В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (читаем книги .TXT) 📗

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

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

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

Атмосфера: «Как плотина на реке»

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

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

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

Тиндаль ликовал. «Экспериментировал весь день, – написал он в дневнике 18 мая 1859 г., радостно добавив: – Предмет полностью в моих руках!» Через три недели он выступил с лекцией на заседании Королевской ассоциации, на котором председательствовал принц-консорт Альберт, супруг королевы Виктории, продемонстрировав и пояснив свое открытие и его значимость. Там, на Албемарл-стрит, неподалеку от Пикадилли, было приведено «первое публичное, основанное на результатах экспериментов описание» парникового эффекта⁷.

«Как плотина на реке образует заводь, так и наша атмосфера, являющаяся барьером для испускаемых земной поверхностью (инфракрасных) лучей, приводит к повышению температуры у поверхности Земли, – пояснял Тиндаль. – Если бы не атмосфера, все растения, не переносящие отрицательной температуры, несомненно, погибли бы… Атмосфера впускает солнечное тепло, но ограничивает его выход, следствием этого является накопление тепла у поверхности планеты».

Тиндаль в своей лаборатории, по сути, разъяснил механизм парникового эффекта, разъяснил, как формируется климат и почему, как он выразился, «любое изменение» состава атмосферы «должно приводить к изменению климата». Также нашла подтверждение теория Луи Агассиса насчет ледникового периода: изменения концентрации газов в атмосфере «возможно, вызвали все те изменения климата, следы которых обнаруживают геологи».

Этим вклад Тиндаля в развитие науки не ограничился, и впоследствии он обрел всемирную известность. Он до глубокой старости регулярно приезжал в Швейцарию, взбирался на ледники и поднимался на горные вершины. Тиндаль, долгое время занимавшийся альпинизмом и не раз смотревший в лицо смерти, ушел из жизни в 1893 г. в 73 года при прозаических обстоятельствах: жена по ошибке дала ему, страдающему бессонницей, слишком большую дозу снотворного. Уходя из жизни, он прошептал: «Бедная моя любимая, ты убила своего Джона»⁸.

Аррениус: благотворный эффект потепления климата

Через год после смерти Тиндаля, в 1894 г., его дело продолжил шведский химик Сванте Аррениус. Аррениуса интересовало, как увеличение или уменьшение содержания углекислого газа – или углекислоты, как его называли в то время – влияет на климат. Он тоже хотел внести свою лепту в раскрытие механизмов ледникового периода, наступления и отступления ледников, а также «некоторых моментов геологической климатологии».

Ученая карьера Аррениуса складывалась не гладко. Его диплом кандидата наук долго не хотели признавать в Уппсальском университете. Но обосновавшись в Стокгольме, он обнаружил, что интерес к углекислому газу и ледниковому периоду у него вспыхнул с новой силой благодаря научному семинару, который проводился по субботам. После развода и утраты опеки над сыном у Аррениуса появилась масса свободного времени, и он с головой погрузился в утомительные расчеты, работая иногда по 14 часов в сутки, чтобы определить, как изменения концентрации углекислого газа влияют на климат.

Спустя год результаты были готовы. Аррениус сказал: «О влиянии поглощения тепла атмосферой на климат написано немало». Его расчеты показали, что уменьшение содержания углекислого газа в атмосфере наполовину вызовет снижение средней температуры на планете на 4–5 °С, а увеличение содержания углекислого газа вдвое – рост средней температуры на 4–5 °С. У Аррениуса не было суперкомпьютера, он пришел к таким выводам, выполнив огромное количество расчетов вручную. Тем не менее его результаты находятся в пределах диапазона, полученного при помощи современных моделей⁹.

Даже если Аррениус и предсказывал в какой-то мере глобальное потепление, то его перспектива совершенно не вызывала у него беспокойства. Он полагал, что содержание углекислого газа в атмосфере удвоится через 3000 лет и в любом случае ничего плохого в этом нет: увеличение концентрации углекислого газа не только сделает невозможным новый ледниковый период, но и позволит человечеству «наслаждаться более ровным и благоприятным климатом», особенно в «холодных районах планеты», что позволит «получать гораздо более обильные урожаи, чем сегодня». Одинокому шведскому химику, который не понаслышке знал, что такое долгая, холодная зима, такое будущее представлялось совсем неплохим¹⁰.

«Мой дед первым зазвонил в колокол, и люди тогда очень этим заинтересовались, – сказал его внук Густаф Аррениус, тоже известный химик. – Интерес был просто огромен, но не из-за угрозы, а из-за того, что жить станет гораздо комфортнее. Он считал, что будет просто замечательно, если в “северных краях” установится более мягкий климат. И к тому же углекислый газ будет стимулировать рост сельскохозяйственных культур – они начнут расти быстрее. Поэтому он и его современники только жалели, что, согласно расчетам, это произойдет еще очень нескоро»¹¹.

Но со временем тема углекислого газа и климата отошла на второй план. Сам Аррениус обратился к другим вопросам. В 1903 г. ему присудили Нобелевскую премию по химии – неплохо для человека, чей диплом кандидата наук поначалу не хотели признавать.

В последующие десятилетия мир стал гораздо более индустриальным. Главным топливом был уголь – как при производстве электроэнергии, так и в других отраслях промышленности, – что означало увеличение выбросов в атмосферу «углекислоты», т. е. углекислого газа. Климату же внимания практически не уделялось.