Этот причудливый рисунок украшал титульный лист рукописи XVII века De thermis (“О температурах”). Солнце выглядит подобающе задумчивым (NOAA Library Collection)

 

Глава 29

За горизонтом

Осенью 1930-го лорд Ротшильд давал обед, небывало торжественный даже по его меркам, в “Савой-отеле” в честь восточноевропейских евреев, бежавших в Британию из своих родных краев, становящихся все менее безопасными. Ведущим церемонии был Джордж Бернард Шоу, который мастерски представил почетного гостя: “Птолемей создал вселенную, которая просуществовала тысячу четыреста лет. Ньютон создал следующую вселенную, которая просуществовала триста лет. Эйнштейновская вселенная, как, я полагаю, вы все хотите услышать, будет существовать вечно, но я не знаю, сколько она просуществует”. Почетный гость громко рассмеялся, а когда пришло время ответной речи, упрекнул Шоу за упоминание “мифического тезки, который так осложняет ему жизнь”.

Вселенная, которую открыл Эйнштейн, существует уже более ста лет. Ее началом следует считать 1905-й, когда менее чем за год ученый написал четыре статьи, перевернувшие научный пейзаж. Первая из них, вышедшая в свет через три дня после его двадцатишестилетия, закладывала основы квантовой механики. Вторая направляла развитие ядерной и статистической физики. Оставшиеся две вводили теорию, позднее названную специальной теорией относительности, общая теория относительности последовала в 1915 году. Эти работы произвели революцию в нашем понимании природы гравитации, распространения света, концепций времени и пространства. Сколько еще продержится вселенная Эйнштейна, неизвестно, в 2005 году газета New York Times процитировала одного физика, прогноз которого звучал так: “Направление инвестиций указывает – что-то должно произойти, общая теория относительности не протянет еще две сотни лет”. Начало конца может скрываться в теории, возникшей еще до работ Эйнштейна 1905 и 1915 годов, – в квантовой механике, которая в числе прочего способствовала появлению абсолютно нового подхода к изучению солнечной энергии.

Новое мышление в физике началось за пять лет до эйнштейновского annus mirabilis, когда великий немецкий физик Макс Планк предположил, что любая энергия излучается в дискретных единицах, которые он назвал квантами (от лат. quantus – сколько). Как сформулировал Георгий Гамов, это было словно “можно выпить либо пинту пива, либо ничего, но не какой-то промежуточный объем”. Многие физики способствовали разработке этого неожиданного озарения, которое переопределило саму природу энергии, среди них Нильс Бор, Эрвин Шредингер, Вольфганг Паули, Макс Борн и Вернер Гейзенберг.

Подобно тому как эйнштейнова общая теория относительности применялась к взаимодействиям крупнейших объектов вселенной, квантовая механика описывала происходящее на атомном и субатомном уровнях, где явления полностью расходятся с нашим повседневным опытом. Например, квантовая частица (скажем, фотон – частица, не обладающая ни массой, ни зарядом) настолько невещественна, что способна перемещаться из одного пункта в другой без движения через промежуточное пространство: она просто перестает существовать в одном пункте, одновременно возникая в другом, – квантовый скачок. Это противоречит здравому смыслу: естественно предположить, что для перемещения из пункта A в расположенный на некотором расстоянии пункт C необходимо пройти сквозь нечто. Известно, как Нильс Бор ответил своему копенгагенскому студенту, который пожаловался на головокружение от квантовой механики: “Если кто-то скажет, что может размышлять о квантовых задачах без головокружения, это будет означать, что он ничего в них не понимает”. Брайан Кэткарт приходит на помощь:

Техника Планка имела существенный недостаток: она работала только в том случае, если вы отказывались от важной составляющей классических законов физики – принципа непрерывности. Этот принцип работает и на кухне: молоко “непрерывно” в том смысле, что любое требуемое количество может быть отмерено и добавлено при готовке, в то время как яйца “дискретны” – только извращенная кулинарная книга будет требовать взять четверть яйца… Это стало первым намеком на пределы чувственного восприятия: законы физики, применяемые в наблюдаемом мире, могут и не действовать на атомном уровне [874] .

Эти законы было не так просто принять. Совсем недавно, в 1999 году, на одной физической конференции был проведен опрос о квантовой механике. Из девяноста опрошенных только четверо ответили, что принимают стандартную интерпретацию, вытекающую из постулатов Бора – Планка, а целых пятьдесят отметили галочкой вариант “Ничто из вышеперечисленного, затрудняюсь ответить”. Но квантовая теория работала тогда и работает сейчас: она объясняет и предсказывает явления, для которых нет других объяснений. Классическая физика является детерминистской: если A, то B; пуля, выпущенная в окно, разбивает стекло. В квантовом мире это будет истинно лишь в большинстве случаев. В квантовой физике возможны случаи, когда квантовые частицы, ведя себя не как частицы, а как волны, проходят сквозь силовое поле так, как если бы “пушечное ядро прошло нетронутым сквозь крепостную стену”– явление, получившее название “туннельный эффект”. Это было продемонстрировано важнейшим экспериментом, проведенным в 1909 году: радиоактивные элементы испускали частицы, на пути которых помещалась тонкая пластина золотой фольги, и лишь очень незначительное их число отражалось от пластины – Резерфорд назвал это явление таким же невероятным, “как если бы вы выстрелили по листу папиросной бумаги пятнадцатидюймовым снарядом, и он бы отразился”. За следующие сорок лет ученые прошли путь от начального знания о протонах и нейтронах, составляющих атомное ядро, до понимания основ термоядерного синтеза, на котором работает Солнце. Этот процесс может объяснить только квантовая физика, в рамках классический физики синтез атомных ядер невозможен, потому что все ядра несут положительный заряд и, соответственно, отталкиваются друг от друга. Как сказал один крупный физик, “согласно классической физике две частицы с одинаковым зарядом будут отталкивать друг друга, как если бы они чувствовали друг у друга плохой запах изо рта”. Классическая физика отрицает возможность того, что два протона внутри звезды могут достичь такой скорости, чтобы, прорвав электромагнитные поля друг друга, слиться в единое ядро. Но туннельный эффект позволяет протонам преодолевать барьер электромагнитного отталкивания. В условиях высокой температуры и плотности – результат гравитации солнечной массы – протоны преодолевают обычные силы отталкивания и сливаются, образуя стабильные ядра гелия, а избыток массы переходит в излучаемую энергию. И вот перед нами вовсю сияет Солнце – живое доказательство несовершенства классической физики.

После того как квантовая теория получила широкое признание, было открыто так много различных частиц, что физикам теперь приходится заглядывать в специальную “Памятку о свойствах квантовых частиц” (Particle Properties Data Handbook), а обычные люди развлекаются тем, что носят футболки со смешными надписями наподобие знаменитой Protons have mass? I didn’t even know they were Catholic”. Была составлена таблица из шестнадцати элементарных частиц, двенадцать из которых относились к материи (и назывались фермионами), а четыре (бозоны) были носителями взаимодействий между частицами. Фермионы, эти базовые кирпичики материи, делятся на лептоны (от греч. λεπτός – легкий), или кварки.

Кварки никогда не встречаются изолированно, только группами по три (барионы) или по два (мезоны); вообще кварки в связанном состоянии относятся к группе адронов. Более сложные объекты – протоны, нейтроны, атомы, молекулы, здания и люди – в основном состоят из фермионов. “Если бы я мог запомнить названия всех этих частиц, я бы стал ботаником”, – жаловался Энрико Ферми, даром что самая большая группа частиц носит его имя. К фермионам также относится частица нейтрино, которая известна крайне слабым взаимодействием с остальными частицами, что делает ее очень сложной для обнаружения – триллионы нейтрино ежесекудно проносится сквозь наши тела. Известный исследователь нейтрино Джон Бэколл называл такие цифры: “Солнечное нейтрино, проходящее Землю насквозь, имеет менее одного шанса на тысячу миллиардов наткнуться на земное вещество… Около сотни миллиардов солнечных нейтрино проходят сквозь ноготь вашего большого пальца каждую секунду, не привлекая ни малейшего вашего внимания”. Джон Апдайк сочинил:

Последними обнаруженными квантовыми частицами стали W– и Z-бозоны в 1983 году, затем t-кварк (он же топ-кварк и истинный кварк) в 1995-м и тау-нейтрино в 2000-м, так что субъядерный мир все еще пребывает в процессе открытия.

Со времен Галилея мы все больше узнаем о форме Солнца, его размере, вращении и пятнах, массе и плотности, характере движения. Мы научились измерять его возраст и записывать его инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, радиоктивные выбросы, циклы активности, протуберанцы и хромосферу, корону, химический состав, спектр поглощения и спектр излучения, радиоволны, рентгеновское излучение, нейтринное излучение, корональные дыры и колебание всего светила как небесного тела. Несмотря на этот обширный список, к нашему вящему смирению, многие элементарные солнечные процессы только сейчас проясняются: как генерируется его магнитное поле, как нагревается атмосфера, почему из Солнца вырываются языки пламени, хотя сама звезда не горит. А некоторые процессы до сих пор не поддаются объяснению. Что создает корону, почему она нагревается до таких высоких температур? Почему меняются солнечные магнитные полюса? Где зарождается солнечный ветер и как далеко он распространяется? Как можно защититься от солнечного магнетизма? Даже природа солнечных пятен до сих пор не совсем ясна. Нам еще предстоит долгая дорога.

Три уровня исследований стремятся ответить на эти вопросы, и слово “уровни” здесь вполне буквально – на уровне земли, небес и под землей; вместе они образуют тройственную структуру этой главы.

Ученые сходятся в том, что Солнце работает на термоядерных реакциях, которые сплавляют легкие элементы в более тяжелые, преобразуя массу в энергию. Продемонстрировать истинность этого предположения, впрочем, достаточно сложно, поскольку ядерная горелка находится глубоко внутри звезды и традиционные инструменты фиксируют только испускаемые внешними слоями частицы. 97 % этой энергии состоят из фотонов, а 3 % вырываются наружу в форме двухсот триллионов триллионов триллионов нейтрино каждую секунду. Именно анализ нейтрино дает нам лучший метод изучения действия термоядерной реакции, поскольку они превосходят числом все прочие частицы в соотношении миллиард к одному.

Нейтрино крайне сложно зарегистрировать – у них мизерная масса (долго считалось, что ее вообще нет), они путешествуют со скоростью света и в процессе меняют свойства. Вольфганг Паули признавался: “Я сделал ужасную ошибку. Я постулировал частицу, которую нельзя обнаружить”. Апдайк дополнял: “Сквозь нашу планету идете бесстрастно. / Что газ вам тончайший, / Что толстые стены”. Нейтрино проходят сквозь обычную материю (не только человеческие тела, но и сам земной шар), словно она прозрачна, для них все сродни вакууму. Только в конце 1960-х была выработана идеальная конструкция – Рэймонд Дэвич и Джон Бэколл создали детектор нейтрино из заброшенной шахты под городом Лид, штат Южная Дакота: огромная цистерна, которая находится на глубине 1,5 км под землей, наполненная почти 400 тыс. л тетрахлорэтилена – простой чистящей жидкости, крайне чувствительной к нейтрино, каждое из которых, реагируя с хлорином, производит радиоактивный изотоп аргона. Это может работать только под землей, поскольку детектор должен быть экранирован от беспрерывного ливня других субъядерных частиц, многие из которых произошли вне солнечной системы.

Детектор нейтрино сооружен почти в километре под землей в заброшенной шахте в Японии. Гигантский резервуар из нержавеющей стали, 40 м в высоту и в ширину заполнен 50 тыс. т воды высокой очистки. Стенки резервуара усеяны 13 тыс. световых датчиков, призванных улавливать вспышки, которые производят электроны, образующиеся в результате столкновения нейтрино с водой. Такова по необходимости сложная методика исследования работы Солнца (Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo)

Около двадцати раз в день нейтрино сталкиваются с нейтроном, создавая небольшую вспышку. Сеть из 9600 фотоуловителей, покрывающих сосуд, улавливает вспышку, которая затем анализируется на предмет получения данных о нейтрино, вызвавшем вспышку. Именно так Бэколл сделал свое открытие, прозванное “проблемой нейтрино”. Дело в том, что Земли достигает очень незначительное число нейтрино – между одной третью и половиной ожидаемого количества. Достаточно сложно придумать объяснение для такой недостачи. Где же остальные? Неужели ошибка в расчетах? Бэколл писал: “Самая образная идея [заключалась в том, что] нейтрино имели двойную природу… Эту необычную гипотезу будет трудно проверить, но от нее не так легко отмахнуться”. Он пошел дальше, заявив, что самое впечатляющее решение предложил Стивен Хокинг: солнечное ядро должно содержать небольшую черную дыру.

Эта проблема действительно беспокоила физиков, астрофизиков и космологов все последующие тридцать лет (дополнительно усложняет ситуацию то, что у нейтрино только одна ориентация – они вращаются во время движения, но только в обратную сторону относительно направления движения, как левосторонние штопоры. Многолетний редактор журнала Nature Джон Мэддокс вопрошал: “Что такого в нашем мире, что он подходит только левосторонним нейтрино?”). Было предложено много разнообразных решений проблемы, включая такие идеи: солярные модели неверны, температура и давление внутри Солнца значительно отличаются от тех показателей, которые приняты в существующей теории; термоядерные процессы в солнечном ядре могут временно прекращаться, а поскольку энергия доходит от ядра до внешних слоев за тысячи лет, эта пауза может проявиться через тысячу лет, но пока мы о ней не знаем.

В 2001 году появился ответ. Нейтрино за время путешествия к Земле могут меняться и принимать еще две формы, отличные от той, что встречается внутри Солнца, и недетектируемые старым оборудованием. Ученые предложили три вида: электронное нейтрино – солнечное, мюонное и тау-нейтрино (когда открыли мюонное нейтрино, один физик пошутил: “А это кто заказывал?”). В результате широкомасштабного статистического анализа было обнаружено, что около 35 % нейтрино, достигающих Земли, – это электронные нейтрино, остальные 65 % состоят из мюонных и тау-нейтрино. Теперь, когда все три типа можно было тщательно проследить, общее число нейтрино хорошо укладывалось в рамки более ранних предсказаний. Физика Солнца была отмщена. Как мне сказал один из ее представителей, “считалось, что мы тупые, потому что делаем что-то не то. Мы знали все о взаимодействии нейтрино с частицами, мы знали вообще все, так что если мы не могли проследить их движение от Солнца – ну, это была не проблема физики, а проблема физики Солнца, дескать, у этих ребят ничего не получается. Но все оказалось наоборот: у нас-то все было правильно”.

Тем не менее решение 2001 года остается лишь “лучшей теорией”, и кто скажет, будет ли оно подтверждено, и если будет, то когда! Одна из проблем заключается в том, что изучаемая материя микроскопически мала. Как говорил персонаж из пьесы Тома Стоппарда “Хэпгуд”, “когда все становится очень маленьким, это полное безумие, не представляешь, насколько маленьким все это может быть, тебе кажется, что знаешь, но на самом деле не знаешь… Каждый атом как собор”. Еще один наблюдатель извне, из ненаучного мира, Билл Брайсон, начинает свою “Краткую историю почти всего на свете” жалобой на то, что протон “просто крайне мал… Крошечная точка над буквой i содержит их около 500 000 000 000 штук, что значительно больше числа секунд, составляющих полмиллиона лет”. Эта мысль оказывает ошеломляющий эффект – мельчайшая вещь на свете содержит в себе ключ к одной из самых крупных.

Но вернемся к происходящему в воздухе. Со времен Второй мировой развитие солнечной астрономии происходило такими быстрыми темпами, что открывающиеся горизонты поражали не меньше, чем приоткрывающееся субъядерное царство. На тот момент для приближения к Солнцу использовались ракеты. В 1920-х первые ракетные прототипы создавал Роберт Годдард (1882–1945), которого высмеивали со всех сторон; известно, что газета New York Times объявила Годдарда невежей, “не знающим того, что знают студенты университетов”, и издевательски назвала его эксперименты “дурью Годдарда”. Любые подобные попытки воспринимались как фантазии, место которым в кино или комиксах: считалось, что двигаться в вакууме невозможно, поскольку не от чего отталкиваться. Несмотря на это, 15 ноября 1936 года группа студентов Калтеха, известная под именем Suicide Squad (Отряд смертников), наскребла достаточное количество дешевых компонентов двигателя, чтобы имело смысл попытаться. Они отправились в Арройо-Секо, каньон у подножия горной цепи Сан-Габриэль, где и провели тестовый запуск небольшой ракеты. Пока испытатели прятались в укрытии за мешками с песком, двигатель проработал 3 с, а затем отсоединился шланг подачи кислорода, залив всю площадку огнем. Вскоре состоялись повторные попытки, и наконец, на четвертый раз, 16 января 1937 года, двигатель проработал достаточно долго, 44 с, чтобы металлическое сопло нагрелось докрасна. Ракета взлетела.

Эти шумные и взрывоопасные эксперименты со временем были признаны неподходящими для университетских кампусов, но к тому времени процессом уже заинтересовались потенциальные спонсоры. В 1938 году аэронавигационную лабораторию Калтеха неожиданно посетил глава ВВС США, а в течение еще пары лет в окрестностях Пасадены был построен специальный полигон с лабораторией. Три испытательных стенда и несколько вагончиков, покрытых рубероидом, – так заявила о себе будущая Лаборатория реактивного движения (ЛРД). Первое значительное финансирование поступило со стороны ВВС, которым требовались небольшие ракеты, чтобы помогать тяжелым самолетам взлетать с коротких взлетных полос. После удачной разработки и Перл-Харбора армия захотела еще, и ЛРД начала разрабатывать наводящиеся ракеты. Но это было самое начало без всякой связи с исследованиями Солнца.

15 ноября 1936 года: студенты Калтеха, прозванные “Отрядом смертников” из-за их частых неудач, в день первой попытки запуска ракеты в космос. Благодаря их упорству мы сегодня отправляем ракеты на Солнце (Courtesy of NASA)

Вторая мировая война сильно помешала физикам Солнца, но она же заложила основу их будущего процветания. Британские и американские ученые, работавшие с радарами, обнаружили, что Солнце излучает радиоволны (сначала принятые за немецкие радиопомехи), а физики Солнца и со стороны стран Оси, и со стороны союзников участвовали в прогнозировании погоды. Немецкие ученые пытались наблюдать за Солнцем за пределами земной атмосферы с помощью “орудия возмездия” – ракет “Фау-2”. У них ничего не получилось, но инициатива проложила дорогу многим последователям.

Весной 1942 года Вернер фон Браун (1912–1977), технический директор проекта по разработке “Фау-2”, пытаясь придать программе научное наполнение, обратился к физику Эриху Регенеру с просьбой разработать некую специальную “начинку” и конусообразный нос. Наиболее сложным прибором, который разработал Регенер, стал спектрограф ультрафиолета, предназначенный для сопоставления уровня озона в атмосфере с высотой над уровнем моря. Тем временем сотни ракет изготавливались для своей первоначальной, разрушительной миссии. Первые ракеты из более чем 3 тыс. изготовленных сорвались в полет в сентябре 1944-го, и Британский военный кабинет всерьез обсуждал, впервые за всю войну, возможность эвакуации Лондона. Эти ракеты (каждая несла около 750 кг взрывчатки) внушали особенный страх, поскольку двигались быстрее воздуха и прибывали без всякого звукового предупреждения.

В декабре, не обращая внимания на нависший над Рейхом неминуемый разгром, фон Браун назначил запуск исследовательского прототипа на январь 1945 года. К середине января все было готово к запуску, но он так и не состоялся. Последние “Фау-2” обрушились на Англию в конце марта, шестью неделями позже Советская армия уже взяла Берлин. Когда Германия пала, специальное подразделение американской разведки собрало всех сто восемнадцать сотрудников фон Брауна и все доступные компоненты “Фау-2”, которых оказалось достаточно для сотен ракет. Значение этой находки не осталось незамеченным западными лидерами. Лео Голдберг, будущий научный руководитель астрономических программ НАСА, писал коллеге:

Если спросить у нас, какая технология могла бы одним движением отправить в утиль почти все учебники по астрономии, уверен, мы ответили бы одинаково, а именно – спектроскопия Солнца, проведенная вне земной атмосферы… Ракета “Фау-2” способна подниматься на высоту в 60 миль, а с помощью наработанных во время войны управляющих механизмов возможно направить эту ракету прямо на Солнце [890] .

В 1944 году Лаборатория реактивного движения формально стала армейским предприятием, находящимся по контракту под управлением Калтеха. Между 1945 и 1957 годами несколько небольших устройств были действительно запущены за пределы атмосферы для наблюдения за солнечным рентгеновским и крайнеультрафиолетовым спектрами (в процессе все основательно выгорали). Создалось своего рода сообщество “Фау-2”, неформальный комитет, который производил эксперименты в таких областях, как атмосферное давление, распространение радиоволн, космическое излучение, температура и солнечное излучение. Только в 1946–1947 годах физики смогли установить инструменты для фотографирования солнечного ультрафиолетового спектра на одиннадцати ракетах из двадцати восьми запущенных. С этого началась УФ-астрономия, а физика Солнца выделилась в отдельную дисциплину.

Британские и американские ученые стали опираться на солнечные данные в предсказаниях магнитных бурь и поведении ионосферы (то есть той части земной атмосферы, в которой Солнце воздействует на передачу радиоволн). ВМФ США стал использовать эти прогнозы для определения радиочастот, нужных в слежке за советскими подводными лодками. Эта деятельность ученых не играла значительной роли во время холодной войны, но все же оказалась достаточно важной, чтобы физика Солнца перешла под контроль военных.

К 1953 году четырнадцать из пятидесяти мировых обсерваторий, проводящих визуальное наблюдение за Солнцем, были оборудованы коронографами (специальными телескопами, которые, блокируя часть солнечного света, позволяют ученым видеть Солнце более четко); между 1945-м и 1951-м порядка 70 % публикаций в новорожденной отрасли, радиоастрономии, были посвящены ее солнечным аспектам. В 1955 году правительство США объявило о планах запуска сателлита в течение Международного геофизического года – восемнадцать месяцев с июля 1957-го по декабрь 1958-го, – и к проекту присоединились девяносто пять обсерваторий и астрономических станций по всему миру. И тут грянул гром.

Четвертого октября 1957 года Советский Союз запустил свой спутник – простую сферу весом около 85 кг и диаметром 60 см, которая, по словам газеты New York Times, “изменила все: историю, геополитику, научный мир”. “Разнесшийся по всему миру бип-бип-бип”вверг Соединенные Штаты в кризис неверия в собственные силы, подтолкнул к лихорадочному ракетостроительству и стимулировал обильное финансирование научных и инженерных исследований, направленных на сохранение безопасности и престижа Америки. После спутника повестку космических исследований стали диктовать политики и военные.

В январе 1958 года президент Эйзенхауэр создал Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА), а ЛРД была переведена под его контроль. Тогда же на орбиту был выведен Explorer 1 – “к единодушному вздоху облегчения обеспокоенной американской публики”. Делая оборот вокруг Земли каждые 113 мин, этот аппарат радировал данные о температуре, метеоритах и радиации. Еще больше приборов устанавливалось на стратосферных воздушных шарах, высотных самолетах и ракетах, а ученые, занимающиеся Солнцем, получили новые телескопы или значительно усовершенствовали старые. Между 1957-м и 1975-м сообщество физиков Солнца приблизительно удвоилось: в 1967 году появился журнал Solar Physics: A Journal for Solar Research and the Study of Solar Terrestrial Physics, который вскоре начал публиковать более двухсот статей в год. Начиная с 1959 года американская и советская программы посылали все более и более сложные космические аппараты во все более и более продолжительные полеты.

7 марта 1962 года НАСА запустило Орбитальную солнечную обсерваторию – 1, которая получала энергию от солнечных фотоэлементов и своей средней секцией постоянно ориентировалась на Солнце. Это было безусловным успехом, но в начале 1964-го космическая программа претерпела серьезное сокращение финансирования, связанное с разрушительной неисправностью одного сателлита в Космическом центре Джона Ф. Кеннеди, когда погибли три инженера, и с неудачным запуском третьей орбитальной обсерватории, когда ракета дала импульс раньше, чем нужно. В конце 1965 года проект Advanced Orbiting Solar Sattelite был свернут, в течение еще четырех лет администрация Никсона завершила программу, в рамках которой строилась лунная ракета “Сатурн-5”, одним движением отказав человечеству “в вездесущем присутствии по всей солнечной системе”.

Но от использования космических аппаратов для наблюдений за Солнцем было невозможно отказаться, и вскоре НАСА возобновило программу, запустив “Солнечную лабораторию – 3”, а также приступив к наиболее амбициозному проекту – управляемой людьми космической обсерватории Skylab Apollo Telescope Mount. Автоматическая версия “Скайлэб” была запущена в мае 1973 года, она несла на борту четыре прибора – спектрограф ультрафиолета и спектрогелиограф (стоимостью 40,9 млн долларов), спектрогелиометр ультрафиолета (34,6 млн), коронограф белого света (14,7 млн) и рентгеновский телескоп (относительно дешевый, всего 8,3 млн). Расходы такого уровня означают, что практически все финансовые вливания в астрономию были сделаны за последние сорок лет.

Впрочем, именно в эту декаду (1971–1980) национальные приоритеты сместились в сторону от науки по двум основным причинам. Во-первых, по экономической: расходы на войну во Вьетнаме, рост цен на нефть в странах ОПЕК, расходы, требуемые на социальную программу и вопросы окружающей среды, вызывали сомнение в целесообразности финансирования всяких внеземных технологий. Вторая была политической: ученые часто оказывались в жесткой оппозиции американской внешней и военной политике, что поднимало вопрос, не тратятся ли деньги на поддержание непатриотических элементов. Физика Солнца пострадала особенно сильно: в официальном докладе отмечалось, что к концу 1970-х она превратилась в изолированную область исследований, недофинансировалась и оставалась недостаточно изученной. Астрономы в целом оставались “в значительной степени в неведении или их это не волновало”. Финансовые проблемы и сокращения программ продолжались, ситуация еще сильнее обострилась в январе 1986-го, когда над Флоридой взорвался космический челнок “Челленджер” вместе со всей командой. НАСА на четыре года отложило запуск “Улисса”, космического аппарата для наблюдений над солнечными полюсами, и отменило разработку крупного солнечного телескопа, которую планировало ранее.

Европа тоже не отставала от Америки в сокращении космических программ: еще в далеком 1976 году Гринвичская обсерватория прекратила фотографирование солнечных пятен после ста двух лет беспрерывной работы, а четырьмя годами позже правительство Швейцарии закрыло центр сбора статистики по солнечным пятнам. Но исследователи все равно не сдавались и с 1970-х годов сделали немало замечательных открытий. Самым заметным из всех стало то, что позже назвали солнечным ветром.

Вернемся немного назад. В 1951 году немецкий астроном Людвиг Бирман (1907–1986) предположил, что хвосты комет постоянно повернуты от Солнца не в результате действия света, а благодаря потоку частиц, которые отражают ионы кометных хвостов. Отталкиваясь от идеи Бирмана, физик-теоретик Юджин Н. Паркер (р. 1927) из Чикаго предположил, что такой поток частиц вызван постоянным колоссальным расширением короны (на миллионы миль в час), которое он назвал солнечным ветром, чтобы подчеркнуть динамический характер процесса. Этот ветер движется внутрь на северном полюсе Солнца и вовне – на южном. Как утверждает Паркер, на яркость солнечной поверхности особенно воздействуют вертикальные течения. Воздействие ветра на Землю крайне слабо в сравнении с солнечным излучением (от него не шевельнется даже волосок на голове), но он воздействует на магнитные поля в межпланетном пространстве, продолжая силовые линии короны вглубь солнечной системы. Среди различных гипотез Паркера была и такая: собственное магнитное поле Земли было “вытянуто” этими ветрами таким образом, что стало по форме ближе к капле, чем к сфере.

В конце 1950-х немецкий геофизик Юлиус Бартельс сопоставил солнечный ветер с его потенциальным источником на Солнце – “М-областями” (М здесь вполне уместно, от англ. mystery – тайна), зонами необъяснимо низкой корональной эмиссии. Ученые в МТИ (Массачусетском технологическом институте) предприняли попытки измерить эти области с помощью зонда, запущенного с Explorer 1 25 февраля 1961 года; он замерял плотность потока, его скорость и направление. Mariner 2, запущенный годом позже, установил, что Солнце постоянно извергает на скорости 400–700 км / с (иногда доходя до 1250 км / с) потоки плазмы, температура которой растет или падает вместе со скоростью. У короны оказалось достаточно энергии, чтобы выплескиваться далеко в космос.

За этим в исследованиях последовала заметная пауза, в том числе, возможно, из-за сокращений, но заведомо и по той причине, что многие ученые не приняли предположений Паркера. В августе 1977-го был запущен Voyager 2, который обнаружил еще более сильный солнечный ветер на еще более далеких от Солнца планетных орбитах. Стало совершенно очевидно, что из внешней атмосферы Солнца действительно без устали извергаются постоянные волны частиц. Паркер получил признание: материя разбрызгивалась Солнцем “как струи воды, бьющие из вращающейся насадки газонного фонтанчика”.

В 1978 году в докладе для Совета по космическим исследованиям Национальной академии Паркер заявил: “Наше дневное светило находится на пороге того, чтобы открыть нам ряд явлений, на первый взгляд не поддающихся рациональному объяснению… но в конечном итоге стимулирующих понимание новых процессов… как в физике, так и в астрофизике”. В более поздней работе он заключил, что физика Солнца – “мать астрофизики”. Ведь

температура, светимость, масса и радиус Солнца должны были стать известны прежде, чем появились серьезные основания утверждать, что далекие звезды также являются солнцами. Так и газообразная природа Солнца установилась прежде, чем концепция светящейся газовой сферы, самоподдерживающейся и воздействующей на самое себя гравитацией, смогла получить количественное развитие и позволить оценить физические условия в глубине звезды [902] .

Если вкратце, наблюдается естественный прогресс в постижении Солнца. Этот прогресс значительно ускорился полувековой чередой открытий. Когда Паркер писал эти слова, ученые уже создали трехмерные модели, разметили на них межпланетные магнитные линии и начали исследовать динамику солнечных бурь. Voyager 1 (запущенный через две недели после своего преемника, 5 сентября 1977 года) до сих пор действует, хотя и уходит все дальше от Солнца, находясь от него уже на расстоянии в 15,5 млрд км. Он вошел в зону гелиопаузы, где солнечный ветер находится в равновесии с окружающей межзвездной средой. Около 2015 года он покинет солнечную систему и направится в открытое межзвездное пространство.

Сейчас почти каждый год запускается по новому аппарату. Вероятно, самой важной из всех солнечных миссий стал проект SOHO (декабрь 1995-го) – среди множества его функций было раннее предупреждение о массовых выбросах, могущих повредить астронавтам, а также предупреждение (за три дня) о солнечных волнениях, направленных в сторону Земли. Проект TRACE (Transition Region and Coronal Explorer, 1998) фотографирует солнечную фотосферу, переходную зону и корону. Stardust (1999) вернулся на Землю в начале 2006 года с миллионом пылинок (весящих в совокупности не больше нескольких крупинок соли), собранным за время трех оборотов вокруг Солнца; Cluster 2 (2000), совместный проект НАСА и европейских космических структур, запустил четыре аппарата для анализа происхождения солнечных пятен, а также наблюдения за взаимодействием солнечного ветра и прочих намагниченных частиц. В августе 2003-го, после двадцати трех лет подготовки, на орбиту был выведен космический телескоп “Спитцер”. Эта четвертая и последняя из крупнейших обсерваторий НАСА мониторит тепло, излучаемое небесными телами, и фиксирует то, как первичная материя образует галактики: одна из галактик, Сомбреро, предположительно содержит 800 млрд солнц. Впоследствии, в конце 2006 года, к ним присоединились еще две: STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory – Обсерватория солнечно-земных отношений, два космических аппарата НАСА, которые в стереорежиме отслеживают масштабные солнечные электромагнитные бури), и японская Hinode (“Восход”; в японской традиции спутники получают имя только после благополучного выхода на орбиту). Телескоп Hinode вскоре начал посылать эффектные изображения солнечных пятен и бурь, одни из самых красивых в истории. В 2010 году НАСА запустило Обсерваторию солнечной динамики, спроектированную для изучения причин вариабельности Солнца и его воздействия на Землю; это был первый запуск в рамках программы “Жизнь со звездой” (Living with a Star, LWS).

Мы до сих пор не знаем даже приблизительно, сколько объектов (скажем, размером больше скромного домика) вращается вокруг Солнца, потому что нам не хватает наблюдательных мощностей. В данный момент на орбите находится около сорока рукотворных исследовательских аппаратов, из них функционируют менее шести, остальные – бесполезный шлак. Зато там целая тьма телевизионных и прочих спутников – тем, кто контролирует запуски, приходится быть аккуратнее. Например, в сентябре 2003 года четырнадцатилетний зонд “Галилео”, который занимался исследованием Юпитера и его шестидесяти трех (на тот момент) известных лун, а также посылал на Землю важную информацию о солнечном ветре, был осознанно направлен в кипящую атмосферу гигантской планеты, чтобы не столкнуться с Европой – юпитерианской луной, на которой может присутствовать жизнь.

Начиная с 2004 года в космос было запущено как минимум восемьдесят коммерческих спутников, а в следующем десятилетии предполагается запуск еще по меньшей мере двадцати. Новое поколение сверхбогатых предпринимателей, выросших на восхищении космосом, вливает деньги в создание ракет всех типов и размеров. Питер Диамандис, основатель Ansari X Prize (награда размером в 10 млн долларов за запуск пилота в космос без государственного финансирования), говорит, что, поскольку энергия и минералы находятся в космосе, “первые триллионеры будут возникать тоже в космосе”. Экономические соображения будут играть более значительную роль в освоении межпланетных пространств, чем политические.

Пол Дж. Аллен, основатель Microsoft, оплатил постройку SpaceShipOne – небольшого пилотируемого космического аппарата, который выиграл X Prize в 2004 году. Элон Маск, основатель PayPal, разрабатывает ракеты в своей компании SpaceX; Джеффри П. Безос, основатель Amazon.com, разрабатывает ракеты на площадке в западном Техасе.

Впрочем, пока НАСА удерживает лидирующие позиции в исследованиях. Лабораторией реактивного движения я был в 2007 году приглашен на заседание комитета, рассматривающего установку устройства солнечного мониторинга на Луне. Конгресс рассматривает проект сооружения станции, работающей на солнечном питании, с постоянным присутствием человеческой команды на северном или южном полюсе Луны, где нет недостатка в солнечном свете и, возможно, имеются запасы воды. Но еще более сенсационное предприятие, ради которого я и ездил в основном в Пасадену, – это, вероятно, самый амбициозный беспилотный спутниковый проект за всю историю космических запусков.

Лаборатория реактивного движения с гордостью существует без всякого имени – ее сотрудникам достаточно простого названия. “Мы единственное место такого рода, которое не названо в честь кого-то великого, – рассказал мне один сотрудник лаборатории, перечисляя космические центры Годдарда, Джонсона, Кеннеди, Джорджа Маршалла и Джона Стенниса, – и это, типа, круто”. Да и место само крутое: примостившись на краю национального лесного заповедника в 23 км от центра Лос-Анджелеса, оно занимает площадь в 177 акров и попадает в юрисдикцию сразу двух городов – Пасадены и Ла-Каньяда-Флинтриджа, – которые соперничают за право значиться в адресе ЛРД. В лаборатории работает около 5 тыс. сотрудников на полный рабочий день и еще несколько тысяч ежедневно по контракту. Место производит впечатление небольшого городка со своими традициями (например, ежегодная коронация мисс Управляемая Ракета, позднее ставшей королевой Открытого Космоса, пока конкурс не закрылся без объяснения причин в 1970-м) и с комически строгими процедурами безопасности (хотя справедливости ради надо отметить, что однажды страдающий от наркозависимости молодой сотрудник действительно продал спутниковую программу разведки Советам – этот эпизод нашел отражение в книге и фильме “Агенты Сокол и Снеговик”).

Я должен был интервьюировать двух ученых, работаюших над зондом Solar Probe Plus; мои собеседники – доктор Нейл Мерфи, руководитель группы, астрофизик родом из Манчестера сорока с небольшим лет, прибыл в Пасадену в 1999-м, после работы над “Галилео”, и Марко Велли, которого сам Мерфи охарактеризовал как “умнейшего парня во всей ЛРД”, последние несколько лет исполняет обязанности руководящего научного сотрудника лаборатории, сохраняя за собой пожизненный профессорский пост в Университете Флоренции. Мы с Мерфи устраиваемся в небольшой переговорной комнате без окон, затерявшейся в глубине исследовательской зоны ЛРД. “Столетиями мы говорили о том, что история длится значительно больше, чем мы полагаем”, – говорит он мне.

Потом мы спросили себя: а где Солнце берет всю свою энергию? Ее огромные запасы, связанные магнитным полем. Похоже, это и есть самая интересная вещь на Солнце.

Так что следующий вопрос назревает сам собой: мы знаем источник солнечной энергии, но знаем ли мы, как он работает?

Что мы на самом деле ищем – это волны, запертые внутри Солнца. Мы разрабатываем Solar Probe уже почти тридцать лет, потому что единственный способ понять тепловые процессы Солнца – это по-настоящему приблизиться к нему. Нет простой формулы той динамо-машины, которая работает внутри Солнца [909] .

В истории Solar Probe были подъемы и спады, но он всегда считался проектом за пределами возможностей НАСА. Нейл Мерфи уверен, что текущее состояние разработки даст результат – запуск увенчается успехом в наблюдении за процессом формирования плазмы. У астрономов принято измерять размеры планет и звезд в солнечных радиусах. Как объяснил Мерфи, десять солнечных радиусов – немногим больше чем 7 млн км – достаточно близкая дистанция, чтобы любой объект моментально вышел из строя. Но Solar Probe Plus каким-то образом рассчитывает устоять.

Я начал терять почву под ногами, и мой собеседник замедлил темп. Плазма, пояснил он, – это “четвертое агрегатное состояние”, традиционно их насчитывается три – твердое тело, жидкость и газ. Образованная из ионизированных атомов плазма является самой распространенной формой материи во вселенной, из нее состоит Солнце, другие активные звезды и межзвездный газ. “По сути, солнечный цикл – процесс расширения всего этого вещества, пока оно не начинает выпирать через поверхность. Это похоже на скручивание резинки: если ее скручивать и скручивать, в конце концов она раскрутится – вот примерно так и появляется энергия солнечных пятен”.

К этому моменту Нейла уже ничто не могло остановить, его руки мелькали в попытках объяснить то, за чем охотится его зонд.

Одна из вещей, которые сильно преобразились за последние десять лет, – это наши взгляды на Солнце и солнечную систему как на единое целое. Мы видели воздействие геомагнитных бурь на солнечный свет и на количество солнечных пятен. Главным направлением нашей группы все это время остается изучение солнечного ветра и его взаимодействия с планетами, а также влияние солнечных возмущений на геомагнитные среды, или то, что мы называем геокосмосом.

“Мы можем выключить Солнце и звезды, потому что они не приносят дивидендов”, – предупредил Джон Мейнард Кейнс в 1933 году. В 2015 году зонд НАСА Solar Probe Plus приблизится к Солнцу на 7 млн км и принесет нам самые большие дивиденды на сегодняшний день (JHU / APL)

Он переходит к описанию тахоклина (от греч. ταχύς – быстрый и κλίνειν – склоняться), плотного солнечного слоя, расположенного между внешней конвекционной зоной и той частью солнечного нутра, где вращение единообразно. Внутри тахоклина все также вращается с одной скоростью. Именно здесь, объяснил Нейл, возникает движение плазмы, которая генерирует солнечную энергию благодаря процессу ионизации. “Если взять ионизированный газ, в котором действует магнитное поле, и давить на газ, поле будет двигаться вместе с ним. Ионизированные газы – почти идеальные проводники, а если магнитное поле достаточно сильно, оно сдвинет плазму. Но плазма имеет очень высокую энергию и сама может двигать магнитное поле – это свойство Солнца, вообще для физики это редкость. Мы имеем дело с проблемой, как взаимодействуют частицы, оказавшись в магнитном поле наподобие этого”. Так что же он пытается обнаружить? “Следующие пятьдесят лет мы будем поэтапно понимать, какие процессы крутят эту динамо-машину. Я надеюсь, что мы в итоге сможем делать некоторые прогнозы, например исходя из ситуации говорить, что через десять дней можно ожидать появления солнечного пятна”. Кивая, я спросил о солнечном ветре. Нейл наклонился вперед, улыбаясь:

Мы обнаружили очень странные явления за пределами фотосферы Солнца. У нас есть подъем энергии, очевидно из-за роста температуры, но мы не уверены в устройстве этого равновесия. Два процесса могут извлекать энергию из магнитного поля и ускорять ветер. Первый – когда два разнонаправленных магнитных поля воздействуют на плазму и при сближении происходит преобразование поля, которое высвобождает энергию. Это один из процессов, ответственных за взрывные утечки энергии – выплески энергии в солнечный ветер.

Второй процесс, если проводить грубую аналогию, напоминает микроволновую печь. Материя, извергающаяся из Солнца, начинает подниматься вверх на дозвуковых скоростях, но чем дальше она поднимается, тем быстрее она нагревается и ускоряется. К моменту достижения Земли она уже движется со скоростью 300–400 км / с. Этот процесс мы пока не до конца понимаем и сейчас как раз находимся на стадии сведения его воедино.

Нейл как раз собирался отбывать в Антарктику, чтобы заняться анализом внешней структуры солнечного ветра (позже я посмотрю вместе с еще одним исследователем ЛРД, Полетт Льюер, съемку кометы, которую сносит с курса порыв солнечного ветра, при этом и хвост кометы, и сам ветер отчетливо видны, словно клочья облаков на средневековой картине). В этот момент раздался стук в дверь, и в комнату вошел худощавый опрятный человек на несколько лет моложе своего руководителя – Марко Велли.

Марко сообщил мне, что был занят попытками дотянуться до Солнца последние тридцать лет, “и наконец, похоже, мы дотуда достанем”. Исходный план был, как он говорит, таков: подвести Solar Probe Plus на расстояние в три радиуса от солнечной поверхности, около 2 087 892 км. “Сейчас мы уже говорим о десяти радиусах, но все равно радиация там невыносимая”. Зонд будет готов к запуску в 2015 году, говорит Марко. Он протягивает голограмму, где видно, как Solar Probe Plus будет выглядеть на орбите: большое красное сопло, занимающее две трети картинки, внизу слева конус лазерного света бьет вперед, толстый защитный диск, за ним башня из желтого металла, в которой находятся записывающие устройства. При повороте карточки луч лазера проникает еще дальше в солнечные глубины, а сама звезда клубится волнами ветра и частиц. Даже в качестве макета это производит очень сильное впечатление.

Что, вероятнее всего, покажут фотографии с зонда? Крапчатая, зернистая текстура Солнца постепенно уплотняется при движении в сторону ядра, говорит Велли. Консистенция вещества вокруг ядра напоминает плотный йогурт, магнитные поля там в шесть тысяч раз мощнее земного.

Solar Probe нацелен на максимальное сближение с Солнцем, на замер частиц и структуры солнечной атмосферы. Мы будем задаваться вопросами: где хранится вся эта энергия? как она может так быстро высвобождаться? почему ветер устроен именно так? Есть некоторое противоречие в том, что вселенная расположена так далеко и требует такой сложной техники для исследования, в то время как Солнце прямо здесь, мы постоянно смотрим на него. В ближайшие двадцать лет мы узнаем, откуда берет энергию солнечная корона, как образуется солнечный ветер, начнем понимать очертания климатической системы и метеорологии и то, как солнечные воздействия на климат порождаются ветром [911] .

Ветер, продолжает он, дует не постоянно, а быстрыми и медленными потоками: в районе солнечного экватора он достигает скорости около 320– 400 км / с, замедляясь в областях образования солнечных пятен и, напротив, ускоряясь ближе к полюсам до 800 км / с. Марко, как и Нейл перед тем, воодушевился и рассказывает мне о плазме, о том, как следует определять фотосферу, что приводит к переключению магнитных сил между полюсами. Наконец наступает момент моего финального вопроса: “Мог ли ты выбрать себе более сложный предмет для погружения?” Марко смеется неожиданно глубоким басом: “Вряд ли”.

По самой своей природе сателлиты, вращающиеся высоко в небе, обладают определенным величием, но и сопровождаются серьезными проблемами. Например, космический аппарат, несущий большой телескоп, нуждается в специальной защите при приближении к Солнцу ближе чем на десять радиусов, что делает его чрезмерно дорогим. Для сравнения, телескопы на Земле добиваются того, что сателлиты могут получить только время от времени. Соответственно, для наземного использования разрабатываются все более крупные телескопы: такие монстры, как QUEST и телескоп Сэмюеля Ошина в Паломарской обсерватории, позволяют астрономам, по словам одного писателя, “счищать слоями космическую историю подобно луковой шкурке”.

Эти устройства могут заметить самый далекий из известных квазаров, находящийся в 13,5 млрд световых лет от нас и, соответственно, глубоко в прошлом. По состоянию на декабрь 2009 года за пределами нашей солнечной системы было зафиксировано около трехсот сорока семи планет, самая маленькая из которых (прозаически названная Глизе 581) в пять раз массивнее Земли. Всматривание в звезды сквозь нашу атмосферу всегда немного напоминало наблюдение пролетающего самолета со дна плавательного бассейна. Однако новая технология – адаптивная оптика, разработанная военным ведомством США, – активно используется в астрономии, поскольку компенсирует воздушные флуктуации, так что астрономы вместо размытой воздушными вихрями картинки получают изображения с четко очерченными контурами.

Последними образцами этого поколения стали: “Солнечный телескоп усовершенствованной технологии”, строящийся сейчас в Санспоте, Нью-Мексико, его будут размещать в Галеакале (на Гавайях); “Гигантский Магеллан Т” с главной линзой более 25 м в диаметре, его строят в Чили и планируют ввести в строй в 2013 году. Его светосила как минимум в четыре раза превысит светосилу любого более старого телескопа и будет давать возможность прямого наблюдения планет вне солнечной системы. Пока эти потрясающие приборы собирают информацию далеко за пределами солнечной системы, они не теряют значения и для нашего проникновения в тайны Солнца. Например, ATST (один из проектов GONG – сетевой группы глобальных колебаний, гелиосейсмологической программы, включающей двадцать два института по всему миру) нацелен на обнаружение природы тонких ответвлений трубок тока внутри хромосферы, считающихся базовыми строительными кирпичами ее магнитной структуры. Мощные поля расщеплаются на отдельные скомпрессированные трубки токов; новый телескоп может объяснить почему.

Инновации встречаются не только в области технологий, исследующих Солнце с Земли. Компьютеры могут моделировать ключевые части нашей системы, от лун до солнечных ветров, с все возрастающим реализмом. Еще одна новая область, лабораторная астрофизика, позволяет исследователям создавать лабораторную версию плазмы, чье поведение имитирует такие явления, как звездный взрыв, образование галактики, корональные выбросы и солнечные протуберанцы – колоссальные газовые арки, вытягивающиеся с солнечной поверхности в пространство. Тем временем программа GONG способствовала сооружению шести станций по всему миру (Мауна-Лоа на Гавайях, солнечная обсерватория “Большой Медведь” в Южной Калифорнии, Удайпур на острове в Раджастане, северо-западная Индия, Лирмонт на Норт-Уэст-Кейп (Австралия), Серро-Тололо в Чили в 500 км к северу от Сантьяго и Эль-Тейде на Канарских островах), расположенных таким образом, что в любой момент за Солнцем могут наблюдать две из них. Наконец, в апреле 2003 года исследовательский центр в Филадельфии объявил, что ученые добились имитации Солнца в мирных и практических целях, смогли воссоздать термоядерный синтез в лабораторных условиях, по сути, взорвав крошечную водородную бомбу – возможный альтернативный способ получения электричества.

Хотя перечисление всех предпринимаемых сейчас солнечных исследований может звучать как корпоративный годовой отчет председателя совета директоров, за сухими фактами стоит реальность – мы находимся на пороге колоссальных научных прорывов. В 1952 году астрофизик Джерард Койпер мог смело писать о том, что “золотой век физики Солнца еще не наступил”. Шестьдесят лет спустя он наступает. Еще в 1979-м Карл Саган тоже упоминал наступающий золотой век:

Во всей человеческой истории только одно поколение окажется первым исследователем солнечной системы. Для людей этого поколения в детстве планеты будут далекими и неразличимыми дисками на фоне ночного неба, а в старости эти же планеты станут новыми мирами, где ведутся разведочные работы [914] .

“Мы вступаем в новую эру открытий, касающихся Солнца и его тонкого воздействия на жизнь на Земле”, – авторитетно сообщает программа GONG. Карлос Френк из Университета Дэрема в северовосточной Англии заявил журналу National Geographic: “Не будет преувеличением сказать, что мы проходим через период изменений, аналогичный революции Коперника”. И финальные слова Нейла Мерфи, обращенные ко мне: “Мы сейчас в состоянии собирать информацию, которая превосходит все, что можно было ранее вообразить; настолько сложные данные, что мы наконец сможем вывести из них природу этого невыносимо недоступного объекта! Мы пытаемся собрать все кусочки пазла, и, я думаю, у нас получится”. “В самом деле, – язвительно заключает Юджин Паркер, – солнечная активность порождает столько явлений за пределами обычной лабораторной физики, что наблюдение за ней – это опыт смирения для серьезного физика, вновь и вновь демонстрирующий ошибочную природу наших лучших идей и объяснений”.

 

Глава 30

Под знаком непогоды

Уже много столетий считается, что шансы на выживание нашего мира очень невелики. В своей книге “Выбор катастроф” (1978) Айзек Азимов рассмотрел разные опасности, угрожающие нам, и выделил пять типов: вся вселенная изменяется таким образом, что наш мир станет непригодным для обитания; Земля переживает потрясение, которое делает дальнейшую жизнь невозможной; нечто (возможно, человеческой природы) уничтожает нас; наступает крах цивилизации в известном нам виде, остатки человечества влачат примитивное существование; что-то происходит с Солнцем. Азимов перечисляет всего шестьдесят шесть различных видов катастроф, от расширения и сжатия вселенной, черных дыр и квазаров через кометы, метеориты и астероиды до вулканов, землетрясений, космического облучения, пандемий, ядерных бомб, загрязнения и истощения ресурсов. К концу этого зловещего каталога испытываешь головокружение и с облегчением читаешь про такие старые и привычные тревоги, как войны и взрывной рост населения.

Что примечательно, в списке Азимова практически отсутствуют “озоновая дыра” и “глобальное потепление”: первая появляется один раз, второе отсутствует вовсе. Несмотря на то что их объединяют токсичные газы, резко поднявшаяся жара и катастрофические последствия, они радикально различаются. Озоновый слой, по мнению большинства ученых, в значительной степени восстановился, о глобальном потеплении ничего позитивного сказать нельзя.

Озон (от греч. ὄζω – пахнуть) – это нестабильная форма кислорода, возникающая при разложении обычной молекулы кислорода (О2) на солнечном свете на два кислородных атома, которые в свою очередь, соединяясь с еще двумя молекулами кислорода, образуют две молекулы озона (О3). Озон встречается в тонком слое атмосферы на высоте 20-25 км над поверхностью Земли и на самой Земле: он имеет сильный металлический запах, который можно ощущать всякий раз, когда через кислород проходит электрический разряд (например, молнии). Возможно, благодаря сходству запаха с запахом хлора озон в течение многих лет считали носителем очищающих качеств; в викторианскую эпоху было принято говорить об оздоровляющих “дозах озона” на морском побережье (хотя на самом деле вдыхался запах гниющих водорослей, сходный по едкости). Туберкулезных больных часто направляли в горные санатории, где уровень озона предположительно был выше, для привлекательности в глазах пациентов рекламировалась “озононасыщенность” тамошнего воздуха. В 1865 году в письме в лондонскую Times озон назывался “великим чистящим средством природы”, превозносились его бактерицидные качества. Озон встречается и ближе к поверхности, но, как правило, он не слишком живителен. В городских условиях он вызывает смог, раздражает глаза, нос и легкие, с ним связывают астматические проявления. Он также вредит растениям, насекомым и грибам, вполовину сокращает способность деревьев поглощать парниковые газы посредством фотосинтеза. Один популяризатор науки назвал это “стороной мистера Хайда”.

С другой стороны, озоновый слой, впервые обнаруженный в 1913 году французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Бюиссоном, – это сторона доктора Джекила: он защищает нас от ультрафиолетового излучения уже в течение миллиарда лет, притом что толщина озонового слоя, покрывающего Землю менее плотно, чем пленка грязи покрывает теннисный мячик, в среднем составляет всего около пяти километров. К тому же он оказался очень хрупким. В мае 1985 года ученые Британского института изучения Антарктики обнаружили дыру в слое, на следующий год американские исследования подтвердили дурные новости: озоновая сфера сезонно утончается на полюсах, но размеры этих “прогалин” до того оставались неизвестными – за период с 1978 по 1985 год озоновый щит Земли сократился на 2,5 %. Потом было подсчитано, что вскоре эти сокращения превысят 30 % от полярных областей нашей планеты, что приведет к непредсказуемому ущербу от солнечной радиации.

Сегодня считается, что главной причиной возникновения дыры стали фторхлороуглеводороды (фреоны), десятилетиями восхваляемые как лучшее изобретение века. Фреоны были открыты американским инженером Томасом Миджли-мл. (1889–1944), который зарегистрировал около ста патентов на эту тему (про Миджли говорили, что изобретатель “оказал большее влияние на атмосферу, чем любой другой живой организм в истории Земли”). В 1930 году он разработал нетоксичный холодильный агент, применимый в домашних условиях, дифтордихлорметан, хлорированный фтороуглерод, которой он назвал фреоном. Фреон пришел на замену разнообразным токсичным и взрывоопасным веществам, которые раньше использовались в холодильниках. Этот чудесный газ, бесцветный, не имеющий запаха и не вступающий в реакции, служил не только хладагентом в холодильных устройствах, но и пенобразующим агентом в огнетушителях и газом-пропеллентом в дезодорантах.

Целых четыре десятилетия фреоны производили исключительно благоприятное впечатление. Присущая инертность давала им большую продолжительность жизни, более ста лет, позволяла им растворяться в стратосфере. В 1970-е три химика (в 1955 году они разделили Нобелевскую премию) – голландец Пауль Крутцен и американцы Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роуланд – начали совместный исследовательский проект, из чисто академического интереса стремясь обнаружить, что происходит с фреонами, когда они поднимаются в атмосферу. Ученые узнали, что, несмотря на их стабильность вблизи земной поверхности, при подъеме в стратосферу фреоны становятся подвержены ультрафиолетовому излучению, которое вычленяет атомы хлора; эти последние сами по себе высокореактивны и разрушительно воздействуют на озоновый слой. Самую острую форму это принимает в окрестностях южного полюса, где особые погодные условия, сверххолодные зимы и ледяные облака усиливают эффект, но в целом утончение слоя распространяется вплоть до средних широт.

Хотя первое исследование этого ущерба было опубликовано в 1978 году, тогда же, когда и книга Азимова, правительства долго не обращали на это внимания. Доходило до смешного – так, однажды министр внутренних дел правительства Рейгана заявил, что если фреоны и впрямь столь вредоносны, то те, кто беспокоится, могут носить темные очки и купить себе шляпы: “Кто не торчит на солнце, того это не коснется”. Но в конечном итоге протокол О О Н , подписанный в Монреале в 1987 году, жестко сократил производство фреонов. Это соглашение получило титул “самого важного законодательного документа на тему сохранения окружающей среды”, но с учетом долгого периода жизни этих химикатов ситуация должна была дополнительно ухудшиться, прежде чем начать улучшаться. В январе 1993-го была зафиксирована минимальная средняя концентрация озона (с тех пор она не падала ниже), в марте 1999-го ученые предупреждали о риске солнечного удара для рыб в Антарктике. Вне полюсов солнечное излучение вызывало другие проблемы – вырастание лишних задних лап у более чем шестидесяти видов лягушек и жаб.

Молния пронзает клубы вулканического пепла над исландским вулканом Эйяфьятлайокудль 17 апреля 2010 года. Над всей земной поверхностью молния в среднем ударяет около ста раз в секунду – 8 640 000 раз в день (Photo by Sigurdur Stefnisson)

Только в последние годы запреты ООН начали демонстрировать свое положительное воздействие – озоновый слой проявил признаки возвращения к своему предположительно естественному состоянию. Даже в этом случае многие ученые предрекают, что пройдет много лет, прежде чем фреоны будут полностью устранены из атмосферы (в некоторых странах они до сих пор используются), и даже тогда озоновый слой будет на 10 % тоньше своего нормального состояния. На средних широтах полное восстановление слоя ожидается не ранее 2050 года, в Антарктике – 2080 года. В 2002 году спутниковые наблюдения показали, что дыра над Антарктидой сократилась с 23 млн кв. км до 15 млн – первое резкое сокращение со времен запрета ООН 1987 года; однако дыра очевидным образом колеблется в размерах – ее состояние на сентябрь 2006-го совпадает с состоянием на 2003-й и оставляет без защиты площадь, превышающую площадь всей Северной Америки. Пациент еще явно далек от полного выздоровления.

Разумеется, все вышесказанное в первую очередь отталкивается от корректности диагноза. И здесь Солнце, похоже, тоже играет свою роль. В 2004 году я отправился поговорить с учеными солнечного исследовательского центра в Китт-Пик (Аризона) и провел целое утро в архиве местной газеты Tucson Citizen, которая, как я заметил, в 1986-м опубликовала сообщение Associated Press о спутниковых наблюдениях, подтверждающих тот факт, что не только фреоны, но и само Солнце участвовало в разрушении озонового слоя. Эта заметка не отрицала значительной роли фреонов – они, безусловно, несли полную ответственность, – но указывала, что необычайно интенсивная солнечная активность в конце 1979-го и начале 1980-го вызвала каскад химических реакций, сокративших озоновый слой по всему миру, с особенным акцентом на областях над Антарктикой, где уровень озона восстановился после спада солнечной активности. Другими словами, изменчивость солнечной активности воздействовала на озоновый слой и продолжит это делать – полезная корректива, которую следует иметь в виду при обращении к следующему вопросу, вызвавшему столь мало интереса у Айзека Азимова в 1978 году; речь идет о глобальном потеплении.

Люди давно подозревали, что их деятельность оказывает влияние на климат (специалисты обычно определяют понятие “климат” как “тридцать лет погодных условий”). Но до какой степени? И как это соотносится с различными выделяемыми факторами естественного происхождения – флуктуациями в солнечных выбросах, извержениями вулканов, дымом, пылью и серой, облачностью (все еще остающейся ахиллесовой пятой климатологов) и водяным паром; а в более длительной перспективе – подъемом и эрозией горных цепей (которые изменяют траектории воздушных потоков и океанских течений), изменением состава самого воздуха?

Первое человеческое воздействие на потепление, вероятно, следует датировать несколькими десятками тысяч лет, когда действия ранних земледельцев повлекли за собой сжигание кислорода, уничтожение растительности и нарушение целостности почвы. В 1827 году Жан Батист Фурье (1768–1830), математик, работавший под началом Наполеона во время Египетского похода, признал, что газы в атмосфере могут способствовать нагреванию Земли. Фурье указал на сходство между происходящим в атмосфере и в теплице – солнечный свет нагревает растения и почву быстрее, чем тепло может уйти, с планеты ли или из здания со стеклянными стенками. Если бы не парниковые газы, температура Земли составляла бы в среднем –40 °C. Но вплоть до конца XIX века оставалось неясным, до какой степени именно человечество ответственно за эти газы. В 1896 году великий шведский химик Сванте Аррениус (1859–1927) описал, каким образом сжигание угля во время индустриальной революции могло изменить баланс углерода (который высвобождался из миллионнолетней растительности) и температуру планеты. Рост CO2 в атмосфере не давал солнечной инфракрасной энергии отражаться обратно в пространство и запирал ее на планете, повышая среднюю температуру последней. Именно это Джон Тиндалл (человек, который объяснил видимую голубизну неба) назвал за несколько лет до того “парниковым эффектом”, подхватив идеи Фурье. “Мы превращаем в пар наши угольные шахты”, – писал Аррениус, ведь уголь на 70 % состоит из углерода. Но эти предупреждения почти не встретили поддержки, большинство ученых утверждали, что действия человека слишком незначительны и не могут оказать никакого влияния. В любом случае, добавляли они, большая часть углекислого газа выбрасывается в атмосферу при извержении вулканов и из других естественных источников, а вовсе не благодаря человеку.

В последующие тридцать лет этот вопрос не получал серьезного развития, однако в 1930-е ученые сообщили о том, что температура в северной Атлантике и Соединенных Штатах значительно повысилась за предыдущие полстолетия, хотя это считалось просто фазой некоторого естественного цикла. Единственный голос, прозвучавший в поддержку другой гипотезы, принадлежал инженеру угольной индустрии и любителю-климатологу Гаю Стюарту Каллендеру. В 1938 году инженер продемонстрировал Королевскому метеорологическому обществу в Лондоне столетнюю статистику замеров углекислого газа в атмосфере и предупредил, что парниковое нагревание следует воспринимать серьезно. Затем вновь наступило затишье. И только в 1950-е исследователи использовали научный потенциал для рассмотрения проблемы. В 1959 году геохимик Чарльз Килинг (1928–2005) показал, что уровень углекислого газа растет и падает сезонно, в соответствии с сезонными изменениями в растительности северного полушария (в южном гораздо меньше земли, поэтому изменения не так заметны); но также он продемонстрировал устойчивый рост уровня CO2 в атмосфере от года к году – этот тренд получил имя графика Килинга.

За следующее десятилетие изучение древней пыльцы и ископаемых подтвердило, что тяжелые последствия могут наступить за достаточно короткий период, от нескольких столетий до десятилетий. В 1967 году Роджер Ревелл (1909–1991), гигант науки (в том числе и буквально – он был почти двухметрового роста), исследователь, который привлек Килинга в Скриппсовский институт океанографии близ Сан-Диего, стал первым человеком, произведшим системные замеры углекислого газа в земной атмосфере, запуская метеорологические воздушные шары над Тихим океаном, а также беря образцы воды в океане для сравнения относительной концентрации радиоуглерода в воздухе и в океане. До сих пор ученые считали, что огромные водные пространства могут поглощать любые увеличения концентрации CO2 в атмосфере, но Килинг подсчитал, что на поглощение произведенного человечеством диоксида углерода уйдут тысячелетия. В течение нескольких месяцев другие ученые, оценив объем газов, выделяемых горящими тропическими лесами, домашним скотом, выращиванием риса и выбросами городов и нефте– и газопроводов, сделали вывод, что средняя температура резко подскочит в течение следующего столетия. Несмотря на это, глобальное потепление не рассматривалось в качестве непосредственной опасности.

Ученые не могли прийти к согласию даже по поводу того, что случится за сравнительно короткий промежуток времени. Анализ погодной статистики северного полушария, например, показывал, что снижение температуры началось в 1940-е годы. Единственное, в чем большинство ученых были согласны, – что они обладают очень малым знанием этой сложной системы, которая зависима от столь большого числа факторов. Очевидным образом она была столь тонко сбалансирована, что почти любое, самое малое возмущение могло привести к большим сдвигам – улучшенные компьютерные модели показывают, как такие скачки могут случаться, например, благодаря изменению направления океанских течений. Однако исследователи, которые моделировали эти сдвиги, исходили из слишком многих допущений, что поставило под сомнения ценность их результатов; другие ученые указывали на то, как мало известно о взаимодействии экосистем с климатом, – в связи с воздействием сельского хозяйства и вырубки лесов на рост уровня CO2в атмосфере. Одним из неожиданных открытий стало то, что уровень других газов также растет, а некоторые из них (те самые фреоны) также разрушают озоновый слой.

В 1970-е по мере роста температуры международные научные институции впервые предупредили о том, что человечество столкнулось с серьезной угрозой: молекулы CO2 за время своего существования захватывают в сотни тысяч раз больше тепла, чем было высвобождено в процессе их производства (в самом деле, побочные продукты нашей индустриальной цивилизации удерживают в сотни раз больше энергии, чем мы реально используем). Больше половины атмосферного углекислого газа имеет антропогенное происхождение, каждый из нас в среднем выбрасывает целую тонну углерода в воздух ежегодно. Альберт Го р подытожил надвигающийся кризис в своем документальном фильме “Неудобная правда” (2006): “Самая уязвимая часть мировой экосистемы – это атмосфера, она слишком тонкая. И мы рискуем изменить ее базовый состав”.

До этого несомненно важного фильма было еще очень далеко в те годы, когда предупреждения ученых впервые были услышаны широкой аудиторией. Во время удушающей жары 1988 года, самого жаркого лета в северном полушарии, климатолог Джеймс Хансен (р. 1941) информировал потеющий комитет Сената США об угрозе для человечества, содержащейся в глобальном потеплении. Но остающиеся неясности и весьма высокая сложность климата как системы привели к ожесточенным спорам, в итоге на Хансена навесили ярлык главного алармиста. Несмотря на это, мировые правительства были достаточно встревожены, чтобы в том же году при содействии ООН основать специальную Межправительственную группу экспертов по изменению климата (IPCC), которая выпустила доклады в 1990, 1995, 2001 и 2007 годах.

Формулировки в первых трех докладах были очень осторожными, что позволяло сохранять консенсус между всеми участниками процесса: там говорилось, что “с определенной долей вероятности” наша планета испытывает серьезное потепление, но его причины могут с тем же успехом быть природного свойства, а не рукотворного. В 1991-м Национальная академия наук США составила независимый доклад, который гласил, что “пока нет свидетельств” опасных изменений климата – довольно безосновательная формулировка: говорили, что администрация Клинтона настаивала на еще более категоричных утверждениях. Доклад IPCC от 2001 года уже сообщал о том, что потепление на 66 %, “вероятно”, обязано антропогенным факторам. Последний раз в нашем мире было настолько тепло 50 млн лет назад, когда, как написала Элизабет Колберт в New Yorker в 2005 году, “крокодилы бродили по Колорадо, а моря плескались на сто метров выше, чем сегодня”. К следующему докладу, который вышел в 2007 году на 1572 страницах и над которым работали более 2 тыс. ученых из ста пятидесяти четырех стран, общая тональность и цифры изменились: вероятность того, что человеческая хозяйственная активность сыграла большую роль в потеплении, оценивалась в 90 %, и группа вполне прямолинейно утверждала, что фаза конца ХХ века была результатом парникового эффекта, воздействие которого, по оценке, превосходило воздействие Солнца в соотношении 13:1. В конце 2007 года Межправительственная группа получила Нобелевскую премию мира, разделив ее с Альбертом Гором.

Запуск метеорологического зонда во время мероприятий по предотвращению градообразования в Грузии (Novosti)

Вектор общественного мнения, безусловно, поменялся. Говоря о высокой концентрации CO2, а также других парниковых газов, метана и оксида азота (Киотский протокол 1997 года описывает не менее двадцати четырех подобных соединений), Марк Лайнес, корреспондент по вопросам окружающей среды британского еженедельника New Statesman, заявил: “Тот факт, что парниковые газы вызывают потепление подобно дополнительному одеялу вокруг планеты, не подлежит обсуждению – это установлено физиками более ста лет назад”. Герно Клеппер из Института мировой экономики в Киле, который входит в IPCC, прямо сказал: “В отношении выбросов в атмосферу мы уже подошли к самым плохим сценариям или вошли в них”. Еще один эксперт, Джордж Филандер из Принстона, недавно сообщил журналу National Geographic: “Мы стали геологическими агентами, способными влиять на процессы, определяющие климатические условия”. Это все, безусловно, частные мнения, но большинство экспертов их разделяют.

Как можно количественно оценить рост концентрации газа? “В 1780-х, – пишет Элизабет Колберт, – образцы, взятые из ледяного щита, показывали, что уровень двуокиси углерода находится на отметке двести восемьдесят частей на миллион. Плюс-минус десяток частей – это тот же уровень, на котором двуокись углерода пребывала за 2 тыс. лет до того, во времена Цезаря, и еще за 2 тыс. лет до того – во времена Стоунхенджа, и еще за 2 тыс. лет до него”. Когда из-за индустриализации этот уровень начал подниматься, он поднимался сперва постепенно, а затем гораздо круче. Когда начались измерения, в конце 1950-х, соотношение достигло цифры в триста пятнадцать частей на миллион (пропромилле, ppm). В мае 2005-го этот показатель уже достигал отметки в 378 ppm; номер журнала Scientific American от апреля 2007 года приводит цифру в 379 ppm. В феврале 2008-го – 383 ppm. Предполагается, что максимальный допустимый уровень концентрации – это 445 ppm. Чтобы удержать ее хотя бы на этом уровне, следует сократить мировые выбросы двуокиси углерода на 80 % за сорок лет – это практически невыполнимая задача, учитывая ее стоимость. В июне 2009 года Джеймс Хансен объявил, что уровень CO2 уже достиг 385 ppm и газ выбрасывается в воздух примерно в 10 тыс. раз быстрее, чем естественные процессы могут его перерабатывать. “Теперь люди отвечают за состав атмосферы”. И это только один из парниковых газов, хотя и “самый загрязняющий из всех”. Другими тепловыми ловушками являются водяной пар (самый распространенный парниковый газ на Земле), метан, фторхлороуглеводороды, оксид азота и озон.

Даже если все эти выбросы прекратятся на следующий день, Земля все равно нагреется еще на 0,2 °C к концу века из-за высвобождения энергии, уже поглощенной океанами: настоящее потепление за последние сто пятьдесят лет составило 0,6 °C. Устранение излишков CO2 с нагреванием планеты становится все менее эффективным. IPCC прогнозирует к 2100 году нагревание на 3,5–8 °C, а ученые из МТИ в мае 2009 года объявили этот показатель равным 13,3 °C. На ум приходит крик отчаяния Курта Воннегута в его книге “Армагеддон в ретроспективе”: “Как мы можем помешать глобальному потеплению? Наверное, выключить свет, но давайте не делать этого. Скажу честно: как привести атмосферу в порядок – не знаю. Боюсь, уже поздно” – выплеск чувств, который оказывается тем весомее, когда узнаешь, что брат писателя был одним из ведущих метеорологов Соединенных Штатов. Неудивительно, что идея сооружения какого-то гигантского планетарного зонтика от солнца за последнее время переместилась с периферии в самый что ни на есть мейнстрим.

Все это приводит нас обратно к Солнцу. Какова доля ответственности этой “слегка изменчивой звезды”?Грубо усредняя, его лучи доносят примерно 288 Вт на квадратный метр земной поверхности – энергия, излучаемая тремя лампами накаливания нормального размера. Солнце сейчас на 15 % больше, чем было 4,5 млрд лет назад, и, таким образом, излучает на 25 % больше тепла. Но имеется так называемый парадокс слабого молодого Солнца – поверхность Земли была теплее в начале ее жизни, когда атмосфера состояла преимущественно из двуокиси углерода и воды. Сегодняшнее глобальное “затемнение” вызвано различными загрязнителями, которые препятствуют энергии либо отражая излучение, либо конденсируя больше влаги в воздухе, что способствует возникновению более плотных, темных и заслоняющих свет облаков.

Примерно с 1960-х до начала 1990-х средний объем солнечного света, достигающего земной поверхности, уменьшился на целых 10 % (как по продолжительности, так и по силе). В таких регионах, как Азия, Соединенные Штаты и Европа, падение было даже сильнее: солнечное освещение в Гонгконге уменьшилось на 37 % . Это касается всего, не только городов. Этот эффект усугубляется в том числе и воздушными перевозками: когда коммерческий трафик был остановлен на пару дней после теракта 11 сентября 2011 года, перепад местной температуры между днем и ночью увеличился на несколько градусов благодаря отсутствию реактивных следов, которые обычно днем поглощают солнечный свет, а ночью действуют как одеяло (снова эта метафора). Впечатление складывается такое, что Солнце никаким образом не отвечает за глобальное потепление – “наука высказалась”, как сформулировал Эл Гор.

Я также готов был признать отсутствие роли Солнца, но затем услышал о Пирсе Корбине, климатологе, специализирующемся в тридцатидневном, сорокапятидневном и годовом прогнозе погоды. Корбин является владельцем и директором компании Weather Action и непримиримым противником Британского метеорологического офиса, на который он нападает без передышки за то, что тот пляшет под дудку тех, кто ошибочно полагает, будто мировое потепление происходит исключительно из-за парниковых газов. Метофис с радостью заставил бы его заткнуться или даже исчезнуть вовсе, но они не могут представить его просто свихнувшимся чудаком – слишком часто, к их вящему смущению, его предсказания оказываются куда точнее их собственных.

Корбину пятьдесят с небольшим, у него буйная борода и копна черных волос с вкраплениями седины, а жилистое сложение вызывает в памяти бегуна на длинные дистанции (каковым он и был когда-то). Один из интервьюеров сравнил его с Доктором Кто из сериала Би-Би-Си. Его офис на Боро-хай-стрит – длинной, идущей слегка под уклон магистрали, рассекающей юго-восток Лондона, – наверное, самое крохотное помещение, куда я когда-либо втискивался: два стула помещаются с большим трудом среди бумаг, чайных чашек, книг и распечаток. На стене в рамочке висит краткий биографический очерк хозяина из газеты Gardian, озаглавленный “У этого человека все облака оторочены серебром”. Еще в старших классах школы Корбин опубликовал три статьи по астрономии и метеорологии, а также построил собственную гидрометеостанцию. Выиграв стипендию в Имперском колледже Лондона, он с блеском защитил диплом по физике и погрузился в исследовательскую работу, последовательно смещая свои интересы – сверхпроводимость, плотность материи вселенной, образование галактик и солнечная активность.

С какого-то момента Корбин заинтересовался историей климата и с 1982 года начал все серьезнее заниматься прогнозами. Два года спустя случилась забастовка шахтеров против правительства Тэтчер, и Корбина попросили дать прогноз, стоит ли ожидать холодной зимы. Да, отвечал тот, самый конец года выдастся жестоким – это относилось и к его научной оценке, и к политическим надеждам, поскольку он считал, что холодная зима будет способствовать успеху забастовки (один из его братьев, Джереми Корбин, – неистовый и крайне левый член Парламента). Его политические прогнозы провалились – забастовка прекратилась, но погодное предсказание было безошибочным: Рождество 1984-го выдалось мягким, но новый год начался с сильнейшего мороза. “Уже 12 января было ужасно – дыхание замерзало сосульками на бороде, что-то сверхъестественное”, – вспоминает Корбин со смехом.

К лету 1988 года он уже был настолько уверен в себе, что стал размещать ставки на погоду у William Hill, одного из тройки крупнейших букмекеров Великобритании и единственного, кто такие ставки принимал. Ставки принимались десять к одному против того, что июль войдет в десятку самых влажных за столетие. Корбин поставил и выиграл. Вскоре он делал больше чем 2,5 тыс. фунтов в год, но в 2000-м William Hill перестал принимать его ставки. Отныне, говорит Корбин, букмекер принимает ставки на все на свете, кроме смерти монархов, что запрещено законом, поскольку у игрока появляется интерес в гибели суверена, и погодных ставок, размещаемых Пирсом Корбином, магистром наук, членом Королевского астрономического общества.

Открыто выступая за добросовестность в прогнозах погоды, Корбин полагает личным оскорблением ту лженауку, которая стоит за большинством прогнозов. “Утверждение сторонников теории глобального потепления о том, что CO2 является или являлся главным агентом климатических изменений, проваливается при первом анализе данных за прошедшие годы”, – объясняет ученый, энергично разыскивая чайный пакетик. Его собственные исследования приводят к выводу, что водяные испарения, вулканы и облака верхних слоев атмосферы играют более значительную роль, чем CO2.

Еще большей важностью, говорит Корбин, обладает движение магнитного поля в сторону географического Северного полюса, которое снижает температуру настолько резко, что это обнуляет итоговый подъем за последнее столетие. В самом деле, некоторые ученые предсказывали, что вместо угрозы глобального потепления мы можем столкнуться с очередным ледниковым периодом, возможно, всего лет через сто. В 2005 году русский астроном Хабибулла Абдусаматов предсказывал, что Солнце достигнет пика активности солнечных пятен в 2011 году, что вызовет “драматические изменения” в температуре – причем изменения вниз, а не вверх.

За последние 2 млн лет наша планета пережила более двадцати ледниковых наступлений и отступлений, разные области земного шара нагревались и охлаждались по-разному под воздействием таких факторов, как океаны, горы и ветра. Конец последнего ледникового периода стартовал примерно 11 тыс. лет назад, когда ледники, покрывавшие большую часть Северной Америки, Скандинавии и Северной Азии, начали отступать на свои текущие позиции.

Один из возможных сценариев наступления нового ледникового периода включает исчезновение Гольфстрима, что неожиданным образом было бы и последствием глобального потепления. Это неизбежно, поскольку Североатлантическое течение – ответвление Гольфстрима, которое поворачивает через Атлантику на северо-восток, – омывает земли в северных широтах Европы теплой экваториальной водой и высвобождает тепло, эквивалентное годовой выработке миллиона электростанций среднего размера, в расположенный выше воздух. Теплая вода и теплые ветры совместно обеспечивают мягкость европейского климата. Одним из факторов, приводящим в движение эту систему, являются колоссальные участки морской воды, которые замерзают каждую зиму, образуя шельфовые льды, что по совпадению повышает концентрацию соли в окружающей воде, отчего она становится тяжелее и опускается на дно; таким образом она переносится на юго-запад в сторону Карибов, где вновь нагревается и поднимается на поверхность. Однако с 1977 года шельфовые льды перестали формироваться как прежде (возможно, из-за глобального потепления), а тяжелая вода перестала тонуть. В 2005 году ученые уже оценивали вероятность остановки Гольфстрима как пятьдесят из ста. В таком случае европейские температуры резко упадут, зимние показатели для Британии, например, опустятся до –30 °C. (Разумеется, как происходит почти с каждым вопросом, связанным с глобальным потеплением, имеется и противоположная точка зрения: в сентябре 2009 года журнал Science опубликовал свежие данные, свидетельствующие о том, что человеческая деятельность не только нагревала земной шар, и в особенности Арктику, но и оттягивала неминуемое наступление ледникового периода).

Еще один связанный с глобальным потеплением фактор, который может парадоксальным образом ускорить наступление нового ледникового периода, – огромные запасы замерзшей воды в Антарктике, простирающиеся на несколько километров в глубину. По мере медленного продвижения льда в сторону океана он тормозится прибрежными слоями. Подъем уровня моря может разрушить прибрежные слои льда и вынести эти гигантские ледники в открытое море, что способно радикально понизить температуру. Есть и другие сценарии наступления ледникового периода, в которых не участвует глобальное потепление – ни вызванное человеческой деятельностью, ни какое-либо другое. “Ледниковые циклы запускаются небольшими периодическими изменениями земной орбиты”, – пишет Колберт, и они “изменяют распределение солнечного освещения на различных широтах в различные времена года и происходят согласно полному циклу, который завершается за сотни тысяч лет”.

Нынешнее состояние наших технологий делает почти невозможным предсказание того, следует ли нам готовиться к глобальному потеплению или к наступлению нового ледникового периода, не напрямую вызванного более горячей Землей или каким-либо другим фактором. Разнообразные компьютерные модели глобального климата на сегодняшний день слишком неточны. Один из создателей такой модели жалуется: “Мы изголодались по данным… В ситуации такой большой естественной вариативности опасно связывать какое-то конкретное изменение с какой-то конкретной причиной”. Найджел Калдер, автор The Weather Machine, называет климатические изменения “одной из самых неаккуратных областей современной науки”. Или, пользуясь очаровательным сравнением джойсовского Леопольда Блума, погода “ненадежна, как попка младенца”.

И вот здесь Пирс Корбин, несмотря на всю свою эксцентричность (британский Метофис назвал его “сумасшедшим ученым”), оказывается незаменим. В отличие от Метофиса он считает Солнце ключевым фактором в климатических изменениях. Хотя он скрытен в отношении своих методов, известно, что прогнозы Корбина строятся на предположении, что нашим климатом управляют солнечные частицы и магнитные связи между Солнцем и Землей на любом временном отрезке – от дней до сотен и тысяч лет. Солнечные частицы сильно подвержены изменениям в земном магнитном поле, особенно сдвигам магнитных полюсов и отклонениям частиц вблизи экватора. Корбин изображает солнечные вспышки и прочие коронарные выбросы, с удовольствием отмечая каждый последующий фактор. “Имеется двадцатидвухлетний цикл, Луна, магнитное поле Солнца – все это воздействует на погоду. Нельзя забывать и об ударных волнах в солнечном ветре, известных как “красные пики”, и о наклоне самой Земли”. Чем сильнее магнитное поле Земли, тем больше частиц оно собирает из солнечного ветра; чем больше частиц собирается, тем более теплой становится Земля. Магнитная активность Солнца более чем удвоилась с 1901 года, напоминает Корбин, усилив поле в 1,4 раза с 1964 года, и имеются растущие свидетельства того, что эта активность достигает сейчас своего восьмитысячелетнего пика.

У Корбина, разумеется, тоже есть на счету неправильные прогнозы – снежная Пасха в 1989 году и “неистовая погода” в сентябре 1997-го: оба периода оказались тихими и теплыми. Но записи Метофиса значительно хуже, они обеспечивают прогнозами погоды Би-Би-Си с 1923 года, но эта франшиза вновь открыта для претендентов после особенно неудачного 2009 года: Метофис предсказал “лето шашлыков”, которое оказалось таких холодным и мокрым, что пришлось извиняться; видимо, вследствие этого Метофис предсказал мягкую зиму – последовал самый холодный январь за последние двадцать три года. Недавний опрос показал, что 74 % опрошенных считают прогнозы Метофиса в целом неточными. Лучшую репутацию среди погодных прогнозистов еще нужно поискать.

В этой чрезвычайно обостренной дискуссии одно, на мой взгляд, работает в пользу Корбина – факт, что первый доклад IPCC полностью игнорировал изменчивость Солнца, а недавние “Резюме для политиков” упоминают солнечный свет только мельком, не говоря ни о частицах, ни о магнитном поле. На Копенгагенской конференции в декабре 2009 года акцент делался на антропогенных факторах потепления, а солнечные факторы практически даже не упоминались.

Но для Корбина любое явление на Солнце считается ключевым для понимания того, что мы можем ожидать на Земле. В мою последнюю встречу с ним в марте 2009 года он был увлечен двумя новыми областями исследований: первая – воздействие Луны на солнечный ветер и магнитное поле Земли, иногда оно оказывается достаточно сильным, чтобы нарушить силовые линии, протягивающиеся от Солнца к Земле; вторая – то, что Корбин назвал “нагреванием виртуальных частиц”: заряженные солнечные частицы меняют поток тепла от экватора к полюсам, воздействуя таким образом на циркуляцию тепла на земном шаре.

Послужной список Корбина в прогнозах погоды (он ожидал, что в 2010 году его “доля” успешных предсказаний составит 80 %; как заявил канал ABC News, “он не идеален, но весьма хорош”) свидетельствует о его правоте и недооценке IPCC солнечного воздействия – вопрос только в степени этой недооценки. Сами Соланки, директор авторитетнейшего немецкого Института Макса Планка, занимает нейтральную позицию: “Повышение яркости Солнца и рост уровня так называемых парниковых газов повлияли на изменения в земной атмосфере, но невозможно сказать, чье влияние больше”. Тимоти Паттерсон, директор Центра геонаук Оттавы – Карлтона в канадском Карлтонском университете, более однозначно встает на сторону Корбина. “Солнечная активность превосходит любое воздействие, которое могла оказать или еще окажет двуокись углерода. Если мы столкнемся даже со средним солнечным минимумом, – говорит он, имея в виду период минимальной активности солнечных пятен, – мы станем свидетелями значительно более тяжелых последствий, чем те, что подразумевает “глобальное потепление”. Чтобы закончить этот список игроков первой лиги, приведу фразу Вилли Суна, климатолога и физика Солнца из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики: “Билл Клинтон часто подводил итоги в политике, говоря: “Это экономика, дурак!” Теперь мы можем смело подытожить все эти климатические изменения словами: “Это Солнце, дурак!”.

Кому же в итоге верить – тем, кто вместе с IPCC считает, что спровоцированное человеком глобальное потепление “есть твердый как камень факт, который можно потрогать руками”, или тем, кто считает спекуляцию на этих страхах мошенничеством? Что нас ждет, очередной ледниковый период или поджаривание планеты? Или и то и другое одновременно? Вспоминается рассуждение великого математика и философа Альфреда Норта Уайтхеда: “Нет абсолютных истин, есть лишь полуистины. Попытки трактовать их как окончательные истины радуют только дьявола”. Две крайние точки зрения очевидны. Одна рисует мрачную картину, скрытую в словах Ревелла: “Мы на развилке истории”; другая близка к ее полному отрицанию. Одна сторона собирает ученых, которые верят в антропогенные причины климатической катастрофы и ощетиниваются картами, графиками и данными, а другая предъявляет свой список экспертов, которые разворачивают набор карт, графиков и прочих исследований, чтобы отстоять собственную аргументацию, – обе стороны рычат, что противник жестоко заблуждается.

Единственное, что мы можем определенно сказать, – что наука никак не определилась, да и как она могла бы, когда нам еще так много всего неизвестно? Судя по тому, что я узнал за последние восемь лет от наблюдателей в Таксоне и на Маут-Уилсон, астронома-иезуита в Кастель-Гандольфо и погодного аналитика в Восточной Англии, физиков в Пасадене и ученых в Китае, Японии, Индии, Западной Европе, России и Южной Африке, совершенно очевидно, что пока нигде в этом потоке информации еще не существует никакой адекватной теории. Мы до сих пор находимся в процессе понимания климата. Я считаю, что мы на свою погибель упускаем контроль за парниковыми газами, а также верю, что то, что десять лет в начале XIX века стали самыми жаркими за последние сто сорок лет, – это повод для беспокойства. Хотя, как отмечал Роберт Кунциг в своем исследовании мирового океана, “возможно, через сто лет наше беспокойство по поводу углеродного загрязнения заставит усмехнуться наших праправнуков, как мы сами смеемся сегодня, читая прогнозы о городских улицах, заваленных лошадиным навозом, сделанные до появления автомобилей”. Возможно, это форма самомнения – приписывание таких явлений, как климатические сдвиги, в первую очередь причинам человеческого происхождения.

Но один факт во всей этой дискуссии звучит ясно и неоспоримо: мы очевидным образом полностью находимся в объятиях Солнца, в окружении его атмосферы и ветра, в волнах его вещества, и мы должны признать – светило остается самым главным фактором влияния на наши жизни и на наш климат.

 

Глава 31

За пределами невозможного

Уже около 2 тыс. лет в области так называемой научной фантастики авторы сочиняют сценарии, в которых фигурирует Солнце. На заре жанра эти истории отражали ценности и опасения соответствующих эпох, но имели довольно мало общего с тем, что мы сегодня привыкли называть наукой. Время шло, человеческие знания о вселенной множились, и фантасты начали предвосхищать, порой на сотни лет, открытия ученых. Академическая дисциплина и литературные дерзания словно соревновались в гипотезах, иногда опираясь друг на друга примечательным образом. Первой известной нам научной фантастикой следует считать произведения Лукиана из Самосаты (120–180), древнегреческого писателя с сирийско-римскими корнями. В его произведениях встречаются межзвездные войны, похищение инопланетянами, путешествие на Луну в стиле наиболее странных заморских приключений Одиссея. Этот сборник называется “Правдивые истории”, хотя там не содержится ни слова правды. Персонаж по имени Эндимион рассказывает, как очутился на Луне, пока спал. Он строит планы войны с солнечным народом (гелиотами), чей царь Фаэтон отказал ему в колонизации Венеры. В последующей битве гелиоты побеждают, Фаэтон строит большую стену, которая препятствует попаданию солнечного света на Луну, тем самым обрекая ее на пребывание в вечной тьме.

Другие литературные титаны древних времен, Цицерон со “Сном Сципиона” и Плутарх с “О лике видимом на диске луны”, предшествовали Лукиану, но их рассуждения о небесных телах относились скорее к разряду документальной литературы, чем к чистой выдумке. Чтобы обнаружить кого-то еще среди ранних визионеров и фантастов (примерно во времена Лукиана), нам придется отправиться через весь земной шар к Чжан Хэню (78–139), великому китайскому придворному астроному, который в своем “Размышлении о тайне” описывает путешествие за пределы Солнца. Много веков спустя Иоганн Кеплер вновь подхватит идею космических путешествий, когда будет писать роман “Сон”, повествующий о путешествии мальчика на Луну.

В XVII веке случился прорыв в распространении сказаний о межпланетных приключениях, причуда, которая подпитывалась взрывным ростом интереса к науке и вниманием к ней литераторов всех мастей; это не изменилось и в XVIII веке. В 1705 году Даниэль Дефо печатает свое произведение The Consolidator, or Memoirs of Sundry Transactions from the World in the Moon, в котором предвосхищает создание мощной машины, способной достичь наш далекий спутник.

Двадцатью годами позже Джонатан Свифт публикует “Путешествия Гулливера”, где, вероятно, впервые, пусть даже в качестве шутки, писатель рассматривает концепцию смертности Земли и Солнца (одним из страхов народа лапутян, например, был тот, что “поверхность солнца постепенно покроется коркой от его собственных извержений и не будет больше давать света”*). Когда Гулливер посещает великую академию в Лагадо, он обнаруживает, что ее члены живут в страхе перед кометой, хвост которой “длиной в миллион четырнадцать миль”, пройдя слишком близко от Солнца, получит от него тепла “в десять тысяч раз больше, чем его содержится в раскаленном докрасна железе” – достаточно, чтобы спалить Землю дотла. “Когда лапутянин встречается утром со знакомым, – сообщает нам Гулливер, – то его первым вопросом бывает: как поживает солнце, какой вид имело оно при заходе и восходе и есть ли надежда избежать столкновения с приближающейся кометой?”. Но это было не единственным катастрофическим сценарием. Свифт также высмеивает страхи лапутян перед возможной гибелью Солнца из-за чрезмерного расхода топлива – идея, поражающая своим предвидением, хотя сам Свифт, кажется, не воспринимал ее всерьез.

К XIX веку авторы художественных произведений начали воспринимать Солнце как рядовое небесное тело. Уильям Гершель (1738–1822), хотя и не стремился к сочинению научной фантастики, оставил далеко позади существовавшую на тот момент науку, когда предположил обитаемость Солнца. Эдвард Уолтер Маундер (ранее мы обсуждали “минимум Маундера”) подытожил предположение Гершеля:

Он представил себе возможность того, что запасы солнечного света и тепла могут располагаться в относительно тонкой оболочке в верхних слоях атмосферы, а ниже этой оболочки облачный покров способен ограничивать проникновение излучения вглубь, что позволит существовать внутреннему ядру в достаточно холодном и твердом состоянии. Этот воображаемый внутренний шар будет пользоваться постоянным дневным освещением и неизменным климатом, одинаковым от полюса до полюса. Обитатели будут наблюдать ярчайшие небеса без концентрации света в какой-либо одной части свода. Предполагалось, что таким образом счастливая раса, не знакомая с течением времени, будет процветать, возделывая свои бескрайние солнечные поля в постоянном свете дня… но мы знаем, что это ни в одной своей детали не соответствует действительным фактам [968] .

Невзирая на точность допущений, эта идея могла бы стать неплохой почвой для соответствующих выдумок, но писатели обошли ее стороной. Жюль Верн, от которого можно было ожидать проявления любопытства в адрес Солнца, на самом деле посвятил ему довольно мало времени. Писатель, конечно, не обошел его вниманием, но прошелся несколько вскользь – в “Двадцати тысячах лье под водой” и “Таинственном острове” (1874), скорее романе, чем научно-фантастическом произведении. Верн писал о равноденствиях, о различиях среднего солнечного и земного времени, о вращении Земли, об использовании гномона для определения времени, но воображаемые прыжки в межзвездном пространстве находились за пределами орбиты его интересов.

Множество прозаиков XIX века попробовало себя в научной фантастике хотя бы единожды – Редьярд Киплинг (“Ночной почтой” и As Easy as A. B. C.), Эдгар По, Джеймс Фенимор Купер, Марк Твен, Герман Мелвилл и даже Генри Джеймс, – но главное фантастическое произведение, выстроенное именно вокруг Солнца, появилось только в 1895 году. Лондонский издатель заплатил 100 фунтов (немаленькая сумма для молодого человека, только что закончившего колледж) за сочинение в 38 тыс. слов, которое стало одной из вех в научной фантастике, – за “Машину времени”.

Герберт Джордж Уэллс (1866–1946) сочинил как минимум три версии этой истории для разных журналов, но именно в книжной форме произведение совершенно загипнотизировало читателей. Никто раньше так не писал. Повесть – продукт своего времени, но при этом она несет явный отпечаток восприимчивости автора, который уже сложился как мыслитель, считающий, что будущее всегда будет прямым результатом существующих общественных сил. Это столь же социалистская антиутопия, сколь и научная фантастика. Уэллс рисует перед читателем портрет изобретателя, который открывает способ перемещения в будущее и обратно и в спокойные 1890-е отправляется на 30 млн лет в будущее. В далеком мире безымянный путешественник во времени встречает последних обитателей умирающей Земли, которая “перестала вращаться и была обращена к Солнцу одной стороной”, одно ее полушарие все время подвергалось воздействию жара, а другое лежало в вечном холоде и мраке. В светлом полушарии ужасные крабоподобные создания бродили по кроваво-красным пляжам посреди “темно-зеленой растительности”. Путешественник прыгает дальше в будущее, где видит Солнце еще более потускневшим и багровым:

В конце концов над землей повисли сумерки, которые лишь но временам прорывались ярким светом мчавшейся по темному небу кометы. Красная полоса над горизонтом исчезла; солнце больше не закатывалось – оно просто поднималось и опускалось на западе, становясь все более огромным и кровавым… Наконец, незадолго до того как я остановился, солнце, кровавое и огромное, неподвижно застыло над горизонтом; оно походило на огромный купол, горевший тусклым светом и на мгновения совершенно потухавший. Один раз оно запылало прежним своим ярким огнем, но быстро вновь приобрело угрюмо-красный цвет. Из того, что солнце перестало всходить и закатываться, я заключил, что периодическое торможение наконец завершилось. Земля перестала вращаться, она была обращена к Солнцу одной стороной точно так же, как в наше время обращена к Земле Луна…

Так продолжал я передвигаться по времени огромными скачками, каждый в тысячу лет и больше, увлеченный тайной судеб Земли и в состоянии какого-то гипноза наблюдая, как Солнце на западе становится все огромней и тусклей, как угасает жизнь.

В действительности Уэллс расширял тему, которая притягивала писателей по меньшей мере со времен Свифта: как долго проживет Солнце (а с ним и наша планета). Некоторые произведения времен Уэллса – “Омега” (1893) выдающегося астронома Камилла Фламмариона, “Последние дни Земли” Джорджа Уоллиса, “Дом на краю” (1908) Уильяма Хоупа Ходжсона – основываются на том, что Солнце поддерживается химическим горением и когда-то в обозримом будущем наступит время, когда оно выгорит дотла.

Уинстон Черчилль в своем единственном романе “Саврола” (1899) также рисует перед нами истощившееся Солнце, но представляет это как постепенный процесс угасания – вызов, который человечество может принять, обладай оно определенными моральными и психологическими качествами. В одном из эпизодов главный герой (идеализированная версия автора) наблюдает Юпитер в телескоп и размышляет о “непостижимом отрезке времени, которое должно пройти прежде, чем охлаждение сделает возможной жизнь на его поверхности”, что, как можно предположить, ведет дальше к своего рода внеземной утопии. Однако в конце автор заключает: что бы ни случилось, все равно неумолимо “совершенное развитие жизни закончится в смерти; вся солнечная система, вся вселенная однажды станет холодной и безжизненной, как выгоревший фейерверк”. Это рассуждение могло бы послужить заключением и к истории Уэллса – оба меланхолических финала написаны амбициозными депрессивными типами, великими людьми, посвятившими себя поискам лучшей жизни для человечества.

К 1930-м уже было известно, что Солнце производит тепло термоядерным синтезом и однажды погаснет. Клэр Эштон, одна из немногих женщин, пишущих в этом жанре, написала “Феникса” – проникновенную историю о путешествии сквозь космос с целью вновь возжечь гаснущее Солнце; эту идею подхватил Джин Вулф в серии “Книги нового Солнца” (1980–1983). Хотя температура солнечной поверхности стала известна еще в 1890-е, Джон Мастин тоже описывал такое путешествие в Through the Sun in an Airship (1909), а Х. Канер развернул действие книги The Sun Queen (1946) на солнечном пятне.

Начиная с 1930-х статус писателей, возделывающих ниву научной фантастики, постепенно рос и становился больше, чем просто уровень восторженных любителей; в ноябре 1945 года в редакционной статье во влиятельном журнале Astounding Stories of Super-Science редактор Джон У. Кэмпбелл подвел итоги предыдущего десятилетия: “Интересующиеся наукой неожиданно оказались признаны окружающими не такими уж и наивными мечтателями, как считалось раньше, а во многих случаях даже заработали себе в глазах других некоторый авторитет”. Клиффорд Саймак в “Большой уборке на Солнце” (1940) и Филипп Лэтем в “Тревожном Солнце” (1959) соотносили события на Земле с циклами солнечных пятен. Шесть произведений Роберта Хайнлайна, составляющие “Человека, который продал Луну” (1950) (“бесстрашные приключения храбрецов будущего… мир, где энергия Солнца прямо преобразуется в силу, используемую людьми”), заканчиваются схемой “Истории будущего 1951–2600”, где на 2075 год намечено решение проблемы предсказания погоды, на 2100-й – начало межзвездных полетов, а завершается все объединением солнечной системы.

В фильме Дэнни Бойла “Пекло” (2007) фигурирует умирающее Солнце и пилотируемая ракета, которая направляется к Солнцу, чтобы оживить его термоядерной бомбой (Fox Searchlight / The Kobal Collection / The Picture Desk)

В 1950-е начался второй золотой век научной фантастики. К нему относятся такие фигуры, как Кордвейнер Смит (псевдоним великого борца с Китаем на психологическом фронте Пола Лайнберджера, 1913–1966) и Пол Андерсон (1926–2001). В повести Смита “Леди, которая плавала на “Душе” (1960) описываются космические путешествия с помощью парусов и солнечного ветра. Андерсон, одинаково успешный и в классической научной фантастике, и в новом мире научной фэнтези, интересовался пригодными для жизни планетами неземного типа, а разведку космоса и путешествия за пределы солнечной системы на сверхсветовой скорости считал враждебной и скучной чепухой. В его книгах “Невидимое солнце” (1966), “Мир без звезд” (1966) и “День гнева” (1967) космические путешественники отправляются в другие планетные системы, а в “Долгой дороге домой” (1955) писатель воображает, как солнечная система становится центром межзвездной империи, а Земля превращается в Эдем благодаря глобальному потеплению. Солнце при этом скромно стоит поодаль, и вряд ли его можно в чем-то обвинять.

Сходная вера в человеческую изобретательность появляется в “Слабом человеке” (1962) Теодора Томаса, где техники скользят по солнечной поверхности в “сидячих шлюпках” для модификации его излучения – оптимистический взгляд на будущее для инженера-химика. В “Расточительном Солнце” (1964) Филиппа Хая внезапный интенсивный выброс солнечной радиации направляется к Земле, ученым нужно спешно создать газовый экран в верхних слоях атмосферы.

Но многие писатели, напротив, изображали, как Солнце нагревается, а не охлаждается. “Прыжок в Солнце” Дэвида Брина (1980), где в фокусе произведения оказывается тесный контакт между человеком и звездой, демонстрирует исключительное владение современной наукой. В “Одном из трехсот” (1954) Джеймс Макинтош сопровождает в полете десять человек, которые отправляются на Марс вскоре после того, как становится ясно, что наш мир приговорен: “К этом времени Земля уже была мертва, ошпарена и стерильна” (о Марсе, кстати, написано больше произведений, чем о любом другом небесном теле). У Роберта Сильверберга в повести Thomas the Proclaimer, одной из частей трилогии разных авторов The Day the Sun Stood Still (1972), Солнце останавливается, превращаясь в ловушку для космических кораблей.

Ни один из этих авторов не интересовался исследованием Солнца как таковым или помещением звезды в центр событий из-за того, что происходило в ней (или на ней); это касается даже “Конца света” (1924) Хью Кингсмилла или “Непостоянной Луны” (1971) Ларри Нивена, где в основе повествования лежит превращение Солнца в сверхновую. Одним из исключений является Рэй Брэдбери, который в “Золотых яблоках Солнца” (1953) посылает к звезде очередного Икара, чтобы “долететь, коснуться Солнца и навсегда унести частицу его тела”. Брэдбери делает смелую и вполне убедительную попытку вдохнуть жизнь в это приключение на страницах книги, описывая гигантскую металлическую чашу, которую протягивает антропоморфная рука, зачерпывая ею требуемое количество “драгоценного газа”. Миссия выполнена, рассказ заканчивается тем, что космическая ракета направляется домой, чтобы “доставить на Землю дар немеркнущего огня”. Зачем, спрашивает себя капитан, вся эта затея с путешествием к Солнцу – “прилететь, осалить – и стремглав обратно”? Брэдбери дает нам живой ответ: “Затем что атомы, которые мы подчинили себе на Земле, слабосильны; атомная бомба немощна и мала; лишь Солнце ведает то, что мы хотим знать, оно одно владеет секретом”. Это не единственный случай, когда Солнце наделяется сознанием, но здесь это звучит особенно убедительно.

19 мая 2005 года исследовательский марсоход НАСА Spirit сделал этот потрясающий снимок Солнца, заходящего за край красной планеты в окрестностях кратера Гусева. Поскольку Марс находится дальше от Солнца, чем наша планета, видимый размер светила составляет две трети от наблюдаемого с Земли (JPL / NASA)

Где-то между безудержным фантазированием и научными прогнозами располагается идея зажигания новых солнц на замену нынешнему. В 1957– 1958 годах Фредерик Пол и Сирил Корнблат написали роман “Проклятие волков”. Действие его разворачивается в 2023 году, бродячая планета, населенная машинами, Пирамидами, похищает Землю и Луну, утаскивая их за собой в межзвездное пространство. Солнце осталось позади, чужаки-Пирамиды зажгли новое солнце из старой Луны, которое надо было менять снова и снова, каждые пять лет. Роман начинается с размышлений персонажа о том, будет ли возобновлено последнее солнце:

Через неделю астрономы поняли, что происходит невероятное. Через месяц старое солнце заметно отдалилось, стало меньше, холоднее… Затем луна внезапно вспыхнула [и стала новым солнцем]. И как раз вовремя. Потому что Солнце-отец удалилось еще больше, а через несколько лет оно стало просто одной из многих звезд.

Когда неполноценное маленькое солнце сгорало дотла, они… обычно вешали в небе новое; это происходило приблизительно каждые пять лет. Это была все та же луна, которая стала теперь для людей солнцем. Но оно сгорало, и светило нужно было вновь зажигать. Первые такие солнца светили Земле с населением в десять миллиардов. По мере того как солнца разгорались и затухали, на Земле происходили изменения, менялся и климат, громадные изменения имели место в объеме и виде радиации от нового светила [977] .

Концепция Пола и Корнблата на этом доходит до своего логического завершения, а повествование принимает более традиционный оборот. Но это становится любопытной вариацией темы догорающих солнц, которая будет подхвачена и получит более масштабное развитие в произведениях Айзека Азимова и Артура Кларка, двух королей научной фантастики ХХ века.

Айзек Азимов (1920–1992) родился в местечке Петровичи Смоленской области в Советском Союзе, но в 1923 году его семья уехала в США, где родители купили небольшую сеть магазинов сластей, в большинстве из которых продавалась научная фантастика, был самый расцвет старомодных журналов на дешевой бумаге. К одиннадцати годам Азимов уже сочинял собственные истории (в совокупности он написал или отредактировал более пяти сотен книг и приблизительно 9 тыс. писем и открыток, выпустив как минимум по работе в каждом разделе библиотечной десятичной классификации Дьюи, кроме философии). К двадцати одному году Азимов написал тридцать одно произведение. “Мой статус… был – не более чем упорный и (возможно) подающий надежды бездарь”. 17 марта 1941 года он посетил редакцию Astounding, где у редактора Джона Кэмпбелла нашлась задачка для этого неопытного юнца.

Он наткнулся на цитату у Эмерсона в его “Природе”. В первой главе Эмерсон говорит: “Если бы звезды появлялись на небе раз в тысячу лет, то как бы люди обожали и охраняли в течение многих поколений память о городе Бога, показанном им”. Кэмпбелл попросил меня прочесть ее и спросил: “Как вы думаете, Азимов, что случится, если люди вдруг увидят звезды впервые за тысячу лет?”

Я подумал и не смог ничего придумать. Ответил, что не знаю.

Кэмпбелл сказал: “Я думаю, они сойдут с ума. Я хочу, чтобы вы написали об этом рассказ” [979] .

На следующий день Азимов начал “Приход ночи”, повесть на двадцать восемь страниц (13 300 слов), которую двадцатью тремя годами позже Американская ассоциация писателей-фантастов признала (со значительным отрывом) лучшей в своем роде. Ее так часто перепечатывали, что Азимов признавался: “Она уже так хорошо известна, что ничего подобного больше не напечатаешь”. Хотя самому писателю удалось позже написать обработку этой повести, дополнив ее деталями, включая финальную катастрофу. Я, признаться, нахожу персонажей скучноватыми, а сам сюжет – не блестящим, но ему удается ввести несколько интересных идей, особенно о возможности существования планет с множеством солнц.

Приверженцы НЛО считают, что летающие тарелки особенно хорошо наблюдать во время солнечных затмений. Два круглых пузыря на этом снимке приводятся как доказательство (снято Милдред Майер в Чикаго 30 июня 1954) [from Harold T. Wilkins, Flying Saucers Uncensored (New York: Pyramid Books, 1955)]

Действие происходит в городе Саро на планете Лагаш, которую веками омывает негаснущий свет ее шести солнц. Они находятся в постоянном движении, так что по крайней мере одно всегда светит, но в самом начале истории пять из шести светил погасли. Когда исчезает и Бета, последнее солнце, планета оказывается перед лицом страшной ночи. Население Лагаша интеллектуально не готово принять такой поворот событий, оно помышляет о том, что станет последней цивилизацией в череде девяти предыдущих, рухнувших на самом подъеме своей культуры.

Многочисленные солнца Лагаша, как мы теперь знаем, имеют реальные аналоги. В 2006 году астрофизики сообщили, что продолжают открывать планетные системы (как минимум с одной планетой), где присутствует более одной звезды: одна из недавно открытых систем, названная HD 188753, находится в ста сорока девяти световых годах от созвездия Лебедя, ее согревают три солнца.

Тема дозаправки или замены угасающего солнца или даже превращения в солнце луны (как это произошло в “Проклятии волков”), была ранее подхвачена Артуром Кларком (1917–2008) в романе “Пески Марса” (1951). В этой фантастической истории ученые работают над проектом “Заря”, нацеленным на зажигание спутника, Фобоса, который будет гореть около тысячи лет и служить Марсу вторым солнцем. Дополнительное тепло в совокупности с массовым ростом кислородпроизводящих растений должно наконец сделать марсианскую атмосферу пригодной для дыхания. Наука в “Песках Марса” на порядок обгоняет “Проклятие волков”, что неудивительно, учитывая масштаб автора.

Кларк родился в Сомерсете, на юго-западе Англии, и, подобно Азимову, вырос на диете американской дешевой sci-fi. Он служил специалистом по радарам в оборонительной системе раннего обнаружения во время битвы за Британию, и его продолжали увлекать космические полеты. Его первые рассказы появились в фанзинах между 1937 и 1945 годами, первый гонорар он получил в 1946-м и с 1951-го полностью посвятил себя писательскому делу. Во многих из его последних книг (он написал их более семидесяти) технологически продвинутое, но ограниченное человечество сталкивается с превосходящим инопланетным разумом, хотя в целом его произведения характеризует оптимистический взгляд на науку, которая позволит человечеству освоить вселенную.

Семь произведений Кларка напрямую относятся к Солнцу. Один из ранних рассказов, “Звезда”, был опубликован в ноябре 1955 года после участия (без всякого успеха) в конкурсе короткого рассказа лондонского журнала Observer. Действие начинается на борту космического корабля (“Впервые разведочный корабль ушел так далеко от Земли”), чьей миссией является посещение останков сверхновой; команда обнаруживает “вращающийся на огромном расстоянии вокруг звезды маленький мир”, где некогда обитала разумная жизнь. Давно погибшие обитатели планеты оставили огромный склеп, свидетельство “цивилизации, которая во многом явно превосходила нашу”. Покидая место катастрофы, главный астрофизик, иезуит, размышляет:

Я знаю, что ответят мои коллеги на Земле. Вселенная – скажут они – не подчинена разумной цели и порядку, каждый год в нашей Галактике взрываются сотни солнц, и где-то в пучинах космоса в этот самый миг гибнет чья-то цивилизация. Творил ли род добро или зло за время своего существования, это не повлияет на его судьбу: божественного правосудия нет, потому что нет Бога. А между тем ничто из виденного нами не доказывает этого.

Вооружившись компьютером корабля и его массивами знаний, главный герой вычисляет точную дату взрыва сверхновой, которая затмевала все звезды во вселенной; рассказ заканчивается открытием – это была та самая звезда, которую пастухи и волхвы увидели над Вифлеемом. Образ выстроен весьма искусно, но интереснее раннее увлечение Кларка еще не открытыми мирами и возможностью других солнц.

В 1958 году он публикует “Солнечный удар” – небольшое произведение, в котором мощь отраженного солнечного света играет ключевую роль. В столице латиноамериканской республики Перивии проходит важный футбольный матч, страсти накалены. Судья, очевидно купленный гостями, отменяет гол перивийцев. Это большая ошибка: “роскошно изданная сувенирная программа”, полученная болельщиками домашней команды, украшена металлической фольгой, и за несколько секунд 50 тыс. самодельных зеркал наводятся на судью.

До тех пор я не подозревaл, сколько энергии содержaт солнечные лучи. Большую чaсть теплa, пaдaвшего нa восточную трибуну огромного стaдионa, нaпрaвили нa мaленькую площaдку, где стоял судья… он ничего не успел почувствовaть – ведь это было все рaвно что упaсть в рaскaленную топку. В Перивии футбол в почете.

Прочие “солнечные” истории Кларка рассыпаны по его сагам из цикла “Космическая одиссея”: “2001: космическая одиссея”, “2010: одиссея два”, “2061: одиссея три” и “3001: последняя одиссея” – все они написаны между 1968 и 1997 годами. Рассказ 1960 года “Лето на Икаре” написан в более серьезном тоне, он повествует о космическом корабле “Прометей”, в его основе лежит оригинальный миф. “Прометей” пытается подойти ближе к Солнцу, воспользовавшись для этого астероидом Икаром, самой жаркой недвижимостью в солнечной системе:

Икар предоставлял исследовательскому кораблю неповторимую возможность под прикрытием железокаменного щита двухмильной толщины подойти к Солнцу на расстояние всего 17 млн миль. Защищенный Икаром, корабль мог без опаски облететь вокруг могучей топки, которая согревает все планеты и от которой зависит всякая жизнь.

Такая опасно малая дистанция не могла не привести к роковому концу, но Кларк, видимо, был в хорошем расположении духа, потому что даже из самого безвыходного положения его главный герой астронавт Шеррард благополучно выбирается (с помощью большого листа фольги). Правда, подойдя вплотную к черте, за которой он бы изжарился заживо; нам, читателям, было показано, к чему приводит опрометчивое заигрывание с высшим источником энергии.

В следующем “солнечном” приключении Кларка, рассказе “Солнечный ветер” (1964), описываются гонки на особых яхтах, где в паруса дует шторм излучения, исходящего от Солнца. Кларк и здесь оказался впереди многих ученых:

Глубоко в недрах Солнца копилась чудовищная сила, эквивалентная энергии миллиона водородных бомб. В любую секунду мог произойти чудовищный взрыв, известный под названием “солнечная вспышка”. Со скоростью миллионов миль в час незримый огненный шар во много раз больше Земли оторвется от Солнца и уйдет в космос.

На протяжении всей своей сознательной жизни Кларк утверждал, что судьба человечества влечет его за пределы Земли (отсюда и цикл “одиссей”). Его работы, такие как подробное предсказание телекоммуникационных спутников, опубликованное в журнале Wireless World в 1945 году, за двадцать лет до того, как первый спутник облетел земной шар, часто оборачивались пророчествами. Позаимствовав фразу у Уильяма Джеймса, философа и психолога XIX века, Кларк однажды предположил, что освоение солнечной системы может послужить “моральным эквивалентом войны”, давая выход той энергии, которая иначе могла бы привести к ядерному холокосту.

За самым примечательным “солнечным” рассказом Кларка придется вернуться назад, в 1958 год, этот рассказ – “Из солнечного чрева”. Рассказчик находится на борту космического корабля в сумеречной (как тогда считалось) зоне Меркурия, часть команды исследует происходящее на Солнце в пиковый момент цикла солнечных пятен: “От рентгеновских лучей до самых длинных радиоволн – на всех частотах мы расставили свои ловушки и капканы; стоило Солнцу придумать что-нибудь новое – мы уж тут как тут. Так мы полагали…” Следующий пассаж – не столько рассказ, сколько размышление об отношении человека к Солнцу, и это до сих пор стоит прочтения:

Исполинские облака ионизированного газа, улетающие далеко прочь от Солнца, вовсе невидимы глазу, их не заметит даже самая чувствительная фотографическая пластинка. Они призраки, всего лишь несколько часов витающие в солнечной системе. Если бы они не отражали волн, излученных нашими радарами, и не влияли на наши магнитометры, мы бы о них и не знали.

Рассказчик направляет свой радар на “яркий след отраженного сигнала с четко очерченными краями… такого еще никто не наблюдал”; он оценивает это как газовое облако длиной примерно в 500 миль и шириной в 250 миль, по всей видимости, демонстрирующее свойства разумного существа:

Теперь… мысль эта уже не кажется мне столь необычной. Ведь что такое жизнь, как не организованная энергия? Что за энергия, не так уж важно – химическая, известная нам по Земле, или чисто электрическая, как это, видимо, было тут. … Не род субстанции главное, а ее организация. Но тогда я не думал об этом. Потрясенный сознанием великого чуда, я смотрел, как доживает последние секунды это детище Солнца.

Как только облако соприкоснулось с Меркурием в центре его освещенной части, оно рассеялось, навсегда разрушилось:

Было ли оно разумным? Понимало ли, какой необычный рок его постиг?.. Быть может, в эти последние секунды оно поняло, что впереди появилось что-то необычное… Во всяком случае, оно стало меняться… Быть может, я заглянул в мозг не наделенного разумом чудовища, охваченного страхом, или небожителя, который прощался со вселенной…

Как ни относись к полету Кларковой фантазии, это научная фантастика высшей пробы – захватывающая история (всего на шести страницах), научно абсолютно точная в своих рамках и адресующаяся к вопросам, которые астрономы считают актуальными и сегодня. Джеймс Баллард утверждал, что рано или поздно все предсказания научной фантастики сбудутся– простительное преувеличение. Более точным является наблюдение Кларка: “Большинству технологических достижений предшествовало их описание и воображение”. Что бы мы ни отправились делать на Солнце или, наоборот, убегая от него, это, скорее всего, будет разворачиваться по сценариям, уже описанным научной фантастикой.

К примеру, в одном из своих ранних рассказов Айзек Азимов описывает технологию, которая собирает солнечные лучи в космосе и передает их энергию на Землю. Расположенные в космосе силовые станции способны улавливать солнечную энергию 24 ч в сутки и посылать ее в любую точку нашей планеты. Во времена написания рассказа, в 1941 году, запуск такой системы был коммерчески неоправданным, но в 2010 году калифорнийская Solaren Corporation подписала контракт с Pacific Gas and Electric о продаже 200 мВт энергии (около половины выработки средней угольной теплоэлектростанции) с космической станции. Контракт Solaren действует до 2016 года.

 

Глава 32

Гибель солнца

Впоследнем томе “Хроник Нарнии” К. С. Льюиса волшебный мир гибнет, когда взрывается его солнце: “Наконец взошло солнце… Они сразу поняли, что и это солнце умрет. Оно было в три раза – в двадцать раз – больше, чем обыкновенно, и темно-красного цвета… и, отражая солнце, все пространство безбрежной воды выглядело как кровь”. То же произойдет и во всех прочих мирах, и с нашим солнцем тоже. Но еще до наступления этого мига нам придется, если получится, пережить некоторые другие ужасные события. Айзек Азимов, например в “Выборе катастроф”, рассматривает возможность столкновения Солнца и Земли, если они слегка отклонятся от нынешних орбит. Азимов в итоге отвергает такую возможность, но совсем другое дело – возможность столкновения Солнца с другими звездами.

Солнце находится в 32 тыс. световых лет от центра нашей галактики, состоящей из сотен миллиардов звезд; оно вращается вокруг центра со скоростью около 250 км / с, полностью завершая оборот за 200 млн лет – за все время своего существования оно сделало 24–25 оборотов. За прошедшие 13,73 млрд лет истории вселенной звезды в нашей галактике, по всей видимости, уже распределились по орбитам, не предусматривающим дальнейших столкновений. Но все же остается вероятность того, что звезда-скиталица или шаровидное скопление звезд изменят направление движения и если и не столкнутся с нашим Солнцем, то пройдут достаточно близко, чтобы изменить его орбиту, что, несомненно, окажет воздействие на жизнь на Земле.

Шансы такой катастрофы, признает Азимов, “на самом деле совершенно ничтожны”, и он указывает на то, что мы в любом случае будем предупреждены об этом, вероятно, за миллион лет. Но, например, блуждающая черная дыра (следующая категория в азимовском списке катастроф) может оказаться замеченной всего за несколько лет до сближения: в 2005 году ученые обнаружили дыру размером с нашу солнечную систему, которая поглотила материю массой в 300 млн наших солнц – к счастью, она находилась от нас на расстоянии в 26 тыс. световых лет (250 000 000 000 000 000 км) – дистанция, примерно в 63 тыс. раз превышающая расстояние от Земли до Солнца. Если маленькая черная дыра столкнется с Солнцем, наша звезда, вероятно, сможет поглотить ее без серьезных последствий; с другой стороны, всегда остается шанс, что это приведет либо к коллапсу Солнца, либо к его взрыву: оба варианта для землян катастрофичны. Дальше Азимов рассматривает кластеры антиматерии и “субзвезды” (или “свободные планеты”), которые могут перейти дорогу Солнцу и нанести ему ущерб: но если так рассуждать, то теоретически и Бритни Спирс может получить премию “Оскар”. Такое ощущение, что писатель отмечает все физически возможное, пусть и практически невероятное.

За прошедшие с момента выхода книги Азимова десятилетия вероятность столкновения Земли с астероидом неоднократно подтверждалась. Вот чего в нашей системе хватает, чтобы беспокоиться: 1,1–1,9 млн астероидов, и каждый месяц открывают 5 тыс. новых. В октябре 2010 года сообщалось, что астероид около 9 м в поперечнике пролетел всего в 45 тыс. км над Сингапуром – опасное сближение. Ученые прогнозируют, что в 2029 году трехсотметровый астероид пройдет мимо Земли на расстоянии в 24 тыс. – 40 тыс. км, а потом ляжет на обратный курс, чтобы, возможно, совершить прямое попадание в 2034 году. Атмосферу Земли постоянно вспарывают разнообразные объекты размерами от баскетбольного мяча (несколько раз в день) до автомобиля (дважды в год). В настоящее время LSST (Большой обзорный телескоп НАСА) сканирует небо в поисках таких атак, и Солнце здесь тоже играет свою роль: дело в том, что у телескопа есть слепое пятно – объекты, оказывающиеся прямо перед Землей или непосредственно за ней, легко теряются в блеске Солнца. Солнечный свет воздействует и на вращение астероидов менее 1,5 км диаметром: по мере поглощения солнечных лучей их вращение меняет характер, они ускоряют осевое вращение “подобно шарикам пинбола в струе воздуха”. Многие под этим воздействием разламываются на части, но, если бы астероид направлялся на Землю, нам, чтобы отклонить его, пришлось бы менять его скорость, согласно недавним подсчетам, на один миллиметр в секунду, начав за десять лет до потенциального столкновения.

Так или иначе, вопрос стабильности солнечной системы интриговал и мучил астрономов на протяжении уже более чем двух столетий. К смущению ученых, этот вопрос долгое время был связан с одним из сложнейших и неразрешимых вычислений в небесной механике. Но задолго до того, как такие вычисления стали возможны, суеверие и невежество начали выдвигать собственные зловещие предсказания. В скандинавских мифах, например, Солнце в конце концов слабеет, за этим следуют три жутких года “великанской зимы” Фимбулвинтер, во время которой Земля оказывается скованной кошмарным морозом, а потом наступает Рагнарек, когда опускается вечная тьма, Солнце и Луну пожирают огромные волки, что возвещает конец всего сущего. Эти верования затрагивают больную тему: Чарльз Дарвин в 1865 году в письме другу высказал “собственный детский страх… что однажды Солнце остынет и все мы замерзнем”. Закат нашего мира часто связывался с гибелью Солнца, хотя, конечно, во времена Дарвина источник звездной энергии не был известен, термоядерная реакция еще не была открыта. Теперь, когда мы знаем, откуда Солнце берет свою энергию и что его запасы водорода конечны, мы можем придумывать сценарии наступления конца света.

Жизнь Солнца поддерживается в состоянии идеального баланса: звезда стремится схлопнуться под воздействием собственной гравитации, но одновременно энергия термоядерной реакции в ее ядре создает расширяющую силу, и эти силы уравновешивают друг друга. Солнце может сохранять свой размер только в случае равновесия этих противоположных сил, что требует все более быстрого потребления водорода. В определенный момент это топливо закончится. Фотосфера нашей звезды состоит на 90 % из водорода, на 9,9 % из гелия и еще из смеси шестидесяти семи элементов, таких как железо, кальций и натрий, а также восемнадцати химических соединений, из которых изначально образовалось Солнце (хотя ядерные реакции упорно продолжают менять состав солнечного ядра, где плазма сжата до такого давления и температуры, что вызывает термоядерный синтез). Чем больше звезда, тем она горячее и тем быстрее сжигает собственный водород. Звезды, более массивные, чем Солнце, сжигают свое ядерное топливо гораздо быстрее, потому что дают гораздо более высокую температуру.

Эти процессы происходят во вселенной уже миллиарды лет и будут продолжаться еще много миллиардов. Как минимум 2,5 млрд лет назад Солнце сжалось до диаметра в 300 млн км, затем уменьшилось до диаметра нынешней орбиты Земли. После этого в какой-то момент образовалась Земля (примерно тогда же Солнце начало излучать свет). Солнце продолжает свое сжатие, но не с такой скоростью, чтобы это предвещало его скорый конец: оно теряет несколько миллионов тонн материи ежесекундно – массовый эквивалент энергии, которую оно производит своими термоядерными реакциями. Еще несколько миллионов тонн выбрасываются солнечным ветром и другими частицами.

В конечном итоге Солнце охладится, но сперва ему придется пройти через долгий период, в течение которого оно будет становиться все горячее. По мере превращения в солнечном ядре водорода в гелий сжатие будет усиливать гравитационное поле Солнца и поднимать его внутреннюю температуру, так что оно начнет немного расширяться. Наконец оно нагреется до такой степени, что начнутся новые термоядерные реакции, ядра гелия станут образовывать ядра более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород, магний и кремний, но к этому времени равновесие будет нарушено, начнется процесс расширения. Солнце распухнет, в поперечнике станет примерно в 256 раз больше, чем сегодня, и в 2730 раз ярче, излучая гораздо интенсивнее своей расширившейся поверхностью, – оно превратится в красного гиганта.

В течение следующих нескольких миллиардов лет Солнце будет спокойно и планомерно синтезировать атомы, только вместо сжигания водорода, который начнет истощаться, оно перестроит свою структуру, чтобы сжигать следующее топливо, имеющееся в больших количествах, – гелий. Для этого ему придется поднять температуру ядра еще выше – внутренние области сожмутся и станут еще горячее. Одновременно с этим внешние области еще больше расширятся. В свой последний миллиард лет Солнце станет еще на 10 % ярче, нагревая земную поверхность до температуры в 2000 °C, от которой планета начнет плавиться. Вот как Деннис Овербай изображает эту картину:

Скользя по объятой пламенем кромке гиганта, голая, выжженная Земля своей гравитацией произведет на Солнце небольшое выпячивание материи. Но трение притормозит это вздутие на его пути по направлению к Земле. Гравитационное же усилие со стороны вздутия замедлит Землю и спровоцирует ее движение по спирали вниз, где трение о газы солнечной расширившейся атмосферы замедлит ее еще больше. Затем она устремится прямиком вниз [на Солнце] [994] .

Научный консенсус обещает нам около 5,7 млрд лет жизни на нашей планете, но не человеческой жизни, продолжительность которой будет значительно короче. Нашими долгосрочными противниками окажутся жара и нехватка двуокиси углерода: через 500 млн лет концентрация этого газа в атмосфере окажется слишком низкой для того, чтобы растения могли продолжать процесс фотосинтеза, средняя температура на Земле поднимется до 49 °C. В течение следующего миллиарда лет после исчезновения растений атмосфера заполнится паром, как это было на заре планеты, и будет прожариваться интенсивным солнечным светом. Через 2,5 млрд лет исчезнет последняя водяная молекула, и Земля превратится в жаркий мертвый мир, покрытый расплавленной породой.

Предположительно Земля может избежать поглощения Солнцем, в отличие от Меркурия и Венеры. Эти две планеты будут проглочены Солнцем, как только оно достигнет максимума в своей новой роли красного гиганта. Последние исследования показывают, что, хотя Земля и находится примерно на границе между сценарием поглощения Солнцем и спасением, первый вариант более вероятен. Но, если наша планета и останется за пределами огромного раздутого Солнца, его непомерный жар все равно испарит ее.

Если все же Земля избежит и той и другой судьбы, что это будет значить для нас? Сохранится ли какая-то возможность для продолжения человеческой жизни? Один такой сценарий предполагается, судя по происходящему с планетами соседней галактики. Примерно два раза в месяц мы обнаруживаем очередной мир: задокументировано уже около семисот пятидесяти таких миров. В 2007 году астрономы наткнулись на планету земного типа, названную V 391 Pegasi – газовый гигант примерно в три раза массивнее Юпитера, вращающийся на расстоянии в 240 млн км от слабой звезды в созвездии Пегаса. Эта звезда вспыхнула красным гигантом и потеряла половину своей массы, но не уничтожила планету. Возможно, если смог выжить V 391 Pegasi, сможет и Земля.

Что касается других возможностей, то, как предполагает Айзек Азимов, “во всяком случае налицо заблаговременное предупреждение. Если человечество переживет эти миллиарды лет, в течение них оно будет знать, что ему надо как-то планировать спасение. Поскольку технологическая компетенция человечества возрастает… спасение может стать возможным”. Так что нам нужно будет не только составлять расписание разных этапов гибели Солнца, но одновременно и искать способы мигрировать с нашей планеты или отодвинуть ее саму подальше от расширяющегося Солнца. Особенно опасным временем для человечества станет конец первой фазы красного гиганта, когда яркость Солнца достигнет такой степени, что его гелий воспламенится в одной гигантской вспышке-взрыве. Еще один рискованный момент наступит, когда Солнце отбросит внешние слои, уменьшив свою массу и ослабив гравитационное поле, – это сразу ослабит его хватку по отношению к оставшимся планетам (включая нашу). Не будучи больше удерживаемыми на орбитах, планеты могут столкнуться друг с другом или даже налететь на Солнце. На этом этапе мне уже хочется найти утешение в футурологическом прогнозе Вуди Аллена: “Я подумал, что, если великое золотое солнце неожиданно взорвется, наша планета сорвется с орбиты и рванет куда-то в бесконечность – еще один хороший повод всегда носить с собой мобильный телефон”.

Сгенерированная с помощью компьютера иллюстрация, изображающая Солнце 5 млрд лет спустя, накаляющее гибнущую Землю. Океаны уже испарились, оставив соляные скалы. Луна проходит перед огромным раздутым Солнцем, уже вошедшим в первую стадию красного гиганта (Detlev van Ravenswaay / Photo Researchers, Inc)

Но еще не все потеряно. Человеческая изощренность не знает границ, мы уже исследуем практические возможности перемещения на другие планеты солнечной системы, на один из планетных спутников или же вообще за пределы этой системы. Одна из возможностей, пусть пока еще и далекая, – использование небольших ядерных бомб для приведения в движение космического корабля: эти заряды должны взрываться поочередно, выводя корабль на постоянный курс от Земли или по направлению к какой-то пригодной для обитания планете. Президент Обама уже объявил целью высадку астронавтов в 2025 году на астероид как промежуточный шаг перед отправкой человека на Марс. Еще одну идею недавно, в 2001 году, выдвинули Дон Корыцански и Грегори Лафлин (Университет Калифорнии, Санта-Крус) и Фред Адамс (Мичиганский университет). Она заключается в том, что подобно тому, как космические зонды могут разгоняться за счет игры в гравитационный пинбол с Венерой или Юпитером, так и мы (точнее, будущие поколения человечества) сможем использовать регулярные прохождения мимо Земли комет и астероидов для увеличения ее орбиты и вытеснения от Солнца. Все, что для этого требуется, – это чтобы астероид примерно 100 км в поперечнике пролетел мимо Земли и передал ей часть своей орбитальной энергии. Астероид пролетит дальше, достигнет Юпитера, получив от него дополнительный импульс, и на обратном пути опять передаст накопленную энергию Земле. Но это, конечно, похоже на идею продвижения аэроплана посредством пролетающего рядом шмеля раз в десять лет: даже сами авторы этой идеи говорят, что “не предлагают принять это за план действий”. Интересно, что бы сделал на основе таких идей Артур Кларк.

По крайней мере, мы можем утешаться тем, что, несмотря на весь свой скепсис, мы говорим о стольких миллионах лет, что предсказать доступные в то время технологии сейчас просто невозможно. Хотя Земля и не способна существовать бесконечно, человечество, может быть, переживет ее уничтожение.

Если все же предположить, что нам удалось покинуть Землю на космическом корабле с ядерным двигателем или на каком-то ином транспортном средстве, куда мы направимся? В марте 2009 года был запущен “Кеплер” – космический телескоп, предназначенный для обнаружения планет за пределами солнечной системы – примерно того же размера, условий и расстояния от материнской звезды, что и Земля. Уже в декабре 2009 года была найдена планета GJ 1214b в 2,7 раза больше Земли, вращающаяся вокруг меньшей и более тусклой звезды, чем наше Солнце. Эта планета находится сравнительно близко к нашей солнечной системе, около сорока световых лет, и имеет запасы воды. К февралю 2011 года “Кеплер” открыл тысячу двести тридцать пять потенциальных планет, из которых пятьдесяч четыре по параметрам размера и расстояния от звезды попадают в пригодную для обитания зону.

Наша способность сделать подобную планету пригодной для обитания человека уже получила название – терраформирование. И это вполне возможно, потому что к тому моменту, как Солнце начнет значительно расширяться и поджаривать Землю, пройдет достаточное количество эонов, чтобы у нас появилась технология, которая позволит нам обосноваться на сотнях таких “экстрасолнечных” миров. Как писал Герберт Уэллс, “нет пути в прошлое. Выбор – это вселенная или ничто”. Его коллега-романист Том Вулф в эссе, посвященном сорокалетию высадки человека на Луну, вопрошал: “Когда мы начали строить этот мост к звездам? Как только смогли, и это было очень вовремя. Мы должны сделать это, мы должны сохранить единственную известную нам осмысленную жизнь”.

Но не стоит недооценивать невероятный масштаб предстоящих задач. Если бы мы пожелали перебраться на другую планету в нашей солнечной системе (что крайне маловероятно, учитывая, что ни одна из них пока не производит впечатления пригодной для жизни), мы могли бы рассматривать Юпитер, Сатурн, Уран, Плутон и Нептун, которые будут кружить вокруг Солнца даже после его коллапса. Их орбиты увеличатся, но не сильно (менее чем в два раза). Если даже такое прыганье по планетам окажется нам под силу, гораздо вероятнее, что к тому времени мы построим в космосе структуры, пригодные для проживания большого количества людей, при этом каждая такая колония, независимая от других, будет экологически самоподдерживаться. По мере того как Солнце будет нагреваться, они станут корректировать свои орбиты и постепенно отдаляться по спирали.

Научной фантастики в таких сценариях не больше, чем научного прогноза. Астроном Кэролайн Порко выразила господствующие сегодня взгляды, когда сказала:

Будущее человечества не должно быть привязано к выживанию на нашей планете. Нас манят другие миры, мы знаем, как до них добраться, и мы отправимся в путь… Это будет не столько космической гонкой, сколько глобальным исходом, предпринятым международным сообществом… Не придумать лучшего повода, чтобы сказать: будущее безгранично и принадлежит нам [1000] .

Словно это все еще выглядит недостаточно фантастично, Митио Каку в книге “Физика невозможного” пишет: “Не так давно физики сумели продемонстрировать, что закон, который запрещал бы путешествия во времени, находится за пределами сегодняшней математики… технологии, которые сегодня считаются невозможными, через несколько десятков или сотен лет могут стать обычными”. Другими словами, ничто нельзя исключать, кроме того, невозможность чего нами доказана.

Обитаемая база на Марсе в воображении художника, смоделированная по образцу подобных баз на Антарктиде. Художник поместил лагерь в средоточие бушующей марсианской пылевой бури, соответствующим образом направив зловещий и мрачный свет (Julian Baum / Science Photo Library)

Хотя мы способны избежать катастрофы, никто не может сказать, как именно, потому что речь идет о таких протяженных периодах времени, что человеческой расе успеет прийти на смену совершенно другой вид (или она сама себя им заменит), но Солнце точно ее не избежит. Постепенно его поверхность охладится до состояния, когда оно начнет светиться темно-красным цветом, а не ярко-белым, и звезда войдет во вторую стадию красного гиганта. После того как водородный синтез перестает быть главным источником энергии звезды, ее дни сочтены – она может поддерживать свое существование лишь сравнительно короткий промежуток времени. Звезда входит в краткую нестабильную фазу уменьшения энергии выброса, пока расходует запасы гелия, и последовательно начинает сжигать все более тяжелые и редкие элементы – бериллий, бор, углерод, азот и кислород, на каждый отводится все более короткий период. Способность нового гиганта удерживать собственное раздутое состояние против сил тяготения слабеет, он начинает коллапсировать, но все-таки в последний раз увеличивается перед окончательным неостановимым процессом сжатия. На протяжении пары сотен миллионов лет (очень короткий период на шкале звездных состояний) Солнце будет становиться легче, его внешние слои разлетятся в космическом пространстве в форме плотного солнечного ветра. Это не будет носить характер взрыва, солнечная система не окажется в опасности полной дезинфекции от жизни в течение нескольких часов. Солнце просто сожмется до состояния белого карлика – небольшого сжатого куска шлака, возможно, даже меньше Марса, но с очень высокой плотностью, более двух тонн на кубический сантиметр, чайная ложка такой материи весит как целый “роллс-ройс”; в пространстве от него останется тонкая пленка внешнего слоя, которая образует планетарную туманность.

Звезда в состоянии белого карлика – это плотный шар из углерода и кислорода, не более чем световая точка даже внутри собственной системы. При наблюдении со спутников Юпитера (предположим, человечество перебазируется туда) Солнце будет светить примерно в 4 тыс. раз тусклее, чем сегодня, лишь крошечная часть его былой энергии будет достигать планет, все больше угасая с течением времени. Предположительно задолго до наступления стадии белого карлика грядущие космические колонисты разработают какую-то форму водородных термоядерных станций и тем самым перестанут зависеть от Солнца; еще более вероятно, что к тому моменту они в любом случае покинут Солнечную систему.

Что касается самого Солнца, то вот слова, которые хорошо описывают его последние дни: “При температуре в 100 000 °C эта булавочная головка белого света… будет светить еще миллиарды лет, освещая гигантские облака газа – отброшенные внешние слои звезды, великолепную разноцветную туманность, могильный памятник нашему Солнцу”.

Но и это еще не все, последняя стадия неимоверно растянутой смерти еще впереди. По мере остывания Солнце превратится в черного карлика, вокруг которого будут вращаться осколки планет. Оно не взорвется сверхновой, оно для этого слишком мало, не схлопнется оно и в черную дыру. Наш великий, ужасный и любимый спутник попросту уменьшится и растает, превратится в маленький темный кусок выгоревшей материи, дрейфующий в вакууме, его жизнетворное путешествие в пространстве закончилось.