингтон, еще один технический сотрудник Океанографического института, также не имевший ученой степени[269]. В 1961 г. эти двое объявили себя членами «Общества субпрофессиональных океанографов», которое объединяло недипломированных океанологов-практиков (третьим и последним членом этого общества стал Стоммел).

На шести судах, используя регистрирующие приборы, способные измерять давление и температуру на гораздо большей глубине, чем когда-либо прежде, Фуглистер и Уортингтон на протяжении 10 дней обследовали Гольфстрим. Они стали первыми, кто одновременно проводил измерения температуры с нескольких судов, и это принесло свои плоды, когда они наткнулись на ярко выраженный меандр к югу от Галифакса. Посвятив последние 10 дней экспедиции наблюдению за этим меандром, они обнаружили, что тот уходит на юг, где в конце концов отрывается от Гольфстрима и образует ринг (кольцо) быстро движущейся холодной воды – вихрь. Впервые исследователи наблюдали такое явление в режиме реального времени[270].

Оглядываясь сегодня в прошлое, мы видим, что это открытие, сделанное в глубинах океана, стало поворотным моментом в развитии океанографии. Собранные Фуглистером и Уортингтоном данные заставили океанографов полностью отказаться от прежней картины океана. Делать какие-либо выводы на тот момент было преждевременно: единичное наблюдение за еще одним загадочным и эфемерным явлением породило множество новых вопросов. Прежде всего предстояло выяснить, насколько представителен был этот единственный вихрь, связанный с Гольфстримом. Существовали ли подобные вихри только вблизи мощных и быстрых западных пограничных течений, таких как Гольфстрим? Или же они покрывали своими спиральными узорами весь океан? Никто этого не знал.

Чтобы питать процесс отработки идей на основе теории и практических наблюдений, требовалось больше данных. А чтобы собрать эти данные, нужны были более совершенные приборы и расширение масштабов наблюдений. Фуглистер и Уортингтон решили положиться на удачу, а также на батитермограф – прибор, предназначенный для измерения и регистрации распределения температуры по глубине, и на новую систему дальней навигации «Лоран». Хотя им посчастливилось выловить в океанских водах оторвавшийся от Гольфстрима вихрь, казалось почти невозможным с помощью доступных на тот момент приборов исследовать течения на той глубине и в том масштабе, которые требовались, чтобы сформировать ясное понимание явления и начать связывать локализованные наблюдения с общей теорией океанической циркуляции. Другими словами, невозможность полноценно наблюдать океан – получить достаточное количество измерений на достаточно больших глубинах в многочисленных точках, рассредоточенных в пределах соответствующей области, – оставалась главным техническим препятствием к лучшему его пониманию, и преодолеть это препятствие можно было только с помощью новых, усовершенствованных приборов.

Не страдая недостатком воображения, Стоммел придумал возможное решение: что, если создать подводные аналоги метеорологических зондов – специальные устройства, способные плыть в глубинных течениях так же, как воздушные шары в воздушных потоках?[271] Отслеживать местоположение этих устройств можно при помощи периодически производимых ими подводных взрывов, звук которых будет улавливаться судовыми гидрофонами. Идея с подводными «бомбами» была оригинальной – даже слишком, и, к счастью, прежде чем Стоммел попытался убедить других в ее целесообразности, он узнал, что существует куда более простое и изящное решение, придуманное человеком по имени Джон Сваллоу[272]. Тот использовал старые трубы от строительных лесов, растворяя их стенки до нужной толщины в чане с едкими химикатами. Из труб Сваллоу изготавливал подводные поплавки, достаточно прочные, чтобы выдерживать океанские глубины, но в то же время достаточно легкие, чтобы, регулируя их вес с помощью балласта, можно было добиться нейтральной плавучести. Проще говоря, это были длинные полые контейнеры, которые следовало утяжелять таким образом, чтобы они плавали в океане на заданной глубине – подобно воздушным шарам, которые благодаря регулированию объема горячего воздуха и количества мешков с песком способны лететь на необходимой высоте. Вместо подводных бомб Сваллоу использовал простую электронную схему для генерации десятигерцевого сигнала – шума с точной заданной частотой, который можно было отслеживать с помощью гидрофонов, расположенных на плывущем неподалеку судне.

Сваллоу установил на лестничной клетке институтского здания большие емкости с водой и протестировал и отрегулировал свои поплавки. К 1957 г. они были готовы к испытанию в океане, и Сваллоу вместе с Вэлом Уортингтоном отправился на поиски глубинного обратного течения, которое, как предсказывал Стоммел, должно было находиться ниже Гольфстрима[273]. Данные, которые удалось собрать их экспедиции с помощью подводных поплавков, указывали на то, что такое течение действительно существует, однако их оказалось недостаточно, чтобы сказать, что это открытие означает с точки зрения глобального движения океанических вод. Теперь Стоммела и других интересовал следующий важный вопрос: как движется вода в открытом океане – в тех его районах, которые традиционно считались самыми спокойными и стабильными.

Вскоре такие данные были получены. Летом 1958 г. Сваллоу снова отправился на охоту, на этот раз за глубоководными течениями в восточной части Северной Атлантики неподалеку от побережья Португалии. Исследователи ожидали обнаружить подводные потоки, движущиеся со скоростью всего 1 мм/с, что соответствовало предполагаемой скорости самых медленных глубинных вод[274]. Но, как только они начали измерения, обнаружилось нечто очень странное. Некоторые поплавки двигались быстрее, чем ожидалось, и резко меняли направление. Так, два поплавка, плывшие на глубине 2,5 км на расстоянии всего 25 км друг от друга, перемещались с очень разными скоростями – один в десять раз быстрее другого[275].

Однако убежденность в том, что на глубине могут существовать только медленные течения, была настолько сильна, что даже после получения опровергающих этот факт замеров следующую экспедицию подготовили исходя из того же самого предположения. Это было чревато серьезной проблемой, поскольку судам, которые следили за поплавками, приходилось время от времени заходить в ближайший порт для дозаправки – и по возвращении они рисковали попросту не догнать поплавки, если те плыли быстрее чем 1 см/с. В конце 1959 г. Сваллоу в составе новой экспедиции на судне «Эриз» отправился изучать Саргассово море к западу от Бермудских островов. Исследователи ожидали найти очередные доказательства существования глубоководного течения, предсказанного Стоммелом, но вместо этого обнаружили нечто совершенно удивительное. Первые же замеры показали, что в этом районе Атлантического океана присутствуют вихри – круговые течения диаметром около 100 км, скорость движения воды в которых в несколько сотен раз превышала ожидаемую. (К счастью, команда сумела изменить метод сбора данных, чтобы судно не отставало от поплавков.) Более того, дальнейшие измерения показали, что скорость этих кольцевых течений может быть еще выше. Ничто в теориях Стоммела не предсказывало и не могло дать объяснения этому[276]. Мало того что в Северной Атлантике были обнаружены вихри, они оказались настолько мощными, что не вписывались ни в одну из существующих моделей.

Хвост начал вилять собакой. То, что раньше считалось погрешностями, стало настолько бросаться в глаза, что игнорировать или пытаться вписать это в старую парадигму было уже невозможн[277]. Прежде всего требовалось «сосчитать» вихри – определить распространенность этого явления в океане. Но и такая задача не шла ни в какое сравнение со следующим вопросом: насколько важны эти вихри в более крупномасштабной океанической циркуляции? Итак, пришло время выяснить, что же в действительности происходит под поверхностью океана. А там, казалось, происходило невероятное: полученные данные позволяли предположить, что сам Гольфстрим был менее мощным явлением, чем порождаемые им вихри, – а это, в свою очередь, означало, что неумолимая диссипация энергии во все меньшие масштабы временно поворачивала вспять, как если бы чашка кофе со временем становилась не холоднее, а горячее. Разобраться в происходящем можно было, только поняв природу этих вихрей, – а для этого требовалось собрать максимум данных о них.

В океане точность измерений – вопрос времени и пространства. Главная трудность состоит в том, чтобы одновременно вести наблюдения в нескольких разных местах. Такой вид наблюдений, называемый синоптическим[278], был впервые использован Робертом Фицроем в 1850-х гг., когда он связал многочисленных метеонаблюдателей с помощью телеграфной сети. Прошло около 120 лет, и океанографы наконец-то сумели сделать то же самое. Но их задача была намного сложнее, и не только потому, что океан – непредсказуемая и безжалостная стихия, но и потому, что вода намного плотнее воздуха и в результате в океане турбулентные вихри сохраняются намного дольше, чем в атмосфере (продолжительность их существования исчисляется неделями и даже месяцами, а не днями), а их размеры намного – примерно в десять раз – меньше.

Итак, Стоммел видел новую задачу в том, чтобы понять, как эти вихри вписываются в крупномасштабную структуру океана. «Нас не интересует описание вихрей как изолированных явлений, – писал он в статье, которая должна была стать призывом к действию для океанографического сообщества. – Но нас интересует та роль, которую они могут играть как движущая сила крупномасштабной циркуляции. Существует ли взаимодействие между вихрями и глобальной океанической циркуляцией, как это происходит в атмосфере?»[279] Каким образом могут быть связаны между собой эти недавно открытые подводные явления и океаническая система? Рассеивают ли эти вихри энергию из системы, или, вопреки логике, увеличивают ее, или же делают то и другое? Стоммел наглядно показал, что океан поддается простым физическим объяснениям. Ученый дал новой зарождающейся дисциплине, динамической океанологии, первые инструменты, чтобы начать рисовать новый портрет океана. И он настаивал, что для того, чтобы познать океан, его необходимо наблюдать – снова и снова, терпеливо и настойчиво.

В предшествующие 20 лет представления ученых об океане и атмосфере разошлись радикально. Благодаря вездесущим радиозондам, а также работам Джоан Симпсон и других атмосфера превратилась в турбулентную и чрезвычайно изменчивую среду. При этом теоретический океан оставался удивительно спокойным местом: его «устойчивое плавное течение» резко контрастировало с атмосферным – «в высшей степени нелинейным гидродинамическим движением с огромными вихрями [циклонами], играющими исключительно важную, доминирующую роль»[280]. По мнению Стоммела, пришло время дать окончательный и однозначный ответ на фундаментальный вопрос: является ли океан таким же нелинейным в своем движении, как атмосфера, или нет? Для этого нужно было повторить эксперимент с пастернаком, который Стоммел и Ричардсон провели на шотландском озере, только в гораздо большем масштабе. «Мы ожидаем, что будет установлено: вихри играют доминирующую роль в динамике океанической циркуляции, – предсказывал Стоммел, – и это заставит нас изменить всю теоретическую концепцию океанических течений, разработанную за последние 20 лет»[281]. Это было рискованное начинание, которое угрожало опровергнуть все те теории, которые многие годы разрабатывались океанографами, но «если эти старые теории должны быть изменены или отброшены вовсе, мы хотим быть теми, кто сделает это»[282].

Чтобы получить ответ на ключевой вопрос, не следовало полагаться на несфокусированное исследование с пассивным сбором данных. «Нам не нужна ситуация, – объяснял Стоммел, – когда кто угодно может расставить точки на карте мира и назвать это планом будущих измерений»[283]. Чтобы действительно понять океан, требовалась серия экспериментов по проверке четко сформулированных гипотез и протоколы оценки их результатов. Новый проект получил название «Эксперимент по изучению динамики открытого океана» (Mid-Ocean Dynamics Experiment, MODE). Каждое слово в этом названии говорило об амбициозной цели проекта: использовать методику физических экспериментов в той области океана, которая прежде не изучалась. Этот проект должен был стать мечом, который безжалостно отсечет наследие старых описательных атласов, даже в 1970-х гг. все еще доминировавших в океанографической науке. А добиться такого результата можно было только с помощью эксперимента – а не просто серии замеров. Эксперименту предстояло ответить на четко сформулированный вопрос: «Существуют ли вихри такого масштаба в глубоководной части океана?» – и сделать это в определенный срок.

Стоммел рассмотрел проблему эксперимента еще в 1963 г. в статье «Разновидности практического знания в океанографии», опубликованной в журнале Science. Делая, казалось бы, парадоксальную ссылку на классическое исследование религии Уильяма Джеймса, Стоммел утверждал, что к каждой океанографической экспедиции следует подходить как к научному эксперименту: «Если мы рассматриваем экспедицию как научный эксперимент, это означает, что она должна давать ответы на конкретные вопросы…»[284] При этом необходимо принимать во внимание тот широкий диапазон масштабов, в которых происходят океанические явления – «разновидности океанографического опыта». Океан, как становилось все более ясно, был удивительно разнообразен в масштабах времени и пространства. Следовательно, чтобы разработать хорошие эксперименты, которые могли дать четкие результаты, следовало учитывать это разнообразие. Как показали результаты экспедиции на «Эриз», бесполезно было полагаться на статистику и усредненные данные. Чтобы ответить на конкретные вопросы – скажем, объяснить изменение уровня моря в конкретном океаническом бассейне, – требовалось задать эти вопросы с учетом масштаба. Для этого Стоммел включил в статью диаграмму, визуально представлявшую весь диапазон масштабов, в которых происходили энергетические изменения в океане: от гравитационных волн в сотни метров длиной, существовавших всего несколько минут; приливно-отливных колебаний, имевших дневную и месячную периодичность; метеорологических воздействий, происходивших в сходных масштабах, но с гораздо меньшей регулярностью; и до монументальных изменений наподобие ледниковых периодов, охватывавших много тысяч лет и километров. Эта диаграмма была типична для Стоммела – обманчиво простой инструмент упорядочивания сложности. Она представляла собой энергетическую карту океана, и, как призывал исследователь, должна была стать дорожной картой для океанографов, если они действительно хотели постичь происходящее в океане посредством доступных им наблюдений. Задача была невероятно трудна, но Стоммел верил: если вопросу масштаба уделить должное внимание, есть все основания надеяться на то, что в будущем «теория и наблюдение будут наконец-то развиваться вместе, в более тесной взаимосвязи»[285].

Вместе с коллегами Карлом Вуншем, Фрэнсисом Бретертоном, Алланом Робинсоном и другими Стоммел разработал план поисков вихря в открытом океане[286]. Ученым нужно было точно выверить размер ячеек своей экспериментальной сети: если бы они были слишком велики, вихрь мог остаться незамеченным; если слишком малы – исследователи увидели бы только его часть. По выражению Стоммела, весь океан представлял собой проблему гидродинамики – движения воды – в масштабе «больше лаборатории, меньше звезды». Кроме того, искомый вихрь имел определенные размеры (хотя о них пока можно было только гадать), что требовало соответствующего масштабирования детекторов[287]. В конце концов Стоммел и его коллеги решили, что подходящими по размеру «охотничьими угодьями» будет участок океана площадью около 780 кв. км и глубиной около 4 км. Исследователи намеревались раскинуть сеть из детекторов, а затем, как сидящие в засаде охотники, просто ждать – в надежде на то, что нужный им вихрь пройдет через эту область в течение выделенного для эксперимента времени.

По их расчетам, для охоты на вихрь требовалось шесть судов, два самолета, десятки заякоренных буйковых станций, подводных поплавков, «теряемых» зондов для измерения воздушного потока и – для установки на дне океана – 121 прибор, измеряющий давление[288]. Чтобы развернуть такой сложный комплекс измерительной аппаратуры и обеспечить ее мониторинг в ходе эксперимента, к участию в проекте привлекли 50 океанографов из 15 исследовательских институтов, в том числе разработчиков теоретических моделей, которые впервые вошли в состав океанографической экспедиции[289]. Эксперимент должен был проходить в районе между Бермудскими островами и Флоридой и продлиться четыре с половиной месяца. В нем планировалось использовать новые измерительные станции, созданные на основе гидролокационной технологии «Софар» (SOund Fixing And Ranging, SOFAR), которые можно было заякорить в определенных местах в океане, чтобы они измеряли температуру, скорость и соленость текущей мимо воды. Параллельно с ними должны были использоваться и свободно дрейфующие поплавки, предназначенные для отслеживания движения водных масс.

В случае успеха проекта MODE полученные данные позволили бы уточнить наиболее фундаментальные теории общей циркуляции океана, а это, в свою очередь, открыло бы возможность для уточнения климатических моделей, связывавших в единую систему океан и атмосферу, наподобие той, что была опубликована в 1969 г. Сюкуро Манабе и Диком Уэзеральдом из Лаборатории геофизической гидродинамики Национального управления океанических и атмосферных исследований. Другим ожидаемым результатом было лучшее понимание океана – включая возможное открытие океанической «погоды», – что позволило бы значительно продвинуться в метеопрогнозировании. Короче говоря, планы были амбициозными, и время, казалось, как нельзя лучше подходило для их реализации. Те, чьи голоса имели значение, единодушно сходились во мнении, что проект стоит того, чтобы вложить в него деньги и силы. Но заранее предсказать успех никто не мог: вполне могло случиться так, что заброшенная «сеть для вихрей» ничего не поймает.

Кинопленка того времени передает всю неопределенность момента. Ученые (все с бородами) сидят на зеленой лужайке и обсуждают рабочие вопросы на лоне природы – расслабленные, увлеченные, не соблюдающие никакой субординации. «Мы можем прождать до пенсии, пока там что-нибудь произойдет», – предупреждает один из них; другой выражает беспокойство, что они могут вообще ничего не найти. Чтобы выбрать правильное место для проведения эксперимента, исследователям приходилось полагаться на предположения о динамике океана, для проверки которых, собственно говоря, и предназначался сам эксперимент. Из-за этого было неясно не только то, какие именно данные будут получены, но и будут ли они получены вообще. Главным вопросом оставался выбор рельефа океанического дна – проводить ли эксперимент над относительно ровным или скалистым его участком. Ответ зависел от того, насколько рельеф дна влиял на движение воды над ним. С какой вероятностью тот или иной участок океана мог дать результаты, на которые надеялись океанографы? Карл Вунш заявил, что «такого явления, как типичный участок океана, попросту не существует; каждый его участок уникален». Когда кто-то предложил выбрать для эксперимента границу между скалистым и ровным дном, Вунш ответил, что «такой компромисс вряд ли кого-то удовлетворит». Все засмеялись, но Вунш на самом деле не шутил[290].

В конце концов команда MODE остановилась именно на таком компромиссном варианте, выбрав участок с одновременно каменистым и ровным дном в Атлантическом океане (Тихий океан никогда не рассматривался, главным образом по логистическим соображениям). Сам эксперимент также прошел на удивление гладко; между исследовательскими судами и штаб-квартирой была даже налажена горячая линия – прямая телефонная связь. Единственной серьезной проблемой стала потеря центральной заякоренной измерительной станции – обычное дело, когда вы оставляете оборудование без присмотра в открытом океане, – но тем не менее это исчезновение озадачило ученых.

Смелый план себя оправдал. Вихрь был найден и измерен. Проект MODE показал, что вихри не просто обычное и широко распространенное океаническое явление, но что они несут в себе 99 % (!) всей кинетической энергии океана. Их можно назвать океанической темной материей, огромным слоном в комнате, которого океанография не замечала, пока проект MODE не пролил свет на этот феномен. Тайны турбулентности и движения воды постепенно начали открываться ученым, пусть даже на многие вопросы ответов пока не нашлось.

Это был явный успех. Не столь однозначно можно оценить наследие, которое этот проект оставил океанографии. MODE «стал известен как одна из самых жестко управляемых исследовательских программ в истории, к большому недовольству некоторых ученых», – отметил автор статьи в журнале Science. Чтобы достичь консенсуса в такой большой группе, вспоминал участник проекта, «в особенно трудные моменты мы с оппонентами выходили в заднюю комнату и там устраивали интеллектуальные драки, пытаясь выбить друг у друга согласие»[291]. Это было далеко от той интеллектуальной независимости, которой так дорожил Стоммел. Успех проекта MODE транслировал широкому научному сообществу, что океанография вступает в новую эпоху – крупномасштабных проектов с большими бюджетами и коллаборацией десятков и даже сотен исследователей, эпоху «большой науки и новых технологий», как было сказано в журнале Science. Но это неизбежно должно было привести к утрате индивидуальной свободы, и именно поэтому успех проекта вызывал смешанные чувства у многих его участников. Фрэнсис Бретертон, теоретик, который с энтузиазмом принял участие в эксперименте, тем не менее заметил, что «было бы катастрофой, если бы этот успех большой науки убедил людей в том, что это единственный способ заниматься океанографией»[292].

Проект MODE радикально изменил представление об энергии и движении в океане. Но в неменьшей степени он изменил представление об океанографических исследованиях. Десятки ученых из нескольких стран, интенсивно сотрудничая на протяжении короткого периода времени, собрали громадное количество данных и совершили важнейший прорыв. Казалось, наступило то самое утопическое светлое будущее, о котором мечтал Ричардсон, представляя себе огромную вычислительную организацию, где 64 000 «вычислителей» объединятся для составления численных прогнозов погоды. Хотел бы он сам, человек, славившийся своим независимым духом, жить в таком прекрасном новом мире – неизвестно. Стоммел не приветствовал наступление подобного будущего: его отталкивала как административная сторона крупных проектов, так и использование для раскрытия тайн океана грубой силы, а не физических теорий. Для него научные прорывы были важны как результат личных усилий. «Открытие нового в науке настолько сложный процесс, что может быть достигнуто только индивидуальным разумом, – писал он, пытаясь донести до других крик своей души в статье "Почему мы – океанографы?". – Для некоторых из нас в этом и состоит главная привлекательность научной работы. В этом отношении наука похожа на живопись, сочинение музыки или поэзии… все это начинается с индивидуального выбора темы, стиля, средств, объекта»[293].

Стоммел отводил ключевую роль тому вкладу, который могла внести в решение важнейших океанографических проблем отдельная личность (или группа единомышленников, добровольно решивших временно объединить силы, как в идеализированной исследовательской экспедиции). Он считал, что работа над такими фундаментальными проблемами, а именно – как происходит движение океанических вод в масштабе бассейна или даже в глобальном масштабе, под силу только лучшим умам-одиночкам. Но для этого требовались данные – не слишком много и не слишком мало, однако достаточно данных. А получить их можно было только с помощью очередных проектов, для чего следовало подготовить массу документов, получить гранты, организовать логистику и сделать много чего другого, что отнимало драгоценное время, которое в противном случае можно было бы потратить на научные размышления. Парадокс заключался в том, что чем более грандиозными становились идеи Стоммела, тем больше данных требовалось ему для их проверки, а это, в свою очередь, требовало все более крупных проектов. Стоммел не мог вернуться в 1948 г., когда он, молодой ученый-одиночка, по сути, вычислил Гольфстрим с помощью нескольких уравнений.

Стоммел, как никто, испытывал противоречивые чувства относительно проекта MODE. С одной стороны, благодаря этому проекту прежний полусонный океан уступил место новой, будоражаще динамичной водной стихии. Но с другой стороны, успех этого проекта сигнализировал о том, что наука, которую любил Стоммел, – наука, которая двигалась вперед силой индивидуального разума и сотрудничеством горстки независимо мыслящих ученых, – постепенно уходила в прошлое. Это был переходный момент, когда океанография пребывала в равновесии между прошлым (уже ставшим предметом ностальгии), когда ученые могли самостоятельно определять свой путь, и будущим, в котором науку будут двигать крупные проекты, а не блестящие идеи ярких личностей. Этот переход еще не произошел, но проект MODE наглядно показал Стоммелу, что трансформация началась.

* * *

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].

Что касается Стоммела, то он не оставлял попыток найти компромисс между необходимостью масштабного сотрудничества, без которого невозможно было ответить на «большие и сложные» вопросы, задаваемые океаном, и своим стремлением сохранить океанографию зоной, свободной от бюрократии. Как и всегда, он находил вдохновение в океане. «Мы видим, как океанографы начинают объединяться в спонтанные и динамичные группы, – с надеждой писал он в документе, подготовленном как раз для такой правительственной программы, которой, вероятно, предпочел бы избежать, – и их целью является изучение конкретных долговременных и крупномасштабных явлений в океане». Эти ученые собирались вместе ради ограниченных во времени исследований, в которых они «хотели бы принять непосредственное участие»[300]. Если опираться на подобные спонтанно формирующиеся и распадающиеся группы, продолжал он, это не приведет к потере независимости ученых. Он выражал надежду на то, что такие «формы большой науки», как проект MODE, будут носить временный характер, «создаваться для конкретной задачи и распускаться через несколько лет, когда эта задача будет выполнена[301]. Такой подход он противопоставлял исследованиям, которые «зависят от больших объемов данных, собираемых в плановом порядке государственными агентствами». Проявив достаточно деликатности, чтобы признать полезность обоих типов исследований, Стоммел ясно давал понять, на чьей стороне его симпатии (и творческая энергия).

Все перечисленные выше крупные океанографические проекты, в разработке и реализации большинства из которых Стоммел сыграл важнейшую роль, отнимали у него массу времени и сил. Если раньше он публиковал до шести работ в год (часто написанных вместе с соавторами), то в период с 1974 по 1976 г. у него не было ни одной публикации. В 1960 г. он по собственной воле покинул Океанографический институт в Вудс-Хоуле, когда его возглавил Пол Фэй. Под руководством Фэя хватка «волков бюрократии» стала еще крепче. Не желая работать в таких условиях, Стоммел перебрался сначала в Гарвард, затем на 15 лет в Массачусетский технологический институт. Этот трудный период закончился, только когда Фэй ушел на пенсию. В 1978 г., после 18 лет добровольного изгнания, Стоммел наконец-то смог вернуться в Вудс-Хоул. Там он, по его словам, «завязал с преподаванием и административной работой и снова начал жить»[302].

* * *

Все эти «кризисы роста», связанные с изменениями в океанографической практике и новыми возможностями изучения океана в глобальном масштабе, носили в основном внутренний характер, отражая конкретную историю океанографии как научной дисциплины и ее становления как физической науки об океане. Но к началу 1970-х гг. в океанографии, как и в метеорологии, на передний план вышли новые внешние факторы. Военное значение этой науки, обеспечившее ей щедрое финансирование и престиж во время и после войны, постепенно уступило место новой важной роли в изучении проблемы прогнозирования климата. К 1974 г. стало ясно, что изменения, происходящие в атмосфере Земли в результате повышения уровня углекислого газа, невозможно понять без понимания Мирового океана[303]. Поскольку к тому времени численные компьютерные модели, на которые ссылался Райнс в своей статье о роли вихрей в общей циркуляции океана, стали играть важнейшую роль в исследованиях климатических изменений, перед океанографами встала задача «добиться прогресса в создании океанической части модели», как говорилось в докладе Национального совета по научным исследованиям «О роли океана в прогнозировании климата»[304]. Для координации усилий по изучению «крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы (особенно тех его аспектов, которые связаны с влиянием океана на климат)» был создан новый руководящий комитет под председательством Стоммела[305]. В конце десятилетия Национальный совет по научным исследованиям создал еще один специальный комитет, получивший известность как Комитет Чарни, которому было поручено изучить возможные изменения климата, вызванные увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере. Стоммел был одним из трех океанографов, вошедших в эту группу. В своем докладе океанографы сделали некоторые предположения относительно будущих глобальных средних температур, а также подчеркнули, что реакция океана на атмосферное потепление, проблема поглощения им углерода и его тепловая память во многом пока остаются неизученными[306].

Стремление понять роль океана как важнейшей составляющей глобальной климатической системы совпало по времени с появлением возможности наблюдать Землю – и океан – из космоса. Океанографы мечтали об этом с 1960 г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» удалось получить первые снимки облачного покрова. Если бы спутники смогли предоставить достаточно точные измерения высоты морской поверхности (с точностью до 50 см), это дало бы возможность правильно отобразить на карте местоположение морских течений, поскольку они теплее окружающей их воды и выступают на поверхности океана. Пятнадцать лет спустя то, что некогда казалось научной фантастикой, стало реальностью. В 1975 г. спутник «Геос-3» предоставил первое полное изображение геоида океана – неровной поверхности, соответствующей среднему уровню вод Мирового океана, которую тот имел бы в том случае, если бы находился только под переменным воздействием земной гравитации и не подвергался воздействию приливов, волн и других факторов. Чтобы убедиться в точности данных «Геоса-3», ученые использовали их для поиска так называемого ринга с холодным центром (вихря), сравнив с данными, полученными с помощью измерительных буйковых станций в океане, самолетов в небе и инфракрасных (а не альтиметрических) спутниковых систем из космоса[307]. В 1978 г. специальные океанографические спутники «Сиасат» предоставили еще более высокоточные данные о топографии поверхности океана, которые обнаруживали присутствие Гольфстрима[308].

Новое ви́дение Мирового океана рождалось благодаря снимкам из космоса и климатическим моделям, которые с развитием вычислительных технологий становились все точнее за счет того, что размеры ячеек расчетной сетки, опутывавшей планету, постепенно уменьшались. Эти модели обещали открыть доступ к новому источнику глобальных знаний, основанному на физических уравнениях, имитировавших поведение реальной воды. Но без данных об океане, на которых можно было бы проверить и откалибровать эти модели, последние не могли приблизиться к реальности. В отличие от плюшевого зайца[309], модели, чтобы стать настоящими, требовали не любви, а данных[310].

В том же году, когда Стоммел стал председателем Комитета по изучению взаимодействия океана и атмосферы, в Майами состоялась первая встреча новой группы под названием Комитет по климатическим изменениям и океану. Вопрос о роли океана в формировании глобального климата становился все более актуальным по мере того, как ученые постепенно приходили к понимаю: климат Земли представляет собой глобальную и взаимосвязанную систему, и океан – критически важная ее составляющая. На встрече в Майами Карл Вунш заявил, что для лучшего понимания вклада океана в формирование климата было бы неплохо по крайней мере попытаться собрать данные о его глобальной циркуляции[311]. Так возникла почва для нового проекта, впервые объединившего две группы исследователей, чьи судьбы впредь будут тесно переплетены[312]. Этими двумя группами стали океанографы, изучающие океаническую циркуляцию как проблему динамики океана, и новое поколение климатологов (которые до некоторой степени унаследовали озабоченность своих предшественников средними температурами), стремившихся понять, какие отношения связывают океан и атмосферу с точки зрения поглощения антропогенного углекислого газа[313].

Подобно MODE, новый проект задумывался как эксперимент – Всемирный эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана (World Ocean Circulation Experiment, WOCE). И как и MODE, он должен был ответить на конкретный, хотя и глобальный, вопрос: какова природа циркуляции Мирового океана? Масштабы этого вопроса порождали еще один – касательно природы самого проекта: действительно ли WOCE мог быть осуществлен как эксперимент, если понимать под экспериментом сфокусированное во времени и на процессе единичное событие? Или же, чтобы хоть как-то приблизиться к ответу на какой бы то ни было вопрос о Мировом океане, требовались усилия такого масштаба, что WOCE был обречен стать новомодной версией старомодных гидрографических съемок, богатых на наблюдения и бедных на теории?

Стоммел предпочел держаться подальше от WOCE. Масштабность этого проекта пугала его, хотя он всегда приветствовал тесное сотрудничество между теоретиками, разработчиками моделей и наблюдателями и подчеркивал его необходимость. В случае MODE масштаб проекта был, по его мнению, оптимален. Что же касалось более грандиозных программ, таких как WOCE, он опасался, что взаимодействие между исследователями заметно формализуется. Чем масштабнее концепция, тем больше нужно наблюдений – и тем сложнее организация. Стоммел признавал, что формат проекта MODE, который, по его выражению, был реализован «вольным сообществом независимых людей, решивших временно объединиться, чтобы построить сарай соседу», не годится для проверки более масштабных идей, отнимающей больше времени. «Если вы хотите участвовать в одном из таких долгосрочных и крупномасштабных проектов, вы, по сути, должны стать штатным сотрудником строительной компании. А большинство из нас это не очень-то привлекает. Мы немного боимся тех долгосрочных обязательств, которые обычно связаны с такими программами»[314].

С первых этапов планирования проекта WOCE и до полного завершения анализа собранных им данных прошло около 30 лет. В процессе этого WOCE способствовал трансформации океанографии. В 1985 г. была высказана надежда, что этот проект «обеспечит первое всеобъемлющее глобальное видение океана как элемента планетарной климатической системы… поскольку главной движущей силой программы WOCE является признание того, что прогнозирование климатических изменений на десятилетнем интервале будет зависеть от точного расчета изменений в крупномасштабной циркуляции тепла, пресной воды и химических элементов в океанах»[315]. Проект выполнил эту задачу, позволив получить упрощенную, но функциональную количественную оценку роли океана в переносе тепла, которая могла быть объединена с такой же оценкой атмосферы для создания модели климатической системы Земли в глобальном масштабе.

Каким бы впечатляющим ни был этот результат, возможно, главным достижением проекта WOCE стало то, что он наглядно продемонстрировал всю глубину неведения океанографов и показал, какими должны быть исследовательские программы, чтобы шаг за шагом накапливать необходимые знания. Размышляя о будущем своей научной дисциплины в начале 1980-х гг., когда шло планирование WOCE, Карл Вунш и Уолтер Мунк написали: «Теперь мы можем оценить масштаб задачи, стоящей перед океанографами, которые хотят понять, как "функционирует" океан, и надеются однажды научиться прогнозировать его изменения. Океан представляет собой глобальную жидкую среду, мало чем отличающуюся от атмосферы, и эту глобальную систему необходимо наблюдать точно так же – во всех значимых пространственных и временны́х масштабах»[316]. Задуманный как «моментальный снимок» океана, проект WOCE помог осознать необходимость постоянной программы глобального наблюдения. Это не было возвращением к прежней практике океанографической съемки, но стало своего рода возвращением к дисциплине регулярного наблюдения – с одним отличием: на фоне растущей озабоченности по поводу изменения климата наблюдение уступило место мониторингу. Океан уже не мог быть просто местом поиска знаний (если он когда-либо был таковым) – он стал сигнализировать об изменении глобального климата, и эти сигналы необходимо было внимательно отслеживать.

* * *

Стоммел надеялся, что проект WOCE соединит в себе лучшее из обоих миров, традиционное и новое, всеобъемлющее и конкретное, предложив идеальный компромисс между географически ориентированными океанографическими съемками и процессно-ориентированными экспериментами, предназначенными для проверки ключевых физических гипотез. «Возможно, – писал он в эмоциональном эссе в 1989 г., – WOCE в действительности вовсе не является большой наукой – это просто совокупность небольших отдельных проектов, которые люди хотели бы реализовать в любом случае»[317]. Это звучало как попытка человека уверить себя в том, во что ему очень хотелось бы верить. Но куда более убедительно Стоммел звучал, когда выражал надежду на то, что вскоре придет новое поколение молодых ученых, которое бросит вызов устоявшимся представлениям его поколения, выдвинет собственные дерзкие идеи и проведет смелые эксперименты, чтобы открыть совершенно новое понимание океана. Как бы ни изменилась океанографическая наука в будущем, какие бы формы организации ни потребовались, чтобы получить ответы на поставленные океаном вопросы, Стоммел был убежден, что для любого человека, стремящегося заниматься наукой, именно личный поиск – «личный поединок с каким-либо явлением во Вселенной» – является главной целью и главной наградой. «Человек один на один сталкивается с неизвестным и пытается найти в нем некий смысл. Собирая отдельные кусочки знаний, сортируя их, он складывает из них новое понимание». В океане – Стоммел знал это лучше, чем кто-либо другой, – таким фрагментам знаний не было числа, а новое понимание было и вовсе безгранично[318].

Учитывая такое отношение к науке как к личному опыту, нельзя без содрогания слушать его интервью, записанное в 1989 г., за три года до смерти, где он делится своими мыслями о науке и вере. Вместо того чтобы рассматривать науку как средство познания, способное дать ответы на вопросы, ранее казавшиеся немыслимыми, Стоммел описывает ее как ограниченный в возможностях инструмент. «Мне кажется, что наука, – говорит он, – на самом деле очень ограничена в том, что она может рассказать нам о мире, как она может удовлетворить наши потребности, дать знание о том, что мы отчаянно хотим знать». Стоммел рассказал о разговоре со своим другом и наставником Рэем Монтгомери (человеком, который в далеком 1947 г. предложил ему подумать над тем, почему морские течения сосредоточиваются на западе), состоявшемся незадолго до смерти последнего. Тогда Стоммел спросил Монтгомери, что тот думает о смысле жизни и чуде жизни и что, на его взгляд, это означает для человека. Монтгомери ответил, что никогда не думал о таких вещах. Он не предложил ни Стоммелу, ни самому себе никакого утешения перед лицом смерти и остался тверд в своем нежелании искать успокоения в вере. Этот разговор оставил у Стоммела тягостное и тревожное чувство.

Хотя сам Стоммел никогда не отвергал религиозные ценности, он четко отделял их от своей научной деятельности. Посвятив всю жизнь борьбе с тайнами мироздания, проявляющими себя в океане, и находя в этом огромную радость, в конце жизни ученый пришел к убеждению, что несправедливо приписывать науке то чудесное, что традиционно связывается с религией. «Да, у нас есть идеи, которые мы почитаем, – сказал Стоммел, рассуждая о том, что люди иногда рассматривают науку как своего рода религию. – Мы совершаем паломничество в Вестминстерское аббатство и благоговеем перед могилами Ньютона и Кельвина. Я считаю библиотеку здесь [в Вудс-Хоуле] чем-то вроде храма. Но если подумать: какое отношение эти слова – красота, благоговение, храм – имеют к науке, какой мы ее знаем? У меня нет ответа на этот вопрос, – продолжил он и, сделав паузу, добавил: – И меня это глубоко беспокоит».

Похоже, к концу жизни Стоммел лишился надежды на то, что наука может хотя бы в какой-то мере подарить ему то ощущение чуда, которого он жаждал. В некотором смысле это перекликалось с идеей Тиндаля о том, что природа невольно, без всякого умысла, творит удивительные вещи – включая способность человека к восприятию чуда. Но если Тиндаль никогда не испытывал неудовлетворенности наукой, дарившей ему более глубокое понимание чуда природы, то в словах Стоммела прозвучало горькое разочарование ограниченностью науки, которое по своей силе намного превосходило его благоговение перед творениями природы.

Стоммел был согласен с Тиндалем в материалистическом взгляде на науку. Наука, объяснял он, «подобна инструкции к микроволновой печи». Она «ужасающе суха, мертва и холодна», лишена какой-либо моральной и эмоциональной ценности, которая придает смысл человеческой жизни. Но проблема не в науке, а в том, что люди возлагают на нее ошибочные ожидания. Наука гипнотизирует нас своими успехами, объяснял Стоммел, «и постепенно мы пропитываем ее нашими надеждами, желаниями и тревогами и начинаем говорить о красоте науки, нашей любви к ней, нашем благоговении перед ней, тогда как я не вижу в ней ничего, что могло бы вызывать такие чувства».

Ученый был убежден, что установление новых пределов того, чего можно надеяться достичь с помощью науки, – подобно тем пределам, которые сам он помог установить в понимании турбулентности, лежащей в основе глобальной океанической «механики», – поможет прояснить ее место в нашем эмоциональном ландшафте. Возможно, будет лучше, если со временем мы научимся ожидать от науки меньшего, а не большего, предполагал Стоммел. «Лично для меня наука была полезна тем, что помогала отвлечься от более фундаментальных вопросов. Она спасала меня от того, чтобы не быть раздавленным жаждой чуда и тоской. Это было чем-то вроде насвистывания в темноте»[319].

В одну из суббот июня 1952 г. Вилли Дансгор вышел во двор своего дома в центре Копенгагена, поставил на землю бутылку из-под пива и вставил в ее горлышко воронку. Массивный грозовой фронт, протянувшийся на тысячу километров до самого Уэльса, обрушил на датскую столицу обильные затяжные дожди[320]. Через пару часов Дансгор снова вышел во двор, взял почти полную бутылку, перелил содержимое в небольшую емкость, запечатал ее и опять поставил пустую бутылку на газон. После этого вернулся в дом, написал на емкости дату и время – как это делает любой метеоролог, собирающий дождевую воду, – и поставил ее рядом с другими такими же емкостями на кухонный стол.

Он собирал дождевую воду на протяжении всех выходных, просыпаясь для этого даже среди ночи. Дождь, принесенный обширным теплым фронтом, за которым следовал резко очерченный холодный фронт, все не прекращался. В конце концов у Дансгора закончились специальные емкости, и он принялся собирать воду в кувшины и горшки. Рано утром в понедельник Дансгор погрузил свою коллекцию в автомобиль и осторожно повез в лабораторию.

Там его ждал масс-спектрометр – прибор, позволявший превратить этот сбор дождевой воды в нечто более важное, нежели упражнение в любительском наблюдении за погодой. Это был любимый инструмент Дансгора с тех пор, как он вернулся в Копенгаген из Гренландии. Проведя на острове несколько лет, Дансгор влюбился в его суровую красоту и ледяные просторы, но ему предложили хорошо оплачиваемую исследовательскую должность в Копенгагенском университете, от которой он не смог отказаться. Его задача заключалась в том, чтобы с помощью масс-спектрометра изучить возможности использования так называемых стабильных изотопов для медицинских и биологических целей. Радий и родственные ему нестабильные элементы вот уже почти полвека использовались для лечения рака, помогая разрушать больные клетки и отслеживать развитие опухоли, но при этом они также повреждали здоровые ткани организма. Дансгору нужно было выяснить, можно ли применять в лучевой терапии более устойчивые нерадиоактивные изотопы кислорода и азота, которые не имели таких опасных побочных эффектов.

Его исследования возможностей медицинского применения стабильных изотопов не увенчались успехом, однако благодаря этой работе в распоряжении ученого оказался замечательный прибор, который он мог использовать – до известной степени – по своему усмотрению. Дансгор знал, что в дождевой воде кислород присутствует в виде нескольких изотопов – разновидностей элемента, отличающихся количеством нейтронов в ядре: более легкого и энергетически активного ⁰O и его более тяжелых собратьев ⁰O и ⁰O. Изотоп ⁰O – самый распространенный среди них: образуемый в недрах звезд в конце термоядерного синтеза гелия, он составляет более 99,7 % всех молекул кислорода в земной атмосфере. На каждую молекулу ⁰O приходится около 300 молекул ⁰O. Разница в несколько нейтронов между изотопами не влияет на их химические свойства, однако дает им разную массу.

Благодаря этому масс-спектрометр позволяет с относительной легкостью разделить почти неразличимые изотопы и обнаружить даже те из них, что присутствуют в минимальных количествах. Именно это и требовалось Дансгору. Известно, что вода испаряется при более высоких температурах и конденсируется при более низких. Одной из форм этой конденсации является дождь. Дансгор также знал, что для более тяжелого ^-0О вероятность конденсации примерно на 10 % выше, чем для ⁰О. И наоборот, для более легкого ⁰О вероятность испарения на 10 % выше, чем для ⁰О. Дожди выпадают из атмосферных фронтов, где чередуются массы теплого и холодного воздуха. Когда исследователь сопоставил эти две идеи, ему пришла в голову мысль: что, если дождевая вода имеет характерный изотопный состав, подобный отпечатку пальца? Может ли этот изотопный состав меняться от дождя к дождю или даже в ходе одного дождя?

Бутыли, позвякивавшие в его автомобиле, содержали в себе моментальные «снимки» изотопного профиля дождя, только что пролившегося на Копенгаген несколькими сантиметрами осадков. Исследовав эти образцы с помощью масс-спектрометра, Дансгор получил удивительные результаты: он будто поднес стетоскоп к сердцу ливня и услышал его биение – пульсацию изотопного состава кислорода. Доля ⁰О в собранной в им дождевой воде возрастала по мере того, как теплый фронт проходил над Копенгагеном и все больше «тяжелой» воды конденсировалось в виде дождя[321].

Это был ключ к тайне дождя, и, чтобы раскрыть ее, требовалось измерить меняющийся температурный профиль дождя, зафиксированный в изотопной прогрессии. Дансгор понял, что ему нужно попасть внутрь облака. Только так можно узнать, что происходит в его центре, на верхней границе и на нижней и как это соотносится одно с другим. Он предполагал, что кучевые облака могут действовать как гигантские небесные конденсаторы, разделяя водяной пар и направляя более теплый воздух, насыщенный молекулами воды с ⁰О, вверх, где те в конце концов снова испаряются, а более холодный воздух, насыщенный молекулами воды с ⁰О, – вниз.

Приятель, имевший связи в Королевских ВВС Дании, помог Дансгору договориться насчет самолета. Его жена Инге заявила, что не хочет остаться молодой вдовой, и настояла на том, чтобы полететь вместе с ним. Они залетели внутрь кучевого облака и с помощью холодных ловушек с сухим льдом постарались собрать капли воды, подвешенные в мощных воздушных потоках на разных высотах. Эти образцы были слишком малы для количественных измерений, но результаты изотопного анализа подтвердили гипотезу Дансгора. Теперь ему требовалось получить более весомые образцы, которые послужили бы и более весомым доказательством. В представлении Дансгора погода была трехмерным явлением: не просто выпадавшими на землю осадками или температурами, измерявшимися в определенных точках, а движущимися массами газа и жидкостей, облаками, заполняющими пространство подобно актерам на сцене. Облака имели форму, глубину, плотность. Они постоянно двигались и менялись. И они были полны стабильных изотопов кислорода.

Весь круговорот воды становился объектом его исследования. За что взяться дальше? Внимание Дансгора привлекли реки, по которым можно было судить о средних уровнях осадков, выпадавших на значительных отрезках времени и пространства. Что изотопный состав рек мог сказать о средней температуре того обширного региона, в котором они собирали свои воды? И что эти средние температуры могли сказать о климате в целом? Протестировав идею изотопного термометра на одном дождевом облаке, ученый искал способ измерить с помощью нового инструмента всю Землю. Но для этого Дансгору требовалась глобальная сеть сбора образцов воды. И вновь ему помог приятель, имевший хорошие связи в Восточно-Азиатской компании – крупнейшей датской торговой компании с филиалами по всему миру. Вскоре Дансгор стал обладателем огромной коллекции бутылок с тщательно собранными и закупоренными образцами осадков, взятыми в разных точках земного шара – от тропиков до Арктического региона.

Теперь он мог начать последовательное путешествие по водам планеты, двигаясь вверх по широтам. Его интересовал вопрос: будет ли зависимость между соотношением изотопов и температурой, обнаруженная им в пробах копенгагенского дождя, сохраняться и в других местах земного шара? Поначалу результаты были обескураживающими. В тропических образцах не выявилось значимой корреляции между величиной δ (мерой изотопных соотношений) и температурой. Однако образцы осадков, собранные в умеренных широтах ближе к полярному кругу и особенно в Арктике, показали ту же зависимость, которую он нашел в копенгагенском дожде. Так благодаря датской торговой компании Дансгор доказал, что метод изотопного анализа может быть использован для определения температуры, существовавшей на момент выпадения дождя или снега.

Это было важным открытием, однако на нем Дансгор не остановился. В статье, опубликованной им в 1954 г., он задавался вопросом: не может ли корреляция между соотношением изотопов и температурой в таких холодных регионах, как Арктика, быть справедливой и для далекого прошлого Земли? Предполагая, что характер циркуляторных процессов, во всех их основных аспектах, не меняется на протяжении длительного времени, рассуждал он, изотопный метод может дать шанс «измерить климатические изменения, происходившие в течение последних нескольких сотен лет»[322]. Это было первым намеком на то, что впоследствии Дансгор назовет, «возможно, единственной действительно хорошей идеей из всех, что когда-либо приходили мне в голову»[323]. Что, если использовать масс-спектрометр для изотопного анализа не только сегодняшнего дождя и вчерашнего снега, но и снега, выпавшего очень много лет назад? При этом о «нескольких сотнях» лет он говорил, основываясь на сугубо практических соображениях: поскольку в его времена технологии глубокого кернового бурения ледников еще не существовало, единственную возможность получить доступ к старому льду давало взятие образцов из глубоких слоев, обнажающихся по краям ледников, толщина которых составляла всего несколько десятков метров. Статья заканчивалась обещанием: «Исследование будет проведено, как только появится такая возможность».

* * *

Идея Дансгора опиралась на самые передовые знания об атомных изотопах и новейшую технологию масс-спектрометрии, но научная проблема, в понимание которой она внесла ключевой вклад, имела почти вековую давность. Речь шла о роли льда в истории Земли. Благодаря работам таких естествоиспытателей, как Агассис, Форбс и Тиндаль, во второй половине XIX в. теория ледникового периода получила широкое признание в научных кругах. Во многом это было связано даже не с убедительностью самой теории, а с появлением многочисленных свидетельств в ее пользу. Решающую роль в достижении консенсуса сыграла картография, позволившая свести воедино бесчисленные наблюдения за ледниками, ледяными щитами и оставленными ими моренами. К 1870-м гг. на карты было нанесено достаточно данных, которые никак не могли быть объяснены беспорядочным дрейфом айсбергов[324]. То, что Джеймс Гейки в письме Джону Мьюру назвал «пристрастием» британских геологов к айсбергам, в конечном итоге было сокрушено массивом доказательств в пользу движущихся ледяных щитов. При этом решающую роль в Британии сыграла публикация в 1914 г. исчерпывающего труда Уильяма Райта «Четвертичный ледниковый период», в котором содержалась подробная карта с указанием предположительных линий движения ледников по территории острова, воссозданных на основе моренных отложений и ледниковой штриховки.

Такие карты помогли убедить оставшихся скептиков-геологов и в том, что ледниковый период был не единичным событием, а целой серией отдельных ледниковых эпох. «Появляется все больше свидетельств того, что Земля пережила несколько разделенных во времени оледенений», – пояснял Райт[325]. Однако до сих пор было неясно, что именно могло вызывать такие колебания климата, погружавшие Землю в ледниковую эпоху. Джеймс Кролл предложил свое объяснение, в основе которого лежало сложное взаимодействие между различными компонентами климатической системы Земли, такими как ледяные шапки на полюсах, водяной пар, создававший отражающие облака и охлаждающие туманы, а также океанические течения, переносившие тепло по всему земному шару. Хотя Кролл и его сторонники были убеждены, что законы физики теоретически доказывают существование такой всемирной климатической системы, идея о том, что океаны, лед и атмосфера взаимодействуют в глобальных масштабах, в то время казалась слишком революционной и недоказуемой. В первую очередь она была таковой в глазах геологов, которые привыкли основывать свои теории на обширных полевых наблюдениях и комплексных картах. Поэтому еще несколько десятилетий после смерти Кролла его идея не удостаивалась внимания в дискуссии о ледниках.

Так продолжалось до тех пор, пока у Кролла не нашелся последователь, увлекшийся его теорией с почти религиозным пылом. Этим человеком был сербский инженер Милутин Миланкович. Попав во время Первой мировой войны в плен, он посвятил четыре года тому, чтобы провести скрупулезные расчеты изменения положения Земли относительно Солнца на протяжении сотен тысяч лет. В результате ему удалось выделить три основных цикла, которые влияли на инсоляцию Земли: первый был связан с раскачиванием земной оси с периодом в 23 000 лет; второй – с изменением ее угла наклона с периодом в 41 000 лет; и, наконец, третий – с небольшим изменением эллиптической формы земной орбиты с периодом в 100 000 лет. Хотя эти циклы не меняли общее количество солнечного света, достигающего Земли, они влияли на распределение солнечной энергии, во-первых, в течение года и, во-вторых, между разными частями земного шара, что, в свою очередь, оказывало значительное воздействие на земной климат (как и предсказывал Кролл). При этом Миланкович разделял убежденность Кролла в том, что причиной ледниковых периодов было изменение положения Земли относительно Солнца, однако считал, что главным фактором, запускавшим процесс оледенения, были не суровые зимние морозы, а продолжительные, но холодные летние периоды в северных широтах, где ежегодно происходит накопление и таяние снега и льда.

Как и Кроллу, Миланковичу пришлось бороться за признание своей работы научным сообществом. И как и Кролл, он получил поддержку со стороны нескольких видных ученых. Одна влиятельная группа исследователей называла себя климатологами. Эти последователи Александра фон Гумбольдта так же, как и геологи, занимались составлением карт, но их не интересовали изменения, происходившие во времени. Они хотели понять не прошлое, а настоящее земного климата – текущее географическое распределение различных климатических зон. Некогда ограниченные локальным или региональным масштабом, к концу XIX в. климатологи обрели достаточную уверенность в своих силах, чтобы замахнуться на картирование климатических различий по всему земному шару. Считая своей задачей максимально полно описать стабильные характеристики существующих разновидностей климата, они воспринимали попытки понять долгосрочные климатические изменения как нечто бесполезное и отвлекающее внимание от главного. Так, Кливленд Эбби, главный научный сотрудник Управления службы связи Армии США, утверждал, что «подлинная проблема, стоящая перед климатологами в текущем столетии, заключается в понимании не того, как менялся климат в недавнем прошлом, но того, каким он является в настоящем, каковы его основные характеристики и как их можно наиболее точным образом выразить в цифрах»[326].

Отчасти такой подход был обусловлен запросом со стороны государств, стремившихся консолидировать или увеличить свои территории. Картографирование всегда было инструментом управления. Где и какие культуры сажать, где и сколько выпадает осадков, как много поселенцев-колонистов можно разместить в регионе – все эти вопросы, на которые могли ответить климатологи, имели важнейшее значение для эффективного управления государством. Поскольку климатические зоны не всегда соответствовали национальным границам, составление климатических карт невольно стимулировало международное сотрудничество. Постепенно престиж климатологии повышался, а вместе с этим росли и ее амбиции. В первые десятилетия XX в. климатологи постепенно начали переходить от описания региональных климатов к попыткам создать глобальную науку, которая могла бы синтезировать всю локальную информацию. Учитывая эту новую ориентацию климатологии, неудивительно, что работа Миланковича о глобальных изменениях климата привлекла внимание, пожалуй, самой авторитетной на тот момент фигуры в этой области знания – Владимира Кёппена. Кёппен также придерживался глобального взгляда на климат. В 1884 г. он опубликовал одну из первых климатических карт мира, на которой были обозначены зоны с одинаковой температурой и осадками, а также схожей флорой и фауной по всему земному шару. Кёппена и его зятя, метеоролога и исследователя Арктики Альфреда Вегенера, впечатлила работа Миланковича.

В 1920 г., вскоре после публикации первой статьи, Миланкович получил от Кёппена открытку с похвалой его работы, которую все последующие годы хранил «как реликвию». Результатом многолетнего кропотливого труда Миланковича стал первый временнóй график, показывающий, как изменялась инсоляция Земли в течение последних 600 000 лет. Если Кролл сделал только качественные предположения, то Миланкович построил кривую с указанием конкретных дат астрономических колебаний, которые могли повлиять на то, какое количество солнечного света попадало на Землю в летние периоды. Кёппену и Вегенеру не понадобилось много времени, чтобы понять: кривая Миланковича представляет собой независимый индикатор прошлых климатических изменений. К тому времени геологи уже создали собственную приблизительную временную шкалу ледниковых периодов, основанную только на геологических следах – моренных отложениях, ледниковой штриховке и других свидетельствах, впервые обнаруженных еще в 1830-х и 1840-х гг. Соотнесение этих двух кривых показало, что они во многом совпадают, и это добавило как геологам, так и физикам уверенности в том, что изменения на Земле могли вызываться астрономическими циклами. А последнее давало возможность не просто делать ретроспективные прогнозы относительно наступления ледниковых эпох и периодов потеплений, но и основывать их на теории с безупречным физическим фундаментом. «Длинная рука» Ньютона дотянулась до XX в., указав на то, что такие кажущиеся случайными явления, как распространение снега и льда по земной поверхности, были тесно связаны с небесной механикой Земли и Солнца.

Конечно, геологам потребовалось время, чтобы принять теорию Миланковича. Но в 1930-х гг., когда он уточнил и детализировал расчеты, ученые начали сопоставлять свои кривые ледниковых эпох, выстроенные на основе все более подробных геологических данных, с астрономическими кривыми, выстроенными Миланковичем, и, несмотря на наличие некоторых заметных расхождений, соответствие между ними оказалось убедительным. Постепенно в отношении к теоретическим расчетам Миланковича и основанной на полевых наблюдениях геологической летописи произошла важная перемена: отныне не геологическая летопись использовалась для проверки теории Миланковича, а его теория – для проверки и уточнения геологической летописи. «Таким образом, – торжествующе писал Миланкович, – ледниковый период получил свой календарь»[327].

Миланкович дотянулся до небес, чтобы составить календарь изменений, происходивших на Земле. Его теория использовала прогностическую силу астрономии для объяснения физических процессов на нашей планете. В известном смысле это было триумфальным претворением в жизнь амбициозных замыслов «физиков космоса», таких как Джон Гершель и Норман Локьер, которые мечтали найти прямые взаимосвязи между Землей и Солнечной системой и таким образом возвысить физику земных явлений до того же статуса, каким некогда обладала позиционная астрономия. Правда, Гершель и Локьер считали, что эти связи следует искать в регистрограммах магнетизма и радиации, а Миланкович нашел их в ньютоновских расчетах орбит. Но хотя теория Миланковича подтверждалась геологическими данными, она рисовала картину истории земного климата слишком крупными мазками. Вполне возможно и даже вероятно, в прошлом земной климат претерпевал и другие изменения, длившиеся не так долго, как те ледниковые периоды, о которых свидетельствовали расчеты Миланковича. Эти более краткосрочные циклы могли быть связаны с действием так называемых вторичных факторов, названных еще Кроллом, таких как циркуляция Мирового океана и изменения в атмосферных явлениях. Однако для того, чтобы узнать это наверняка, требовались новые инструменты исследования. Небеса дали все, что могли. Пришло время вновь вернуться на Землю и отыскать иные способы заглянуть в далекое прошлое – помимо описательного картографирования, в которое геологи вложили столько сил.

Стремление ответить на вопрос, косвенным образом поднятый работой Миланковича, – какие следы могли оставить на Земле такие циклы? – привело к рождению новой научной дисциплины – палеоклиматологии. Она объединила описательные элементы климатологии с новыми физическими инструментами для создания карты (точнее говоря, серии карт) прошлых климатов Земли. На протяжении долгого времени грубыми индикаторами прошлых температур служили горные породы. Опираясь на геологические следы (царапины, оставленные ледниками при движении, или моренные отложения, образовавшиеся при таянии ледников), ученые могли сделать вывод, что температуры в этот период были либо достаточно низкими, чтобы произошло образование льдов, либо достаточно высокими, чтобы привести к их таянию. Дать более точные оценки было невозможно. Чтобы увидеть детальную картину, ученым потребовалось в буквальном смысле слова углубиться в прошлое – в толщу ледяных щитов и илистое дно океана, которые хранили нетронутые слепки далеких времен. Возможность прочитать эти «архивы» появилась только в 1950-х гг. благодаря новым технологиям, созданным на основе тех же физических знаний, что и атомная бомба. Палеоклиматология в значительной степени (хотя и не полностью) опиралась на прогресс ядерной физики и достигла зрелости в послевоенной атмосфере страха и оптимизма, порожденных этим прогрессом.

* * *

Разработав идею изотопного палеотермометра, Дансгор разрывался между необходимостью поделиться ею и желанием защитить свое авторство. Он хотел закрепить за собой приоритет, но для этого ему требовалось опубликовать свою идею или, по крайней мере, описать ее так, чтобы было более-менее понятно, о чем идет речь. Загвоздка заключалась в том, что Дансгор еще не доказал ее работоспособность. Поэтому он написал расплывчатую статью, в которой туманно предположил, что, если использовать его изотопный метод для анализа гренландских ледников, вероятно, можно будет заглянуть в прошлое на «несколько сотен лет»[328]. Гренландию Дансгор упомянул неслучайно: из-за низких летних температур снег, выпадавший здесь зимой, не успевал таять летом и накапливался из года в год, образуя огромный «слоеный пирог» толщиной в несколько километров – Гренландский ледяной щит, где каждый слой соответствовал снежным осадкам, выпавшим в отдельно взятом году. На тот момент Дансгор еще не знал, что эта ледяная летопись охватывала не несколько сотен или даже тысяч, а десятки тысяч лет.

Итак, Дансгор отправился на поиски старого льда. Он решил, что лучший способ добыть его – это отлавливать в море свежие айсберги, которые только что откололись от краев ледника. Но начал с Норвегии, где к нему присоединился харизматичный норвежский исследователь Пер «Пит» Шоландер, считавший, что замороженные во льду воздушные пузырьки хранят образцы воздуха тех времен, когда они попали в ледяную ловушку. Эти пузырьки могли рассказать не только о составе прежней атмосферы – о содержании в ней различных атмосферных элементов, таких как азот и кислород, – но и, благодаря новой методике радиоуглеродного датирования, основанной на измерении содержания изотопа углерода-14, о возрасте этих образцов. Короче говоря, интересы Шоландера и Дансгора, собиравшегося изучать климат прошлого с помощью изотопов кислорода, совпадали. Вместе они отправились в горный массив Ютунхеймен, где за полтора месяца им удалось исследовать две крупные ледяные глыбы, каждая весом в 5 т, отколовшиеся от старого и молодого краев ледника. Они растопили лед и собрали высвободившийся из него воздух. Радиоуглеродное датирование на основе углерода-14 показало, что возраст самого старого льда составлял около 700 лет, что вполне согласовывалось с оценками гляциологов. Однако с относительно молодыми снежными слоями норвежского ледника возникла непредвиденная проблема. Поскольку они регулярно подтаивали, вода уносила с собой часть хорошо растворимых газов, что искажало их соотношение в образцах атмосферного воздуха. Чтобы получить более точные результаты, нужно было найти более холодные ледники, не «испорченные» талой водой.

Поэтому год спустя Дансгор наконец-то вернулся вместе с Шоландером в Гренландию. На этот раз они подошли к подготовке экспедиции, которую Дансгор окрестил «пузырьковой экспедицией 1958 года», со всей серьезностью. Обогнув мыс Прощания на южной оконечности Гренландии, они направились к западному побережью острова. Там встали на якорь и – к ужасу капитана – соорудили на носу судна лабораторию. Затем началась охота. Дождавшись, когда гигантский ледяной щит на побережье сбросит в море очередную крупную льдину, они старались с помощью багров загарпунить ее, словно кита. Или же просили капитана таранить судном небольшие айсберги, чтобы отколоть от них куски нужного им размера, несмотря на риск переколотить хрупкую стеклянную посуду в своей судовой лаборатории. Это было научное приключение, полное импровизации и веселья.

Они топили лед днем и ночью и за лето охоты на айсберги собрали богатый «пузырьковый» урожай, в том числе 11 образцов углекислого газа, извлеченных из самой сердцевины ледника, каждый из которых представлял собой результат дистилляции от 6 до 15 т льда. Наука и природа словно сговорились, чтобы максимальное количество льда и усилий превращалось в минимальное количество углекислого газа и данных. Но эти двое не жаловались: они были готовы перелопатить тонны льда, чтобы обнаружить неуловимые сигналы из прошлого, которые искали.

Сам Дансгор вернулся домой не с десятками, а с тысячами пластиковых бутылок, наполненных образцами растопленного льда. Это была целая библиотека или, если говорить его словами, «замороженные анналы» прошлого климата Земли. Пропуская их через свой масс-спектрометр, он получал до 20 изотопных отношений, или значений дельты, в день.

Лед, когда-то залитый талой водой, приобретает особый вид. Дансгору стоило только взглянуть на кусок льда, чтобы сказать, какие слои в нем содержали талую воду, а какие нет. Полученные значения дельты соответствовали его визуальной оценке. Это тоже свидетельствовало о том, что идея Дансгора работает, но образцы льда, к которым ему с Шоландером удалось получить доступ, все еще были недостаточно старыми, чтобы позволить ученому ответить на главный вопрос: можно ли с помощью его метода «прочитать» температуры в самом древнем гренландском льду? Для этого нужно было выбраться из воды на берег и отправиться во внутреннюю часть острова, где ледяной щит имел наибольшую толщину. Там, в сотнях метров под поверхностью, в самой его глубине, были сокрыты данные о прошлом климате Земли. Дансгор был в этом убежден.

* * *

Путешествуя по всему миру в поисках образцов воды из рек, грозовых облаков, айсбергов и ледников, он всегда возвращался в Копенгаген, к своему масс-спектрометру, который и был конечным пунктом назначения для всех этих образцов. Если говорить точнее, аппарат не анализировал сами пробы воды. Гораздо проще было перевести молекулы кислорода из молекул воды в углекислый газ и уж затем исследовать их с помощью спектрометра.

Вода, которую собирал Дансгор, содержала гораздо больше информации, чем только лишь соотношение изотопов. В дождевой воде, собранной им во дворе своего дома в 1952 г., он обнаружил следы радиоактивных элементов, выбрасываемых в окружающую среду – атмосферу, океан и землю, – во время ядерных взрывов. Речь шла не только о двух атомных бомбах, сброшенных США на Японию в конце Второй мировой войны, но и об испытаниях новых видов ядерного оружия, целью которых было подготовиться к новой войне.

И ядерные бомбы, и масс-спектрометр, используемый Дансгором для выявления изотопов, были обязаны своим появлением стремительному развитию нового вида физики – физики атомного ядра, которая выросла из сделанного за полвека до этого открытия изменчивой природы атома. Ядерная физика показала, что у атомных ядер также есть своя история, зафиксированная в изменяющемся во времени потоке высокоэнергетических частиц, называемом излучением. Изменчивость, казалось, была встроена в саму материю.

Но не все изменения носили естественный характер. Начиная с испытания «Тринити» и взрыва бомб над Нагасаки и Хиросимой в 1945 г. радиоактивные изотопы все в больших количествах заполняли окружающую среду. Это не были стабильные естественные изотопы, которые присутствовали на Земле с момента ее рождения. Это были побочные продукты атомных взрывов, нестабильные радиоактивные изотопы с непривычными названиями, такие как стронций-90, плутоний, йод-129, цезий-125 и тритий. Все они излучали опасные потоки избыточной энергии, которые разрушали хрупкие клетки живых существ. Последствия такого радиоактивного воздействия могли быть либо немедленными – в виде острой лучевой болезни, либо отсроченными, проявлявшимися годы спустя в повышенном уровне онкологических заболеваний и генетических аномалий у потомства тех, кто подвергся облучению.

На протяжении всех 1950-х гг. США и СССР наращивали темпы ядерных испытаний на фоне растущей напряженности в отношениях. К концу десятилетия стало очевидно, что окружающей среде и живым существам на планете нанесен значительный радиоактивный ущерб. Но никто точно не знал, каковы масштабы этого ущерба. Поэтому в начале нового десятилетия недавно созданное Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) объединило силы со Всемирной метеорологической организацией (ВМО), чтобы попытаться выяснить, сколько антропогенного радиоактивного загрязнения присутствует в окружающей среде и где именно. Чтобы сделать это, они создали как раз то, что требовалось Дансгору, – глобальную сеть по сбору осадков. Такие глобальные проекты уходили корнями в 1853 г., когда Мэтью Мори, глава Военно-морской обсерватории США, выступил с идеей создать международную систему мониторинга погоды на суше и на море, а также в 1905 г., когда Леон Тейсерен де Бор предложил Международной метеорологической организации (предшественнице ВМО) организовать Réseau Mondial – Глобальную сеть метеорологических наблюдений. Оба проекта рухнули под весом собственной амбициозности. Небольшие различия в национальных практиках метеонаблюдений выливались в существенные несоответствия в данных. Например, в одних странах метеорологические измерения проводились с трехчасовыми интервалами, в других – с двухчасовыми. Проблемы усугублялись различиями в измерительных приборах, в принципах их размещения и снятия показаний. Наконец, сами по себе масштабы этих проектов были слишком огромны, чтобы обработать колоссальные потоки данных или хотя бы те из них, что подходили для значимого сравнения, и в результате бóльшая часть наблюдений проводилась впустую[329]. Гораздо более успешные результаты дали программы специальных «годов» – ограниченных периодов времени, на протяжении которых ученые из разных стран вели согласованные наблюдения по единой методике. Два Международных полярных года (в 1882–1883 гг. и 1932–1933 гг.) заложили основу для проведения грандиозного Международного геофизического года (МГГ) в 1957–1958 гг. На протяжении 18 месяцев ученые из более чем 65 стран, включая США и СССР, установив режим разрядки международной напряженности в мире науки, интенсивно измеряли Землю под всеми возможными углами.

Сотрудничество между МАГАТЭ и ВМО было, в отличие от МГГ, очень узконаправленным – его целью стало отследить только распространение трития, одного из радиоактивных элементов, выбрасываемого в окружающую среду в ходе ядерных испытаний. Вскоре более 100 метеостанций по всему миру, оснащенных необходимым оборудованием, начали собирать образцы осадков и отправлять их в центральный офис в Вене. Помимо следов трития эти пробы воды, как и любой образец воды на Земле, содержали характерные соотношения изотопов кислорода. Узнав об этом проекте, Дансгор понял, что это еще одна прекрасная возможность воспользоваться глобальным охватом и финансовыми возможностями мощной международной организации. Тем более что ему требовалось совсем немного – несколько миллилитров воды для анализа. Действуя уже привычным способом – через своего друга в МАГАТЭ, он присоединился к глобальной охоте на дождь. Далеко не в первый и не в последний раз исследования, проводившиеся в военных целях, невольно способствовали развитию науки. А Дансгор, как никто другой, умел использовать эту тенденцию в своих интересах[330].

Сеть была раскинута настолько равномерно, насколько это позволяли география и политика. Американские континенты удалось охватить от Аляски до Фолклендских островов. Африка, Европа и Австралия были покрыты десятками станций. Огромные территории СССР и Китая оставались белым пятном, образуя большую дыру в глобальной сети сбора осадков, однако достаточное количество образцов из других мест позволяло составить более-менее полную картину. Вскоре Дансгор буквально купался в образцах воды, получая по 100 партий проб (по одной от каждой станции) в месяц. Его масс-спектрометры – одна новомодная французская установка, предназначенная для измерения дейтерия, и старый добрый аппарат для анализа изотопов кислорода, надежно служивший ему с 1951 г., – работали днем и ночью.

Чтобы быть полезным, термометр должен давать одинаковые показания для одной и той же температуры в любом месте, где бы ни приводились измерения. Однако, путешествуя вокруг земного шара, вода претерпевает сложные процессы испарения и конденсации, и эта предыстория сохраняется в образцах воды в виде характерных соотношений изотопов кислорода. Было неизвестно, происходят ли в других местах планеты те же процессы, делающие холодную воду более «тяжелой», что и в небе над Копенгагеном. Сохраняется ли это постоянное соотношение между процентной долей «тяжелой» воды и местной температурой для вод, собранных по всему миру и имеющих совершенно разные предыстории? Ответ, хотя и с некоторыми оговорками, был «да».

Образцы воды МАГАТЭ – ВМО позволили доказать, что с помощью анализа изотопного состава кислорода можно, как написал Дансгор в опубликованной им статье, проследить «схемы циркуляции и механизмы глобального и локального движения воды»[331]. Десять лет назад, начав собирать дождевую воду во дворе своего дома, Дансгор сумел показать, что с помощью масс-спектрометра может заглянуть в самое сердце циклона. Теперь же он доказал, что связанные в воде изотопы кислорода позволяют пролить свет на глобальные закономерности испарения и конденсации, на потоки молекул воды, которые перемещают тепло вокруг Земли и приводят в движение океаническую и атмосферную циркуляцию. Когда в районе станций, поставлявших Дансгору пробы воды, падала температура, изотопный анализ обнаруживал повышение содержания более тяжелых изотопов кислорода. Значимая корреляция между более высокой долей тяжелых изотопов и более холодной температурой, обнаруженная им в Копенгагене, сохранялась в самых разных местах по всему земному шару. Он включил в статью график с результатами изотопного анализа образцов воды, собранных на нескольких Тихоокеанских островах, на котором четко прослеживалась зависимость между температурой и содержанием ⁰О, сохраняющаяся на расстоянии в тысячи километров.

Итак, Дансгор доказал, что изотопы кислорода могут быть показателями температуры, но его по-прежнему интересовал вопрос, можно ли превратить их в «машину времени». После второй «пузырьковой экспедиции» он решил исследовать возможность использования радиоактивного изотопа кремния Si-32 для датирования льда. Однако на этот раз те же самые радиоактивные выпадения, которые косвенно сыграли ему на руку, стимулировав сотрудничество между МАГАТЭ и ВМО, стали препятствием: все образцы, взятые им из айсбергов, были загрязнены радиоактивными следами советских ядерных испытаний. Тогда в поисках чистого льда Дансгор обратил внимание на удивительное место под названием Кэмп-Сенчури, которое на тот момент находилось в процессе активного строительства. Расположенный в той части острова, что лежала на траектории полета между восточной частью США и западной частью СССР, этот лагерь представлял собой экспериментальную военную базу Армии США, расположенную внутри Гренландского ледяного щита в 160 км от авиабазы Туле. Короче говоря, Кэмп-Сенчури был уникальным детищем геополитических стратегов времен холодной войны.

Чтобы успешно использовать арктическую среду с ее специфическими условиями в военных целях, требовалось хорошо ее знать[332]. Как заметил один высокопоставленный представитель Армии США, военным исследователям было несвойственно «сильно углубляться в основы естественных наук», но знаний о снеге и льде имелось так мало, что «в этом исключительном случае» им пришлось заняться более фундаментальными исследованиями[333]. Кэмп-Сенчури официально находился под патронажем Подразделения по изучению снега, льда и вечной мерзлоты (Snow, Ice, and Permafrost Research establishment, SIPRE) – лаборатории Министерства обороны, созданной в 1948 г. с целью подготовить Армию США к ведению боевых действий в условиях, подобных Гренландии. Вопросов было множество: могут ли тяжелые самолеты приземляться на взлетно-посадочные полосы из уплотненного снега или даже на плавучие морские льды, чтобы, например, обеспечить снабжение будущей сети из 50 арктических радиолокационных станций? Можно ли запускать ядерное оружие из-подо льда? Как вести наземные боевые действия в ледяных пустынях? Можно ли построить в толще ледников железную дорогу, чтобы перевозить грузы и людей?[334]

К 1964 г. ученые, работавшие на Вооруженные силы США, вот уже пять лет активно искали ответы на эти фантастические вопросы. В процессе они построили футуристический подледный лагерь, поражавший воображение масштабами: в разветвленной сети туннелей, протянувшихся на несколько километров в толще Гренландского ледяного щита, жило 200 человек, имелись своя библиотека на 4000 книг, прачечная, парикмахерская, госпиталь и щедро снабжаемая столовая, где подавались сытные стейки, зеленая фасоль и картофельное пюре. Весь этот подледный комплекс питался энергией от малогабаритного атомного реактора, установленного всего в 90 м от жилых помещений.

Дансгор не был впечатлен грандиозным размахом проекта Кэмп-Сенчури (он назвал попытки построить железную дорогу в ледяных туннелях глупостью, поскольку та с первых же дней начала деформироваться под давлением льда), однако проект мог обеспечить ему доступ к столь необходимому незагрязненному снегу, выпавшему задолго до ядерных испытаний с их атмосферными выбросами Si-32. Глубина, на которую были вырыты туннели Кэмп-Сенчури, как раз доходила до этих слоев, поэтому летом 1964 г. Дансгор отправился туда добывать образцы.

Он провел в Кэмп-Сенчури несколько дней, полностью поглощенный кропотливой работой по взятию образцов. Вокруг него текла странная жизнь, которую он охарактеризовал как смесь американской жизнерадостности (алкогольные напитки стоили здесь всего по 25 центов за бутылку, независимо от размера емкости) и суровых условий, создаваемых экстремальным холодом и давлением. Он не знал, что всего в нескольких метрах от него, за снежной стеной, стояла уникальная буровая установка, вгрызавшаяся в ледяной панцирь Гренландии. Дансгор покинул Кэмп-Сенчури, так и не увидев это засекреченное военное оборудование, с помощью которого американцы за шесть лет сумели добраться до более глубоких слоев льда, чем это удавалось кому-либо другому в мире. Бурение льда на такую глубину было сопряжено со значительными техническими трудностями, поскольку стены скважины подвергались колоссальному давлению. Для выполнения этой работы использовался специальный колонковый термобур, который одновременно протапливал себе путь через лед и защищал ледяной керн от воздействия талой воды. Это была настолько дорогостоящая технология, что в США она оказалась по карману только военным. К 1966 г. бурильщики наткнулись на коренную породу на глубине 1390 м под поверхностью льда.

Как только до Дансгора дошла весть о добытом американцами керне, он мгновенно понял, что этот многослойный образец древнего льда может стать таким же ценным источником сведений об арктическом климате, как образцы МАГАТЭ – ВМО – о круговороте воды. Он решил во что бы то ни стало получить доступ к этому керну. Поскольку Дансгор уже доказал эффективность изотопного анализа воды и льда для определения настоящих и прошлых температур, он без труда убедил нужных людей поделиться с ним образцами. На тот момент ни он, ни американские военные еще не знали, что результаты анализа этих образцов станут самым ценным результатом шестилетней программы по строительству подледного лагеря, на которую были потрачены миллионы долларов. Данные, полученные Дансгором, показали, насколько изменчив был климат Земли на протяжении многих тысяч лет и, что не менее важно, как резко он мог меняться.

* * *

Еще в 1820-х гг. Жозеф Фурье осознал, какую важную роль атмосфера играет в удержании солнечного тепла, но он и подумать не мог, что люди способны существенно повлиять на ее состав. Не приходило это в голову и Джону Тиндалю, который количественно измерил поглощение тепла атмосферными газами. Только в 1895 г. шведский физик Сванте Аррениус впервые рассчитал возможный эффект неестественного повышения уровня углекислого газа в земной атмосфере в результате человеческой деятельности. Сегодня это предсказание поражает своей прозорливостью, но тогда научное сообщество высмеяло его как неправдоподобное. В 1938 г. английский инженер Г. С. Каллендар провел дополнительные расчеты, показавшие, как отразится удвоение содержания углекислого газа в атмосфере на средней глобальной температуре[335]. Но эти результате также были отвергнуты его современниками как маловероятные. Только в 1950-х гг. работы Роджера Ревелла и Ганса Зюсса привлекли внимание научного сообщества к роли углерода в земных океанах и атмосфере. Впечатленный их работой, геохимик Чарльз Килинг установил на вершине вулкана Мауна-Лоа на Гавайях измерительную станцию, чтобы отслеживать концентрацию двуокиси углерода в более высоких слоях атмосферы, где этот газ распределен наиболее равномерно. Почти сразу же его прибор начал регистрировать постепенный и неуклонный рост содержания CO₂, образующегося в результате сжигания ископаемого топлива[336].

Настал момент, когда прошлое Земли встретилось с ее будущим. Но работы немногих исследователей, говоривших о влиянии промышленности на климат планеты, в первое время не находили отклика у общественности. Только в конце 1950-х гг. началось последовательное и продуктивное изучение воздействия человеческой деятельности в первую очередь на атмосферу, а затем и на мировую климатическую систему в целом. В немалой степени этому способствовало то, что «климат» перестал быть сугубо географическим понятием и превратился во временную концепцию, едва ли не синонимичную слову «изменения». В свое время Кёппен, Ханн и другие выдающиеся климатологи стремились «модернизировать» климатологию и придать ей всеобъемлющий глобальный характер, однако в ее основе по-прежнему лежало понимание климата как стабильного по своей сути феномена, по крайней мере в человеческом масштабе времени (то есть в течение нескольких десятилетий). Но появление признаков стремительного роста содержания углекислого газа в атмосфере и растущее осознание того, чем это может грозить, заставило ученых сосредоточиться на изменчивости климата в глобальном масштабе – а это требовало совершенно новой климатической науки[337].

Постепенно результаты исследований, предсказывавших практические последствия роста уровня CО₂, проникли в публичную сферу, а некоторые ученые, в частности Роджер Ревелл, начали довольно громко требовать от властей ответных мер. В 1965 г. президент Линдон Джонсон созвал экспертную группу по проблеме загрязнения окружающей среды. Группе было поручено оценить прямое воздействие промышленного загрязнения на качество воздуха и воды, однако в свой отчет она также включила специальный доклад о «невидимом загрязнителе» – атмосферном углекислом газе. На этом настоял подкомитет под председательством Роджера Ревелла, в который также входили Чарльз Килинг (геохимик, обнаруживший рост концентрации CO₂ над Мауна-Лоа), метеоролог Джо Смагорински, геохимик Хармон Крейг и молодой геолог и геохимик Уоллес Брокер. Ссылаясь на более ранние работы Сванте Аррениуса и Т. К. Чемберлина, посвященные влиянию атмосферного углекислого газа на климат, подкомитет сообщил, что измерения на Мауна-Лоа и в еще одной точке на Южном полюсе показали увеличение содержания углекислого газа в атмосфере на 1,36 % за последние пять лет. Опираясь на оценки потребления ископаемого топлива в прошлом и прогнозируемого потребления в будущем, исследователи рассчитали, что к 2000 г. содержание СО₂ в атмосфере будет примерно на 20 % выше, чем в доиндустриальную эпоху. А учитывая, какое количество тепла будет удерживать этот дополнительный СО₂, предполагаемое повышение средней температуры на поверхности Земли могло составить от 0,6 ℃ до 4 ℃.

Авторы доклада признавали, что эти оценки были основаны на множестве упрощенных предположений. Но несмотря на невозможность сделать более точные прогнозы, они были уверены в том, что к 2000 г. – то есть через 35 лет – концентрация СО₂ в атмосфере достигнет достаточно высокого уровня, чтобы вызвать «измеримые и, возможно, заметные изменения климата», включая изменение температуры[338]. Учитывая масштабы этих изменений, их последствия могли быть «разрушительными» для человечества, поэтому авторы доклада считали необходимым изучить возможность «принятия целенаправленных мер по противодействию климатическим изменениям». Например, они полагали целесообразным уже в ближайшем будущем начать распылять отражающие частицы на больших участках поверхности океанов или воздействовать на перистые облака в стратосфере.

Когда быстрый рост уровня СО₂ в атмосфере стал общепризнанным фактом, научное сообщество осознало, насколько важно было получить более глубокое понимание того, как функционирует климат Земли в общепланетарном масштабе. Это была колоссальная по своей сложности задача, поэтому ученые, работавшие в этой области, начали с самого простого. Они создали климатические модели – наборы уравнений, описывающие основные элементы и механизмы глобальной климатической системы[339]. Затем использовали их, чтобы поэкспериментировать с численной климатической системой: варьируя те или иные переменные, такие как количество СО₂ в атмосфере или интенсивность солнечного излучения, ученые смотрели, как это отразится на всей системе. Поскольку модели были глобальными, изменение одной существенной составляющей (такой, как количество углекислого газа) давало глобальный результат – глобальную температуру поверхности[340]. Другими словами, эти модели позволяли свести всю головокружительную сложность планеты фактически к одному числу, понятному даже ребенку. И они также предполагали существование того, что можно было назвать глобальным климатом. Во многих отношениях это было фикцией, порожденной усредненными значениями. Средней мировой температуры не существовало – и не могло существовать – ни в одной точке планеты. Это был воображаемый инструмент, полезное упрощение, позволявшее охватить всю Землю одним взглядом и, несмотря на сложность мировой климатической системы, получить представление о ее функционировании.

Чтобы проверить эти ранние модели, их создателям требовалось сравнить их с реальными данными о мировых температурах. Эта потребность побудила климатологов, в том числе из Подразделения по исследованию климата Университета Восточной Англии, впервые начать расчет средних мировых температур на основе данных, собираемых примерно с 1850 г., когда появились первые надежные измерительные приборы[341]. Но если глобальные климатические модели были основаны на относительно простых уравнениях и ограниченном количестве точек данных, то простых способов рассчитать среднюю мировую температуру не существовало. Для этого требовалось взять как можно больше измерений, сделанных в разных местах по всей планете, и объединить их таким образом, чтобы учесть все локальные вариации и пробелы в охвате, которые могли исказить результат. Начиная с 1938 г. такие исследователи, как Г. С. Каллендар, Михаил Будыко и Дж. Мюррей Митчелл-мл., составляли так называемые индексы температур. Но эти средние значения были основаны на данных только по Северному полушарию. Прошли годы, прежде чем в расчеты были включены данные по океанам, и десятилетия, прежде чем в них были учтены наблюдения из отдаленных полярных регионов[342].

Концепция средней мировой температуры изменила смысл того, что значит изучать климат. Конечно, это привело к концу климатологии, которую практиковали наследники гумбольдтовского географического подхода, такие как Кёппен, Ханн и Гильдебрандсон. Например, основатель вышеупомянутого Подразделения по исследованию климата Хьюберт Лемб оставался авторитетной фигурой в мире климатологии[343]. Тем не менее глобальные температурные индексы, которые начало рассчитывать его Подразделение, способствовали становлению нового подхода к изучению климата. Этот подход постепенно отодвигал на задний план географически ориентированный тип климатологии, отстаиваемый Лембом. Как только планета превратилась в машину, генерирующую средние температуры, локальные и даже региональные вариации стали если не малосущественными, то второстепенными для целей, стоявших перед разработчиками моделей глобального климата. Так произошло рождение новой науки о климате – отличной от климатологии, – которая изучала не стабильные климатические зоны, а прошлое и будущее климата, а также механизмы, лежащие в основе климатических изменений глобального масштаба[344].

Для ученых, изучавших влияние углекислого газа, новое неясное будущее делало историю Земли еще более ценным источником знаний. Прошлое планеты могло скрывать в себе ключ к пониманию того, как высвобождаемый в результате человеческой деятельности углерод способен изменить земной климат. Только понимая естественную изменчивость климатических условий в прошлом – когда Земля нагревалась, когда охлаждалась и почему, – можно было надеяться предсказать, как они могут меняться в будущем. Именно о такой возможности прогнозировать мечтали метеорологи в XIX в. После Второй мировой войны казалось, что климатическая наука стоит на пороге того, чтобы предсказывать не только погоду, но и сам климат. Однако в те же десятилетия исследования небольшой группы ученых показали, что климат вовсе не такой устойчивый феномен, как считалось ранее, и уже чутко реагирует на изменения, спровоцированные человеком. С этого момента стремление предсказать будущий климат всегда было тесно переплетено с новым осознанием того, насколько он изменчив и как сильно вмешательство людей способно пошатнуть эту и без того неустойчивую систему[345].

* * *

Пока наука о климате претерпевала все эти трансформации, Вилли Дансгор получил наконец доступ к заветному ледяному керну, добытому американскими военными в Кэмп-Сенчури в Гренландии. С огромным трудом и затратами извлеченный из гренландского ледяного панциря керн был распилен на двухметровые отрезки и в условиях строжайшей секретности переправлен в Нью-Гэмпшир в Научно-инженерную лабораторию холодных регионов Армии США. Вскоре после этого, в 1967 г., туда прибыл датский коллега Дансгора и взял 86 образцов льда по всей длине керна, которые немедленно доставил в Данию для проведения масс-спектрального анализа. Наконец-то у Дансгора появилась возможность испытать в действии изотопную «машину времени», о которой он мечтал.

В общей сложности Дансгор и его команда изучили почти 1600 образцов льда из керна без малого в 1,5 км длиной. Изотопный анализ кернового льда дал гораздо лучшие и более детальные результаты, чем кто-либо ожидал[346]. На основе обработанных данных был нарисован график, представлявший собой длинную волнистую линию, уходящую в далекое прошлое. Эта кривая подъемов и спадов температуры, зафиксированных в изменении количества тяжелых изотопов в образце, имела сложный характер, однако демонстрировала и некоторые базовые циклы. Поистине ошеломляла детальность информации о климате, содержавшейся в ледяном керне, особенно за «последние 8300 лет». Как и древесные кольца, лед позволял проследить не только годовые, но даже сезонные колебания температур. Однако больше всего потрясала длительность этой ледяной летописи, простиравшейся в прошлое почти на 100 000 лет. Это был самый старый и подробный «архив» земного климата – керны отложений, взятые со дна озер, хотя и имели бóльшие временные рамки, спрессовывали целое тысячелетие в 1 см осадков. В отличие от них ледяные керны упаковывали годовые полосы с плотностью примерно 50 лет на один метр. Прочитать – и просчитать – такие летописи было гораздо проще. В своей сенсационной статье о «тысяче столетий климатических данных», опубликованной в журнале Science в 1969 г., Дансгор и его команда описали серию циклов, или климатических колебаний, выявленных ими в полученных результатах. Эти циклы показывали, что земной климат претерпевал регулярные изменения с периодичностью примерно в 120, 940 и 13 000 лет[347].

Первым делом Дансгор и команда сравнили свои результаты с палеотемпературными данными из других источников. Примерно в то же время, когда Дансгор исследовал изотопный состав дождевой воды, другие физики использовали этот показатель для анализа отложений, взятых со дна океана[348]. Совпадение наборов данных свидетельствовало бы о том, что ледяной керн мог рассказать что-то значимое о прошлом земного климата, а несовпадение означало бы, что результаты анализа ледяного керна были ошибочными или же что он отражал температурные изменения, ограниченные районом Гренландии. Дансгор и соавторы включили в свою статью в Science график, на котором полученные ими данные сравнивались с результатами исследования древней пыльцы из Голландии, образцы которой охватывали 80 000 лет; плейстоценовых отложений, простиравшихся в прошлое примерно на такой же период; и глубоководных донных кернов. При взгляде на эти четыре кривые климатических вариаций, помещенные рядом друг с другом, становилось ясно, что, во-первых, общие контуры всех кривых, каждая из которых была получена независимым способом, действительно совпадали, а во-вторых, данные ледяного керна отличались поистине феноменальной детализацией. Если три другие кривые были похожи на беспорядочные детские каракули, то ледяной график напоминал мелкозубую пилу.

Хотя Дансгор и соавторы подчеркнули, что их кривая «в первую очередь применима для района Северной Гренландии», в конце статьи они отметили поразительное соответствие между четырьмя графиками. Это соответствие не только подтверждало их результаты, но и, что гораздо важнее, предоставляло убедительное доказательство того, что значительные изменения климата в прошлом происходили в глобальном, а не региональном масштабе и намного быстрее, чем это предполагалось раньше. Сухой язык научной статьи не мог скрыть того волнения, которое испытывали ученые: новая изотопная гляциология обеспечивала «гораздо более высокую и более прямую климатическую детализацию, чем любой из известных до сих пор методов»[349]. И эта детализация говорила нечто важное о климате нашей планеты, а именно то, что он может очень резко меняться.

Метод Дансгора, при всей своей гениальности, не дал бы таких ценных результатов, если бы не ледяной керн, добытый благодаря уникальной установке термического колонкового бурения, а также высокому профессионализму и героическому упорству членов буровой команды. Воодушевленные своим успехом, люди жаждали повторить его в другом месте. Поэтому вскоре после того, как их бур наткнулся на коренную породу под Гренландским ледяным щитом в Кэмп-Сенчури, они отправились в еще одну великую буровую экспедицию – на этот раз в Антарктику, на научную станцию Бэрд, основанную американцами в ходе Международного геофизического года в 1957–1958 гг. Они бурили два года и конце концов извлекли еще один ледяной керн, который охватывал почти такой же период времени, как и гренландский, и с такой же степенью детализации. Результаты изотопного анализа этих двух кернов совпали.

Льды в верхней и нижней части земного шара хранили в себе следы колоссальных климатических сдвигов (до 8 ℃), которые занимали считаные десятилетия и затрагивали всю планету. Никто никогда не предполагал, что климатические изменения такого масштаба могут происходить настолько быстро[350]. Даже после публикации статьи истинное значение кривых, полученных Дансгором, не сразу стало очевидным. Хотя Дансгор и его соавторы знали, что открыли новый действенный способ заглянуть в прошлое Земли, сообщество исследователей, заинтересованное в изучении этого прошлого (и того, что оно может рассказать о будущем), еще не осознало в полной мере, что означают эти данные ледяных кернов. Чтобы расшифровать и осмыслить волнистую иззубренную линию, требовался человек с интеллектом, как у Джеймса Кролла, способный охватить и соотнести массивы разрозненных данных и головокружительное разнообразие пространственных и временны́х масштабов.

* * *

Уолли Брокер был именно таким человеком. Геохимик по образованию, испытывающий особый интерес к изотопам в океанических водах, в 1965 г. он был членом того самого подкомитета по атмосферному загрязнению CO₂, в который также входили Роджер Ревелл и Чарльз Килинг. В 1966 г., исследуя серию кернов донных отложений, охватывавших период в 200 000 лет, он обнаружил признаки «резкого перехода между двумя устойчивыми режимами функционирования системы океан – атмосфера»[351]. Таким образом, Брокер был подготовлен к тому, чтобы, прочитав статью Дансгора 1969 г., обратить внимание на резкие изменения в температурных данных ледяного керна. Он осознал, что прошлые климатические циклы, выявленные Дансгором, могут быть использованы для прогнозирования будущих температур с гораздо большей точностью, чем могла дать связь между содержанием CO₂ в атмосфере и температурой, на которую их подкомитет полагался в своих оценках в 1965 г. Сроки последнего скачка потепления в мелкомасштабных циклах, о которых сообщал Дансгор, позволяли предположить, что очередной такой период потепления должен был наступить уже в скором времени. Рассуждая в тех же десятилетних рамках, которые были установлены в докладе подкомитета, Брокер экстраполировал эти палеоциклы на ближайшее будущее и в 1975 г. опубликовал результаты в журнале Science в статье, названной «Изменение климата: стоим ли мы на пороге резкого глобального потепления?». В отличие от сегодняшнего дня, в те годы этот заголовок звучал сенсационно. И хотя сам термин «глобальное потепление» был придуман не Брокером, именно после этой статьи он вошел в широкое употребление. С тех пор его работа была признана знаковой в истории изучения глобального изменения климата. На праздновании 35-й годовщины со дня ее публикации Брокер, к его ужасу, был назван «отцом глобального потепления». Но тогда, в середине 1970-х гг., определение «глобальный» несло в себе не менее важный смысл, чем идея того, что климат может меняться. Глобальность перемен была ключевым моментом в открытии Дансгора. А вопрос, в какую именно сторону было направлено текущее глобальное изменение климата, как следовало из заголовка статьи Брокера, пока оставался открытым.

Хотя предсказание Брокера сбылось, логическая посылка, на которую оно опиралось, оказалась неверной. По его собственному признанию, он совершил «гигантский интеллектуальный скачок», предположив, что мелкомасштабные циклы, обнаруживаемые в палеотемпературных данных ледяного керна из Кэмп-Сенчури, описывают весь земной шар. «Мой прогноз основывался на ошибочном предположении, что данные Дансгора характеризуют всю планету. Тогда как на самом деле они характеризовали только северную оконечность Гренландии», – писал он. Последующие ледяные керны из других мест не обнаружили такого 120-летнего цикла. Таким образом, Брокер верно предсказал грядущее глобальное потепление, но его причиной был вовсе не 120-летний климатический цикл, присутствовавший в температурных данных льда из Кэмп-Сенчури[352]. Это стало важным уроком для ученых, с которым они будут сталкиваться снова и снова в попытке понять и спрогнозировать изменчивый характер глобального климата. Глобальная климатическая система была слишком «сложным зверем», чтобы какой-либо из ее отдельных сердечных ритмов мог объяснить те изменения, которые она претерпевала в прошлом, – и те, которые могла претерпеть в будущем.

* * *

Благодаря изобретенному Дансгором методу и прогрессу в технологии изотопной масс-спектрометрии, на которую тот опирался, ледяные керны стали, как он поэтически выразился, «замороженными анналами» прошлого Земли. Это были, пожалуй, самые романтические из всех палеоклиматических летописей, таившие в себе воспоминания о холодной поэзии древних снегов. Но существовали и другие, не менее удивительные «архивы», хранившие тайны даже еще более далекого прошлого. В поисках исторических данных палеоклиматологи изучали керны донных отложений, извлеченные со дна океана, в слоях которых сохранились раковины древних морских организмов под названием фораминиферы, строивших свои раковины из разнообразных по изотопному составу элементов. Ученые анализировали древесные кольца древних деревьев, в которых были зафиксированы изменения климатических условий задолго до наступления новой эры. Они анализировали древнюю пыльцу, перенесенную ветрами за тысячи километров, содержавшую информацию о том, какие растения процветали в ту или иную эпоху и, следовательно, какие климатические условия преобладали тогда на планете. Чтобы заставить дерево или пыльцу раскрыть секреты древнего климата, требовались иные методы и гипотезы, чем при анализе древнего ила. Сила сигнала значительно варьировалась, как и его точность. Донные отложения, по своей природе, давали более размытые сведения, чем кольца древних деревьев, но если деревья позволяли вернуться в прошлое примерно на 11 000 лет, то илистые «архивы» – на 1,5 млн лет и больше.

Для науки о климате это было одновременно волнующее и непростое время. Потребность в объединении усилий специалистов из разных областей науки становилась все более очевидной, однако проблема дисциплинарных границ сохранялась. В 1972 г. в Брауновском университете состоялась важная конференция, на которой впервые собрались две разные группы исследователей климата. (Дансгор на ней не присутствовал, но прислал результаты своих исследований, которые были включены в материалы конференции.) В целом встреча прошла продуктивно, но в атмосфере чувствовалась напряженность. Одну группу представляли исследователи, считавшие необходимым искать «климатические аналоги» – эпизоды из прошлого, которые по своим условиям были похожи на нынешнюю ситуацию и могли дать некоторое представление о том, что может произойти в будущем. В другой группе находились ученые, которые считали необходимым понять физические причины, лежащие в основе этих климатических изменений, и таким образом объяснить их происхождение. Было неясно, в каком направлении следует двигаться климатической науке. Редакторы сборника материалов конференции считали целесообразным развивать оба направления. «Эти два разных подхода к исследованию климатических изменений должны следовать своими курсами до тех пор, пока не будет продемонстрирована надежность общих теорий»[353]. Короче говоря, время должно было показать, какой подход победит[354].

Вопросов, как всегда, было гораздо больше, чем ответов. Если Луи Агассис выдвинул гипотезу об одном ледниковом периоде, а Джеймс Гейки и Джеймс Кролл показали, что периодов оледенений было несколько, то Дансгор, Брокер и другие, получив доступ к палеоклиматическим данным, пришли к выводу, что климат меняется постоянно. В контексте температурной кривой, уходившей на 100 000 лет в прошлое, любая климатическая стабильность выглядела не более чем временным явлением. Прежнее, восходившее еще к Лайелю представление о ступенчатом характере изменений климата, когда одно стабильное состояние уступало место другому, показало свою несостоятельность. Ему на смену пришло новое понимание непрерывной изменчивости климата. Барри Зальцман выразил это так: «Климат всегда был настолько изменчив, что представляется сомнительным, чтобы вообще можно было говорить о существовании какой-либо одной климатической нормы для Земли. Судя по прошлому, климат, в котором мы сегодня живем, почти наверняка является временным и в будущем уступит место другому»[355]. Этот новый взгляд на прошлый – и, соответственно, на будущий – климат Земли как на постоянно меняющуюся систему повлек за собой фундаментальную трансформацию представления ученых о Земле в целом.

В 1975 г., когда Брокер предупредил о возможном наступлении глобального потепления, в научном и общественном сознании преобладали опасения, связанные, напротив, с глобальным похолоданием. Череда более холодных, чем обычно, лет заставила некоторых ученых предположить, что естественный глобальный климатический цикл вступил в фазу похолодания и грядет неминуемый ледниковый период. Тревоги по поводу потенциальных катастрофических последствий этого, в частности с точки зрения обеспеченности мира продовольственными ресурсами, усилились в 1972 г., когда в СССР разразился зерновой кризис. Климат менялся, но на тот момент было неясно – в какую сторону.

Свидетельства эпизодов резкого потепления, обнаруженные в ледяных кернах, извлеченных в конце 1960-х и 1970-х гг. в Кэмп-Сенчури и других местах, находились в самых старых слоях на дне ледяного покрова. Эти древние слои часто оказывались деформированными огромным давлением толщи льда в процессе ее движения. Другими словами, именно там, где требовалось самое четкое видение, картина была размыта. Какова была природа потеплений земного климата в прошлом? В каких пределах они происходили и подчинялись ли каким-либо закономерностям? Чтобы разрешить эту новую тайну климата, требовалось получить больше ледяных кернов. Однако наладить сотрудничество между американскими и европейскими учеными в рамках общих проектов оказалось непросто. Наука о ледяных кернах была настолько захватывающей, что каждая страна хотела получить свой кусок этого слоеного пирога. В 1987 г. было объявлено о запуске сразу двух проектов в центральной части Гренландии. Дансгор отнюдь не возражал против такого дублирования исследований и с одобрением заметил, что это хороший способ сравнить результаты изучения каждого из полученных кернов. Другими словами, ледяные керны проектов GRIP и GISP2 должны были обеспечить взаимную коррекцию, как стереофотографии Пьяцци Смита более века назад[356]. Бурение обеих скважин началось в 1989 г. всего в 32 км друг от друга в центре Гренландии, где ледяной щит был самым толстым и, как предполагалось, наименее деформированным в результате движения. Хотя эти керны не смогли предоставить данные о еще более древнем климате, как надеялись ученые, они убедительно подтвердили данные, полученные из прежних кернов, о резких климатических изменениях в прошлом.

Эта новая информация из гренландских кернов взбудоражила Брокера и заставила его начать поиск похожих изменений в других палеоклиматических источниках. «Один за другим остальные источники показывали то же самое, – вспоминал Брокер. – Гренландские льды указали нам путь. До этого никто никогда не думал, что такое возможно. Если бы не Дансгор, нам было бы гораздо сложнее прийти к этому»[357]. Брокер назвал резкие изменения, зафиксированные в гренландских льдах, осцилляциями Дансгора – Оэшгера (в честь впервые обнаружившего их датчанина и швейцарца Ханса Оэшгера, разработавшего метод анализа захваченных во льду газов). Ледяные керны из Антарктики дополнительно подтвердили предположение Брокера, что многие циклы, выявленные в гренландских кернах, носят глобальный характер, а осцилляции Дансгора – Оэшгера представляют собой циклы поразительно резких изменений (несмотря на то, что короткие 120-летние циклы так и не были обнаружены ни в одном другом палеоисточнике).

Причины таких резких изменений, как осцилляции Дансгора – Оэшгера и серии еще более радикальных сдвигов, известные как циклы Хайнриха – Бонда, до сих пор точно не установлены. Предположение Брокера, которое по сей день остается одной из ведущих гипотез, состояло в том, что резкое падение температуры могло вызываться нарушением циркуляции океана в результате притока пресной воды от тающего льда в Северной Атлантике. Как известно, в отличие от течений в верхнем 100-метровом слое, которые приводятся в движение ветрами, в глубинах океана движение воды определяется ее плотностью. Когда вода на полюсах охлаждается, становится более плотной и опускается на дно океана, она приводит в действие циркуляционный конвейер, переносящий на ее место более теплую и пресную воду со стороны экватора. Океаническая циркуляция транспортирует огромное количество энергии по всему земному шару и, как догадался Брокер, может приводить к очень быстрым и значительным изменениям климата, если этот круговорот каким-то образом нарушается[358].

Ледяные керны четко свидетельствовали о том, что главным свойством земного климата является его изменчивость. Все остальные его свойства второстепенны. Это новое понимание планеты, основанное на палеоклиматических источниках, постепенно начало просачиваться – подобно талой воде в толще ледника – во вновь возникавшие национальные и международные организации, продвигавшие новый подход к Земле как к системе. Системное мышление и понимание изменчивости шли рука об руку: объяснить климатические сдвиги, зарегистрированные в ледяной летописи, можно было только с помощью системы взаимосвязанных механизмов, подобных тем, о которых говорил Брокер.

В то же время рост экологического сознания заставлял уделять все больше внимания настоящему земного климата и его будущему. Становилось все более очевидно, что вмешательство человека способно вызвать климатические изменения планетарного масштаба и, более того, это вмешательство наращивает темпы. Глобальные изменения климата и стали главной объединяющей темой серии научных конференций, прошедших в начале 1980-х гг. в рамках программы НАСА под названием «Миссия к планете Земля». Это было время, когда все дороги, казалось, вели к Земле. Отчасти вдохновленные новыми наблюдениями Земли из космоса, ставшими доступными в 1960-х и 1970-х гг., эти встречи отражали дух того времени и оказали значительное влияние на дальнейшее развитие наук о Земле.

«Земля – это планета, которая характеризуется изменениями, – заявили участники конференции "Глобальные изменения: влияние на обитаемость", организованной НАСА в Вудс-Хоуле в июне 1982 г., – и сегодня она вступила в уникальную эпоху, когда один из населяющих ее видов, человеческая раса, достиг способности менять окружающую среду в глобальном масштабе»[359]. Казалось, длительный период добычи и эксплуатации природных ресурсов, что было главным двигателем развития человеческой цивилизации на протяжении большей части ее истории, неизбежно должен подойти к концу. В прошлом люди, сталкиваясь с истощением ресурсов в одной долине, просто перемещались в другую. Но сейчас у нас нет такой «следующей долины», предупреждали ученые. Междисциплинарное сотрудничество стало насущной необходимостью. «Сейчас мы достигли того момента, когда различные научные области начинают все больше пересекаться, и следующий шаг вперед может быть сделан только посредством междисциплинарной исследовательской программы»[360]. Следующим летом состоялась еще одна конференция и прозвучал еще один страстный призыв к комплексному представлению о Земле. «Земля меняется – меняется в то самое время, пока мы стараемся ее понять, – заявили участники встречи, на которой обсуждался вопрос учреждения Международной геосферно-биосферной программы по инициативе Международного совета по науке, – и эти изменения затрагивают взаимодействие суши, океанов, воздуха и биосферы». Только рассматривая Землю как «целостную систему», можно было надеяться достичь действительно глубокого понимания происходящих с ней перемен[361]. Это заявление о необходимости нового взгляда на Землю было тем более весомым, что подкреплялось интеллектуальным авторитетом самого Роджера Ревелла – человека, который первым забил тревогу по поводу повышения уровня углекислого газа в атмосфере.

Но самый влиятельный доклад был подготовлен Комитетом НАСА по системной науке о Земле под председательством Фрэнсиса Бретертона, океанографа-теоретика, участвовавшего в разработке эксперимента по изучению динамики открытого океана (проекта MODE). Полученные за последнее время данные, писал Бретертон, «в своей совокупности не просто открывают, но фактически заставляют нас принять новый взгляд на Землю как на интегрированную систему, изучение которой должно выходить за рамки дисциплинарных границ»[362]. На одной из выездных встреч его группы, которая проходила на горнолыжном курорте в Джексон-Хоуле, штат Вайоминг, члены команды катались на лыжах и занимались разработкой «схемы Земли», которая должна была показать, «как взаимодействуют между собой все части планеты»[363]. В пылу обсуждения один из участников забыл, что изображение схемы демонстрируется проектором, и исправил ее маркером прямо на гостиничной стене. НАСА пришлось оплатить счет за ремонт.

Схема Бретертона, названная в честь председателя комитета (хотя сам Бретертон не принимал непосредственного участия в ее разработке), представляла собой попытку отразить сложный комплекс взаимодействий между различными элементами земной системы. Двойные стрелки были призваны показать, что каждый элемент системы оказывал влияние на другие элементы и сам находился под их влиянием. Все вместе эти механизмы обратных связей и порождали ту самую изменчивость климата, которая была зафиксирована в прочитанной Дансгором ледяной летописи. Примечательно, что схема объединяла биогеохимические и физические аспекты земной системы – жизнь в океане и на суше, а также воздух и воду, от которых зависела эта жизнь. Например, динамика океана была связана с физикой атмосферы и морской биогеохимией, а экосистемы суши – с почвой, водой и химией тропосферы. В центре всей этой сложной системы находилась вода. Именно она делала Землю уникальной планетой в Солнечной системе – планетой изменений[364].

Это была не первая попытка показать связь между живой планетой и физикой Земли, но схема Бретертона появилась на волне растущего осознания изменчивой природы земного климата. 1960-е и 1970-е гг. принесли понимание того, что климат меняется постоянно, причем диапазон временны́х рамок этих изменений – от нескольких десятилетий до сотен тысяч лет – поражал воображение. Под крышей палеоклиматологии объединились ледяные керны, древние деревья, донные отложения и пыльца. Еще более широкий шатер раскинула новая наука о климатических изменениях, которая объединила ученых геологической направленности, стремящихся понять прошлые ледниковые периоды, и представителей наук о Земле с их преимущественно физической и химической ориентацией, которые пытались предсказать последствия антропогенного роста уровня CO₂[365]. Вероятно, не будет преувеличением сказать, что самое важное открытие климатической науки в XX в. состояло даже не в том, что люди могут менять климат, а в том, что, как показали палеоклиматологические исследования, сам климат находится в процессе постоянного изменения.

В этом контексте стало критически важно понять, как живая природа влияет на движение воды и тепла в глобальной системе и как последнее влияет на живую природу. Именно это и показывала схема Бретертона. Кроме того, она впервые включила в общую схему «человеческую деятельность», которая влияла на глобальную климатическую систему через землепользование, загрязнение окружающей среды и выбросы углекислого газа и, в свою очередь, подвергалась влиянию со стороны глобальной системы через изменение климата и наземных экосистем. Включение антропогенного фактора представляло собой важную веху в исследовании глобальных изменений. Безусловно, это представление было очень упрощенным. Втиснув всю деятельность человека в один-единственный блок на краю диаграммы, схема Бретертона создавала впечатление, будто человечество всего лишь еще одна шестеренка в великом механизме планетарной климатической системы. Хотя, возможно, это свидетельствовало о некоем смирении, признании ничтожности человека перед лицом планетарных сил, такое представление игнорировало всю сложность его вмешательства в глобальную систему. Оглядываясь сегодня в прошлое, трудно не поразиться наивности составителей этой схемы. И тем не менее, насколько бы примитивным ни было такое представление, включение антропогенного фактора отражало кардинальное изменение в понимании учеными-климатологами своей науки. Включив человеческую деятельность в систему Земли, эти ученые не только признали, что люди способны влиять на планету значительным и устойчивым образом, но и указали на то, что одних только климатологических инструментов будет недостаточно для описания глобальной климатической системы, а тем более для разработки программ, которые могут ограничить или обратить вспять тенденцию потепления.

Схема Бретертона получила широкое признание среди влиятельного сообщества ученых и чиновников, сотрудничавших с программами НАСА по системным исследованиям Земли, а также с Международной геосферно-биосферной программой, учрежденной Международным советом по науке в 1987 г.[366] Главный смысл этой схемы заключался в том, что она в простой графической форме представила видение планеты как системы – механизма, состоящего из взаимосвязанных частей. С практической точки зрения это означало, что каждую из этих составляющих можно изучать как отдельный системный элемент. Таким образом, невероятно сложная глобальная климатическая система была сведена к единой схеме, которую – подобно схемам электрической цепи, используемым электриками, – можно было задействовать для диагностирования критических мест, где требуются активные исследования или вмешательство.

Это видение планеты было похоже на океан Стоммела – сложный механизм со множеством движущихся и взаимодействующих частей, которые, однако, можно было изучать независимо друг от друга. Чего схема Бретертона не делала, так это не представляла Землю живой планетой – живым организмом наподобие Геи, целью которого было развитие и поддержание жизни. Вместо этого она предлагала прагматичное и механистическое видение планеты, выработанное инженерами и учеными из национальных и международных организаций в попытке решить две стоящие перед ними конкретные проблемы. Первая заключалась в том, чтобы понять естественную изменчивость Земли во времени; вторая, связанная с первой – и втиснутая в единственный блок на краю схемы, – в том, чтобы понять и попытаться ограничить воздействие человека на эту систему. Несмотря на такой редукционистский взгляд на человеческое вмешательство, доклад и включенная в него схема ознаменовали рождение новой парадигмы, в которой антропогенный фактор отныне был неразрывно связан со сложными климатическими процессами. Земля стала не единой или некоей многоликой сущностью, а «интегрированной системой взаимодействующих компонентов», одним из которых является человек[367]. Это положило начало развитию новой дисциплины, системной науки о Земле. Каждое слово в этом определении было важно с точки зрения того, каким НАСА – позиционировавшее себя как ключевую организацию по генерации знаний в этой области, – представляло будущее наук о Земле.

Видение Земли, возникшее благодаря миссиям «Аполлон» и другим космическим программам, было основано не просто на восприятии ее как единого целого и на совместной ответственности за хрупкую живую планету, которое провозгласил Стюарт Бранд, создав свой «Каталог всей Земли». Увиденная из космоса Земля призывала не столько к спасению, сколько к осознанному управлению этой изменчивой системой. Открытие того, что изменения являются естественным и неотъемлемым свойством климатической системы Земли, совпало по времени с осознанием того, что люди также могут непреднамеренно вызывать эти изменения, но, кроме того, и целенаправленно регулировать эти процессы. Однако для того, чтобы распознать, какие изменения климата являются аномальными, а какие – нет, требовалось хорошо понимать, как работала эта система в прошлом (изучением чего занимались палеоклиматологи и гляциологи) и как она работает вообще. Таким образом, новая системная наука о Земле обеспечила структуру, которую представители разных научных дисциплин могли использовать для объединения и сопоставления новых доступных наблюдений. Поскольку изменения были встроены в саму систему, подзаголовок доклада Бретертона – «Программа глобальных изменений» – подчеркивал не только необходимость исследования этих изменений в глобальном масштабе, но и необходимость действий в ответ на антропогенные нарушения этой системы. «Люди на Земле являются отныне не простыми зрителями драмы земной эволюции, – говорилось в докладе, – но активными ее участниками в планетарном масштабе»[368].

Схема Бретертона и породившая ее новая системная наука о Земле демонстрируют как вопиющую самоуверенность в возможности «решить» проблему глобального климата, так и смирение, возникающее при осознании истинных масштабов этой проблемы. «Изучение Земли сегодня находится на пороге глубокой трансформации», – говорилось в докладе Бретертона, но на таком же пороге находится и сама Земля, поскольку «человеческая деятельность в настоящее время вызывает значительные изменения в глобальном масштабе, которые проявят себя в течение нескольких следующих поколений»[369]. В подтексте этого доклада прозвучал вопрос: смогут ли люди взять под контроль самих себя, пока не стало слишком поздно?

Итак, мы совершили захватывающее путешествие по водам Земли в сопровождении выдающихся ученых и в конце нашего пути подошли к схеме Бретертона. Несложно заметить, что эта схема (и сопровождающий ее доклад) представляет собой сплав всех научных усилий, о которых было рассказано в книге, и многих других, оставшихся за ее рамками. Так, в том же 1986 г., когда был опубликован доклад, Джоан Симпсон возглавила Миссию по измерению тропических осадков в НАСА, первую космическую программу по исследованию земных осадков. В докладе упоминалось о Всемирном эксперименте по изучению циркуляции Мирового океана (World Ocean Circulation Experiment, WOCE) – глобальном проекте, концептуальная основа которого была заложена Генри Стоммелом. Также в докладе содержалась ссылка на открытую Гилбертом Уокером Южную осцилляцию. Ее проявления тогда, в 1986 г., оставались непредсказуемыми (и остаются таковыми и сегодня), и потому она наглядно иллюстрировала всю важность изучения климатических процессов в глобальном масштабе. Роль водяного пара (и облаков) в формировании климата представлялась в схеме Бретертона во многом такой же загадочной, какой она была для Чарльза Пьяцци Смита. Наконец, эта схема указывала на необходимость продолжать исследования ледников, начатые Джоном Тиндалем, чтобы понять, как они будут вести себя в условиях глобального потепления – например, чтобы предсказать возможность отрыва и таяния массивного Западно-Антарктического ледяного щита (и последствия этого для всей планеты).

Жизни Джона Тиндаля, Чарльза Пьяцци Смита, Гилберта Уокера, Джоан Симпсон, Генри Стоммела и Вилли Дансгора мало чем отличались от наших с вами, являя собой поток постоянно меняющихся желаний и планов, намерений и случайностей. Каждый неверно сделанный шаг, как это остро осознавал Тиндаль во время своих походов в Альпы, грозил катастрофой. Жизнь Пьяцци Смита могла бы обернуться совершенно иначе, если бы он не покинул опрометчиво Королевское общество. Гилберт Уокер напряженной умственной работой довел себя до нервного расстройства, которое, к счастью, сумел преодолеть. Все эти истории демонстрируют нам, каким образом непредвиденные обстоятельства конкретных человеческих жизней влияли на формирование видения и понимания Земли как единой системы.

Тиндаль и Пьяцци Смит считали, что по пути поиска научного знания возможно, а иногда и необходимо идти в одиночку, хотя, говоря об «одиночестве», стоит сделать оговорку. Занимаясь научной работой на вершине вулкана на Тенерифе, Пьяцци Смит находился под незримым, но пристальным наблюдением коллег из Королевского общества, а Тиндаля в его «одиночных» походах в Альпы сопровождали помощники и проводники. Однако получение достоверного знания из совокупности полевых и лабораторных исследований всегда было непростым делом. Особняком в череде наших героев стоит Гилберт Уокер, который добывал знание, находясь в центре разветвленной метеорологической сети в буквальном смысле имперского размаха. И то, что он так и не сумел раскрыть секрет прогнозирования муссонов, далеко не так важно в свете того, что он успешно продемонстрировал, как с помощью вычислительных инструментов можно совладать с непостижимо огромными сетями наблюдений, которые сегодня стали еще более сложными, чем во времена Уокера. Он научил нас извлекать из массива данных сокрытые в них полезные знания (такие, как глобальные температурные индексы), позволяющие лучше понять работу системы в целом.

Разумеется, эволюция нашего понимания планеты не была всецело плодом единоличных усилий. После Второй мировой войны наука о Земле стала постепенно трансформироваться, и отдельные личности в ней были обречены играть все меньшую роль. Стоммел предвидел и оплакивал эту трансформацию. Ученый был убежден, что она повлечет за собой потерю индивидуальной свободы, которая представлялась ему необходимой для решения серьезных научных задач. У Джоан Симпсон уже не было выбора: чтобы иметь возможность заниматься той наукой, к которой она стремилась, ей приходилось вступать в партнерство с государственными финансирующими органами и отчасти играть по их правилам. Искусственным воздействием на облака, а тем более на ураганы по определению невозможно было заниматься в одиночку, как и добычей ледяных кернов. Впрочем, Вилли Дансгор, как никто другой, умел поставить себе на службу финансовую и материально-техническую мощь правительственных и международных организаций. О Гилберте Уокере уже было сказано многое. Но даже такой убежденный сторонник независимого научного поиска, как Пьяцци Смит, едва ли сумел бы преуспеть без передового оборудования и материальной поддержки, которые предоставила ему влиятельная научная организация. Тем не менее понимание того, что наукой невозможно заниматься в одиночку, вовсе не означает, что отдельные личности не играют роли в истории. Только через взаимодействие между людьми и институтами – между энергиями разных масштабов – нам становится доступно полное научное знание.

Инструменты, с помощью которых ученые изучают – а затем и объясняют – планету в глобальном масштабе, генерируют знание, которое несет на себе отпечаток того, кто познает – кто имеет для этого необходимую подготовку и моральный авторитет, а также указание на то, для чего это знание нужно. Моя книга рассказывает о людях, создававших такие инструменты познания, и о том, как они изменили наше понимание планеты. Так вышло, что почти все мои главные герои, за небольшим исключением, англоговорящие мужчины, но все они жили в разные времена, в разных местах и, что, пожалуй, самое важное, шли в своем научном поиске очень разными путями. Такой выбор персонажей был сделан мною сознательно, с целью показать, что наука о климате, какой мы ее сегодня знаем, в действительности представляет собой сплав широкого разнообразия способов познания Земли. Такая множественность путей генерации знания обеспечивает устойчивость общей конструкции нашего понимания, однако эта же множественность порождает потребность в междисциплинарной интеграции, что в последние десятилетия стало особенно актуально. Призывы к этому звучат давно и громко, но реальное взаимодействие между естественными и общественными науками по-прежнему труднодостижимо. Недавний метаанализ 20 оценок исследований глобального климата показал, что «только в пятой части всех проанализированных исследований была предпринята попытка интегрировать все практически значимые элементы или учесть социально-экономические и геофизические аспекты во всем спектре пространственных масштабов»[370]. Тем не менее эта книга ясно дает понять, что изучение климата всегда носило междисциплинарный характер. Хорошо это или плохо, но такой отдельной независимой дисциплины, как наука о климате, никогда не существовало.

Любое глобальное знание неглобально по своему происхождению: в его основе всегда лежат усилия конкретных людей, конкретные места и события. Само по себе это не хорошо и не плохо – это просто факт, о котором нужно помнить. Глобальное знание обладает мощной силой, и, вероятно, сегодня мы нуждаемся в нем как никогда прежде, но это не делает его чем-то само собой разумеющимся. Все наши глобальные знания, подобные тем, что описаны в этой книге, являются продуктом интеллектуальных усилий конкретных людей, работавших в конкретном месте в конкретное время, – а это значит, что истории этих знаний могли бы сложиться совершенно иначе. Другими словами, Земля для всех одинакова, но, если выражаться в духе Тиндаля, она скрывает себя за множеством завес. Люди приоткрывают эти завесы одну за другой с помощью различных научных дисциплин, на которые они разделили изучение планеты, таких как геология, физика, астрофизика, космическая физика, физика атмосферы, метеорология, океанография, палеоклиматология, климатология. Эти дисциплины выстраивают методы научного познания и деятельности и, таким образом, также определяют, что в этих рамках может быть познано. Бесчисленные элементы структуры и случайности целенаправленной работы и непредвиденных обстоятельств, соединяясь между собой, создают сначала индивидуальные жизни и индивидуальные знания, затем ведут к дисциплинарной консолидации знаний и, наконец, к чему-то наподобие схемы Бретертона – синтезу не только всех систем планеты, но и множества способов ее познания.

Междисциплинарность может принимать разные формы. Схема Бретертона представляла собой интеграцию знаний из широкого спектра научных дисциплин. Она также указала на необходимость включения в комплексный подход социальных наук для моделирования роли человеческого фактора в системе. Кроме того, новое понимание изменчивости глобального климата, формированию которого способствовала серия семинаров и конференций, сделало очевидной необходимость еще одного вида междисциплинарной интеграции – науки о климате и традиционной истории.

Это понимание возникло благодаря ледяным кернам. Магия изотопной химии и «единственная действительно хорошая идея» Дансгора превратили их в «замороженные анналы» прошлого Земли. Оказалось, что наша планета не только имеет свою историю, но и скрупулезно фиксирует ее в многочисленных летописях. При этом лед, в отличие от других «палеоархивов», способен регистрировать очень длительные периоды времени с высокой степенью детализации. Некоторые ледяные керны содержат почти такую же подробную информацию о жизни Земли на годовой основе, как церковные метрические книги – о жизни общин. Это уникальное свойство ледяных «архивов» дало ученым возможность соотнести прошлое человечества и прошлое климата с немыслимой ранее точностью – и таким образом напрямую связать историю Земли с историей человечества. Это новая междисциплинарная интеграция подняла ряд важных вопросов, и прежде всего как климат повлиял на людей. Чтобы попытаться ответить на этот вопрос – «оценить влияние климата и погоды на жизнь человечества в прошлом», – в 1979 г. 250 представителей естественных, социальных и гуманитарных наук собрались на конференцию «Климат и история», организованную Подразделением по исследованию климата Университета Восточной Англии[371].

Участники конференции сошлись во мнении по ряду фундаментальных вопросов. Во-первых, в том, что вопрос о влиянии климата очень сложен и многомерен. Разные человеческие культуры в разные времена и в разных местах очень по-разному реагировали на изменения климата. Никто больше не высказывал сомнительных идей в духе климатического детерминизма, который в начале XX в. с такой убежденностью продвигал Элсуорт Хантингтон. Во-вторых, стало очевидно, что человечеству необходимо гораздо лучше изучить природу климатических изменений, чтобы подготовиться к будущему. Вместе с тем на конференции ни словом не упоминалось о возможном антропогенном влиянии на климат. Стрелка влияния, казалось, однозначно указывала со стороны климата на человека даже несмотря на то, что ученые подчеркивали непредвиденный характер этого влияния. Такое положение дел в научном мире продлилось недолго: на фоне растущих массивов данных, свидетельствовавших о росте уровня антропогенного СО₂ в атмосфере и повышении глобальных температур, было все труднее игнорировать стрелку влияния, направленную от людей в сторону климата. Но в 1979 г. на это влияние еще можно было закрывать глаза.

Летопись ледяных кернов породила потребность в преодолении коммуникативного барьера, который традиционно разделял эти две научные культуры. «"Климат и история" как область исследований находится на стыке множества дисциплин, – заявляли редакторы материалов конференции, – и прогресс в этой области требует тесного междисциплинарного сотрудничества». История здесь была многозначным термином. «Наш подход, – с долей лукавства объясняли редакторы, – состоит в простом изучении истории самого климата, попытке воссоздать картину климатических изменений и колебаний за прошедшие века и тысячелетия»[372]. История климата в этом смысле могла рассматриваться и, как правило, рассматривалась как сугубо естественнонаучный предмет (за исключением, как отмечали редакторы, работы некоторых историков во главе с Ле Руа Ладюри, занимавшихся вопросом влияния климата на историю человечества).

Заявляя о естественнонаучной природе истории климата как чем-то очевидном, редакторы считали это прописной истиной. Но утверждения об очевидности часто оказываются сомнительными. При ближайшем рассмотрении становится ясно как раз обратное, а именно то, что в исторической природе климата, какой ее представляли эти исследователи XX в., не было ничего естественного. Она была продуктом своей собственной дисциплинарной истории, таким же несамоочевидным, как любой продукт человеческой деятельности.

В конце XVIII в. геологи, такие как Чарльз Лайель и Джеймс Хаттон, открыли «глубокое время» Земли. Но, как убедительно доказывает Мартин Рудвик, еще более значимым, чем открытие «глубокого времени», стало одновременное формирование нового способа мышления, новой формы исторического сознания, которую Рудвик называет «глубокой историей» Земли. Гораздо более важным для понимания планеты, чем просто понимание ее давней истории (которую геолог Джеймс Хаттон поэтически охарактеризовал как «не имеющее следов начала и видимости конца»), оказалось новое осознание «историчности природы»[373]. Библия с ее сложными, полными неожиданных поворотов историями предоставила первым геологам готовую модель понимания того, как протекают изменения во времени. Из Священного писания они позаимствовали основополагающее предположение: геологическая история Земли разворачивалась как череда определяемых конкретными условиями событий, и по своей природе это было гораздо ближе к истории человечества, чем к тому, что происходит в мире небесной механики, описанном Исааком Ньютоном[374]. Заимствование библейской исторической модели произошло отнюдь не случайно. Этот тип мышления, согласно которому в любой из моментов события могли повернуться совершенно иначе, был, как утверждает Рудвик, «намеренно и осознанно перенесен на мир природы» из мира человеческой культуры и истории. Среди прочего Рудвик опровергает общепринятое представление о конфликте между наукой и религией. Понимание Священного писания, по его словам, не только не препятствовало открытию «глубокой истории» планеты, но и «положительно способствовало ему». Тогда как редакторы сборника материалов конференции 1979 г. свели историчность климата к самоочевидности (к «простому изучению истории самого климата»), геология родилась как историческая наука в гораздо более широком и значимом смысле. С момента своего рождения она была наукой, сознательно построенной на модели самой человеческой из всех историй – библейской.

Сегодня наука о климате, будучи отчасти основанной на фундаменте геологии, содержит в себе определенную долю присущей ей историчности. Но одновременно она исповедует и другой подход к истории, более близкий по духу к Ньютону, чем к Хаттону. Ньютоновская вселенная небесных тел – история, которая разворачивалась в форме определенных циклов, а не череды непредвиденных событий, – всегда была частью того, что сегодня, в ретроспективе, мы можем назвать классической климатологией. Ньютоновский физический подход лежал в основе расчетов, посредством которых такие ученые, как Джеймс Томсон, описывали таяние льда под давлением. В совокупности эти физические методы привели к становлению того типа мышления, который позволил Брокеру и другим начать изучение глобальных механизмов, ответственных за зафиксированные в ледяных «архивах» изменения земного климата. Это был совершенно другой, отличный от библейского подход к пониманию внутренней истории климата, который получил название «динамика климата»[375]. Он не опирался на традиционные исторические методы и на междисциплинарное сотрудничество, к которому стремились участники конференции 1979 г., где традиционные историки участвовали в построении климатических временны́х линий. Это было новое восприятие климата. В отличие от представителей дисциплин, ведущих свое происхождение от геологии, таких как классическая климатология, метеорология и океанография довоенного периода, в разной мере довольствовавшихся простым описанием того, как разворачивалась история климата, специалисты в этой новой области, динамике климата, хотели понять, какие причинно-следственные отношения связывают между собой все части климатической системы и как эти связи порождают явления, которые можно измерить и объяснить. В этом контексте изучение истории климата подразумевало понимание причинно-следственных связей между физическими явлениями, а не просто описание этих явлений. Другими словами, у движения воды, воздуха или льда имелась своя история, которая могла быть изучена не только посредством наблюдения и описания, но и с помощью применения соответствующих физических принципов. Статья Генри Стоммела об интенсификации пограничных течений в западном направлении была классическим образцом такого типа мышления в океанографии. Она не только представляла собой попытку понять природные явления при помощи физических принципов, что лежало в основе новой климатической истории, но и продемонстрировала всю ценность простоты на этой новой арене.

В этом смысле подход ученых, изучавших динамику климата, отличался осознанной историчностью. Некоторая неопределенность относительно того, почему климатическая система пошла именно по тому или иному пути, – то есть вероятность того, что ситуация могла бы повернуться совершенно иначе, – существовала всегда, но наука о динамике климата акцентировалась не на этой неопределенности, а на связях между элементами системы. Другими словами, представителей этой научной дисциплины больше интересовало то, что можно было объяснить посредством причинно-следственных связей с точки зрения физической динамики, и гораздо меньше – по крайней мере теоретически – то, что было принципиально непредсказуемо. Вот почему их подход можно считать гораздо более историческим по своей сути, чем хронологическую описательную парадигму классических климатологов. Когда неопределенность стала слишком значительной, чтобы игнорировать ее, для ее объяснения были разработаны новые теории. Главной среди них стала теория хаоса, предложенная математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцем, описывающая хаотические свойства некоторых динамических систем, в том числе атмосферных. Хаос, как его понимал Лоренц, позволял ввести в систему непредсказуемость, не снисходя до «простой» случайности. Хаотические системы далеко не случайны, но вращаются вокруг определенных стабильных состояний, никогда в них не фиксируясь. Это делает их поведение непредсказуемым, мешая физикам вывести обещанное Ньютоном совершенное знание на основе первоначальных условий. Лоренц показал, что хаотические системы сверхчувствительны к первоначальным условиям, а поскольку последние никогда не бывают одинаковы, даже малейшее различие в них выливается в непредсказуемые результаты. От совершенного знания пришлось отказаться в обмен на понимание хаоса.

Поиск простоты – сквозная тема многих научных исследований, и в первую очередь при столкновении с непостижимой сложностью воздушной и водной оболочек Земли. Если бы у Грааля простоты было свое обиталище, им стал бы простой дощатый домик на самой оконечности Кейп-Кода в кампусе Океанографического института в Вудс-Хоуле. Каждое лето начиная с 1959 г. в этом домике собирается группа ученых, чтобы обсудить самые простые способы описания движения жидкости в глобальных масштабах. Этот подход к пониманию движения планетарных жидкостей, называемый геофизической гидродинамикой, оказал влияние на бóльшую часть научной работы, описанной в этой книге, и, в свою очередь, сам развивался под ее влиянием[376]. То, что этот концептуально упрощенный подход к изучению Земли возник и развивается в крошечном домике, который может вместить не больше двух дюжин исследователей, сидящих на разномастных складных стульях в окружении трех меловых досок, имеет значение: размер дома ограничивает размер соответствующего научного сообщества. По сравнению с разработчиками компьютерных моделей или учеными, занимающимися полевыми исследованиями в климатологии, сообщество специалистов по геофизической гидродинамике очень невелико. Большинство его представителей посещает школу на Кейп-Коде регулярно. Она работает только летом, с июня по август, поэтому утеплять дощатый домик нет нужды. Область интересов геофизической гидродинамики лежит на стыке широкого спектра дисциплин, описанных в этой книге, и среди тех, кто приезжает в школу получать знания и делиться ими, – океанографы, метеорологи, физики, исследующие атмосферу, и гляциологи. Здесь они учатся особому видению планеты, которое затем определяет их работу над диссертациями и дальнейшую научную карьеру.

Летний семинар по геофизической гидродинамике вырос из серии совместных семинаров, организованных Океанографическим институтом в Вудс-Хоуле и Массачусетским технологическим институтом осенью 1956 г. Со стороны МТИ в семинарах принимали участие создатель теории хаоса Эд Лоренц, а также Норман Филлипс и Джул Чарни (последние двое к тому времени перешли в МТИ из Института перспективных исследований в Принстоне, где Чарни возглавлял программу численного прогнозирования погоды, начатую еще Джоном фон Нейманом). Со стороны Океанографического института участниками семинаров были Генри Стоммел, Джоан Малкус, ее тогдашний муж Виллем Малкус и Фриц Фуглистер (который первым наблюдал вихри в Гольфстриме). Также в них участвовал Карл Густав Россби. Таким образом, раз в две недели в Вудс-Хоуле или Кембридже, Массачусетс, поочередно, на несколько часов (без учета последующего ужина и автомобильной поездки между городами) собирались одни из лучших математических умов океанографического и метеорологического сообщества (те, кого простоты ради можно назвать теоретиками).

На этих семинарах были выработаны общий язык и общий набор интересов в области гидродинамики атмосферы и океанов. На них же родилась идея проведения летней школы для обучения аспирантов и молодых ученых. Осенью 1958 г. Джордж Веронис, Генри Стоммел и Виллем Малкус подготовили проект программы под названием «Теоретические исследования в геофизической гидродинамике». Джоан Малкус и Генри Стоммел были ее первыми консультантами, хотя Джоан перестала участвовать в ней после развода с Виллемом Малкусом, который продолжал активно сотрудничать с летней школой. Но Стоммел и Джоан Малкус олицетворяли собой дух этой геофизической дисциплины: оба стремились достичь физического понимания движения воздуха и воды, которое могло бы объяснить всю сложность мира самым простым из возможных способов.

В первой летней школе в Вудс-Хоуле, помимо сотрудников Океанографического института, приняли участие четыре аспиранта и шесть приглашенных лекторов. Вместо привычных лекций программа состояла в основном из семинаров, на которых исследователи рассказывали о своей текущей работе. Вопросы не просто разрешались, но и поощрялись, и упор делался не столько на предоставлении определенного набора знаний, сколько на совместном обсуждении молодыми и состоявшимися учеными актуальных исследовательских проблем. Стоммел и Алан Робинсон рассказали о своей недавно разработанной теории так называемого термоклина, или слоя воды, в котором происходит резкий скачок температуры. Джоан Малкус выступила с докладом по физике облаков. На семинарах царила атмосфера равенства. Выступления докладчиков можно было прерывать конструктивными комментариями и вопросами, и дух увлеченного научного поиска стирал все барьеры между студентами и преподавателями. Эта эгалитарная культура сохраняется и по сей день, когда летняя школа стоит на пороге своего 60-летнего юбилея.

Летние семинары по геофизической гидродинамике оказали огромное влияние на развитие нашего понимания того, как движутся океаны, льды и атмосфера. Но история науки о климате была в равной мере историей как упрощения, так и возрастания сложности. Каким бы важным достижением ни была схема Бретертона, она не могла соперничать по своей значимости с новым, куда более всеобъемлющим способом глобального видения, совмещавшим в себе простоту и сложность. Именно это глобальное видение – даже больше, чем завораживающее изображение голубого шара на фоне чернильно-черного космоса, – сформировало наше представление о климате Земли. Речь идет о моделях общей циркуляции – комплексных численных моделях, задача которых – воспроизвести динамику земной системы посредством расчета того, как сетка из многочисленных узлов реагирует на набор физических уравнений. Как и в борхесовском «достигшем совершенства» искусстве картографии, когда картографы сумели создать «карту Империи, имевшую размеры самой Империи и точно с нею совпадавшую», модели общей циркуляции стремятся охватить весь земной шар как можно более полно. Вместо бумаги при этом используются воображаемые сетки, разрешение которых повышается по мере увеличения доступной вычислительной мощности[377]. Время – еще один важный фактор в климатических моделях. Тогда как использование более широкого шага по времени позволило бы создать модели с гораздо более высоким пространственным разрешением, ученые, как правило, используют для расчета моделей временнóй интервал всего в 30 минут. Поскольку такие модели часто рассчитываются для столетних периодов и больше, это составляет 1 753 152 шага для каждой точки в сетке, для которой необходимо рассчитать серию так называемых параметров модели – значений температуры, скорости ветра, давления, влажности и т. д. Перемножение этих трех наборов чисел – количества шагов по времени, количества точек на сетке и количества параметров для каждой точки – дает колоссальный массив вычислений. Даже самые современные мощные компьютеры с трудом справляются с расчетом моделей общей циркуляции с самым высоким разрешением, используемых в настоящее время. Как правило, удвоение разрешения модели при расчете для столетнего периода увеличивает количество вычислений в десять раз[378]. Как прожорливые гиппопотамы, эти модели поглощают любой прирост вычислительной мощности, увеличивающейся в соответствии со знаменитым законом Мура.

Модели общей циркуляции добились заметных успехов в воспроизведении некоторых составляющих климатической системы, таких как крупные океанические и атмосферные течения, пульсирующий рост и таяние ледяных шапок, распределение углекислого газа в атмосфере. Но другие явления – особенно те, что существуют в небольших пространственных или временны́х масштабах, – охватить гораздо труднее, даже с помощью самых мощных компьютеров. На 2007 г. разрешающая способность таких моделей составляла около 100 кв. км. Все, что имеет меньший размер – облака или небольшие океанические вихри, – просеивалось через эту сетку. А поскольку облака играют ключевую роль в глобальной климатической системе, ученым пришлось поломать голову, чтобы придумать другой способ, как включить их в свои модели. Сделать это удалось с помощью параметризаций – математических обобщений, описывающих суммарное влияние облаков. Это полезный инструмент, и его использование дает лучшие результаты, чем игнорирование таких мелкомасштабных явлений, но его эффективность довольно ограниченна. Сложность этих моделей общей циркуляции (которых существуют десятки, что еще больше усложняет дело) такова, что исследователи климата начали опасаться, как бы не заплутать в дебрях смоделированных миров и не забыть о том, что цель этих моделей – понять реальную планету[379].

Существуют и другие климатические модели, которые находятся на противоположном конце воображаемого спектра. Эти простые модели предназначены для того, чтобы не столько имитировать земной климат, сколько предоставить полезную среду для его изучения. Хорошим примером может служить модель энергетического баланса, которую Джоан Симпсон и Герберт Риль использовали для открытия «горячих башен». Основанные на противоположном, по сравнению с моделями общей циркуляции, подходе – убрать все, что можно, оставив нетронутыми лишь ключевые составляющие климатической системы, – эти модели также очень эффективны. Эта старая традиция уходит корнями в работы таких ученых, как Кролл, Феррелл и Джеймс Томсон. Часто такие модели носят гипотетический характер и используются не для имитации Земли, а для того, чтобы поиграть с воображаемыми ее альтернативами. Взять, например, модель водной планеты, разработанную океанографом Джоном Маршаллом[380]. Маршалл решил узнать, каким был бы климат Земли, если бы всю ее поверхность покрывала вода. Создав соответствующую модель и позволив ей развиваться на протяжении 5000 виртуальных лет, он обнаружил, что на его аквапланете в итоге установился определенный климатический режим, а на обоих полюсах образовались ледяные шапки. Маршалл повторил эксперимент четыре раза, каждый раз добавляя одну полоску – простейшим образом аппроксимируя сушу, которая нарушает движение потока воды вокруг планеты. Используя четыре простые вариации, Маршалл сумел показать важность распределения массы суши для циркуляции океана и для климатического режима, а также определил условия, при которых планета переживала фиксированные ледниковые периоды, флуктуирующие ледниковые периоды или же погружалась в перманентное состояние «снежного кома».

Теоретически между простыми моделями, подобными аквапланете Маршалла, и сложными моделями общей циркуляции должны находиться модели промежуточного уровня. Климатическая система настолько сложна, утверждают сторонники подхода, известного как «иерархия моделей», что нам нужна система моделей возрастающей сложности, чтобы понять все многообразие масштабов прохождения энергии. Согласно этой точке зрения, ответ на фундаментальные вопросы о климате может быть получен не с помощью какой-либо конкретной модели, а благодаря совокупности того понимания, которое дает каждая модель в иерархии[381].

Сегодня исследователи климата придают большое значение не только дисциплинарной, но и эпистемологической идентичности – тому, как они узнаю́т то, что знают. На междисциплинарных конференциях участники традиционно предваряют свои комментарии уточнениями: «как разработчик модели…», «как теоретик…» и т. п. Схожее разграничение способов познания, хотя и немного в другом виде, присутствовало в споре между Тиндалем и Форбсом о природе движения ледников. Уокер преодолевал ограниченные возможности статистики, чтобы выработать физическое понимание. Стоммел и Симпсон стремились найти правильный баланс между наблюдением за сложными явлениями океана и атмосферы и способами их описания, опирающимися на точность и лаконичность математики и физики. Именно такое динамическое взаимодействие между наблюдением, теоретизированием и моделированием, осознание необходимости баланса между этими тремя составляющими науки (при том что само понимание такого баланса постоянно менялось и ни в один из периодов не имело точного рецепта) характеризовало всю 150-летнюю историю научного поиска, описанного в этой книге.

Тогда как сегодня принято утверждать, что в науках о Земле наблюдается тенденция к возрастающей математизации – по образцу геофизической гидродинамики, на мой взгляд, правильнее было бы описать эту тенденцию как усиление итерационного процесса между теорией, наблюдением и моделированием и ускорение этого цикла. Сегодня теоретики нуждаются в данных даже больше, чем когда-либо прежде. А тем, кто генерирует эти данные – посредством наблюдений или моделирования, – нужна теория, чтобы эффективно сфокусировать свои исследовательские усилия и даже, как это убедительно показал Пол Эдвардс, чтобы просто увидеть необходимые данные.

Историки склонны переживать по поводу опасностей течения, получившего название презентизм. Тенденция видеть прошлое в свете настоящего считается великим грехом, лишающим нас возможности познать объективную историческую истину. Но презентизм неизбежен. Мы не можем смотреть на прошлое иначе, чем с позиций настоящего. Вместо того чтобы пытаться бороться с такой точкой зрения, мы должны принять ее и учесть. Более того, в свете стоящих сегодня перед миром экологических вызовов нам необходимо как можно полнее изучить взаимосвязь между прошлым и настоящим. Любые опасения по поводу того, что мы можем быть ослеплены нашими нынешними установками, кажутся куда менее значимыми, чем риск лишить себя более совершенных инструментов прогнозирования будущего.

Прибегать к истории для предсказания возможных сценариев будущего можно разными способами. Иногда прошлое рассматривается как источник конкретных примеров или аналогов – периодов в прошлом, когда палеоклиматические условия соответствовали нынешним, или же похожих погодных режимов, которые можно использовать для прогнозирования будущего. Другими словами, мы можем учиться на примерах из прошлого и (как это негласно предполагается) избежать повторения тех же ошибок. Более продвинутый подход состоит в том, чтобы использовать прошлое не как подсказку относительно будущих событий, но как возможность расширить наше представление о будущем – то есть, опираясь на понимание различий между прошлым и настоящим, увидеть более полный спектр возможных сценариев будущего. Антиципационная[382] (буквально – «предвосхищающая») история – одно из названий этого подхода, придуманное теми, кто озабочен управлением материальными объектами – часто объектами наследия и памятниками природы, местонахождение которых в естественном ландшафте делает их подверженными неизбежным изменениям[383]. Такой подход заставляет сфокусироваться на этой проблеме, которая прежде зачастую упускалась из виду. В то же время в контексте истории климата она, как и ее последствия, далеко не так очевидна – научной практике изменение климата не грозит так, как нашим ландшафтам.

Между тем, если задуматься глубже, климатическая наука также может находиться под угрозой. Не только, на мой взгляд, со стороны тех, кто стремится подорвать ее авторитет и право говорить, хотя эта угроза абсолютно реальна и ее не так-то легко устранить. Наука о климате может оказаться под угрозой из-за недостатка самосознания. В чем эта наука нуждается прежде всего, так это в словаре, понятийно-терминологическом аппарате, который четко сформулировал бы то, что сегодня является предположениями о смыслах, на которые она опирается. В науке о климате заложено множество таких подразумеваемых смыслов, но историк во мне взывает к необходимости тщательно исследовать природу того, что негласно определяет наш взгляд на климат[384]. Что, например, следует считать историей климата? С помощью каких инструментов, как концептуальных, так и материальных, создается эта история? Какие аспекты они делают значимыми, а какие – преуменьшают или же вовсе игнорируют? Ответы на эти вопросы, которые мы только-только начинаем задавать, играют критически важную роль в определении того, что именно нас волнует, когда речь идет о климате, и – осознаем мы это или нет – формируют наши реакции на изменения, с которыми мы сталкиваемся.

Заложенные в нашем видении климата исторические смыслы в значительной мере определяют, что считается нормальным, а что – нет. Сегодня основное внимание климатической науки и политики сосредоточено на попытке понять, что следует считать «естественным климатом». Стремясь спрогнозировать возможные климатические изменения в будущем, мы опираемся на представления о том, что такое «хороший», или «естественный», климат. А эти представления до сих пор формировались теми, кто занимался изучением климатического прошлого. Речь идет не об историках, а о палеоклиматологах, которые изучают палеоклиматические летописи и, исходя из них, пытаются понять, чего нам ожидать от земного климата и какие изменения могут считаться приемлемыми. Причем последнее лишь отчасти является научным вопросом. Что считать приемлемым, во многом зависит от того, где вы проведете черту[385]. Так, последние 12 000 лет нашей истории, называемые голоценом, были необычайно стабильными и теплыми в сравнении с предыдущими миллионами лет. Именно в эту эпоху эволюционировала человеческая цивилизация. Несем ли мы ответственность за сохранение этого конкретного климата? Если же мы расширим круг тех, кто имеет право определять понятие «нормального» климата, за рамки палеоклиматологии, у нас появится куда больше версий нормальности.

Утверждение, что существует множество разных видов знаний, кажется, только лишь провоцирует пристрастные, лишенные всякой объективности споры, ведущие к кризису доверия и даже в некоторых случаях к прямому опровержению ценности науки. С этой точки зрения наука находится под угрозой и должна спасать саму себя собственными же методами – путем доказательства того, что она работает, то есть может делать значимые предсказания. С другой стороны, понимание множественной природы знаний может привести нас к пониманию чего-то гораздо более фундаментального, а именно ограниченности науки. Но признание пределов возможностей науки не должно вести к отречению от нее. Напротив, это может открыть нам новые пути движения вперед. Признание неотъемлемой и необходимой составляющей науки таких важных ценностей, как заинтересованность, приверженность, эмоциональная вовлеченность, самоопределение, позволяет гораздо лучше понять, что такое наука. А это открывает путь к пониманию того, что решения, которые мы принимаем как общество, о том, как нам жить на нашей планете, могут основываться на ценностях науки, но не определяться ею. Если на то пошло, наши подходы к тому, как мы используем энергию, распоряжаемся ресурсами, живем и уживаемся с окружающей средой, всегда опирались на нечто гораздо больше, чем, скажем, наше понимание ледниковых периодов или способность прогнозировать погоду.

Природа взаимосвязи климата и истории сегодня стала не просто нерешенным научным вопросом, но ключевой политической проблемой. Земля – планета изменений. Теперь это очевидный факт, как и то, что прошлое всегда ресурс для будущего. Опираясь на палеоисточники, ученые пытаются понять динамику климата в прошлом, чтобы прогнозировать, как он может меняться в будущем. Это научное понимание прошлой и будущей динамики климата в значительной мере определяет (и ограничивает) наш подход к климатической политике, основанный на том, какие сценарии будущего нам доступны – и какие сценарии будущего мы можем вообразить.

История не стоит на месте. Схема Бретертона, каким бы значимым достижением в свое время она ни была, сегодня выглядит устаревшей и чересчур механистичной. Новое видение планеты акцентируется не на блоках – не на изучении отдельных компонентов земной «системы», какими их увидели инженеры НАСА, – а на стрелках между ними[386]. На первый план выходят циклы обратной связи и сопряженные с ними точки невозврата. Искусственное разделение системы на отдельные составляющие уступило место осознанию того, что между частями единого целого не может быть проведено четких разграничений. Все эти блоки соединены друг с другом настолько глубокими и сложными связями, что только через изучение этих связей можно прийти к пониманию всей системы. Некоторые продолжают утверждать, что изучение связей подразумевает также изучение дискретных элементов, но парадигма меняется. Сегодня наука вновь возвращается к пониманию «сущностного единства», о котором Виктор Старр говорил почти 60 лет назад, но к которому каждое поколение, по-видимому, должно прийти своим путем.

Для ученых, о которых рассказано в этой книге, поиск научного знания был своего рода увлекательной игрой, а планета – игровой площадкой для исследований. Метание бумеранга, которым занимался Уокер, – самое явное проявление игры из всех описанных здесь. Тиндаль играючи исследовал все и вся – погоду в горах, свою готовность к риску, терпение коллег, которых он втягивал в непримиримые споры, чувствительность лабораторной установки, которой он задавал все более и более сложные задачи… Пьяцци Смит играл с научной репутацией, приборами и способами «правдивого» отображения действительности. Он играл со своей способностью понимать самые эфемерные природные явления, бросая себе вызов и в итоге обращаясь к вере там, где оказывался бессилен разум. Джоан Симпсон играла с облаками на небесной арене, пытаясь всеми возможными способами – используя самолеты, фотографии и рассчитываемые вручную теоретические модели – проникнуть в их физическую суть. Генри Стоммел играл с теоретическими идеями, способами изучения океана и со своим разумом, увеличивая и уменьшая масштабы и обследуя океанический ландшафт в поисках достойных его внимания вопросов. Вилли Дансгор благодаря своей «единственной действительно хорошей идее» превратил гренландские льды в машину времени, на которой он мог путешествовать в далекое прошлое Земли.

Наука была для этих людей приключением, квестом – одновременно захватывающим и в высшей степени серьезным, который на протяжении многих десятилетий разворачивался в их ментальном и физическом мире. Следуя за водой и переносимым ею теплом, они вычерчивали такие же сложные жизненные траектории во времени и пространстве, как и изучаемые ими молекулы. В этом поиске их подгоняли неутолимая жажда знаний, острое ощущение нехватки времени, стремление получить больше свободы в работе и больше инструментов, позволяющих лучше изучить и понять Землю. Наука была для них также дорогой, ведущей к чему-то гораздо более важному, к глубоким и значимым смыслам, которые каждый из них стремился извлечь из взаимодействия с планетой. Возможно, к этому следует стремиться и всем нам?

Я не смогла бы написать эту книгу, если бы не великодушная помощь со стороны многих людей. Беседы с учеными, которые изучают воду в океанах, водяной пар в атмосфере и лед в ледяных щитах, были для меня источником наслаждения в процессе работы над книгой. Я рада возможности поблагодарить здесь этих щедрых людей. Дэвид Маршалл охотно поделился со мной своими знаниями и одолжил несколько очень редких и ценных томов из «Собрания сочинений» Генри Стоммела. Карл Вунш прочитал и прокомментировал несколько глав, показав глубочайшее знание истории. В ходе моего визита в Океанографический институт в Вудс-Хоуле в 2017 г. Жуй Синь Хуан поделился своими воспоминаниями о Генри Стоммеле и помог мне проникнуться особой культурой этого места и летней школы по геофизической гидродинамике. Джо Педлоски и Джон Маршалл из Вудс-Хоула также очень много рассказали мне об истории и текущем состоянии физической океанографии. Джайлс Харрисон радушно встретил меня в Рединге, Великобритания, рассказал о своих исследованиях в области физики атмосферы и приобщил к увлекательной научной деятельности по запуску воздушных шаров.

Я хочу поблагодарить следующих людей, которые прочитали и прокомментировали главы из моей рукописи: Джорджа Адамсона, Матиаса Хейманна, Майка Халма, Пегги Лемон, Дэвида Маршалла, Ричарда Стейли, Спенсера Виарта, Эди Зипсера, а также участников семинаров: «Навстречу истории палеоклиматологии: изменение ролей и масштабов в науках о климате», проведенного Центром экологических наук Гамбургского университета 6–7 сентября 2017 г.; «Оцененные истины: вода, наука и политика аппроксимации»», организованного Институтом истории науки им. Макса Планка 16–17 августа 2017 г.; и летней школы «История физики: научные инструменты и физика окружающей среды», организованной Центром истории и философии физики Брасенос-колледжа Оксфордского университета 20–24 августа 2018 г. Я также получила огромную пользу от бесед и электронной переписки с Карен Эплин, Уоллесом Брокером, Гарри Брайденом, Айаном Хьюиттом, Джимом Ледвеллом, Мартином Махони, Деннисом Муром, Уолтером Мунком, Крисом Рэпли, Эмили Шакбург, Джоном Теннисоном, Крисом Уилсоном и двумя анонимными рецензентами из Чикагского университета печати. Все ошибки, которые могли остаться в тексте, – исключительно мои. Кроме того, я хочу поблагодарить Дэйва Шермана из Библиотеки данных и Архивов Океанографического института в Вудс-Хоуле; Диану Кэри из Библиотеки Шлезингера Института Рэдклиффа; Карен Моран из Библиотеки Королевской обсерватории в Эдинбурге; а также сотрудников Отдела отличительных коллекций Массачусетского технологического института, Королевского общества в Лондоне и Бодлианской библиотеки в Оксфорде.

Я благодарна судьбе за то, что Питер Таллак стал моим литературным агентом, и за двух замечательных редакторов – Карен Мерикангас Дарлинг из Чикагского университета печати и Филипа Гвина Джонса из агентства Scribe UK. Эта книга стала намного лучше благодаря их вдумчивой и увлеченной работе. Ее созданию также во многом помогло получение гранта в сфере популяризации науки от Национального фонда гуманитарных наук.

Среди друзей, которые помогали мне держаться на плаву, я хочу назвать Хейли Макгрегор, Сильвию Заньер-Беттс, Сигне Госманн, Лиз Вулли, Лору Старк, Патрика Триппа и Сьюзи Рейсс. Спасибо всем вам. Теперь мы можем наконец-то поговорить о чем-нибудь другом.

Мои родители Пол и Сеси Драй и моя сестра Кэти Драй поддерживали меня всегда и во всем, и эта книга не исключение. Я благодарна им за их безусловную любовь и терпение, поскольку этот проект вышел за все рамки и сроки, которые я для него устанавливала.

Я счастлива, что в моей жизни есть два особых человека: Джейкоб, который вдохновляет меня, как никто другой, и Роб, который всегда верит в меня.

Классические исследования формирования глобального видения Земли: Tim Ingold's «Globes and Spheres: The Topology of Environmentalism,» in K. Milton, ed., Environmentalism: The View from Anthropology (London: Routledge, 1993), 31–42; Dennis Cosgrove's «Contested Global Visions: One-World, Whole-Earth, and the Apollo Space Photographs,» Annals of the Association of American Geographers 84 (1994): 270–294. Более современные исследования природы глобального знания: Mike Hulme, «Problems with Making and Governing Global Kinds of Knowledge,» Global Environmental Change 20, no. 4 (2010): 558–564; the special issue on «Visualizing the Global Environmental: New Research Directions,» Geo 3, no. 2 (2016); Ursula Heise, Sense of Place and Sense of Planet: The Environmental Imagination of the Global (Oxford: Oxford University Press, 2008); Sebastian Grevsmühl, La Terre vue d'en haut: I'invention de l'environnement global (Paris: Editions de Seuil, 2014).

Из многочисленных работ Тиндаля следующие три имеют непосредственное отношение к темам, затронутым в этой главе: John Tyndall, Glaciers of the Alps (London: Murray, 1860), Heat Considered as a Mode of Motion (London: Longmans, 1863), The Forms of Water in Clouds and Rivers, Ice and Glaciers (London: King, 1872)[387]. Благодаря недавно вышедшей биографии «Восхождение Джона Тиндаля», написанной Роландом Джексоном (Roland Jackson, The Ascent of John Tyndall, Oxford: Oxford University Press, 2018), и Проекту «Корреспонденция Тиндаля», в рамках которого уже вышло четыре книги из запланированной серии в 19 томов (публикуемых издательством Питтсбургского университета печати), сегодня погрузиться в удивительный личный мир Тиндаля стало проще, чем когда-либо прежде. Чтобы поместить Тиндаля в социальный и культурный контекст, см.: Gowan Dawson and Bernard Lightman, eds., Victorian Scientific Naturalism (Chicago: University of Chicago Press, 2014); Bernard Lightman and Michael Reidy, eds., The Age of Scientific Naturalism: Tyndall and His Contemporaries (London: Routledge, 2014). Классическую статью об альпинизме, героизме и науке см.: Bruce Hevly's «The Heroic Science of Glacier Motion,» Osiris 11 (1996): 66–86. Более современную дискуссию о роли маскулинности и горных экспедиций в Викторианскую эпоху см.: Michael Reidy, «Mountaineering, Masculinity, and the Male Body in Mid-Victorian Britain,» in Robert Nye and Erika Milam, eds., «Scientific Masculinities,» Osiris 30 (November 2015): 158–181.

Джеймс Кролл все еще ждет своего биографа. Его автобиографические заметки см.: James Campbell Irons, Autobiographical Sketch of James Croll, with Memoir of His Life and Work (London: Edward Stanford, 1896). О развитии геологии в тот период см.: Mott Greene, Geology in the Nineteenth Century: Changing Views of a Changing World (Cornell, NY: Cornell University Press, 1982). Также см. работу Мартина Рудвика, где представлены результаты его глубокого многолетнего изучения этой темы: Martin Rudwick, Earth's Deep History: How It Was Discovered and Why It Matters (Chicago: University of Chicago Press, 2014). Превосходно написанные истории рождения идеи ледниковых эпох см.: John Imbrie and Katherine Palmer Imbrie, Ice Ages: Solving the Mystery (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1979); Jamie Woodward, The Ice Age: A Very Short Introduction (Oxford: Oxford University Press, 2014).

Подробнейший рассказ Чарльза Пьяцци Смита о его экспедиции на Тенерифе, предпринятой с целью доказать возможность астрономических наблюдений в горах, называется «Тенерифе, эксперимент астронома, или Особенности пребывания над облаками» (Charles Piazzi Smyth, Teneriffe, An Astronomer's Experiment: Or, Specialities of a Residence above the Clouds, London: Lovell Reeve, 1858). Чтобы понять его одержимость пирамидами, см.: Charles Piazzi Smyth, Our Inheritance in the Great Pyramid (London: Alexander Strahan, 1864); Life and Work at the Great Pyramid (Edinburgh: Edmonston and Douglas, 1867). Первая книга была написана до посещения Египта; вторая – трехтомный труд – по возвращении. Следующая биографическая книга содержит прекрасный рассказ о жизни Пьяцци Смита, но страдает от отсутствия примечаний: H. A. Brück and M. T. Brück, The Peripatetic Astronomer: The Life of Charles Piazzi Smyth (Bristol and Philadelphia: Adam Hilger, 1988). Проницательный анализ спектроскопии и фотографирования облаков, которыми увлекался Пьяцци Смит, как части визуальной культуры викторианской метеорологии см. в: Katharine Anderson, Predicting the Weather: Victorians and the Science of Meteorology (Chicago: University of Chicago Press, 2005). Об экспедиции Пьяцци Смита на Тенерифе и его исследовании Великой пирамиды в контексте технического и эстетического развития фотографии см. серию статей: Larry Schaff, «Charles Piazzi Smyth's 1865 Conquest of the Great Pyramid,» in History of Photography vol. 3, no. 4 (1979): 331–354; «Piazzi Smyth at Tenerife: Part I, the Expedition and the Resulting Book,» vol. 4, no. 4 (1980): 289–307; «Piazzi Smyth at Tenerife: Part II, Photography and the Disciplines of Constable and Harding,» vol. 5, no. 1 (1981): 27–50. О роли Пьяцци Смита в установлении измерительных стандартов см.: Simon Schaffer, «Metrology, Metrication and Victorian Values,» in Victorian Science in Context (Chicago: University of Chicago Press, 1997), 438–474. Исследование удивительного многообразия гносеологических и практических проблем при графической репрезентации наблюдаемого спектра см.: Klaus Hentschel, Mapping the Spectrum: Techniques of Visual Representation in Research and Teaching (Oxford: Oxford University Press, 2002). Классическая статья о «магнитном крестовом походе»: John Cawood, «The Magnetic Crusade: Science and Politics in Early Victorian Britain,» Isis 70, no. 4 (1979): 492–518. Последующие издания Международного облачного атласа, начиная с 1896 г., позволяют проследить постепенную эволюцию методов идентификации и систематизации типов облаков.

Недавно вышла превосходная биография Гумбольдта: Andrea Wulf, The Invention of Nature: The Adventures of Alexander von Humboldt, Lost Hero of Science (New York: Knopf, 2015). Труды самого Гумбольдта, имеющие отношение к затронутым здесь темам: Alexander von Humboldt, Personal Narrative of Travels to the Equinoctial Regions of the New Continent During the Years 1799–1804 by A. von Humboldt and A. Bonpland (London: Longman Hurst, 1814); Alexander von Humboldt, Cosmos: A Sketch of a Physical Description of the Universe, trans. E. C. Otte (New York: Harper, 1858).

Следующая книга предоставляет важный контекст, позволяющий понять взаимосвязь между имперскими проектами и изменением понимания того, какие отношения связывают людей и окружающую среду: Richard Grove, Green Imperialism: Colonial Expansion, Tropical Island Edens and the Origins of Environmentalism (Cambridge: Cambridge University Press, 1995). Чтобы понять педагогическую систему, которая сформировала молодого Гилберта Уокера, а также все интеллектуальные и физические трудности жизни студента Кембриджского университета в XIX в., см.: Andrew Warwick, Masters of Theory: Cambridge and the Rise of Mathematical Physics (Oxford: Oxford University Press, 2003). Об имперском правлении как причине массового голода в Индии см.: Mike Davis, Late Victorian Holocausts: El Niño Famines and the Making of the Third World (London: Verso, 2002). Историю Эль-Ниньо с доисторической эпохи до наших дней см.: Richard Grove and George Adamson, El Niño and World History (London: Palgrave Macmillan, 2018).

Историю исследования солнечных пятен и физики Солнца см. в: Graeme Gooday, "Sunspots, Weather and the Unseen Universe: Balfour Stewart's AntiMaterialist Representation of Energy," in Science Serialized: Representation of the Sciences in Nineteenth Century Periodicals, ed. Sally Shuttleworth and Geoffrey Cantor (Cambridge, MA: MIT Press, 2004). О роли Габсбургской монархии в развитии мультимасштабной климатологии см.: Deborah Coen, Сlimate in Motion: Science, Empire and the Problem of Scale (Chicago: University of Chicago Press, 2018).

Историю Бергенской метеорологической школы, которая в годы после Первой мировой войны положила начало современной метеорологии через объединение эмпирического прогнозирования с динамической физикой, см.: Robert Marc Friedman, Appropriating the Weather: Wilhelm Bjerknes and the Construction of a Modern Meteorology (Ithaca, NY: Cornell University Press, 1989). О развитии метеорологической науки под более широким углом на протяжении целого столетия, включая влияние компьютеров и появление численных метеорологических методов в период после Второй мировой войны, см.: Frederik Nebeker, Calculating the Weather: Meteorology in the 20th Century (San Diego, CA: Academic Press, 1995). Рассказ о том же историческом периоде с особым акцентом на вкладе метеорологов-практиков в развитие численного прогнозирования погоды см.: Kristine Harper, Weather by the Numbers: The Genesis of Modern Meteorology (Cambridge, MA: MIT Press, 2008). Глубокий анализ взаимоотношений между данными, моделями и политикой и их влияния на науку о климате, также обеспечивающий важный контекст для понимания того, как Джоан Симпсон использовала модели и данные в своей работе, см. в: Paul Edwards, A Vast Machine: Computer Models, Climate Data and the Politics of Global Warming (Cambridge, MA: MIT Press, 2010).

О программах искусственного воздействия на погоду см.: Kristine Harper, Make It Rain: State Control of the Atmosphere in TwentiethCentury America (Chicago: University of Chicago Press, 2017). Об использовании технологий управления погодой в военных целях см.: Jacob Darwin Hamblin, Arming Mother Nature: The Birth of Catastrophic Environmentalism (Oxford: Oxford University Press, 2013). О рисках предлагаемых сегодня геоинженерных проектов см.: James Fleming, Fixing the Sky: The Checkered History of Weather and Climate Control (New York: Columbia University Press, 2012).

Обзор ранней истории океанографии: Margaret Deacon, Scientists and the Sea, 1650–1900: A Study of Marine Science (Aldershot: Ashgate, 1997). О развитии океанографии в середине XIX в. в более широком культурном контексте см.: Helen Rozwadowski, Fathoming the Ocean: The Discovery and Exploration of the Deep Sea (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2005). История океанографии в контексте перехода от описательной к физической науке, заканчивающаяся фактически тем моментом, когда на сцену вышел Генри Стоммел: Eric Mills, The Fluid Envelope of Our Planet: How the Study of Ocean Currents Became a Science (Toronto: University of Toronto Press, 2009). Автобиографические мемуары Стоммела, написанные очень живым языком, включены в полный сборник его опубликованных и неопубликованных работ: Henry Stommel, Nelson Hogg, and Rui Xin Huang, Collected Works of Henry M. Stommel, 3 vols. (Boston: American Meteorological Society, 1995). К сожалению, этот сборник очень трудно найти; более доступны воспоминания о Стоммеле, собранные в специальном выпуске журнала «Океан»: «Henry Stommel,» Oceanus 35 (Special Issue, 1992). О влиянии диаграммы Стоммела за пределами океанографии см.: Tiffany Vance and Ronald Doel, «Graphical Methods and Cold War Scientific Practice: The Stommel Diagram's Intriguing Journey from the Physical to the Biological Environmental Sciences,» Historical Studies in the Natural Sciences 40, no. 1 (2010): 1–47. Всеобъемлющий обзор положения дел в океанографии по состоянию на 2001 г., включая ретроспективную оценку проекта MODE: Ocean Circulation and Climate: Observing and Modelling the Global Ocean, ed. Gerold Siedler, John Church, and John Gould (San Diego, CA: Academic Press, 2001). Рассказ Карла Вунша о важнейшей роли наблюдения в современной физической океанографии и историю развития этих отношений можно прочитать в его книге: Carl Wunsch, Modern Observational Physical Oceanography: Understanding the Global Ocean (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2015).

Мемуары Вилли Дансгора, в которых он очень живо и весело рассказывает об интеллектуальных и практических сложностях первых экспедиций по бурению ледяных кернов в Гренландии: Willi Dansgaard, Frozen Annals: Greenland Ice Cap Research (Odder, Denmark: Narayana Press, 2004). Рассказ о стратегическом значении Гренландии во времена холодной войны, важности геофизики для военных целей в тот период, а также о роли, которую играла небольшая страна Дания в истории, в которой обычно доминируют США и СССР: Exploring Greenland: Cold War Science and Technology on Ice, ed. Ronald Doel, Kristine Harper, and Matthias Heymann (New York: Palgrave Macmillan, 2016); Janet Martin-Nielsen, Eismitte in the Scientific Imagination: Knowledge and Politics at the Center of Greenland (New York: Palgrave Macmillan, 2013). Рассказ об исследовании ледяных кернов, начинающийся с 1990-х гг., то есть примерно с того момента, где заканчивается рассказ Дансгора, см.: Richard Alley, The TwoMile Time Machine: Ice Cores, Abrupt Climate Change, and Our Future (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2000). Рассказ самого Уоллеса Брокера о роли палеоклиматологических данных, включая ледяные керны, в понимании глобальных изменений климата: Wallace Broecker, The Great Ocean Conveyor: Discovering the Trigger for Abrupt Climate Change (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2010). Самым полным рассказом о том, как было «открыто» глобальное потепление, по-прежнему остается следующая работа: Spencer Weart, The Discovery of Global Warming (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2008, 2nd ed.). Полезный обзор перехода от климатологии к новой науке о климате: Matthias Heymann and Dania Achermann, «From Climatology to Climate Science in the Twentieth Century,» in S. White, C. Pfister, and F. Mauelshagen, eds., The Palgrave Handbook of Climate History (London: Palgrave Macmillan, 2018), 605–632. История исследования глобального потепления через призму политики: Joshua Howe, Behind the Curve: Science and the Politics of Global Warming (Seattle: University of Washington Press, 2014). Захватывающая история рождения системной науки о Земле: Earth System Science: A Closer View (Washington, DC: NASA, 1988).

Аргументированный взгляд на то, как геологи наделили природу историческим измерением, вы найдете в трилогии Мартина Рудвика: Martin Rudwick, Bursting the Limits of Time: The Reconstruction of Geohistory in the Age of Revolution (Chicago: University of Chicago Press, 2005); Worlds Before Adam: The Reconstruction of Geohistory in the Age of Reform (Chicago: University of Chicago Press, 2008); Earth's Deep History: How It Was Discovered and Why It Matters (Chicago: University of Chicago Press, 2014). На сегодняшний день существует несколько теоретических работ, исследующих связь между историей и климатом; см., напр.: Dipesh Chakrabarty, «The Climate of History: Four Theses,» Critical Inquiry 35, no. 2 (2009): 197–222; Fabien Locher and JeanBaptiste Fressoz, «Modernity's Frail Climate: A Climate History of Environmental Reflexivity,» Critical Inquiry 38, no. 3 (2012): 579–598; Andreas Malm, «Who Lit This Fire? Approaching the History of the Fossil Economy,» Critical Historical Studies 3, no. 2 (2016): 215–248. О концепции антропоцена, которая выступает катализатором острых споров об исторической природе антропогенного изменения климата с тех пор, как Пауль Крутцен и Юджин Стормер придумали этот термин, см.: «The 'Anthropocene,'» IGBP Newsletter 41 (2000): 17–18. Более современный рассказ об истории концепции антропоцена: Christophe Bonneuil and JeanBaptiste Fressoz, The Shock of the Anthropocene: The Earth, History and Us, trans. David Fernbach (London: Verso, 2016).

Центр по изучению изменения климата им. Дж. Тиндаля Университета Восточной Англии; Geoffrey Cantor, Gowan Dawson, James Elwick, Bernard Lightman, Michael S. Reidy, eds., The Correspondence of John Tyndall (London: Pickering and Chatto, 2014); Roland Jackson, The Ascent of John Tyndall: Victorian Scientist, Mountaineer, and Public Intellectual (Oxford: Oxford University Press, 2018).

Stephen Schneider, «Editorial for the First Issue of Climatic Change,» Climatic Change 1, no. 1 (1977): 3–4.

John Tyndall, The Forms of Water in Clouds and Rivers, Ice and Glaciers (London: King, 1872), 6. Цитаты приводятся по русскому изданию: Тиндаль Д. Формы воды в виде облаков, рек, льда и ледников. – СПб., 1876.

Simon Schama, Landscape and Memory (London: HarperCollins, 1995), 7–9.

Здесь автор имеет в виду фотографию «Восход Земли», сделанную «Аполлоном-8» в 1968 г. – Прим. ред.

См., напр.: Sheila Jasanoff, «Image and Imagination: The Formation of Global Environmental Consciousness,» in P. Edwards and C. Miller, eds., Changing the Atmosphere: Expert Knowledge and Environmental Governance (Cambridge, MA: MIT Press, 2001), 309–337. Более полную историю о формировании глобальных образов см.: Dennis Cosgrove, Apollo's Eye: A Cartographic Genealogy of the Earth in the Western Imagination (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2001); Sebastian Grevsmühl, La Terre vue d'en haut: l'invention de l'environnement global (Paris: Editions du Seuil, 2014).

John Tyndall, «Winter Expedition to the Mer de Glace, 1859,» in The Glaciers of the Alps: being a narrative of excursions and ascents, an account of the origin and phenomena of glaciers and an exposition of the physical principles to which they are related (London: John Murray, 1860), 195–218. В этой экспедиции Тиндаля сопровождали проводники Эдуар Симон и Жозеф Тайраз, а также четверо носильщиков (199). Также см. перепечатанные дневники Джона Тиндаля, хранящиеся в Королевском институте: John Tyndall, Journals, vol. 3, section 8, 24–30 December 1859, 101–175. Также см.: Jackson, Tyndall, «Storms over Glaciers, 1858–1860,» 149–150.

Tyndall, Journals, vol. 3, 101.

Mer de glace (с фр.) – «море льда». – Прим. пер.

Tyndall, Glaciers, 208.

Tyndall, Journals, vol. 3, 159.

Более подробно о диспуте между Тиндалем и Форбсом см.: J. S. Rowlinson, «The Theory of Glaciers,» Notes and Records of the Royal Society of London 26 (1971): 189–204; Bruce Hevly, «The Heroic Science of Glacier Motion,» Osiris 11 (1996): 66–86; Jackson, Tyndall, «Storms over Glaciers, 1858–1860,» 132–151.

John Tyndall, «On the Physical Phenomena of Glaciers,» Philosophical Transactions 149 (1859): 261–278.

Martin Rudwick, Worlds Before Adam: The Reconstruction of Geohistory in the Age of Reform (Chicago: University of Chicago Press, 2008); Martin Rudwick, Earth's Deep History: How It Was Discovered and Why It Matters (Chicago: University of Chicago Press, 2014).

Цит. в: Christopher Hamlin, «James Geikie, James Croll, and the Eventful Ice Age,» Annals of Science 39 (1982): 569.

Речь идет о романе «Франкенштейн, или Современный Прометей». – Прим. ред.

Crosbie Smith and Norton Wise, Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin (Cambridge: Cambridge University Press, 1989), 556.

Rudwick, Earth's Deep History, 150.

William Hopkins, «On the Causes which may have produced changes in the Earth's superficial temperature,» Quarterly Journal of the Geological Society 8 (1 February 1852): 88.

В 1851 г. Хопкинс зачитал в Геологическом обществе статью, в которой привел оценку Пуассона, согласно которой вклад так называемого первобытного тепла в среднюю температуру Земли составлял не более 1/20 градуса. Этот вклад был не только незначительным, но и уменьшался такими медленными темпами, что потребовалось бы «сто тысяч миллионов лет», чтобы сократить его вдвое. Это было огромным временем даже по меркам тех геологов, которые были убеждены в длительности истории Земли. См.: Rosbie Smith, «William Hopkins and the Shaping of Dynamical Geology: 1830–1860,» British Journal for the History of Science 22, no. 1 (March 1989): 41.

Hopkins, «On the Causes,» 59. Хопкинс отметил, что, тогда как ранее геологи представляли «изменения климатических условий» только как переход «от более высокой к более низкой общей температуре на поверхности Земли», более «точные геологические исследования» показали, что «эти изменения в значительной степени носили колебательный характер» и, «будучи охарактеризованными как таковые, разумеется, не могут быть объяснены внутренним теплом Земли».

James Campbell Irons, Autobiographical Sketch of James Croll, with Memoir of his Life and Work (London: Edward Stanford, 1896), 32. Более подробно о Кролле см.: James Fleming, «James Croll in Context: The Encounter between Climate Dynamics and Geology in the Second Half of the Nineteenth Century,» History of Meteorology 3 (2006): 43–54.

Irons, Croll, 228.

Ibid.

Цит. в: Fleming, «Croll,» 49.

Hamlin, «Geikie,» 580.

Письмо Гершеля Лайелю, 6 февраля 1865 г.; письмо Гершеля Лайелю, 15 февраля 1865 г.: см: Бумаги Гершеля.

Письмо Чарльза Дарвина Джеймсу Кроллу, 19 сентября 1868 г; цит. в: Irons, Croll, 200.

James Geikie, The Great Ice Age and Its Relation to the Antiquity of Man (London: W. Isbister, 1874), 94.

Hamlin, «Geikie,» 578.

Geikie, Great Ice Age, 95.

Irons, Croll, 104.

Письмо Джона Тиндаля Джейсу Кроллу, 14 января 1865 г., цит. в: Irons, Croll, 104.

Тиндаль, «Формы воды».

Указ. соч.

«Glacial Theories,» North American Review 96, no. 198 (January 1863): 2.

Режеляция – смерзание льда в результате повторной кристаллизации воды. – Прим. науч. ред.

Crosbie Smith, «William Thomson and the Creation of Thermodynamics: 1840–1855,» Archive for the Exact Sciences 16 (1977): 231–288.

William Hopkins, «On the Theory of the Motion of Glaciers,» Philosophical Transactions of the Royal Society 152 (1862): 677.

Naomi Oreskes and Ronald Doel, «The Physics and Chemistry of the Earth,» in Mary Jo Nye, ed., The Cambridge History of Science (Cambridge: University of Cambridge Press, 2003), 544.

Hevly, «Heroic Science»; Michael Reidy, «Mountaineering, Masculinity, and the Male Body in Victorian Britain,» in Robert Nye and Erika Milam, eds., «Scientific Masculinities,» Osiris 30 (November 2015): 158–181.

Tyndall, Glaciers.

Ibid., v.

Ibid., 116.

Цит. в: Daniel Brown, The Poetry of Victorian Scientists: Style, Science and Nonsense (Cambridge: Cambridge University Press, 2013), 110.

Цит. в: Brown, Poetry, 117.

Цит. в: Rowlinson, «Theory,» 194.

Tyndall, «The Bakerian Lecture: On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption and Conduction,» Philosophical Transactions of the Royal Society 151 (1861): 1.

Эта лабораторная установка и проблемы, связанные с ее использованием, описаны Тиндалем в его Бейкеровской лекции; см.: Tyndall, «Bakerian Lecture.»

«Колесо Екатерины» – древнее орудие пыток, на котором была замучена св. Екатерина Александрийская. – Прим. пер.

Дневник Джона Тиндаля, лето 1861 г., Королевский институт.

Там же.

Поначалу Тиндаль даже не пытался исследовать водяной пар и углекислый газ; поскольку они присутствовали в атмосфере в незначительных количествах, он предположил, что «их влияние на тепловое излучение должно быть ничтожно малым». A. J. Meadows, «Tyndall as a Physicist,» in W. H. Brock, N. D. McMillan, and R. C. Mollan, eds., John Tyndall: Essays on a Natural Philosopher (Dublin: Royal Dublin Society, 2918), 88. Цитаты взяты из: John Tyndall, Heat Considered as a Mode of Motion (London: Longmans, Green and Company, 1863), 333.

Tyndall, «Bakerian Lecture,» 6.

Бейкеровская лекция читается при получении награды, с 1775 г. ежегодно присуждаемой Лондонским королевским обществом за вклад в развитие естествознания. Награждаемый получает 10 000 фунтов стерлингов и медаль. – Прим. ред.

Ibid., 29.

Ibid., 28.

О Тиндале и Магнусе см.: Jackson, Tyndall, 166–168.

John Tyndall, «On the Relation of Radiant Heat to Aqueous Vapour,» Philosophical Transactions of the Royal Society of London 153 (1863): 1–12, at 10.

A. S. Eve and C. H. Creasey, Life and Work of John Tyndall (London: Macmillan, 1945).

Tyndall, Glaciers, 205.

Ibid., 206.

Ibid., 205.

Charles Piazzi Smyth, Teneriffe, An Astronomer's Experiment, Or, Specialties of a Residence Above the Clouds (London: Lovell Reeve, 1858).

Alexander von Humboldt and Aimé Bonpland, Personal Narrative of Travels to the Equinoctial Regions of the New Continent During the Years 17991804 (London: Longman Hurst, 1814), 110.

Дарвин Ч. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». – М.: Терра-Кн. клуб, 2009.

Цит. в: Kurt Badt, John Constable's Clouds (London: Routledge and Kegan Paul, 1950), 55.

Биографию Пьяцци Смита см.: Hermann Brück and Mary Brück, The Peripatetic Astronomer: The Life of Charles Piazzi Smyth (Bristol and Philadelphia: Adam Hilger, 1988). О роли Пьяцци Смита в развитии визуальной и популярной культуры викторианской метеорологии см.: Katharine Anderson, Predicting the Weather: Victorians and the Science of Meteorology (Chicago: University of Chicago Press, 2005), chapter 5; Katharine Anderson, «Looking at the Sky: The Visual Context of Victorian Meteorology,» British Journal for the History of Science 36, no. 3 (2003): 301–332.

Канарские острова расположены в области пассатного течения, где до высоты 1,5–2 км воздух хорошо перемешан, поэтому водяной пар поднимается от поверхности океана и в верхней части этого слоя образуются облака. Выше расположена область, где температура растет с высотой (так называемая пассатная инверсия), и она отделяет нижний слой от верхнего, в котором никогда не образуются облака нижнего яруса и воздух содержит гораздо меньше водяного пара, что обеспечивает его высокую прозрачность. Эти свойства пассатного течения уникально стабильны, в других циркуляционных системах подобного не наблюдается. Во времена Пьяцци Смита о таких свойствах атмосферы никто не подозревал, но о стабильности малооблачной погоды и сухости воздуха на Канарских островах было, по-видимому, хорошо известно. Пассатная инверсия была открыта через 100 лет во время знаменитой экспедиции на судне «Метеор». – Прим. науч ред.

Цит. по изд.: Ньютон И. Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. Пер. с англ. Изд. 1721 г. с прим. С. И. Вавилова. Изд. 2-е, просм. Г. С. Ландсбергом. – М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1954. – Прим. ред.

Agnes Clerke, A Popular History of Astronomy during the Nineteenth Century (London: Adam & Charles Black, 1893), 152.

Simon Schaffer, «Astronomers Mark Time: Discipline and the Personal Equation,» Science in Context 2, no. 1 (1988): 115–145.

Stephen Case, «LandMarks of the Universe: John Herschel against the Background of Positional Astronomy,» Annals of Science 72, no. 4 (2015): 417–434.

Humboldt and Bonpland, Personal Narrative, 110.

Ibid., 182–183.

Alexander von Humboldt, Cosmos: A Sketch of a Physical Description of the Universe, trans. E. C. Otte (New York: Harper, 1858), 26. Изд. на рус. яз.: Гумбольдт А., фон. Космос: Опыт физического мироописания / Пер. с нем. Н. Фролова. – 2-е изд. – М.: Тип. А. Семена, 1862–1863. – Ч. 1. – 1862; ч. 2. – 1862; ч. 3. – 1863.

Гумбольдт. Указ. соч.

Alexander von Humboldt, «Beobachtungen über das Gesetz der Wärmeabnahme in den höhern Regionen der Atmosphäre, und über die untern Gränzen des ewigen Schnees,» Annalen der Physik 24 (1806): 1–2.

Michael Dettelbach, «The Face of Nature: Precise Measurement, Mapping, and Sensibility in the Work of Alexander von Humboldt,» Studies in the History and Philosophy of Science 30, no. 4 (1999): 473–504.

John Cawood, «The Magnetic Crusade: Science and Politics in Early Victorian Britain,» Isis 70, no. 4 (1979): 492–518.

Clerke, Popular History, 177.

Piazzi Smyth, Teneriffe, 77.

Ibid., 90.

Charles Piazzi Smyth, «The Ascent of Teneriffe,» Literary Gazette and Journal of Belles Lettres, Science, and Art, 17 April 1858 (London: Lovell Reed): 377.

Piazzi Smyth, Teneriffe, 108–109.

В переводе с испанского Альтависта означает «вид сверху». – Прим. пер.

Charles Piazzi Smyth, Astronomical Observations Made at the Royal Observatory Edinburgh (Edinburgh: Neill and Company, 1863), 444.

Piazzi Smyth, Teneriffe, 274.

Ibid., 320.

Ibid., 288.

Charles Piazzi Smyth, «On Astronomical Drawing,» Memoirs of the Royal Astronomical Society 15 (1946): 75–76.

Charles Babbage, Reflexions on the Decline of Science in England (London: B. Fellowes, 1830), 210–211.

Charles Piazzi Smyth, Our Inheritance in the Great Pyramid (London: Alexander Strahan, 1864).

Brück and Brück, Peripatetic Astronomer, 119.

Ibid., 177.

David Brewster and J. H. Gladstone, «On the Lines of the Solar Spectrum,» Philosophical Transactions of the Royal Society of Edinburgh 150 (1860): 152.

Для сравнения: в то время квалифицированный английский рабочий, трудившийся на машиностроительном производстве, получал 1 фунт 15 шиллингов в неделю. – Прим. ред.

Более подробно о методе дождевых полос Пьяцци Смита см.: Anderson, Predicting, chapter 5. Также см.: Charles Piazzi Smyth, «Spectroscopic Weather Discussions,» Nature 26 (5 October 1882): 553.

F. W. Cory, «The Spectroscope as an Aid to Forecasting Weather,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 9, no. 48 (1883): 285.

Piazzi Smyth, «Spectroscopic,» 553.

Charles Piazzi Smyth, «The Spectroscope and the Weather,» Popular Science 22 (1882): 242.

Piazzi Smyth, «Spectroscopic,» 552.

Robert Multhauf, «The Introduction of Self-registering Meteorological Instruments,» Contributions from the Museum of History and Technology: Paper 23, United States National Museum Bulletin (Washington, DC: Smithsonian, 1961).

Robert H. Scott, Instructions for the Use of Meteorological Instruments (London: J. D. Potter, 1875), 9–10.

Robert Brain and M. Norton Wise, «Muscles and Engines: Indicator Diagrams and Helmholtz's Graphical Methods,» in Universalgenie Helmholtz: Rückblick nach 100 Jahren, ed. Lorenz Krüger (Berlin: Akademie-Verlag, 1994), 124–145; Lorraine Daston and Peter Galison, «The Image of Objectivity,» Representations 40 (1992): 81–128.

Lorraine Daston, «Cloud Physiognomy,» Representations 136, no. 1 (Summer 2016): 45–71; Richard Hamblyn, The Invention of Clouds: How an Amateur Meteorologist Forged the Language of the Skies (London: Picador, 2001).

Ralph Abercromby, Seas and Skies in Many Latitudes, Or Wanderings in Search of Weather (London: Edward Stanford, 1888).

William Clement Ley, Cloudland: A Study on the Structure and Character of Clouds (London: Edward Stanford, 1894), vii.

«Manchester Photograpic Society,» British Journal of Photography (22 December 1876): 609.

Brück and Brück, Peripatetic Astronomer, 217.

Charles Piazzi Smyth, Cloud Forms That Have Been at Clova, Ripon, 1892–1895, 3 vols., Archives of the Royal Society.

H. H. Hildebrandsson and Teisserenc de Bort, International Cloud Atlas (Paris: 1896), 15.

Piazzi Smyth, Cloud Forms, 5, 7.

Биографические источники об Уокере включают: S. K. Banerji, «Sir Gilbert Walker CSI, ScD, FRS,» Indian Journal of Meteorology and Geophysics 10, no. 1 (1959): 113–117; Geoffrey Taylor, «Gilbert Thomas Walker, 1868–1958,» Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 8 (November 1962): 166–174; J. M. Walker, «Pen Portrait of Gilbert Walker, CSI, MA ScD, FRS,» Weather 52, no. 7 (1997): 217–220. О работе Уокера в Метеорологическом департаменте Индии см.: D. R. Sikka, «The Role of the India Meteorological Department, 1875–1947,» in Uma Das Gupta, ed., Science and Modern India: An Institutional History, c. 1784–1947, 381–421, vol. 15, part 4, of D. P. Chattopadhyaya, ed., History of Science, Philosophy and Culture in Indian Civilization (Delhi: Pearson-Longman). Об открытии Уокером Южной осцилляции см.: Richard Grove and George Adamson, El Niño in World History (London: Palgrave Macmillan, 2018), chapter 5, «The Discovery of ENSO,» 107–137; Mike Davis, Late Victorian Holocausts: El Niño Famines and the Making of the Third World (London: Verso, 2002), part 3, «Decyphering El Niño,» 211–239.

. The Queen's Empire: A Pictorial and Descriptive Record, Illustrated from Photographs, vol. 2 (London: Cassell, 1897–1899), 120.

Frederik Nebeker, Calculating the Weather: Meteorology in the 20th Century (San-Diego, CA: Academic Press, 1995), 197n21.

Nebeker, Calculating the Weather, 21.

Deborah Coen, «Climate and Circulation in Imperial Austria,» Journal of Modern History 82, no. 4 (2010): 846.

Julius von Hann, Handbook of Climatology, trans. Robert De Courcey Ward (New York: Macmillan, 1903), 2.

Климатологи сегодня по-прежнему используют эти методы и разделяют выдвинутое Ханном предположение, что некоторые климатические периоды полезно рассматривать как фундаментально-стабильные. Таким образом, оно продолжает формировать наше понимание климата. См.: Mike Hulme, Suraje Dessai, Irene Lorenzoni, and Donald Nelson, «Unstable Climates: Exploring the Statistical and Social Constructions of 'Normal' Climate,» Geoforum 40 (2009): 197–206.

Hann, Handbook, 2.

Coen, «Climate,» 846; Deborah Coen, Climate in Motion: Science, Empire, and the Problem of Scale (Chicago: University of Chicago Press, 2018), 139–143.

«Notes from India,» Lancet 157, no. 4045 (15 June 1901): 1713.

Mike Davis, Late Victorian Holocausts: El Niño Famines and the Making of the Third World (London: Verso, 2002), 26.

Davis, Late Victorian Holocausts, 32.

Ibid., 146.

Доклад Индийской комиссии по борьбе с голодом, 1880 г., часть 1 (Parliamentary Paper, c. 2591), vol. 52 (1881): 25.

. Times of India, 11 June 1902.

Davis, Late Victorian Holocausts, 152–155.

Источник биографических сведений об Уокере: Geoffrey Taylor, «Gilbert Thomas Walker, 1868–1958,» Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 8 (1962): 166–174; Walker, «Pen Portrait.»

Цит. в: Taylor, «Walker,» 168.

Письмо Кливленда Эббе Гилберту Уокеру, 24 февраля 1902 г., in Gilbert Walker Papers, Science Museum Library Archive, MS2012/39.

Frank Cundall, Reminiscences of the Colonial and Indian Exhibition (London: William Clowes & Sons, 1886), 116.

Katharine Anderson, Predicting the Weather: Victorians and the Science of Meteorology (Chicago: University of Chicago Press, 2005), 260–261.

Norman Lockyer, «Sunspots and Famines,» Nineteenth Century 2, no. 9 (1877): 583–602.

. Imperial Gazetteer of India, chapter 3, «Meteorology» (London: Clarendon Press, 1909), 104.

Norman Lockyer, «The Meteorology of the Future,» Nature 8 (12 December 1872): 99.

Цит. в: J. Norman Lockyer and W. W. Hunter, «Sunspots and Famine,» Nineteenth Century (1877): 591.

Clerke, Popular History, 176. Также см.: Helge Kragh, «The Rise and Fall of Cosmical Physics: Notes for a History, c. 18501920»; https://arxiv.org/abs/1304.3890, accessed 17 December 2018.

Balfour Stewart and Norman Lockyer, «The Sun as a Type of the Material Universe,» Macmillan's Magazine 18, no. 106 (August 1868): 319–327, at 327.

Lockyer and Hunter, «Sunspots and Famine,» 585.

Ibid., 602.

«Friday August 19, Subsection of Astronomy and Cosmical Physics, Chairman Sir John Eliot,» Report of the SeventyFourth Meeting of the British Association for the Advancement of Science Held at Cambridge in August 1904 (London: John Murray, 1905), 456.

Доклад администрации Метеорологического департамента Индии 1907–1908 гг., 7.

Eliot, Report, 457.

Arnold Schuster, «Address to the Belfast Meeting of the British Association for the Advancement of Science,» Report of the Seventy-Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science (London: John Murray, 1902), 519.

Cleveland Abbe, Proceedings of the American Association for the Advancement of Science 39 (1890): 77.

Nebeker, Calculating the Weather, 28.

Napier Shaw, Manual of Meteorology (Cambridge: Cambridge University Press, 1926–1931), 333.

Shaw, Manual of Meteorology, 333.

H. H. Hildebrandsson, «Quelques recherches sur les centres d'action de l'atmosphère,» Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar 29 (1897); Teisserenc de Bort, «Etude sur les causes qui determinant la circulation de l'atmosphère»; H. F. Blanford, «On the Barometric See-Saw between Russia and India in the SunSpot Cycle,» Nature 25 (1880): 447–482.

H. H. Hildebrandsson and Teisserenc de Bort, Atlas International des nuages: pub conformenent aux decisions du Comite meteorologique international (Paris: Gauthier-Villars, 1896).

Gilbert Walker, «World Weather,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 54 (April 1928): 226.

Gilbert Walker, «Correlation in Seasonal Variation of Weather, VIII: A Preliminary Study of World Weather,» Memoirs of the Indian Meteorological Department 24 (1923): 75–131, 109.

Walker, «Correlation,» 109.

Gilbert Walker, «On Periods and Symmetry Points in Pressure as Aids to Forecasting,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 72, no. 314 (1946): 265–283.

Eliot, Report, 453.

Gilbert Walker, «Seasonal Foreshadowing,» Quarterly Journal of the Royal Meteo rological Society 56 (237): 359–364.

Charles Daubeny, Climate: An Inquiry into the causes of its differences and into its influence on vegetable life, comprising the substance of four lectures delivered before the Natural History society, at the museum, Torquay, in February 1863 (London and Oxford: John Henry and James Parker, 1863).

Как писал Норманд, возглавлявший Метеорологическую службу с 1927 по 1944 г.: «В целом результаты общемирового исследования Уокера предложили больше возможностей для прогнозирования событий в других регионах, чем в Индии». Charles Normand, «Monsoon Seasonal Forecasting,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 79 (October 1953): 469.

Gilbert Walker, «Presidential Address to the Fifth Indian Science Congress, Lahore, January 1918,» Journal and Proceedings of the Asiatic Society of Bengal, New Series Vol. XIV, 1918 (Calcutta: Asiatic Society): lxxvii.

Nebeker, Calculating the Weather, 48.

R. B. Montgomery, «Report on the Work of GT Walker,» Monthly Weather Review 39 (1940): supplement 1–22.

Sikka, «The Role,» 397.

Ibid., 401.

Ibid., 415.

Ibid., 401.

J. Bjerknes, «Atmospheric Teleconnections from the Equatorial Pacific,» Monthly Weather Review 97 (1969): 163–172.

William Koelsch, «From Geo to Physical Science: Meteorology and the American University, 1919–1945,» in Historical Essays on Meteorology, 1919–1995: The Diamond Anniversary History Volume of the American Meteorological Society, ed. James Fleming (Boston: American Meteorological Society, 1996), 541–556.

Цит. в: Robert Marc Friedman, «Constituting the Polar Front, 1919–1920,» Isis 73, no. 3 (September 1982): 355.

Roger Turner, «Teaching the Weather Cadet Generation: Aviation, Pedagogy, and Aspirations to a Universal Meteorology in America, 1920–1950,» in Intimate Universality: Local and Global Themes in the History of Weather and Climate, ed. James R. Fleming, Vladimir Jankovic, and Deborah R. Coen (Sagamore Beach, MA: Science History Publications, 2006), 141–173.

Joanne Malkus, «Large-Scale Interactions,» in The Sea: Ideas and Observations on Progress in the Study of the Seas, vol. 1, Physical Oceanography, ed. M. N. Hill (New York: Wiley Interscience, 1962), 99.

W. K. Tao, J. Halverson, M. LeMone, R. Adler, M. Garstang, R. House Jr., R. Pielke Sr., and W. Woodley, «The Research of Dr Joanne Simpson: Fifty Years Investigating Hurricanes, Tropical Clouds, and Cloud Systems,» AMS Meteorological Monographs 29, no. 15 (January 2003): 1.

Duncan Blanchard, «The Life and Science of Alfred H. Woodcock,» BAMS 65, no. 5 (1984): 460.

Позже Бержерон признал ограниченность собственного опыта, отметив, что «на тот момент мне не доводилось сталкиваться с какой-либо погодой или климатом южнее 50° северной широты (кроме зимы 1928–1929 гг. на Мальте)». О Бержероне см.: Robert Marc Friedman, Appropriating the Weather: Vilhelm Bjerknes and the Construction of a Modern Meteorology (Ithaca, NY: Cornell University Press, 1989); Roscoe Braham, «Formation of Rain: A Historical Perspective,» in Historical Essays on Meteorology, 1919–1995, 181–223; Arnt Eliassen, «The Life and Science of Tor Bergeron,» Bulletin of the American Meteorological Society 59, no. 4 (April 1978): 387–392.

Herbert Riehl, «Preface,» Tropical Meteorology (New York: McGrawHill, 1954).

Alfred Woodcock and J. Wyman, «Convective Motion in Air over the Sea,» Annals of the New York Academy of Sciences 48 (1947): 749–776.

Michael Garstang and David Fitzjarrald, Observations of Surface to Atmosphere Interactions in the Tropics (New York: Oxford University Press, 1999), 58.

«Interview with Joanne Simpson,» in The Bulletin Interviews, ed. Hessam Taba (Geneva: WMO, 1988), 271.

Blanchard, «Woodcock,» 460; «American Meteorological Society, University Corporation for Atmospheric Research, Tape Recorded Interview Project, Interview of Joanne Simpson, 6 September 1989, Interviewer Margaret LeMone» (hereafter Simpson Oral History), 21, in Papers of Joanne Simpson, 1890–2010, Schlesinger Library, Radcliffe Institute (hereafter Simpson Papers).

Simpson Papers, MC 779, Simpson 1.13, Family History Overview, Childhood, 2.

Simpson Oral History, 21.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 1.8, Notes between Simpson and lover C, 1950s.

J. S. Malkus, «Some Results of a TradeCumulus Cloud Investigation,» Journal of Meteorology 11 (1954): 220–237.

Simpson Papers, MC 779, 1.4, Simpson letter re: self-hypnosis for migraines, January 1996.

Ibid., Journal re: Simpson and lover "C" 1952–1954, 1 of 2. Entry dated 16 October 1952.

Ibid., Simpson 2.10, Beginnings of a research career, 1953–1964.

J. S. Malkus, «Some Results,» 220–237.

Simpson Papers, MC 779, 2.10, Summary of the Meteorological Activities of Joanne S. Malkus year 1954–55, Clippings, Beginnings of a research career.

Blanchard, «Woodcock,» 460.

Henry Stommel, «Entrainment of Air into a Cumulus Cloud,» Journal of Meteorology 4 (June 1947): 91–94.

Deborah Coen, «Big Is a Thing of the Past: Climate Change and Methodology in the History of Ideas,» Journal of the History of Ideas (April 2016): 305–321.

Victor Starr, «The Physical Basis for the General Circulation,» in Compendium of Meteorology, ed. Thomas Malone (American Meteorological Society, 1951), 541.

Robert Serafin, «The Evolution of Atmospheric Measurement Systems,» in Historical Essays on Meteorology, 1919–1995. Во время войны по всей территории США запускалось около 80 радиозондов, и после войны это количество продолжало расти.

Carl-Gustaf Rossby, «The Scientific Basis of Modern Meteorology,» in Climate and Man, Yearbook of Agriculture (Washington, DC: U. S. Department of Agriculture, 1941), 599–655.

. New York Times, 11 January 1946, 12.

Philip Thompson, «The Maturing of the Science,» Bulletin of the American Meteorological Society 68, no. 6 (June 1987): 631–637.

«Если такой суперкалькулятор будет создан, считают эксперты, его грамотное использование позволит не только сдернуть завесу тайны с неразгаданных загадок, связанных с наукой прогнозирования погоды». New York Times, 11 January 1946, 12.

«Weather to Order,» New York Times, 1 February 1947.

John von Neumann, «Can We Survive Technology?» in Fabulous Future: America in 1980 (New York: Dutton, 1956), 152.

Von Neumann, «Can We,» 108, 152.

«Weather to Order.»

«Making Weather to Order,» New York Times, 20 July 1947.

«Weather to Order.»

Nebeker, Calculating the Weather, chapter 12, «The Unification of Meteorology».

«Making Weather to Order.»

Jule Charney, «Impact of Computers on Meteorology,» Computer Physics Communications 3 (1972 Suppl.): 124.

David Atlas and Margaret LeMone, «Joanne Simpson 1923–2010,» Memorial Tributes: National Academy of Engineering 15 (2011): 368375; W. – K. Tao et al., «Research,» 4.

Nebeker, Calculating the Weather, 124; Jacob Bjerknes, «Practical Application of H. Jeffrey's Theory of the General Circulation,» Résumé des Mémoires Réunion d'Oslo (1948): 13–14; Victor Starr, «An Essay on the General Circulation of the Earth's Atmosphere,» Journal of Meteorology 5 (1948): 39–43.

Herbert Riehl and Joanne Malkus, «On the Heat Balance in the Equatorial Trough Zone,» Geophysica 6, no. 3–4 (1958): 534.

Они призывали читателей помнить о том, что «многие количественные параметры были рассчитаны как остаточные величины, а не основаны на независимых измерениях, поэтому могут быть подвержены значительным погрешностям». «On the Heat Balance,» 505.

Simpson Papers, MC779, Simpson 3.10, Joanne Simpson Notebooks on Research II: Second Set April 1957July 1959, Evolution of hot towers hypothesis, 1.

Malkus, «Large-Scale Intentions,» 95.

«Пробелы, по крайней мере, в сырой фактической информации в настоящее время быстро устраняются». Starr, «Physical Basis,» 541.

Malkus, «Some Results»; Joanne Starr Malkus and Claude Ronne, «On the Structure of Some Cumulonimbus Clouds Which Penetrated the High Tropical Atmosphere,» Tellus 6 (1954): 351–366; Joanne Starr Malkus, «On the Structure of the Trade-Wind Moist Layer,» Papers in Physical Oceanography and Meteorology 12, no. 2 (1958): 47.

См., напр.: Herbert Riehl, «On the Role of the Tropics in the General Circulation,» Tellus 2 (1951): 1–17; Herbert Riehl, Tropical Meteorology (New York: McGraw-Hill, 1954), chapters 3 and 12; Herbert Riehl, «General Atmospheric Circulation of the Tropics,» Science 135 (1962): 13–22; Riehl and Malkus, «On the Heat Balance.»

Starr, «Physical Basis,» 549.

Один из ранних отчетов об этой работе см.: Herbert Riehl and Dave Fultz, «Jet Stream and Long Waves in a Steady Rotating-Dishpan Experiment: Structure of the Circulation,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society (April 1957): 215–231; Oral History Interview with Dave Fultz, http://n2t.net/ark:/85065/d7ks6pzf

H. E. Willoughby, D. P. Jorgensen, R. A. Black, and S. L. Rosenthal, «Project Stormfury: A Scientific Chronicle, 1962–1983,» Bulletin American Meteorological Society 66, no. 5 (May 1985): 505.

Roger Revelle and Hans Suess, «Carbon Dioxide Exchange Between Atmosphere and Ocean and the Question of an Increase of Atmospheric CO2 during the Past Decades,» Tellus 9, no. 1 (February 1957): 18–27.

Revelle and Suess, «Carbon Dioxide,» 20.

Richard Anthes, «Hot Towers and Hurricanes: Early Observations, Theories and Models,» in Wei-Kuo Tao, ed., Cloud Systems, Hurricanes, and the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM): A Tribute to Joanne Simpson (Boston: American Meteorological Society, 2003), 139.

Simpson Oral History, 14.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 3.10, MalkusRiehl collaboration and Note-books, 8–10, 10.

Joanne Malkus and Herbert Riehl, «On the Dynamics and Energy Transformations in Steady-State Hurricanes,» Tellus 12, no. 1 (1960): 1–20; Herbert Riehl and Joanne Malkus, «Some Aspects of Hurricane Daisy, 1958,» Tellus B 12, no. 2 (May 1961): 181–213.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 2.8, Scrapbook on clips, 1947–1973, «Head in clouds, mind on weather,» LA Times, 1961.

Simpson Oral History, 11.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 3.12, Narrative The Miami Years, 1967–1974, 7; and Simpson Oral History, 15.

Ibid., Stormfury Cumulus Seeding Experiments – Joanne's model tests, Narrative The Miami Years, 1967–1974.

Ibid., Decade of Weather Modification Experiments, 1964–1974, 8.

Ibid., Narrative The Miami Years, 1967–1974.

Ibid., Stormfury Cumulus Seeding Experiments – Joanne's model tests, Narrative The Miami Years, 1967–1974, 9.

«Теперь мы можем проводить реальные эксперименты в полномасштабной атмосферной лаборатории для разработки и проверки различных гипотез искусственного воздействия». Robert Simpson and Joanne Malkus, «Experiments in Hurricane Modification,» Scientific American, 211, no. 6 (1964): 37; «Seeded Clouds 'Explode,'» Science News-Letter 86, no. 8 (1964): 115.

Simpson and Malkus, «Experiments,» 35.

John Walsh, «Weather Modification: NAS Panel Report and New Program Approved by Congress Reveal Split on Policy,» Science 147, no. 3655 (15 January 1965): 276; «Weather and Climate Modification: Report of the Special Commission on Weather Modification,» National Science Foundation and Advisory Committee on Weather Control, Final Report I, 1957.

Цит. в: Arthur Schlesinger, A Thousand Days: John F. Kennedy in the White House (New York: Houghton Mifflin Harcourt, 2002), 910.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 3.12, Stormfury Cumulus Seeding Experiments – Joanne's model tests, Narrative The Miami Years, 1967–1974, 9.

NAS Report on Weather and Climate Modification – Problems and Prospects, NASNRC 1350 (Washington, DC: National Academy of Sciences – National Research Council, 1966), 6.

Ibid., 8.

Ibid., 9.

Ibid., 10.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 3.12, Stormfury Cumulus Seeding Experiments – Joanne's model tests, Narrative The Miami Years, 1967–1974, 14.

Ibid., Simpson 4.9, Banquet talk, 4 October 1989, Joanne Simpson, AMS President, «The Weather Modification Paradox Rises Again.»

Ibid., Simpson 1.4, Simpson letter re: selfhypnosis for migraines, January 1996.

Ibid., Simpson 2.10, Clippings, «Woman Cloud Expert Has Time for Family,» 2 May 1953, Boston Evening Globe; «Scientist with Her Feet on Cloud 9,» LA Times, 20 December 1963.

«Woman Likes to Fly in Hurricane's Eye,» Boston Globe, 1957.

«Не припомню ни одной статьи о женщине-ученой, где было бы написано только о ее работе без подробностей о супруге, детях и доме. Я считаю это нормальным; плохо лишь то, что журналисты не делают то же самое, когда обсуждают работу ученых-мужчин». Simpson Papers, MC 779, Simpson 210, Clippings «Beginning of a research career,» 2.

Simpson Papers, MC 779, Simpson 1.14, Family history narrative, Personal memories January 1996 Re: difficult childhood, depression, referrals to photographs, 1 (unnumbered).

George Veronis, «Henry Stommel,» Oceanus 35 (Special Issue, 1992): 5.

Henry Stommel, «The Westward Intensification of WindDriven Ocean Currents,» Transactions AGU 29, no. 2 (April 1948): 202–206.

Письмо Айзелина Стоммелу, 30 апреля 1950 г.; Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Papers of Henry Stommel, MC-6, Box 2, Correspondence, 1947–1954.

Henry Stommel, Autobiography, I-8, in The Collected Works of Henry Stommel (Boston: American Meteorological Society, 1995).

Stommel, Collected, I-9.

Источники биографических сведений о Стоммеле: Arnold Arons, «The Scientific Work of Henry Stommel,» in Evolution of Physical Oceanography: Scientific Surveys in Honor of Henry Stommel, ed. Bruce A. Warren and Carl Wunsch (Cambridge, MA: MIT Press, 1981); Carl Wunsch, «Henry Melson Stommel: September 27, 1920 – January 17, 1992,» National Academy of Sciences Biographical Memoir 72 (1997): 331–350; «A Tribute to Henry Stommel,» Oceanus 35 (Special Issue, 1992). Также см.: Henry Stommel's Autobiography in Collected Works.

Henry Stommel, «Why We Are Oceanographers,» Oceanography 2, no. 2 (1989): 48–54.

Henry Charnock, «Henry Stommel,» Oceanus 35 (Special Issue, 1992): 15–16.

Oliver Ashford, Prophet or Professor: The Life and Work of Lewis Fry Richardson (Bristol: Adam Hilger, 1985), 82–83.

Henry Stommel, «Response to the Award of the Ewing Medal, from AGU 1977,» Collected, I-205.

L. F. Richardson, «The Supply of Energy from and to Atmospheric Eddies,» Proceedings of the Royal Society A97 (1920): 354–373.

L. F. Richardson and Henry Stommel, «Note on Eddy Diffusion in the Sea,» Journal of Meteorology 5 (1948): 238–240.

Margaret Deacon, Scientists and the Sea, 16501900: A Study of Marine Science (Aldershot: Ashgate, 1997), 209.

Eric Mills, The Fluid Envelope of Our Planet: How the Study of Ocean Currents Became a Science (Toronto: University of Toronto Press, 2009), chapter 2; Deacon, Scientists, chapters 14 and 15.

Mills, Fluid Envelope, 155–158.

K. F. Bowden, «The Direct Measurement of Sub-surface Currents,» Deep Sea Research 2 (1954): 3–47.

B. HellandHansen and F. Nansen, The Norwegian Sea. Its Physical Oceanography Based upon the Norwegian Researches 1900–1904, Report on Norwegian Fishery and Marine Investigations, vol. 2, part 1 (Bergen: Fiskeridirektoratets, 1909).

Это отсылка к стихотворению математика Огастеса де Моргана о блохах (на крупных блохах живут средние блохи, на них мелкие… и т. д.), которое в свою очередь является переложением строк из сатирической поэмы Джонатана Свифта «О поэзии. Рапсодия». – Прим. науч. ред.

L. F. Richardson, Weather Prediction by Numerical Process (Cambridge: Cambridge University Press, 1922), 66.

«Когда этот вопрос начинает рассматриваться как глобальная структурная проблема, в которой Гольфстрим является частью выраженно асимметричной циркуляционной ячейки, характер этого процесса меняется фундаментальным и необратимым образом. Отныне Гольфстрим является частью общей океанической циркуляции, а не любопытным географическим явлением». Joe Pedlosky, introduction to chapter 1 of Stommel, Collected Works, II-7.

Philip Richardson, «WHOI and the Gulf Stream,» 2004; https://www.whoi.edu/75th/book/whoi – richardson.pdf. Больше биографических сведений см.: Jennifer Stone Gaines and Anne D. Halpin, «The Art, Music and Oceanography of Fritz Fuglister,» http://woodsholemuseum.org/oldpages/sprtsl/v25zn1–Fuglister.pdf; «In Memoriam, Valentine Worthington,» http://www.whoi.edu/mr/obit/viewArticle.do?id=851&pid=851

F. C. Fuglister and L. V. Worthington, «Some Results of a Multiple Ship Survey of the Gulf Stream,» Tellus 3 (1951): 1–14.

Henry Stommel, «Direct Measurement of Sub – Surface Currents,» Deep Sea Research 2, no. 4 (1953): 284–285.

Больше биографических сведений о Джоне Сваллоу см.: Henry Charnock, «John Crossley Swallow, 11 October 1923–3 December 1994,» Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 43 (November 1997): 514–519.

Henry Stommel, «A Survey of Current Ocean Theory,» Deep Sea Research 4 (1957): 149–184.

John Swallow, «Variable Currents in Mid-Ocean,» Oceanus 19 (Spring 1976): 18–25.

J. C. Swallow and B. V. Hamon, «Some Measurements of Deep Currents in the Eastern North Atlantic,» Deep-Sea Research 6 (1960): 155–168.

J. C. Swallow, «Deep Currents in the Open Ocean,» Oceanus 7, no. 3 (1961): 2–8; J. Crease, «Velocity Measurements in the Deep Water of the Western North Atlantic,» Journal of Geophysical Research 67 (1962): 3173–3176.

В автобиографии Стоммел отмечает, что к 1950 г. было хорошо известно о нелинейной динамике атмосферы, и возможность того, что океан имеет сходную динамику, «всегда сидела у нас в голове», но впервые научное наблюдение динамических вихрей в океане было проведено экспедицией «Эриз». Stommel, Autobiography, I-39; Carl Wunsch, «Towards the World Ocean Circulation Experiment and a Bit of Aftermath» in Physical Oceanography: Developments Since 1950, ed. Markus Jochum and Raghu Murthugudde (Berlin: Springer, 2006), 182.

От греч. synoptikos – «обозревающий все вместе». – Прим. пер.

Henry Stommel, «Varieties of Oceanographic Experience,» Science 139, no. 3555 (15 February 1963): 575.

Из служебной записки Генри Стоммела от 11 августа 1969 г.; Henry Stommel, Correspondence 1958, 1969–1970, in MidOcean Dynamics Experiment, AC 42 ox 2, Folder 92, MIT Archives.

Из служебной записки Стоммела от 11 августа 1969 г.

Stommel, Collected Works, I-64.

Henry Stommel, «Future Prospects for Physical Oceanography,» Science 168 (26 June 1970): 1535.

Stommel, «Varieties,» 572.

Более подробно о диаграмме Стоммела см.: Tiffany Vance and Ronald Doel, «Graphical Methods and old War Scientific Practice: The Stommel Diagram's Intriguing Journey from the Physical to the Biological Environmental Sciences,» Historical Studies in the Natural Sciences 40, no. 1 (2010): 1–47. Stommel, «Varieties,» 575.

Позже к ним присоединились коллеги из Вудс-Хоула, Массачусетского технологического института, Гарвардского и Йельского университетов, Атлантической океанографической и метеорологической лаборатории Национального управления океанических и атмосферных исследований, Университета Род-Айленда, Университета Джона Хопкинса, Колумбийского университета и Океанографического института Скриппса.

Stommel, «Future Prospects,» 1536.

Jochum and Murthugudde, Physical Oceanography: Developments since 1950, 51.

B. J. Thompson, J. Crease, and John Gould, «The Origins, Development and Conduct of WOCE,» in Ocean Circulation and Climate: Observing and Modelling the Global Ocean, ed. Gerold Siedler, John Church, and John Gould (San Diego, CA: Academic Press, 2001), 32.

. The Turbulent Ocean, Centre Films, 1974.

Allen Hammond, «Physical Oceanography: Big Science, New Technology,» Science 185, no. 4147 (19 July 1976): 246–247.

Hammond, «Physical Oceanography.»

Stommel, «Why We Are Oceanographers,» 50.

Henry Stommel, «Theoretical Physical Oceanography,» Collected, I-119.

Francis Bretherton, «Reminiscences of MODE,» in Physical Oceanography: Developments since 1950, 26.

Swallow, «Variable Currents,» 24.

Peter Rhines, «Physics of Ocean Eddies,» Oceanus 19, no. 3 (1976): 31.

Так называют устройство, которое выполняет очень простое действие чрезвычайно сложным образом, часто через последовательность операций по принципу домино; названо в честь американского карикатуриста и изобретателя Руба Голдберга. – Прим. пер.

Rhines, «Physics,» 35.

. The Role of the Ocean in Predicting Climate: A Report of Workshops Conducted by the Study Panel on Ocean Atmosphere Interaction, Under the Auspices of the Ocean Science Committee of the Ocean Affairs Board, Commission on Natural Resources, National Research Council, December 1974 (National Academy of Sciences: Washington, DC, 1974), vi.

Stommel, Collected, I-217.

Ibid., I-72.

Историю развития измерений CO₂ см.: Maria Bohn, "Concentrating on CO₂: The Scandinavian and Arctic Measurements," Klima Osiris 26, no. 1 (2011): 165–179.

. The Role of the Ocean, 1.

Ibid., vi.

Wunsch, «Towards,» 183.

Erik Conway, «Drowning in Data: Satellite Oceanography and Information Overload in the Earth Sciences,» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 37, no. 1 (2006): 134.

Wunsch, «Towards,» 186–187.

Здесь автор имеет в виду повесть для детей Марджери Уильямс «Плюшевый заяц, или Как игрушки становятся настоящими». – Прим. пер.

«Было очевидно, что численные модели океана превзойдут любые наблюдательные возможности для их тестирования». См.: Wunsch, «Towards,» 187.

Geoff Holland and David Pugh, Troubled Waters: Ocean Science and Governance (Cambridge: Cambridge University Press, 2010), 107–108.

«Пришло время вновь обратиться к крупномасштабной океанографии после тех процессно-ориентированных исследований, на которых было сосредоточено внимание океанографов в последние десятилетия». См.: John Mason and R. W. Stewart, World Climate Research Programme, WOCE Scientific Steering Group, Scientific Plan for the World Ocean irculation Experiment, WCRP Publications Series No. 6, WMO/TD – No. 122, July 1986.

J. D. Woods, «The World Ocean Circulation Experiment,» Nature 314, no. 11 (April 1985): 509.

Henry Stommel, «Numerical Models of Ocean Circulation,» in proceedings of a symposium held at Durham, NH, 17–20 October 1972, National Academy of Sciences, Washington, DC, 1975, in Stommel, Collected, I-202.

Woods, «The World,» 501.

Walter Munk and Carl Wunsch, «Observing the Ocean in the 1990s,» Philosophical Transactions of the Royal Society A 307 (1982): 440.

Stommel, «Why We Are Oceanographers,» 52.

Ibid., 54.

Интервью с Генри Стоммелом и Биллом фон Арксом, 11 мая 1989 г. Архив Океанографического института в Вудс-Хоуле.

Многие биографические сведения о Дансгоре взяты из его мемуаров: Willi Dansgaard, Frozen Annals: Greenland Ice Cap Research (Odder, Denmark: Narayana Press, 2004).

Willi Dansgaard, "The Abundance of ¹⁸O in Atmospheric Water and Water Vapour," Tellus 5 (1953): 461–469.

Willi Dansgaard, "The ¹⁸O Abundance in Fresh Water," Geochimica et Cosmochimica 6 (1954): 259.

Dansgaard, Frozen Annals, 16.

Jamie Woodward, The Ice Age: A Very Short Introduction (Oxford: Oxford University Press, 2014), 85. См., напр., работу Джеймса Гейки «Великий ледниковый период» (издания 1874 и 1877 гг.), в которой описан переход одного видного теоретика от морской ледниковой теории к теории материкового оледенения.

W. B. Wright, The Quaternary Ice Age (London: Macmillan, 1937), 74.

Цит. в: James Fleming, Historical Perspectives on Climate Change (Oxford: Oxford University Press, 1998), 53. Более подробно об изменении представлений о климате см.: Mattias Heymann, «The Evolution of Climate Ides and Knowledge,» WIREs Climate Change 1, no. 1 (2010): 588.

Цит. в: John Imbrie and Katherine Palmer Imbrie, Ice Ages: Solving the Mystery (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1979), 117.

Dansgaard, "¹⁸O Abundance."

Об истории ВМО и краткий обзор предыдущих международных метеорологических организаций см.: Paul Edwards, «Meteorology as Infrastructural Globalism,» Osiris 21 (2006): 229–250.

Об истории сотрудничества МАГАТЭ – ВМО см.: P. K. Aggarwal et al., «Global Hydrological Isotope Data and Data Networks,» in J. West, G. Bowen, T. Dawson, and K. Tu, eds., Isoscapes (Dordrecht: Springer, 2010), 33–50.

Willi Dansgaard, «Stable Isotopes in Precipitation,» Tellus 16 (1964): 437.

Roger Launius, James Fleming, and David DeVorkin, Globalizing Polar Science: Reconsidering the International Polar and Geophysical Years (Basingstoke: Palgrave, 2011); Ronald Doel, Robert Marc Friedman, Julia Lajus, Sverker Sörlin, and Urban Wråkberg, «Strategic Arctic Science: National Interests in Building Natural Knowledge through the Cold War,» Journal of Historical Geography 44 (2014): 60–80.

Цит. в: Janet Martin – Nielsen, «'The Deepest and Most Rewarding Hole Ever Drilled: Ice Cores in the Cold War in Greenland,» Annals of Science 70 (2012): 56.

Историю бурения первого ледяного керна в Кэмп-Сенчури см.: Edmund Wright, «CRREL's First 25 Years, 19611986» (CRREL, 1986), 165; Chester Langway Jr., The History of Early Polar Ice Cores (U. S. Army Corps of Engineers, 2008); Martin – Nielsen, «'The Deepest'»; Kristian Nielsen, Henry Nielsen, and Janet Martin – Nielsen, «City under the Ice: The Closed World of Camp Century in Cold War Culture,» Science as Culture 23 (2014): 443464. Самый подробный рассказ об исследовании Дансгором ледяных кернов см.: Maiken Llock, Klima, kold krig og iskener (Aarhus: Aarhus University Press, 2006). Современный рассказ о Кэмп-Сенчури см.: Walter Wager, Camp Century: City Under the Ice (Chilton Books, 1962).

James Fleming, The Callendar Effect: The Life and Work of Guy Stewart Callendar (18981964) (Boston: American Meteorological Society, Springer, 2007); Ed Hawkins and Phil Jones, «On Increasing Global Temperatures: 75 Years after Callendar,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 139, no. 677 (2013): 1961–1963.

Подробный рассказ о событиях, описанных в этом параграфе, см.: Spencer Weart, «The Discovery of Global Warming,» https://history.aip.org/climate/; выжимку из этого ежегодно обновляемого онлайн-ресурса см.: The Discovery of Global Warming, 2nd ed. (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2008).

Heymann, «The Evolution.»

Roger Revelle, «Atmospheric Carbon Dioxide,» in Restoring the Quality of Our Environment: Report of the Environmental Pollution Panel, President's Science Advisory Committee (White House, 1965), 127.

Paul Edwards, «History of Climate Modeling,» WIREs Climate Change 2 (2011): 128–139.

Sam Randalls, «History of the 2 Degree Climate Target,» WIREs Climate Change 1 (2010): 598–605.

Paul Edwards, A Vast Machine: Computer Models, Climate Data, and the Politics of Global Warming (Cambridge, MA: MIT Press, 2010), 287–322.

Mike Hulme, «Problems with Making and Governing Global Kinds of Knowledge,» Global Environmental Change 20, no. 4 (2010): 558–564.

Janet MartinNielsen, «Ways of Knowing Climate: Hubert H. Lamb and Climate Research in the UK,» WIREs Climate Change 6, no. 5 (2015): 465–477.

В книге употребляется два разных термина: climatology – «климатология» как классическая наука об устойчивых погодных режимах в определенных местах планеты; и science of climate – (новая) «наука о климате», которая изучает глобальную климатическую систему и глобальные изменения климата. В русском языке то и другое называется климатологией, но здесь автор подчеркивает это различие, поэтому science of climate и climate science переводятся как «наука о климате». – Прим. пер.

Более подробно о культурной истории прогнозирования погоды в Америке см.: Jamie Pietruska, Looking Forward: Prediction and Uncertainty in Modern America (Chicago: University of Chicago Press, 2017).

Результаты исследования этого ледяного керна: Willi Dansgaard, S. J. Johnsen, and C. C. Langway Jr., «One Thousand Centuries of Climatic Record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet,» Science 166, no. 3903 (1969): 377380; Richard Alley, The TwoMile Time Machine: Ice Cores, Abrupt Climate Change, and Our Future (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2000).

Dansgaard, Johnsen, and Langway, «One Thousand Centuries,» 377–380.

Об истории климатологии см.: Woodward, The Ice Ages, chapter 8; H. Le Treut, R. Somerville, U. Сubasch, Y. Ding, C. Mauritzen, A. Mokssit, T. Peterson, and M. Prather, «Historical Overview of Climate Change,» in Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, ed. S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor, and H. L. Miller (Cambridge and New York: Cambridge University Press, 2007); Chris Caseldine, «Conceptions of Time in (Paleo)Climate Science and Some Implications,» WIREs Climate Change 3 (2012): 329–338; R. W. Fairbridge, «History of Paleoclimatology,» in Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments, ed. V. Gornitz (New York: Springer, 2009), 414–428; Matthias Dörries, «Politics, Geological Past, and the Future of Earth,» Historical Social Research 40, no. 2 (2015): 22–36.

Dansgaard, Johnsen, and Langway, «One Thousand Centuries,» 380.

Spencer Weart, «The Rise of Interdisciplinary Climate Science,» PNAS 110 (2013): 3658.

Wallace Broecker, «Absolute Dating and the Astronomical Theory of Glaciation,» Science 151 (1966): 299–304.

Wallace Broecker, «The Carbon Cycle and Climate Change: Memoirs of My 60 Years in Science,» Geochemical Perspectives 1 (2012): 276–277; Wallace Broecker, «When Climate Change Predictions Are Right for the Wrong Reasons,» Climatic Change 142 (2017): 1–6; Wallace Broecker, The Great Ocean Conveyor: Discovering the Trigger for Abrupt Climate Change (Princeton, NJ: Princeton University Press, 2010), 19–25.

George Kukla, R. K. Matthews, and J. M. Mitchell, «The End of the Present Interglacial,» Quaternary Research 2, no. 3 (1972): 261–269.

О роли, которую играли советские климатологи в дебатах об использовании аналогов, см.: Jonathan Oldfield, «Imagining Climates Past, Present and Future: Soviet Contributions to the Science of Anthropogenic Climate Change, 1953–1991,» Journal of Historical Geography 60 (2018): 41–51.

Barry Saltzman, Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change (San Diego, CA: Academic Press, 2002).

Alley, Two-Mile Time Machine, 21; J. Jouzel, «A Brief History of Ice Core Science Over the Last 50 Years,» Climate of the Past Discussions 9 (3 July 2013): 3711–3767.

Интервью автора, 10 апреля 2015 г.

Недавно были предложены другие объяснения осцилляций Дансгора – Оэшгера, в частности связанные с морским льдом или тропическими процессами, тогда как Карл Вунш предположил, что эти осцилляции могут представлять собой не глобальные, а локальные или региональные изменения, вызванные сдвигами ветрового поля вследствие взаимодействия с ледяным покровом. Amy Clement and Larry Peterson, «Mechanisms of Abrupt Global Change of the Last Glacial Period,» Reviews of Geophysics 46 (2008): 1–39; Carl Wunsch, «Abrupt Climate Change: An Alternative View,» Quaternary Research 65 (2006): 191–203.

. Global Change: Impacts on Habitability: A Scientific Basis for Assessment: A Report by the Executive Committee of a Workshop held at Woods Hole, Massachusetts, June 21–26, 1982, submitted on behalf of the executive committee on 7 July 1982 by Richard Goody (Chairman), NASA and Jet Propulsion Lab. Также см.: Earth Observations from Space: History, Promise, and Reality (Washington, DC: National Academies Press, 1995).

Global Change, 3–4.

. Toward an Understanding of Global Change: Initial Priorities for US Contributions to the International GeosphereBiosphere Program (Washington, DC: National Academies Press, 1988), v.

. Earth System Science: A Closer View, Report of the Earth System Sciences Committee, NASA Advisory Council (Washington, DC: NASA, 1988), 12.

Схема, ставшая известной как схема Бретертона, предположительно была разработана Берриеном Муром, будущим руководителем Международной геосферно-биосферной программы; см.: Sybil Seitzinger et al., «International GeosphereBiosphere Programme and Earth System Science: Three Decades of Co-Evolution,» Anthropocene 12 (December 2015): 3–16. Слова Берриена Мура; см.: «Berrien Moore, Earth System Science at 20,» Oral History Project, Edited Oral History Transcript, Berrien Moore III, interviewed by Rebecca Wright, National Weather Center, Norman, OK, 4 April 2011.

. Earth System Science, 19.

Gregory Good, «The Assembly of Geophysics: Scientific Disciplines as Frameworks of Consensus,» Studies in the History and Philosophy of Modern Physics 31, no. 3 (2000): 259–292.

Sybil P. Seitzinger, Owen Gaffney, Guy Brasseur, Wendy Broadgate, Phillipe Ciais, Martin Claussen, Jan Willem Erisman, Thorsten Kiefer, Christiane Lancelot, Paul S. Monks, Karen Smyth, James Syvitski, and Mitsuo Uematsu, «International GeosphereBiosphere Programme and Earth System Science: Three Decades of CoEvolution,» Anthropocene 12 (2015): 3–16.

. Earth System Science, 1.

Ibid., 5.

Ibid., 15 and 10.

Juergen Wiechselgartner and Roger Kasperson, «Barriers in the SciencePolicyPractice Interface: Toward a KnowledgeAction – System in Global Environmental Change Research,» Global Environmental Change 20 (May 2010): 276.

H. H. Lamb and M. J. Ingram, «Climate and History: Report on the International Conference on 'Climate and History,' Climatic Research Unit, University of East Anglia, Norwich, England, 8–14 July 1979,» Past & Present 88, no. 1 (1 August 1980): 137.

T. M. L. Wigley, M. J. Ingram, and G. Farmer, eds., Climate and History: Studies in Past Climates and Their Impact on Man (Cambridge: Cambridge University Press, 1985), 4.

Rudwick, Earth's Deep History, 4.

Ibid.

Появление этого термина и соответствующей группы специалистов можно датировать по выходу первого номера журнала «Динамика климата» в 1986 г.

Об истории программы семинаров по геофизической гидродинамике и другую полезную информацию см.: http://www.whoi.edu/page.do?pid=110017

В 1990 г., когда был опубликован первый доклад МГЭИК, пространственное разрешение (размер сетки) составлял около 500 км². Расчетная сетка распространяется горизонтально по всей земле и вверх, на всю атмосферу. Из-за очень малой плотности атмосферы по сравнению с поверхностью планеты она нарезается еще мельче – обычно с шагом в 1 км. К 1996 г. горизонтальное разрешение сократилось вдвое – до 250 км², к 2001 г. – до 180 км², а к 2007 г. – до 110 км² (к 2020 г. – до 10 км². – Прим. науч. ред.).

. https://eo.ucar.edu/staff/rrussell/climate/modeling/climate_model_resolution.html

Nadir Jeevanjee, «A Perspective on Climate Model Hierarchies,» Journal of Advances in Modeling Earth Systems 9, no. 4 (August 2017): 1760.

См., напр.: David Ferreira, John Marshall, Paul O'Gorman, and Sara Seager, «Climate at HighObliquity,» Icarus 243 (2014): 236–248.

Nadir Jeevanjee, Pedram Hassanzadeh, Spencer Hill, and Aditi Sheshadri, «A Perspective on Climate Model Hierarchies,» Journal of Advances in Modeling Earth Systems 9, no. 4 (2017): 1760–1771.

Под антиципацией понимается предвосхищение, предугадывание, представление о предмете или событии, возникающее до акта их восприятия, ожидание наступления события. – Прим. пер.

Caitlin De Silvey, Simon Naylor, and Colin Sackett, eds., Anticipatory History (Axminster, Devon: Uniform Books, 2011).

Один из примеров этого подхода см.: Alessandro Antonello and Mark Carey, «Ice Cores and the Temporalities of the Global Environment,» Environmental Humanities 9, no. 2 (2017): 181–203.

Mike Hulme, Suraje Dessai, Irene Lorenzoni, and Donald Nelson, «Unstable Climates: Exploring the Statistical and Social Constructions of 'Normal' Climate,» Geoforum 40 (2009): 197–206.

См., напр.: Gisli Palsson, Bronislaw Szerszynski, Sverker Sörlin, John Marks, Bernard Avril, Carole Crumley, Heide Hackmann, Poul Holm, John Ingram, Alan Kirman, Mercedes Pardo Buendía, and Rifka Weehuizen, «Reconceptualizing the 'Anthropos' in the Anthropocene: Integrating the Social Sciences and Humanities in Global Environmental Change Research,» Environmental Science & Policy 28 (2013): 3–13.3.

Тиндаль Д. Формы воды в виде облаков, рек, льда и ледников. – СПб., 1876.