СОВРЕМЕННЫЙ КЛИМАТ

Под современным климатом ученые понимают климат после момента, когда закончилось его потепление, то есть после 30 — 40-х годов XX столетия. Поскольку началось похолодание климата, то для него характерны общее понижение температуры, увеличение на континентах льда и снега. Для современного климата характерно увеличение повторяемости необычных экстремальных условий погоды. Дело в том, что для жизни и деятельности (и здоровья) людей не столь важны абсолютные значения температуры и других показателей погоды. Более страшны резкие изменения погодных условий (наводнения, резкие изменения температуры, торнадо и т. п.). Надо научиться их предсказывать и защищаться от них. Всемирная метеорологическая организация признала экстремальными такие климатические условия, которые встречаются один раз в 25–30 и более лет.

Похолодание климата после 1940 года идет не плавно. На фоне общего похолодания наблюдались периоды потепления в конце 1950-х годов, в середине 1960-х годов и т. д. Происходят колебательные изменения климата, и сейчас рано говорить о том, как он будет меняться в будущем. Если бы мы не опасались, что своими руками меняем климат, то следовало бы ожидать похолодания. Собственно, оно и происходит с середины 1970-х годов.

В настоящее время ученые очень внимательно следят за всеми изменениями климатических элементов и пытаются прогнозировать изменение климата в будущем. Все большее их число осознает, что для жизни людей и экономики очень важно предсказать наступление аномальных, экстремальных погодных условий. Они происходят не только бурно, но и неожиданно, поэтому наносят огромный вред. Японские ученые провели детальный анализ таких аномальных погодных явлений за 1961–1972 годы. По их данным можно заключить, что за этот период среднемесячная температура достигала необычайно низких значений весьма часто. Она наблюдалась в течение 460 месяцев против 206. Необычно низкие величины осадков наблюдались также часто (472 месяца против 295). Если сравнивать период 1960–1969 годов и период потепления 1920–1940 годов, то выясняется, что повторяемость очень низких температур увеличилась почти в два раза. Повторяемость необычно высоких среднемесячных температур в два раза уменьшилась. С 1951 по 1972 год температура поверхности Земли в Северной Атлантике уменьшилась от 12,03оС до 11,043 °C. Увеличилась и площадь, занятая снегом и льдом (от 33 миллионов квадратных километров в 1950 году до 39 миллионов квадратных километров в 1973 году). После 1940 года горные ледники вновь пришли в движение — начали наступать. Ученые наблюдали за 73 небольшими ледниками, которые быстро реагируют на изменения климата. Оказалось, что 50 из них в период с 1953 по 1955 год пришли в движение.

За время потепления климата с 1880 до 1930 года над Британскими островами увеличилось количество дней в году с западными ветрами от 85 до 110. При похолодании до начала 1970-х годов оно уменьшилось до 80, а к середине 1970-х годов до 68.

После начала похолодания в 1950-е годы климат изменился следующим образом. Температура средней тропосферы северного полушария в среднем понижалась. Наиболее заметно это было в умеренной зоне и в высоких широтах. Температура воздуха у поверхности Земли также понижалась, хотя и менее заметно. Она отличалась существенными колебаниями. Поверхностный слой воды охлаждался как в Атлантике, так и в Тихом океане. Возросло за последние годы и количество снега и льда. Это относилось к северному полушарию. В южном полушарии температура средней атмосферы слабо повышалась. У поверхности Земли температура воздуха менялась только незначительно. Количество пакового льда в Антарктиде сначала несколько увеличилось. Затем оно стало уменьшаться. Атмосферная циркуляция характеризовалась увеличением ее неустойчивости.

Важно отметить, что современный климат неустойчив. В одних районах наблюдаются засухи, а в то же время в других районах происходят наводнения. Точно такая же неустойчивость климата имела место в период перехода от периода теплого климата к малому ледниковому периоду.

Хорошим показателем климата является длительность вегетационного периода. Это количество дней, когда средняя температура воздуха превышает 5,5 °C. Рассмотрим, как этот период менялся в центральной части Англии. В 1870–1895 годы средняя за десятилетие продолжительность вегетационного периода составила 255–265 дней. Наименьшая его продолжительность равнялась 205–225 дней. В 1930–1949 годах средняя продолжительность увеличилась до 270–275 дней, а минимальная до 237–243 дней. Но в условиях похолодания, в 1950–1959 годы, средняя продолжительность вегетационного периода вновь уменьшилась до 265 дней. Минимальная снизилась до 226 дней. Для сравнения скажем, что в наиболее холодные десятилетия малого ледникового периода в Англии средний вегетационный период был короче почти на месяц по сравнении с таковым в теплые 1930–1949 годы.

 

ВЛИЯНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ЧЕЛОВЕКА НА КЛИМАТ

Человек воздействовал на климат с тех пор, как начал вырубать и выжигать леса, распахивать земли, засаживать территории различными видами растительности и т. д. Этим самым он менял отражательную способность поверхности Земли, а значит, изменял то количество энергии, которую наша планета получает от Солнца. В настоящее время человек меняет климат со значительно большим размахом. Он создает новые водохранилища и каналы, изменяет русла крупных рек, осушает болота, продолжает уничтожать леса и делает в этом плане еще многое другое. В частности, приводит почву в состояние эрозии. А эрозия почвы также меняет оптические (отражательные и поглощающие) свойства земной поверхности. В результате эрозии почвы меняется газовый обмен между земной поверхностью и атмосферой. Меняется при этом и обмен теплом и влагой между земной поверхностью и атмосферой.

Что касается малых составляющих атмосферы, сильно влияющих на климат, то на первом месте стоит CO2, поскольку он создает в атмосфере парниковый эффект. Если количество СО2 увеличится, то климат существенно (а возможно, и катастрофически) потеплеет. Это зависит от степени повышения концентрации СО2 в атмосфере. Но для сохранения пригодным для жизни климата важен не только СО2. Чрезвычайно важны фреоны, фтористые, бромистые и хлорные соединения, которые разрушают озонный слой и тем самым изменяют тепловой режим Земли. Целый ряд химически активных малых (но не пренебрежимых) примесей (окислы азота, фреона и др.) поглощают солнечную энергию и тем самым меняют тепловой режим атмосферы, нагревают ее. Таким образом, они, с одной стороны, по мере увеличения их концентрации, увеличивают парниковый эффект, а с другой стороны, уменьшают солнечную энергию, приходящую к Земле, то есть уменьшают метеорологическую солнечную постоянную.

На климате обязательно отразится и загрязнение Мирового океана нефтяными продуктами. Нефтяная пленка на водах Мирового океана меняет теплообмен и влагообмен между океаном и атмосферой. Человек с большим энтузиазмом и сознанием своей силы воздействует на облака с тем, чтобы стимулировать выпадение осадков. Но он не задумывается над тем, что планомерно, осознанно при этом загрязняет атмосферу. Человек изменяет климат и путем сжигания топлива. При этом одновременно в атмосферу выбрасывается водяной пар. Кстати, поступление водяного пара в атмосферу увеличивается и в результате функционирования оросительных систем. Испытания ядерного оружия также внесли и вносят свою лепту в изменение климата. При этом в атмосфере накапливается аэрозоль, окислы азота, радиоуглерод и другие составляющие, которые эффективно разрушают озонный слой.

Топливно-энергетический комплекс мира непрерывно растет. На рис. 69 показано, как увеличивалось производство энергии в мире начиная с 1850 года. Виден непрерывный быстрый рост производства энергии, а значит, и выбросов в атмосферу. Выбрасывается в больших количествах сажа и продукты сгорания в виде соединений серы. При этом в атмосферу поступают радиационно-активные малые газовые составляющие. Это происходит при сжигании химического топлива. При этом поступают в атмосферу углекислый газ и окислы азота. Они влияют на углеродный и азотный циклы в системе атмосфера — океан — биосфера — почвы суши. Кроме того, при сжигании веществ (топливных материалов) человек изменяет свойства подстилающей поверхности. После этого она будет по-иному отражать солнечное излучение, а также будет оказывать влияние на обмен веществом между земной поверхностью (сушей и поверхностью Мирового океана) и атмосферой. Выбросы отходов топливного процесса прямо в воды океана и в атмосферу завершают картину. Некоторые специалисты не без основания считают, что это является главным злом топливно-энергетического комплекса.

Рис. 69. Рост производства энергии в мире по данным энергетического проекта международного Института системного анализа

Каковы перспективы развития топливно-энергетического комплекса в мире? Потребление энергии во всем мире растет примерно на 2 % в год. Приведем данные о количестве сжигаемого топлива, которое потребуется для этих нужд. На сегодня запасы каменного угля составляют 8,4 × 1011 тонн, если его теплотворную способность принять равной 7000 ккал/кг. Это соответствует количеству каменного угля с реальной теплотворной способностью, равному 1,0754 × 1013 тонн. Все топливо в мире (включая нефть и газ) оценивается в 1,29 × 1013 тонн. На 80 % условное топливо состоит из каменного угля. Имеется и другая цифра — 94,2 %. Нефть составляет 3,5 %, а газ — 2,3 % от общей суммы. Исходя из этих цифр можно сделать такие выводы. Во-первых, основным продуктом сжигания топлива в будущем будет каменный уголь. Во-вторых, добыча топлива и его сжигание будет сосредоточено в отдельных крупных регионах мира. Во всяком случае, их распределение будет неравномерным в пространстве. Для оценки влияния на климат то и другое очень важно.

По оценкам экспертов годовое потребление энергии в мире в 2000 году составит 567 × 1018 джоулей, а в 2025 году — 1238 × 1018 Джоулей. В начале прошлого века потребление дерева в качестве источника топлива составляло 90 %. Сейчас оно составляет 10 %. Зато удельный вес угля сейчас достигает 50 %, а нефти и газа — 30 %. Остальную энергию даст гидроэнергетика и атомные электростанции. На рис. 70 представлен прогноз изменения различных источников топлива до 2200 года. Как видно, в настоящее время в странах с высоким уровнем потребления энергии на каждого человека расходуется около 10,0 киловатт. В странах со средним уровнем расходования энергии расходуется на каждого жителя в среднем 4,4 кВт, а в странах с низким уровнем — 1,05 кВт.

Рис. 70. Характеристика предполагаемого роста различных источников топлива в мире.

Несложно определить, как изменится окружающая среда при таком потреблении энергии. Вся энергия в конце концов перейдет в тепло и рассеется в окружающем пространстве — в атмосфере, а также в водах, суше и океане. Это очевидно. Но повышать температуру Земли и ее атмосферы нельзя. Есть предел допустимого потепления климата. Но оценки показывают, что прямым нагреванием этот предел не будет достигнут, так что в этом смысле опасности нет. Более опасно то, что тепловая энергия, выделяемая в конце концов в атмосферу, в определенных регионах очень большая. Например, в Манхэттене на каждый квадратный метр расходуется 150 Вт энергии. По аналогичной причине в центре городов температура на несколько градусов выше, чем в окружающих районах. Имеются обширные территории, такие как Япония, Рурский район, Восток США и др., где тепловые нагрузки составляют в среднем 5–6 Вт/м2. Размеры этих регионов сопоставимы с размерами воздушных масс, которые определяют погоду. Для того, чтобы изменить циркуляцию атмосферного газа в ограниченном (не очень малом) регионе, надо добавить в атмосферу 2–3 ватта на каждый квадратный метр. Как видим, добавляется и значительно больше. Конечно, в результате этого средняя температура Земли не повысится, но может произойти значительное перераспределение энергии, поскольку изменится динамика атмосферного газа.

С помощью компьютеров климатологи рассчитали, к чему может привести сильное сосредоточение источников энергии. Такие расчеты сейчас принято называть экспериментами. Часто не добавляют слова «численные». Так вот, задавались различные исходные условия, близкие к прогнозируемым на будущее. Проводили расчеты и американские специалисты и наши. Конкретные результаты всех расчетов мы приводить не будем. Для нас важно знать одно — влияет ли на климат тепло, поступающее в атмосферу от потребителей энергии, и если влияет, то насколько. На основании результатов всех проведенных расчетов можно заключить, что при завышенных примерно в 10 раз тепловых выбросах должно произойти существенное изменение режима погоды. Эффекты воздействия постепенно будут распространяться от района воздействия. Уже через полтора месяца эффект от такого теплового воздействия распространится на все северное полушарие. Любопытно, что под действием гипотетических тепловых источников, для которых велись расчеты и которые располагались в районе Востока США, в тропической зоне сформировались новые области интенсивных ливневых осадков, которых согласно начальным условиям проводимых расчетов там не было. Расчеты показали, что тепловые выбросы могут повысить даже среднюю глобальную температуру. Это происходит из-за увеличения парникового эффекта, поскольку количество водяного пара в атмосфере увеличивается. Остается ответить на вопрос — когда мы будем осуществлять такие по величине тепловые выбросы, для которых велись расчеты. Оптимисты считают, что через 50 лет. На самом деле этот срок может сократиться в несколько раз. Тем не менее, если при современных тепловых выбросах и не происходит по этой причине глобальных изменений климата, но изменения региональные, местные несомненно происходят. Происходят сейчас и будут все чаще происходить в будущем. Что это значит? От этого климат не потеплеет, но различные климатические аномалии будут учащаться. Собственно, это мы уже наблюдаем. И если они будут учащаться с большим темпом, то неизвестно, что лучше — глобальное потепление или ежедневно проносящиеся торнадо. На специальном языке это называют изменением циркуляционного режима атмосферы и увеличением повторяемости климатических аномалий.

Как же скажется функционирование топливно-энергетического комплекса на свойствах подстилающей поверхности? Это зависит от того, как распределены районы добывания топлива. Уголь, например, добывается в основном вблизи поверхности Земли, хотя в будущем глубины увеличатся. Известно, что при добыче одного миллиона тонн угля на глубине залегания пластов 1–2 метра разрушается около пяти квадратных километров земель. При более глубоком залегании эта площадь уменьшается. При добыче угля разрушаются миллионы квадратных километров земли. Это с учетом подъездных путей и т. п. Ясно, что вся эта площадь подстилающей поверхности изменит свои отражательные свойства, а это повлияет на количество поступающей солнечной энергии, а значит и на нагрев атмосферного газа.

В результате своей технологической деятельности человечество меняет количество СО2 в атмосфере. СО2 совершает естественный цикл (кругооборот) в системе океан — атмосфера — биосфера. В процессе сжигания топлива человек ежегодно забрасывает в атмосферу не менее 5 миллиардов тонн углерода. Кроме того, человек воздействует на океан и биосферу и тем самым изменяет количество СО2, поступающее в атмосферу.

Чистого углерода во всех земных запасах топлива содержится примерно 5–8× 1012 т. При сжигании угля на 10 Дж в атмосферу выбрасывается 87 т СО2. Если речь идет о нефти, то эта цифра несколько меньше — 71 т, для газа — 51 т. С начала индустриального развития общества (с 1860 года) количество СО2 в атмосфере непрерывно растет. В 1860 году СО2 в атмосфере было 2440 Гт, а в 1975 году его стало 2574 Гт. Одна гектотонна (Гт) равна миллиарду тонн. За указанный период в атмосферу поступило 240 Гт углерода. Из них около 95 Гт поступило за счет вырубки и сжигания лесов, а 146 Гт поступило в атмосферу непосредственно за счет сжигания ископаемого топлива. Часть углерода ушла на образование СО2. Осталось в атмосфере нетронутым около 82,5 Гт из всего углерода, поступившего в результате деятельности человека. Что касается СО2, то более половины его количества, поступившего в атмосферу за счет сжигания топлива, поглотилось океаном и биосферой. Остальная часть осталась в атмосфере. СО2 поступает в атмосферу не только при сжигании лесов, угля, нефти, газа. Он поступает в атмосферу при культивации земель. Источником его является также минеральные источники и др. Если учесть все источники дополнительного углерода (кроме естественного), поступающего в атмосферу в течение года, то получится 10–12 Гт. Примерно 30 % поступившего в атмосферу углерода остаются там, а остальные 70 % переходят в океан и биосферу. Как известно, углерод и СО2 поступают в атмосферу из биосферы. Человек изменяет это количество путем воздействия на почву, растительность и т. п. В середине нашего столетия больше углерода поступало в атмосферу за счет этого источника, чем за счет сжигания топлива. Но в наше время ситуация в корне изменилась — при сжигании топлива в атмосферу забрасывается примерно в 2,5 раза больше углерода, чем то количество, которое поступает из биосферы.

Специалисты рассчитали, как предположительно будет меняться интенсивность антропогенного роста СО2 в атмосфере вплоть до 2400 года. При этом были сделаны четыре разные предположения относительно величины интенсивности антропогенных источников углерода. Результаты расчетов показаны на рис. 71 четырьмя кривыми, каждая из которых соответствует определенной величине интенсивности антропогенных источников углерода. Самая верхняя (острая) кривая соответствует случаю, когда темпы роста этой интенсивности составляют 6,53 % в год. При этом время наступления максимальной концентрации СО2 приходится на середину XIX века. Если эти темпы будут равны 1,53 % в год, то максимум количества СО2, выброшенного в атмосферу, придется на XXIV век. Это показано самой нижней, наиболее плавной кривой на рис. 71. Не вызывает сомнения, что первый вариант более реальный — радикальных изменений в количестве СО2 в атмосфере следует ждать в следующем столетии, в первой его половине. Что же касается разведанного химического топлива, то если все оно будет сожжено, максимальная концентрация СО2 в атмосфере по этой причине превысит доиндустриальную величину в 8 — 11 раз. Правда, эта величина несколько уменьшится в результате влияния биосферы и океана.

Рис. 71. Интенсивность антропогенного роста СО2 в атмосфере.

Биосфера Земли в процессе синтеза поглощает СО2. Углерод хранится в стволах деревьев, в почве, перегное, листве и др. Оценено, что во всей биосфере содержится около 835 Гт углерода. 90 % его сосредоточено в лесах. Однако основным источником углерода является океан. В водах Мирового океана хранятся излишки СО2 техногенного происхождения. Незначительная часть углерода (около 600–750 Гт) содержится в верхнем слое толщиной около 75 м, который всегда хорошо перемешан. Этот слой океана называют деятельным океаном. Примерно столько же СО2 находится в атмосфере. Основная же часть углерода Мирового океана, которая примерно в 50 раз превышает количество углерода в атмосфере, содержится в глубинном океане, ниже 75 м. Эта часть океанической воды плохо перемешивается. В глубинном океане часть углерода находится в виде бикарбонатных ионов. Примерно 1 тысяча Гт углерода здесь находится в виде растворенного органического вещества. Углерод, который содержится в неорганических осадочных месторождениях, составляет 3 × 107 Гт. В органических осадочных отложениях Земли содержится 0,66 × 107 Гт углерода. Тот и другой углерод находится в связанном состоянии и не участвует в углеродном цикле. Углерод содержится и в почве. Его там примерно 1–3 тысячи Гт. Основным источником его в почве является торф.

Скорость обмена углекислым газом между атмосферой, биосферой и океаном зависит от климатических условий. Так, из холодной воды деятельного (верхнего) слоя океана углекислый газ улетучивается неохотно. Он более эффективно переходит из атмосферы в эту холодную воду. Поэтому в высоких широтах преобладает поток углекислого газа из атмосферы в воды Мирового океана. В условиях теплой воды приповерхностного слоя Мирового океана, то есть в южных широтах, преобладает поток углекислого газа из океана в атмосферу. Это в том случае, если поверхностный слой воды чистый. Если же он сверху покрыт пленкой нефти, то это существенно затруднит выход углекислого газа из воды.

Обмен всем углекислым газом между глубинным океаном и верхним деятельным слоем происходит в течение примерно трехсот лет. Зато полный обмен между верхним деятельным слоем и глубинным слоем происходит очень быстро, всего за 4–6 лет. Между атмосферой и биосферой время полного обмена СО2 составляет 33 года, а обратный полный обмен между биосферой и атмосферой происходит дольше — за 40 лет. Полный обмен СО2 между атмосферой и деятельным верхним слоем океана происходит за 5–6 лет.

Все эти данные надо знать для того, чтобы реалистично оценить последствия увеличения СО2 в атмосфере, которое вызвано деятельностью человека. Было проведено много таких оценок. Ученые задавали различные условия, и прежде всего темпы роста СО2 в атмосфере. Что же получилось? Оказалось, что наиболее опасны увеличения содержания СО2 в атмосфере в 2–3 раза. Если же это содержание увеличивается еще больше, то последствия этого не ухудшаются. С физической точки зрения это понятно — происходит что-то вроде насыщения. При двух- трехкратном увеличении содержания СО2 в атмосфере возможности парникового эффекта СО2 исчерпываются и дальнейшее увеличение концентрации в смысле нагрева атмосферы перестает быть эффективным. Собственно, опасаются именно чрезмерного нагрева атмосферы за счет роста концентрации СО2. В других отношениях увеличение количества СО2 как для человека, так и для всей биосферы не представляет никакой опасности. Это даже в том случае, если концентрация СО2 увеличится многократно. Более того, с точки зрения ускорения роста растений такое увеличение СО2 даже выгодно, поскольку рост интенсифицируется. Так, за счет увеличения содержания СО2 в атмосфере рост деревьев в будущем ускорится. Как же будет меняться температура атмосферы при увеличении содержания СО2 в атмосферном газе? Практически у всех специалистов по расчетам получилось, что с ростом концентрации СО2 должна увеличиваться температура в нижней тропосфере. Зато выше, в верхней тропосфере и стратосфере, атмосферный газ будет охлаждаться. Если газ нагрет неравномерно, то он начнет двигаться от горячих мест к холодным. Так и в этом случае, атмосферный газ будет более интенсивно двигаться в вертикальном направлении. Когда с высотой происходит большой перепад температуры, то атмосферный газ становится неустойчивым. В нем развиваются конвективные движения, активизируется образование облаков и осадков. К чему это приведет? К увеличению отражательной способности атмосферы. Поэтому большая часть солнечной энергии будет отражаться обратно в космос. Значит, это будет работать на уменьшение нагрева нижней тропосферы. Это называется отрицательной обратной связью. Отрицательной — потому, что рост концентрации СО2 и как следствие температуры в нижней тропосфере приводит в конце концов к уменьшению этой температуры (через рост неустойчивости атмосферного газа, облачности и осадков). Расчеты показывают, что наибольший эффект от роста концентрации СО2 будет проявляться в высоких широтах. Здесь температура может увеличиться на 8 — 10 °C, тогда как в низких и средних широтах это увеличение составит 1–2 °C. При двукратном увеличении концентрации СО2 температура воздуха у поверхности для всего полушария может увеличиться на 2–2,5 °C. Но это повышение температуры определяется не только прямым увеличением концентрации СО2. Здесь большую роль играет увеличение испарения, в результате в атмосфере увеличивается количество водяного пара. А водяной пар, как и СО2, обладает свойством создавать парниковый эффект.

Так или иначе увеличение концентрации СО2 приведет к изменению температуры. Но не только. Изменится и режим осадков и испарения. Произойдет потепление климата. Как уже говорилось, повышение температуры будет самым сильным в высоких широтах обоих полушарий. В результате снеговая линия будет отступать, ледники будут таять. Возникнет нестабильность ледяного покрова. Далее кардинально нарушится нормальная циркуляция атмосферы и океана. В одних районах будут часто проноситься смерчи, а другие будут охвачены засухами. Существенно то, что при потеплении климата потеплеет и океан. Значит, увеличится поток СО2 из океана в атмосферу. А это усилит парниковый эффект. Если растают континентальные льды, неизбежно повысится уровень Мирового океана. Последствия этого очевидны — будут затоплены сотни портов, низменных плодородных земель и т. п.

Проблема СО2 не единственная. Фреоны также способны создавать парниковый эффект. Как уже говорилось, фреоны поступают в атмосферу в процессе их применения в различных промышленных и бытовых установках (рефрижераторы, холодильники, системы кондиционирования воздуха и т. п.). Они выбрасывают в атмосферу и при использовании различных товаров широкого потребления. Это различные аэрозольные парфюмерные и косметические товары, инсектицидные препараты, лаки, краски и т. п. Примерно 85–87 % всех произведенных фреонов попадает в атмосферу. Поскольку фреоны в атмосфере живут десятки лет, они там накапливаются. Это и создает опасность. Если бы они быстро выводились из атмосферы, то эффект от них был бы значительно меньше.

Фреоны, выброшенные в атмосферу, опасны прежде всего тем, что в химических реакциях разрушают молекулы озона, а значит и озонный слой. Последствия этого разрушения очевидны, поскольку озонный слой защищает биосферу и всех нас в том числе от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Кроме того, озон обладает способностью создавать парниковый эффект. Такой же способностью обладают N2O, CH4, CCl2 F2, NH3, водяной пар и др.

Способность поглощать инфракрасное излучение у фреонов в несколько раз больше, чем у углекислого газа. Если бы их концентрация была такой же, как концентрация СО2, то последствия от создаваемого ими парникового эффекта были бы катастрофическими. В настоящее время концентрация фреонов недостаточна для создания такого катастрофического парникового эффекта. Но она весьма ощутима в смысле разрушения озонного слоя.

В принципе надо рассматривать действие малых составляющих атмосферы не по отдельности, а совокупно, всех вместе и одновременно. Ведь некоторые из них не повышают температуру атмосферы, а, наоборот, компенсируют влияние других малых составляющих. Прежде всего надо рассматривать азотный цикл в атмосфере, который функционирует в результате сжигания топлива, ядерных взрывов, а также внесения азотных удобрений и др. В этих процессах образуются азотные соединения, которые играют очень важную роль в фотохимии озона, а также в поглощении коротковолнового солнечного излучения. Необходимо анализировать и сернистый цикл. Речь идет главным образом о двуокиси серы, которую человек выбрасывает в атмосферу в результате различных технологических процессов. При этом сера окисляется в H2SO4 и в конце концов переходит в аэрозоль. Влияет на климат стратосферный мелкодисперсный аэрозоль, который состоит из соединений серы. Серная кислота, которая образуется при соединении двуокиси серы с водой, попадает в облака. С осадками она переносится в почву и окисляет ее. Попадает она и в водоемы со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Оценено, что к 2025 году в атмосферу за счет сжигания угля и нефти будет выброшено 1362 миллионов тонн окислов серы. Окислы серы в основном выделяются при сжигании угля. В каменном угле содержится до 3 % серы, тогда как в нефти ее меньше — до 2 %. Состав как угля, так и нефти зависит от того, где они добываются. Имеются источники угля, в некоторых всего 0,71 % серы. В некоторых местах добывают нефть, в которой содержится всего 0,14 % серы.

В настоящее время над городами и городскими районами содержится в среднем не менее 100 мг аэрозоля в каждом кубическом метре воздуха. За пределами городских зон аэрозоля примерно в пять раз меньше. Аэрозоль оказывает влияние на биосферу и здоровье людей. Мы здесь рассмотрим только его влияние на климат.

В нижней части атмосферы — тропосфере сосредотачивается в основном аэрозоль, состоящий из крупных частиц. Его называют крупнодисперсной фракцией аэрозоля. Дело в том, что более мелким, а значит, и более мелким частицам легче подняться вверх, в верхние слои атмосферы. А крупные частицы аэрозоля в тропосфере вымываются осадками. Поэтому эти частицы находятся в атмосфере относительно недолго — от нескольких дней до недель. Редко они задерживаются здесь в течение месяца. Выше тропосферы в стратосферу добираются мелкие частицы аэрозоля (мелкодисперсный аэрозоль). Здесь очищения воздуха осадками нет. Стратосфера очень устойчива, и этот мелкий аэрозоль здесь сохраняется от нескольких месяцев до 1–2 лет. Одновременно здесь идут химические реакции, поэтому состав аэрозоля меняется во времени. Так, поднятая в стратосферу сера со временем превращается в CaSO4, а затем и в серную кислоту H2SO4 — благо, здесь достаточно влаги, чтобы обеспечить такое превращение. Капельки H2SO4 очень мелкие. Они образуют мелкодисперсный аэрозоль. Ясно, что долгоживущий стратосферный аэрозоль намного эффективнее влияет на климат, чем крупный аэрозоль внизу — в тропосфере, который там долго не задерживается.

Аэрозоль неравномерно распределен по высоте. Имеется некоторая высота, на которой его больше всего. Поэтому говорят об аэрозольном слое, где концентрация аэрозольных частиц значительно больше, чем на других высотах, — как ниже, так и выше. Во многих районах Земли ведутся наблюдения за аэрозольным слоем. Изучается не только его высота и концентрация частиц, но и распределение частиц по размерам, их физическая и химическая природа и т. д. В этих исследованиях широко используются лазерные установки, позволяющие по рассеянному излучению получать указанную информацию об аэрозолях.

Все свойства атмосферы зависят от широты. На экваторе они не такие, как в средних широтах, и тем более на полюсах. Естественно, что и аэрозольный слой на разных широтах занимает разную высоту. Над тропиками аэрозольный слой сосредоточен на высотах 15–20 км и несколько выше. Это уже стратосфера. Радиус частиц здесь составляет примерно 0,3 мкм. Причем ими являются в основном соединения серы. Здесь сосредоточен аэрозоль, образующийся в результате извержения вулканов. Но сюда же поднимаются частицы аэрозоля, которые выбрасываются в атмосферу в результате техногенной деятельности человека.

В аэрозольном слое в стратосфере содержится примерно 0,2 миллиона тонн аэрозольных частиц. Рядом с этими частицами (в основном серой) находится около 2,6 миллиона тонн водяного пара. Этого количества воды вполне достаточно для того, чтобы сера и ее соединения, например CaSO4, превращались в серную кислоту H2SO4.

Как измеряют массу аэрозоля? Косвенным путем. Измеряют интенсивность коротковолнового солнечного излучения, которое пробралось через аэрозольный слой и достигло земли. Сколько должно прийти излучения — известно. По тому, сколько ее застряло (поглотилось и рассеялось) в аэрозольном слое, оценивают количество частиц и массу всех частиц, которые встретились на пути солнечного излучения. Экспериментально (эмпирически) устанавливается связь между общей массой аэрозольных частиц и уменьшением солнечного коротковолнового излучения в процентах, а именно: если это уменьшение излучения (в процентах) умножить на 5, то получим общую массу аэрозольных частиц в тропосфере. Масса при этом выражается в миллионах тонн. Для стратосферы надо умножить не на 5, а на 1,1. Отличие в этом плане тропосферы и стратосферы состоит в том, что эффективность поглощения и рассеяния солнечного излучения зависит от размеров частиц, а в стратосфере они мельче, чем в тропосфере. Аэрозольные частицы в тропосфере более крупные и рассеивают солнечное излучение менее эффективно, чем более мелкие частицы выше — в стратосфере. Но одновременно идет и процесс поглощения солнечного излучения.

Если размеры (радиус) частиц в аэрозольном слое в стратосфере равны 0,3 мкм, то при реальной их концентрации они ослабят коротковолновое солнечное излучение примерно на 0,2 %. Результаты этого расчета были подтверждены прямыми измерениями оптической прозрачности атмосферы во время извержения вулкана Агунг в 1963 году, когда было выброшено в стратосферу большое количество аэрозоля. При крупных извержениях вулканов (например, вулкана Кракатау) в тропосферу выбрасывается примерно 100 миллионов тонн или около того. В стратосферу при этом поднимается примерно в пять раз меньше частиц (по их общей массе), то есть около 20 миллионов тонн. Солнечное коротковолновое излучение при этом ослабляется примерно на 20 %, что в сто раз больше ослабления его нормальным аэрозольным слоем (в спокойных условиях).

Большое количество серы попадает в атмосферу в результате сжигания топлива. Образовавшееся из серы CaSO4 по своей общей массе сопоставимо с количеством серы, выбрасываемым в атмосферу при самых мощных извержениях вулканов. Но в скором будущем количество CaSO4 за счет сжигания топлива в десять и более раз превысит то, которое обязано своим образованием активности вулканов.

Поскольку мелкодисперсный аэрозоль рассеивает коротковолновое солнечное излучение, а значит, уменьшает солнечную энергию, приходящую к Земле и к тропосфере, то тем самым он «работает» на похолодание климата, поскольку атмосфера при этом должна охлаждаться. Поэтому похолодания климата в прошлом пытаются объяснить, в частности, влиянием аэрозоля, выброшенного в атмосферу при извержении вулканов. Однако тут есть важное «но». Дело в том, что частицы аэрозоля не только рассеивают коротковолновое солнечное излучение, тем самым уменьшая солнечную энергию, но и поглощают его. А при поглощении энергия солнечного излучения идет на нагрев атмосферы. Поэтому очень важно оценить, что больше, что меньше, то есть какова роль поглощения. Во всяком случае во время мощного извержения вулкана Агунег в 1963 году температура стратосферы не понизилась, а повысилась, причем на все 3 °C.

Влиянием аэрозолей на климат занимаются многие (если не все) климатологи. В основном это расчеты, в которых слишком много предположений. Компьютер, малый он или большой, выдаст вам то, что вы в него заложите. Он очень быстро выполнит огромное количество операций, но только по заданному вами алгоритму, по заданным начальным и граничным условиям и т. д. Многих очаровывают чисто технические возможности компьютера. Им кажется, что компьютер позволяет смотреть на мир особыми глазами, глазами математика. У них есть иллюзия, что так они совершают восхождение к разуму. На самом деле главное в исследованиях не компьютер, а голова, а вернее, идеи. Хотя и идеи бывают разные. Например, солидные ученые высказали идею не только не стремиться меньше загрязнять атмосферу различными аэрозолями, а совсем наоборот — забрасывать туда дополнительно, специально, за здорово живешь примерно по полмиллиона тонн H2S ежегодно. Для этого они предлагают сжигать ежегодно дополнительно 0,1 миллиона тонн серы. Но зачем? — спросите вы. Чтобы увеличить слой аэрозолей и тем самым уменьшить поток солнечного излучения. Такая мера предусматривается для того, чтобы не произошло чрезмерного потепления климата.

Думается, что прежде чем предлагать такие бредовые идеи, следовало бы разобраться, как действуют на климат все факторы. А их немало. Ведь действие одних факторов может компенсировать действие других. Например, потепление за счет парникового эффекта СО2 может в той или иной степени быть скомпенсировано похолоданием, вызванным рассеянием солнечной энергии аэрозолями. Но при этом надо учитывать все аспекты действия разных факторов, в частности аэрозоля. Ведь частицы аэрозоля не только рассеивают и поглощают солнечное излучение. Находясь в тропосфере, они существенно влияют на микроструктуру облачности и на осадки. Меняя облачность, мы меняем условия прохождения через атмосферу солнечного излучения. А это прямой путь к изменению климата.

Мы уже говорили о роли воды в атмосфере. Благодаря ей образуется серная кислота. Она обладает также парниковым эффектом. На верхней границе тропосферы и выше, в стратосфере, количество водяного пара увеличивается в результате полетов высотных самолетов. При сжигании одного килограмма топлива образуется почти в полтора раза больше (1,2–1,4 кг) водяного пара. Если использовать водородное топливо, то на каждый его килограмм будет образовываться 8 килограмм водяного пара. Таким путем мы имеем шансы увеличить количество водяного пара в атмосфере на 10 %, то есть на 0,2 миллиона тонн. Действие водяного пара на климат разнообразное. Оно проявляется не только через парниковый эффект. Так, вносимый в атмосферу водяной пар становится ядром конденсации. На эти ядра перекачивается влага из атмосферы. Это происходит потому, что упругость насыщения водяного пара из атмосферы надо льдом и водой различна. При определенных благоприятных условиях образуется перистая облачность. Поэтому за самолетами вы видите перистый след. В заключение можно сказать, что роль аэрозоля в изменении климата, особенно забрасываемого человеком в атмосферу, очень важна. Но до конца проблема не решена.

Говоря о влиянии деятельности человека на климат, мы должны учитывать и то, что человек меняет поверхность Земли. При этом меняется отражательная особенность земной поверхности. Воздействие человека на поверхность Земли началось не сегодня. Выжигая и вырубая леса, чтобы освободить земли под пахоту и угодья, человек менял свойства поверхности Земли. Так, за последние сто лет площадь культивированных земель утроилась. Оценено, что в будущем будет освоено около 22 миллионов квадратных километров земель под сельскохозяйственные угодья.

Уменьшение площадей леса меняет в корне биохимический, водяной и энергетический циклы. Результат оголения поверхности от леса в конце концов приводит к осушению атмосферы. Важно не только то, что в результате вырубки и выжигания лесов увеличивается отражательная способность поверхности. Важно и другое — при этом параметр шероховатости поверхности уменьшается с 14,9 до 3 см. В результате поверхностное торможение изменится, угол отклонения ветра от изобар уменьшится. Значит, изменится атмосферное давление, изменятся вертикальные потоки и, в конце концов, изменится циркуляция атмосферы в целом.

Шероховатость поверхности и ее отражательная способность меняются не только в результате уничтожения лесов. Они меняются и при строительстве водохранилищ, городов, дорог и т. п. Очень наглядная поучительная ситуация с пустынями. Они расположены в основном в субтропической зоне. Отражательная способность пустынь очень высокая — около 35 %. Это значит, что более трети приходящей от Солнца энергии отражается обратно. Окружающие пустыню районы отражают значительно меньше коротковолнового излучения Солнца. Но, кроме того, пустыни теряют энергию и в длинноволновом диапазоне, поскольку в воздухе нет водяного пара (вернее, его там очень мало) и это излучение не задерживается атмосферой. Таким образом, пустыни — это зоны потерь энергии. Такими же зонами потерь энергии являются и полярные районы. Эта способность пустынь является причиной того, что восходящие движения воздуха подавляются и формируются направленные вниз (нисходящие) вертикальные движения воздуха. По этой причине воздух еще больше удаляется от состояния насыщения. Если в прилегающих к пустыне районах уничтожается растительность, то там увеличивается отражательная способность земной поверхности и эти районы постепенно будут превращаться в пустыни. То же следует ожидать и от уничтожения тропических лесов. Нисходящие вертикальные движения воздуха, характерные для пустынь, иссушают земную поверхность и превращают ее в пустыню. Причин превращения плодородных земель и лесов в пустыни много. Это и перенаселение этих территорий, и чрезмерное использование пастбищ, и чрезмерно интенсивная обработка земли, и т. п. В результате меняется отражательная способность земной (подстилающей) поверхности со всеми вытекающими из этого последствиями. По этой причине не раз погибали цивилизации. Около 4 тысяч лет назад погибли цивилизации в некоторых районах Африки. Они погубили себя сами.

Как уже говорилось, отражательная способность Мирового океана меняется в случае разливов нефти и образования на воде пленки. Во всем мире в год производится примерно 4–5 кубических километров нефти. Объем океана составляет 1,4 миллиарда кубических километров. Можно думать, что воды Мирового океана могут бесследно растворить всю производимую нефть. Когда происходит выброс нефти в океан, 10–20 % от выброшенного количества перемешивается с более глубокими слоями воды за одни сутки. Образовавшаяся пленка из нефти через несколько суток также рассасывается, растворяется в воде. Биологические и экологические последствия от разлива нефти в Мировом океане крайне неблагоприятны.

Если же нефть разольется на поверхности льда, то это изменит его отражательную способность. Лед станет поглощать значительно больше солнечной энергии. В результате толщина льда уменьшается более чем вдвое. Разлитая нефть долго сохраняется в льдах.

 

ВЫЖИВАНИЕ ПОСЛЕ ЯДЕРНОЙ ВОЙНЫ

«ЯДЕРНАЯ ЗИМА»

Такая постановка вопроса отнюдь не является праздной. Пока на Земле существует ядерное оружие, до тех пор будет существовать угроза его применения. Ясно, что конфликт вряд ли ограничится очередной Хиросимой. Логика истории и человеческой природы говорят за то, что он если будет, то будет глобальным.

Чем грозит ядерная война — известно практически всем. Это радиация, прежде всего. Облучение, а затем уход из жизни тех, кто облучился, но остался в живых. И так будет продолжаться целые десятилетия. Но это еще не все.

Ученые доказали, что в случае глобального ядерного конфликта десятилетий у человечества не останется. Все произойдет значительно раньше — быстро и бесповоротно. Мы не любим включать в свои книги материал, несущий отрицательную информацию, материал, от знакомства с которым у человека опускаются руки. Мы считаем, что главное, в чем нуждается человек, — это надежда, вера в лучшее будущее. Без этой веры человек напоминает мяч без воздуха. Тем не менее в данном конкретном случае нам пришлось вроде бы отступить от этого принципа и рассказать читателям правду, горькую правду. Дело в том, что когда наши и американские ученые описали сценарии того, что произойдет во время глобальной ядерной войны и после нее, то изменилась мировая политика. Лидерам ядерных держав стало ясно, что победителей в ядерной войне не будет, не может быть в принципе. Ядерная война, если она, не дай Бог, когда-либо произойдет, погубит всю земную цивилизацию. Мы готовы разделить веру ученых в то, что знание истины удержит человека (человечество) от безрассудного самоубийства. Только поэтому, то есть в надежде на это, мы включили этот материал в книгу. Дело в том, что результаты наших и американских ученых по этой проблеме опубликованы только в научной литературе и поэтому недоступны массовому думающему читателю. Кроме того, все очень быстро забывается. Одни руководители приходят на смену другим. Но все они устроены так, что каждый из них хочет на деле ощутить свое могущество и величие. Поэтому напоминать об этих результатах необходимо. И в то же время нужно верить в лучшее будущее — иначе зачем жить, иначе как жить.

Мы изложим только научную суть проблемы. Можно считать, что исследовательская работа в этом направлении началась в 1975 году, когда вопрос о возможности влияния ядерного конфликта на климат был поставлен в отчете Национальной академии наук США. Уже тогда было указано, что в случае взрыва имевшихся тогда ядерных боеголовок в верхние слои атмосферы будет выброшено до ста миллионов тонн пыли. Как мы уже видели, это сравнимо с массой аэрозоля, который был выброшен в атмосферу Земли при извержении вулкана Кракатау. Правда, это всех успокоило — ведь такой слой аэрозоля не сможет оказать существенного влияния на изменения климата в масштабах всей Земли и на ее биосферу.

Но выяснилось, что американские ученые «немного» ошиблись. Даже если при ядерном конфликте будет выброшено в атмосферу именно сто миллионов тонн аэрозоля, то надо учитывать не только массу. Заброшенные в атмосферу частицы в результате ядерных взрывов будут там не одиноки. В атмосферу поднимется огромное количество дыма от бесконечных пожаров, которые неизбежно возникнут на обширных территориях после ядерных взрывов.

В 1982 году М. И. Будыко оценил, что в среднем для северного полушария масса аэрозолей, рассеивающих и поглощающих солнечное излучение, составит примерно 0,4 × 10-4 г на один квадратный сантиметр. Это значит, что если смотреть на один квадратный сантиметр верхней границы атмосферы, то в столбе от поверхности Земли до верхней границы атмосферы при сечении столба в 1 см2 в нем будет находиться примерно 40 мг аэрозольного вещества. Мало это или много? Если исходить из последствий, то это очень много. Такая масса аэрозольных частиц в атмосфере приведет к понижению средней температуры нижнего слоя атмосферы примерно на 10 °C. При этом понижение температуры над континентами будет намного больше, чем уменьшение средней для всей Земли температуры приземного воздуха. На Земле такого изменения средней температуры не было. Средняя глобальная температура на планете изменилась на 5–6 °C, несмотря на очень сильные изменения внешних действующих факторов. Таким образом, то, чего не смогла сделать природа за всю историю Земли, может сделать человек в любой момент. Для этого у него все есть. Последствия такого изменения (понижение) температуры очевидны. Оно неизбежно вызовет катастрофические для биосферы изменения климата в глобальном масштабе.

М. И. Будыко рассчитал, что при указанной выше массе аэрозоля солнечное излучение, поступающее в нижний слой атмосферы (в тропосферу), уменьшится более чем вдвое. При этом у земной поверхности температура воздуха должна понизиться на несколько десятков градусов. Мы уже говорили, что благодаря термосу, которым является вода Мирового океана, резкие изменения температуры сглаживаются. При этом абсолютная величина уменьшения температуры меньше, чем в случае отсутствия такого термоса. Поэтому если слой аэрозолей, созданный в результате ядерных взрывов, будет существовать в течение нескольких месяцев, то понижение средней температуры воздуха у земной поверхности в рассматриваемом случае составит 5-10 °C. Мы уже встречали эту цифру. На 5-10 °C должна понизиться средняя температура приземного воздуха в результате столкновения Земли с большим астероидом.

Здесь речь идет о среднем значении температуры (для всей Земли). Реальная температура в различных районах земного шара будет существенно отличаться от этой средней величины температуры. Если разразится ядерная война, то ядерные бомбы будут взрываться в основном в северном полушарии. Поэтому здесь образуется больше аэрозоля, чем в южном полушарии. Кроме того, в южном полушарии большая площадь земной поверхности покрыта водами Мирового океана, который, как термос, сдерживает резкое падение температуры приземного слоя воздуха. По этим двум причинам оба полушария окажутся в разных условиях. Ясно, что максимальное понижение температуры воздуха произойдет в северном полушарии. Расчеты показали, что среднее похолодание в северном полушарии составит примерно 15 °C. В то же время реальная температура над континентами северного полушария уменьшится более, чем на 20 °C.

М. И. Будыко рассчитал и пространственное распределение понижения температуры воздуха спустя несколько месяцев после ядерного конфликта. Правда, в этих расчетах были приняты несколько заниженные величины рассеяния и поглощения солнечного излучения аэрозольным слоем. При составлении карты автор использовал эмпирические материалы о годовой температуре, что всегда достовернее модельных величин, поскольку при моделировании сложных процессов в климатической системе делается большое число неизбежных допущений. Эмпирические данные — это данные опыта, это то, что на самом деле имело место без всяких допущений.

Очень сложно решать задачи, когда процесс зависит от времени. Но проведенные расчеты показали (при определенных начальных и граничных условиях), что наиболее резкое понижение температуры будет происходить в первые несколько месяцев после ядерного конфликта. После этого активного периода похолодание будет продолжаться, но оно будет значительно слабее. Зато оно будет продолжаться значительно дольше. Изменения климата после ядерного столкновения будут иметь черты крупной климатической катастрофы, которая сравнима с теми, которые описаны нами раньше и которые были вызваны, например, столкновением Земли с крупным астероидом. Можно не сомневаться, что ядерная катастрофа не только приведет к уничтожению множества видов животных и растений, но и создаст новые бедствия для той части человечества, которой выпадет несчастье уцелеть. Легко представить себе, что резкое похолодание (особенно там, где сейчас жилые помещения нет нужды отапливать) теплого климата приведет к гибели многих людей от холода. Но эта беда будет не главной. Люди будут умирать от голода, поскольку из-за изменения климата произойдет полное нарушение системы сельскохозяйственного производства. В результате ослабления солнечного излучения продуктивность фотосинтеза уменьшится. Поэтому урожаи сельскохозяйственных культур будут полностью или почти полностью уничтожены. Ясно, что человечество не располагает такими запасами продовольствия, чтобы продержаться год или больше, не производя никаких продуктов питания. Множество людей погибнет. То, что мы раньше рассмотрели достаточно детально причины катастрофических изменений климата, позволит нам сейчас представлять более конкретно те изменения, которые произойдут в результате ядерного конфликта.

Мы уже упоминали о том, что кроме выброшенных в атмосферу во время ядерных взрывов частиц туда же попадет и много дыма. Поэтому прозрачность атмосферы для солнечного излучения еще больше уменьшится. Эта проблема является очень важной. Впервые на нее указали американские ученые Крутцен и Беркс в 1982 году. Они попытались рассчитать количество дыма, которое попадет в атмосферу в результате ядерного конфликта. Они получили неутешительные цифры. Оказалось, что дыма будет очень много, что обязательно вызовет существенное ослабление фотосинтеза. Ясно, что изменения климата при этом неизбежны.

Отечественные ученые разрабатывали модели аэрозольных катастроф значительно раньше (Будыко, 1969). Из этих разработок однозначно следовало, что аэрозольная климатическая катастрофа может возникнуть и как следствие деятельности человека. В 1982–1983 годы эти авторы однозначно заключили, что ядерная война приведет к глобальным климатическим последствиям, которые будут губительными для биосферы.

Наши и американские ученые работали над проблемой влияния ядерного конфликта на изменение климата в глобальном масштабе параллельно. Правда, они время от времени встречались на специально организованных симпозиумах и там обсуждали полученные результаты. Такие встречи происходили довольно часто. Так, в мае 1983 года состоялся IX Конгресс Всемирной метеорологической организации, где проблема была поднята при обсуждении вопроса «Метеорология и общество», 16–18 мая того же 1983 года в Москве состоялась Всесоюзная конференция советских ученых «За мир и избавление человечества от ядерной угрозы». На этой конференции наши ученые А. М. Обухов и Г. С. Голицын представили доклад «Возможные атмосферные последствия ядерного конфликта». В нем были сформулированы основные результаты, показывающие, что последствия ядерного конфликта будут катастрофическими. Осенью 1983 года в Вашингтоне состоялась конференция по биологическим последствиям ядерного конфликта. Здесь впервые заговорили о «ядерной зиме». На конференции были представлены и результаты расчетов по моделям общей циркуляции, которые были проведены в Вычислительном центре АН СССР. Параллельно обсуждались результаты модельных расчетов, выполненных в Национальном центре атмосферных исследований США. Результаты, полученные советскими и американскими учеными, оказались очень близкими. Из них следовало, что после ядерного столкновения во внутриконтинентальных областях произойдет значительное понижение температуры подстилающей поверхности. По расчетам, здесь температура понизится ниже точки замерзания воды.

Проблему влияния ядерного конфликта на климат решали не только советские и американские специалисты, но и ученые Канады, Англии, ФРГ, Австралии и ряда других стран. И по их расчетам ядерный конфликт вызывает глобальную катастрофу и будет иметь губительные последствия для биосферы (а значит, и для человека).

Специалисты рассматривают проблему не вообще, а некоторые конкретные цепочки событий. Они назвали это «сценариями». Здесь без быстродействующих компьютеров с огромной памятью не обойтись. А компьютеру надо задавать конкретные цифры и формулы (алгоритмы), которые отражали бы взаимодействия различных элементов и блоков климатической системы и ее взаимодействия с факторами, которые действуют на нее извне. Поэтому было просчитано большое число таких сценариев, которые по возможности основывались на реальных фактах и ситуациях.

Прежде всего надо было задать начальные условия ядерного конфликта. Это количество ядерных взрывных устройств, их мощность, распределение по территории, пространственная плотность и так далее. Все сценарии (а их было обсчитано десятки) мы обсуждать не будем, тем более что у всех них есть много общего. Нам важно описать главные полученные результаты.

Во всех сценариях ядерного глобального конфликта предполагалось, что ядерные заряды обеих сторон могут быть использованы как против военных объектов (целей), так и против экономического потенциала противника. Это значит, что ядерные заряды предназначались и для нанесения ударов по городам и пригородам. Считалось, что подземные цели будут поражаться путем проведения очень мощных наземных ядерных взрывов (мощность до 20 мегатонн). Для поражения наземных объектов достаточно ядерных зарядов мощностью до полутонны.

Напомним, что мощность атомной бомбы, которая была сброшена в августе 1945 года на Хиросиму, составляла всего 12 кг эквивалентной мощности тринитротолуола (ТНТ). На Нагасаки была сброшена атомная бомба мощностью 20 кг. В настоящее время в мире накоплено более 50 000 единиц зарядов ядерного оружия. Суммарная мощность этого добра не менее 12 000 мегатонн (то есть миллионов тонн). Проводя расчеты, ученые принимали, что во время ядерного конфликта будет взорвана половина всех заготовленных впрок ядерных зарядов. Кроме того, исследователи полагали, что половина из взрывных зарядов будет взорвана на поверхности Земли. Где будет взорван ядерный заряд — очень важно не только для поражения цели. Это важно и для рассматриваемой нами проблемы, поскольку от этого зависит количество образовавшейся пыли, вероятность возникновения пожаров, а значит и дыма, который будет заброшен в атмосферу. От этого зависит и непосредственный нагрев атмосферного воздуха энергией взрыва. Так, при наземных взрывах или же при взрывах ядерных зарядов вблизи земной поверхности (не выше одного километра) в земле образуются глубокие воронки (кратеры). При этом, естественно, выбрасывается огромное количество грунта, который становится источником аэрозольного слоя в атмосфере и пыльных бурь.

Когда взрывы происходят в воздухе (при этом огненный шар взрыва не должен касаться земной поверхности), то основными поражающими факторами являются ударная волна и световое излучение. Именно световое излучение вызывает пожары на огромных площадях в городах и особенно в лесах. Представляют особую опасность в этом отношении газовые и нефтяные промыслы. Пожары на этих промыслах дадут очень много дыма, который пойдет на образование аэрозольного слоя. Таким образом, имеется достаточно много источников большого количества дыма и различных газообразных веществ. Они будут выброшены при взрывах и образуются при пожарах и сформируют мощный аэрозольный слой.

Один из наших ведущих специалистов, участвующих в решении данной проблемы, Ю. А. Израэль составил таблицу (перечень) географических (экологических) последствий основных крупномасштабных поражающих факторов ядер-ных взрывов. Он выделил следующие крупномасштабные эффекты (поражающие факторы) и возможные последствия их действия.

1. Загрязнение биосферы радиоактивными продуктами. Последствия: изменение электрических свойств атмосферы, изменение погоды и изменение свойств ионосферы.

2. Загрязнение атмосферы аэрозольными продуктами. Последствия: изменение оптических свойств атмосферы и в результате рассеяние и поглощение солнечного излучения, что приведет к изменению погоды и климата.

3. Загрязнение атмосферы различными газообразными веществами (метаном, этиленом, тропосферным озоном и т. д.). Такое же загрязнение тропосферы и верхней атмосферы. Последствия: изменение оптических свойств атмосферы, изменение погоды и климата, изменение радиационных свойств верхней атмосферы, разрушение озонного слоя, изменение возможности прохождения ультрафиолетового излучения к поверхности Земли, изменение климата.

4. Изменение отражательной способности поверхности Земли. Последствия: изменения климата.

Из приведенного перечня видно, что большинство крупномасштабных эффектов ядерных взрывов в конце концов ведет не только к изменениям погоды и климата, но и к другим серьезным географическим последствиям. Конкретизируем указанные процессы.

Когда ядерные взрывы происходят на поверхности Земли или вблизи нее, то в воздух выбрасывается огромное количество грунта (пыли). На одну килотонну мощности ядерного взрыва выбрасывается до 5 тысяч тонн грунта (пыли). Небольшая часть выброшенной пыли испаряется. Но она не исчезает, а превращается в высокодисперсную аэрозольную фракцию со средним размером аэрозолей в доли микрометра. Хотя доля испарившегося грунта (породы, пыли) и небольшая, но при мощности наземных взрывов 2500 Мт общее количество такого испарившегося вещества (и затем превратившегося в очень мелкие частицы аэрозоля) весьма внушительна — 40–60 Мт.

Не весь выброшенный взрывом грунт превращается в пыль. Большая его часть выпадает недалеко от места взрыва. Что касается испарившегося вещества, то примерно 80 % оно захватывается грубодисперсными аэрозолями. Остальные 20 % высокодисперсных аэрозолей выпадает на поверхность Земли в продолжение некоторого времени (недели — месяцы и даже годы).

Чем выше над земной поверхностью произошел взрыв, тем меньше в радиоактивном облаке содержится грунта. При высотном ядерном взрыве радиоактивное облако и вовсе не содержит грунта, что вполне естественно.

Огненный шар, образовавшийся после наземного ядерного взрыва, поднимается со скоростью примерно 100 м в секунду. При этом он постепенно растет, сворачивается в тор и превращается в облако. Это облако постепенно теряет плавучесть по мере того, как оно вступает во все более разреженные слои атмосферы. Наконец, оно достигает высоты, где действующие на него силы заставляют его остановиться. Здесь равнодействующая всех действующих на облако сил равна нулю, поскольку масса радиоактивного облака сравнивается (равняется) массе вытесненного облаком воздуха. Высота этого нулевого уровня зависит как от мощности ядерного взрыва, так и от условий в самой атмосфере, прежде всего от высотного распределения температуры.

Если ядерные взрывы будут происходить в воздухе, то испарение вещества грунта будет ограничено. Ю. А. Израэль установил, что в этом случае общее количество инертного вещества, которое превратится в высокодисперсные аэрозольные частицы, ограничится десятками тысяч тонн. Но когда будут преобладать наземные ядерные взрывы, то количество испаренного вещества в десять — сто раз будет больше. Оно может достигнуть высот 10–40 км. В стратосфере оно образует подушку и сможет продержаться там даже годы. Мы уже говорили о том, что аэрозоли в стратосфере не вымываются осадками (дождями, снегом, градом), поскольку они находятся значительно выше погодного слоя.

Для нас неважно, кто получил данный конкретный результат. Главное, чтобы ему можно было доверять. А здесь отобраны только такие результаты, которые признаются всеми специалистами и которым можно доверять. Поэтому мы не приводим авторов, которые рассчитывали те или другие сценарии. Читателю это не нужно.

Было получено расчетным путем, что при взрыве ядерных зарядов общей мощностью 5000 Мт, общее количество вещества в радиационном облаке, которое образовалось после взрыва, достигает 9,6 × 108 тонн. Значительная часть этого вещества (80 %) достигает высот стратосферы. Маленьких частиц, размером менее одного микрометра, имеется в таком облаке 8,4 % (по массе). Поэтому масса частиц, которые образовались путем испарения вещества при взрыве (высокодисперсных, которые очень эффективно рассеивают солнечное излучение) и которые достигают высот стратосферы, достигает 80 миллионов тонн.

Напомним, что через месяц после извержения вулкана Эль-Чичон в 1982 году количество частиц стратосферного аэрозоля, размером менее одного микрометра, составило 23 миллиона тонн. Спустя шесть месяцев их осталось там 8,3 миллиона тонн. При извержении вулкана Кракатау образовалось около 30 миллионов тонн частиц (всех размеров). Поясним, что способность частиц рассеивать солнечный свет зависит от их размеров. Поэтому, чтобы рассчитать способность всего облака частиц разных размеров рассеивать и поглощать солнечный свет, надо знать, сколько в облаке частиц разных размеров. Другими словами, надо знать распределение частиц по размерам и количество частиц каждого размера, или размеров «от» и «до». Этот вопрос для специалистов, рассчитывающих последствия ядерных взрывов, является одним из основных.

В других расчетах за начальные условия были приняты такие, когда у поверхности Земли производятся больше ядерных взрывов, чем в предыдущем сценарии, но мощность каждого из них значительно меньше. Получается, что в нижней атмосфере (в тропосфере) в результате этих взрывов может находиться 200–500 Мт пыли. Это частицы всех размеров. Среди них будет находиться примерно 8 % (то есть 17–40 Мт по массе) частиц с размерами меньше одного микрометра, которые особенно эффективно рассеивают солнечное излучение. Из нижней части тропосферы пыль вымывается осадками достаточно быстро. Но в верхней тропосфере выше погодного слоя занесенная туда пыль продержится в несколько раз дольше.

В одном из сценариев «было взорвано» 100 водородных бомб, каждая мощностью 20 Мт. Расчеты показывают, что радиационное облако от такого коллективного взрыва должно остановиться (стабилизироваться) на высотах между 19 и 37 км. Это значит, что в этом случае вся поднятая с поверхности Земли пыль окажется на высотах стратосферы. Причем ее там окажется немного. Если считать, что на 1 Мт взрывной мощности поднимается (образуется) 0,3 Мт пыли, то это значит, что в случае взрыва 100 водородных бомб мощностью 20 Мт каждая в стратосфере окажется от 200 до 1000 Мт пыли. Из этих тысячи миллионов тонн пыли примерно 50 миллионов тонн составят высокодисперсные (мелкие) частицы, размеры которых меньше одного микрометра. Кстати, время жизни частиц в стратосфере, так же как и в тропосфере, зависит от их размеров. Если частицы выпадают вниз, то их жизнь в стратосфере заканчивается. Так определяется время жизни.

Время жизни частиц зависит от количества их соседей, от частоты столкновений с ними. Другими словами, оно зависит от плотности атмосферного газа, которая быстро убывает с ростом высоты. Дольше всего живут на всех высотах частицы с размерами от одной десятой микрометра до одного микрометра. Их время жизни между тропосферой и стратосферой достигает нескольких месяцев, а то и лет. Чем ниже, тем плотность атмосферы больше, тем больше вероятность гибели частицы. Так, те частицы, которые в стратосфере жили бы в течение нескольких месяцев, на высоте полутора километра живут всего одну неделю. Очень мелкие частицы (меньше одной десятой микрометра) живут недолго потому, что они объединяются (коагулируются) с другими более крупными частицами. Что же касается частиц, размер которых превышает один микрометр, то они также живут меньше. Дело в том, что они служат эффективными центрами конденсации. На них образуется снег, град, капли дождя. А дальше они осадками вымываются из атмосферы. Если же частицы вообще крупные (размером больше 10 микрометров), то они без всяких осадков под действием силы тяжести выпадают вниз. Поэтому их время жизни в атмосфере невелико. Это называется гравитационным осаждением. Часть частиц выпадает в результате турбулентного движения воздушных масс. Это так называемое «сухое» осаждение частиц. Оно происходит со скоростью 0,5–0,8 см/с.

Специалисты рассчитывают также показатель преломления пылевых облаков. Смысл этого показателя известен из школьных учебников. Чем больше показатель преломления, тем больше луч света отклоняется от своего первоначального направления. Был измерен комплексный показатель преломления ряда скальных и вулканических пород. Кстати, он зависит и от длины волны падающего света. Измерения показали, что в диапазоне волн видимого света реальная часть комплексного показателя преломления этих пород находится в пределах от 1,47 до 1,57. Мнимая часть показателя для вулканического стекла составляла 2 × 10-5, а для скальных пород — 1 × 10-3 (андезит). Поэтому проводя расчеты различных сценариев, специалисты берут для пыли следующее значение комплексного показателя преломления: m = 1,5–0,01 i.

 

ДЫМ ЯДЕРНЫХ ПОЖАРОВ

Как уже говорилось, дым пожаров, вызванных ядерны-ми взрывами, создаст в атмосфере слой аэрозолей, который ослабит солнечное излучение, достигающее поверхности Земли. Эта схема понятна и логична. Но надо все грамотно рассчитать. А для того, чтобы такие расчеты дали реальные результаты, надо знать, какое количество дыма поступит в атмосферу, как высоко и далеко он распространится, как долго он будет существовать в атмосфере. Но для того, чтобы это знать, надо иметь сведения о тех пожарах, которые возникнут, надо знать данные о законах горючего материала, о распространении пожаров, о поступлении дыма, о его оптических и физических свойствах, о распределении частиц дыма по размерам и еще данные о многом другом.

Нельзя сказать, что теория крупномасштабных пожаров, вызванных ядерной войной, уже разработана полностью. Работа над ней продолжается. Ведь только в 1982 году специалисты обратили внимание на то, что в результате пожаров в атмосферу должно поступить большое количество дыма. Некоторое представление о крупных пожарах дает нам история. Так, во время правления Нерона в 94 году пожар в Риме продолжался 9 дней. Он уничтожил большую часть города с миллионным населением. Надо иметь в виду, что основная часть городских построек была каменной. Деревянные города вспыхивают как спички. На Руси это встречалось не редко. Судьба больших и малых деревянных городов была одинаковой — они выгорали дотла. Пожар, который вспыхнул в сентябре 1666 года в Лондоне, уничтожил более 13 тысяч домов. Москва горела в 1812 году. Огромный пожар в 1871 году охватил Чикаго. Известно, что он был вызван одним-единственным источником огня.

Большие современные города очень уязвимы для пожаров. Сильные землетрясения вблизи таких городов неизбежно вызовут массовые пожары. Ведь землетрясение разрушает газопроводы, вызывает короткие замыкания в электрических цепях, разрывает нефтепроводы и т. п. Землетрясение в Сан-Франциско в 1906 году вызвало особенно сильные пожары. То же самое произошло и в Токио в 1923 году. При определенных условиях пожары в городах распространяются быстро и охватывают большие территории.

Что можно сказать о пожарах, которые были вызваны бомбардировками больших городов во время второй мировой войны? Они были ужасны и по ним можно судить о тех пожарах, которые могут вызвать ядерные взрывы, если они будут произведены. Американцы нещадно, на уничтожение бомбардировали 27 июля 1943 года Гамбург. Эти массовые бомбардировки вызвали страшные пожары, когда образовывались огненные смерчи. Дым от таких огненных смерчей поднимался до высоты 9 — 12 км. В нижних слоях атмосферы температура так была распределена по высоте, что это очень содействовало подъему дыма пожаров на большую высоту. Дым и пыль полностью закрывали небо в продолжение более суток (30 часов) после начала пожаров.

13 и 14 февраля 1945 года американцы и англичане бомбардировали Дрезден. Бомбардировки были массированными. Они вызвали пожары, которые продолжались более недели. На огромной площади в 12 квадратных километров было разрушено три четверти всех построек. Здесь также образовались огненные смерчи.

Наблюдались огненные смерчи и после бомбардировки Касселя и Дармштадта. Огненный смерч образуется только при очень высокой скорости выделения тепла на единицу площади. При этом распределение температуры с высотой должно быть близким к арнабатическому (10 °C/км). Кроме того, должны отсутствовать сильные ветры. Скорость ветра не должна превышать 5 —10 ч/с.

Что же показали ядерные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки 6 и 10 августа 1945 года? Как известно, это был единственный случай использования атомного оружия против городов. В результате взрыва атомной бомбы в Хиросиме там была разрушена и выгорела дотла часть города площадью 13 квадратных километров. Эта выгоревшая часть города находилась вокруг эпицентра взрыва в радиусе 2 км. В этом случае возник огненный смерч. В Нагасаки выгорела меньшая площадь (7 км2), хотя на город была сброшена более мощная атомная бомба. Здесь положительно сыграл рельеф местности, которая была очень сильно пересеченной, а значительные части города были затенены от прямой радиации светового импульса ядерного взрыва. Все приведенные выше примеры говорят о том, что надо учитывать многие факторы. Это и характер местности, и характер застройки, и погода и т. д.

Как распределяется энергия во время ядерного взрыва? Ученые оценили, что при ядерных взрывах на высоте ниже 10 км примерно 30–40 % энергии взрыва уходит в виде импульса. Этот импульс длится около одной или нескольких секунд, если взрывается ядерная бомба мощностью в несколько мегатонн. Этот импульс представляет собой излучение в видимом диапазоне спектра и вблизи этого спектрального участка. Это световая вспышка ядерного взрыва. Около половины энергии ядерного взрыва (45–55 %) расходуется на образование ядерной волны. Оставшиеся около 15 % энергии взрыва расходуются на образование проникающей радиации и наведенной радиоактивности. Энергия светового импульса огромна. Его интенсивность измеряется в килоджоулях на квадратный метр. Это поток светового излучения, просуммированный за время, равное длительности светового импульса.

Возгорание зависит не только от поступившей энергии. Оно зависит и от свойств облучаемого материала, его влажности и т. п. Порог возгорания изменяется от 210 до 630–840 кДж/м2. В калориях он равен от 5 до 15–20 кал/см2. Было установлено, что в Хиросиме порог возгорания составлял 294 кДж/м2, а в Нагасаки все 840 кДж/м2. Сама же плотность энергии излучения, которая вызывает пожары, зависит от мощности взрыва и от метеорологической дальности видимости в пограничном слое. Дальность видимости определяется главным образом влажностью атмосферы и наличием аэрозоля. Установлено, что световое облучение приблизительно пропорционально мощности ядерного взрыва.

Первичные загорания происходят от светового импульса. За ним следует ударная волна. Она может подавлять огонь. Это происходит в тех случаях, если волна сдувает огонь или покрывает горючий материал негорящими фрагментами зданий. Но чаще ударная волна способствует распространению пожаров и появлению их новых очагов, поскольку волна разрушает и разбрасывает твердые горючие материалы, разрушает нефте- и газопроводы и т. д. По мере подъема огненного шара происходит захват новых масс воздуха. А это способствует распространению огня. Специалисты провели расчеты и показали, что хотя скорость выделения энергии при пожаре Хиросимы была значительно меньше, чем при пожаре Гамбурга в 1943 году, тем не менее и в этом случае развился огненный шторм и все, что могло гореть, сгорело в радиусе 2 км вокруг эпицентра взрыва бомбы. Ясно, что пожары после ядерного взрыва будут более разрушительными, чем все известные в истории пожары больших городов.

Обязательно надо учитывать и пожары в лесах и степях. От взрыва ядерной бомбы с энергией 1 Мт пожары охватят сразу примерно 700 квадратных километров. Лесные пожары, которые вызваны взрывом ядерных бомб, более интенсивные, чем обычные лесные пожары, которые начинаются от непотушенного окурка. Дело в том, что одновременно со световой вспышкой (точнее, сразу после световой вспышки, которая поджигает горящий материал) работает ударная волна, вызванная взрывом. Она валит деревья леса и подбрасывает их в огонь. Может, что-то подобное происходило 30 июня 1908 года во время падения Тунгусского метеорита. Он вошел в атмосферу и взорвался на высоте около 8-10 км. При этом огненный шар не образовался. Во всяком случае, интенсивность свечения при этом была в сотни и даже тысячи раз меньше, чем при взрыве ядерной бомбы. Но ударная волна при падении Тунгусского метеорита образовалась очень мощная. Она была такой, как при взрыве 10 Мт ТНТ на высоте около 8 км. В результате было повалено около двух тысяч квадратных километров леса. Даже кора и сучья со многих деревьев были содраны. Возникли многочисленные пожары. Специалисты установили, что в этом случае полнота сгорания была гораздо большей, чем при обычных лесных пожарах в тайге. Естественно, что степень распространения пожаров и площадь возгорания зависят от погоды и сезона. Наиболее благоприятная для них сухая погода летом.

Количество дыма, которое поступает в атмосферу от пожаров, зависит от массы топлива, его природы, а также условий горения. Поэтому специалисты склоняются к мысли, что основным донором дыма в период ядерной войны будут городские пожары. В городах скоплено слишком много горючих материалов. Их плотность очень велика. Так, в центре современного европейского города на каждом квадратном метре имеется около 200 килограмм такого горючего материала. В пригородах плотность горючих материалов примерно в десять раз меньше. Если город не слишком большой, с населением около одного миллиона человек, то, по оценкам ученых, в нем хранится полный запас топлива на 10–40 лет. Таких городов в мире сейчас не менее 200. Отсюда следует и источник дыма при ядерной войне. В городах имеются на языке военных «городские цели». Их около тысячи. Поэтому «потенциальное топливо» составляет приблизительно 10 000 Мт. Дальше надо учесть запасы нефти, газа, и т. д. Специалисты оценили, что городское топливо в городах всего мира достигает 7500 Мт. Из них 5000 Мт приходится на древесные материалы, 1500 Мт — на нефть и нефтепродукты, и 1000 Мт — на различные пластмассы, полимеры, промышленную органику и т. п.

Пожар может гореть по-разному, и при этом выделяется разное количество дыма. Это зависит от условий горения. Количество дыма сильно увеличивается, если кислорода поступает меньше. Увеличивает количество дыма и рост температуры вентилирующего воздуха. Если горючий материал не горит, а тлеет, то масса выделяемого при этом дыме увеличивается во много раз. При горении леса на площади около десяти квадратных метров относительная масса дыма составляет 3–6 %. Но она увеличивается до 15 % при тлении. При горении нефтепродуктов, пластмасс и резины дыма выделяется до 15 % при пламенном горении и до 40 % при тлении. Но не будем брать в расчет эти максимальные величины. Примем, что при горении выделяется примерно 4 % дыма (по массе). Далее, примем, что сгорает половина запасов «потенциального топлива». Если сгорит половина всего «потенциального топлива», то масса дыма достигнет 200 Мт. Из всего того, что уже было сказано об аэрозольных слоях и их влиянии на изменение климата, ясно, что аэрозольный слой массой 20 миллионов тонн вызовет, без сомнения, катастрофические для биосферы (и человека) изменения климата.

Основным источником дыма в случае ядерной войны будут города. Они дадут как минимум 150 миллионов тонн дыма. Это при очень щадящих условиях, когда считается, что предел плотности энергии, которая вызывает воспламенение, близка к максимальному значению (а именно 840 кДж/м2), что примерно треть областей поражения перекрывается при множественных взрывах. Считается также, что пожары не распространяются. На самом деле эти ограничения нарушаются, поэтому заведомо можно считать, что масса городского дыма во время ядерной войны достигнет не менее 450 миллионов тонн.

Вернемся к более детальному рассмотрению лесных пожаров, вызванных ядерными взрывами. Запасы сухой древесины в среднем составляют около 15 кг на один квадратный метр. Конечно, эту цифру можно спокойно удвоить, когда речь идет о высокопродуктивных лесах. В таких лесах до 20 % сухой древесины (6 кг/м2) может находиться в виде горючей подстилки и опадка. Это сухие сучья, листья и т. п. Весь этот материал обычно сгорает полностью. Что касается древостоя, то из всей массы сгорает примерно пятая часть (сучья, которые тоньше 4 см, кора, часть ствола). Можно считать, что в среднем сгорает примерно треть сухой биомассы. Если запасы сухой древесины составляют 15 кг на квадратный метр, то в среднем сгорает примерно 5 кг сгораемого материала на квадратный метр леса.

Мы еще ничего не говорили о торфяниках, которые в случае ядерной войны тоже будут гореть. Дым от этих пожаров также надо учитывать. В этом случае запасы горючего материала составляют до 15 кг/м2. Торфяники горят в режиме тления, и такие пожары длятся месяцами и выделяют много дыма.

Если горит дерево, то примерно 4 % его массы переходит в дым. Если рассматривать задачу в глобальном масштабе, то есть условия мирового ядерного конфликта, то может сгореть примерно один миллион квадратных километров леса. В результате такого глобального пожара выделится до 160 Мт дыма. Эту цифру без труда можно дотянуть до 200 Мт, если считать, что на каждом квадратном метре сгорает 5 кг древесины и при этом 4 % всей массы горючего переходит в дым. Конечно, все цифры здесь ориентировочные. Можно считать, что сгорит меньшая площадь леса, но выход дыма при этом будет несколько больше. Ведь важно убедиться в том, насколько опасна игра в ядерные игрушки.

Как уже говорилось, чем выше поднимется дым, тем больше бед он наделает. В обычных условиях при лесных пожарах он поднимается до высоты 2–3 км. Реже он поднимается выше. Дым от пожара первоначально поднимается в так называемых термиках. Так называют воздух, который нагрет пожарами. Этот нагретый воздух вместе с дымом поднимается до высоты, на которой плотность воздуха внутри этой струи сравнивается с плотностью воздуха вокруг нее. Поэтому нагретый воздух больше не выталкивается вверх. Он останавливается на этой высоте. Чем выше, тем нагретый воздух занимает все больший и больший объем. То есть он расширяется. Это происходит потому, что чем выше, тем меньше давление на этот воздух воздуха из граничащих ненагретых областей, поскольку с ростом высоты плотность воздуха уменьшается. Но при расширении теплый воздух охлаждается. Ясно, что в термики (области нагретого воздуха) может вовлекаться и окружающий воздух.

Специалисты рассчитали вероятность того, что восходящие конвективные потоки воздуха с дымом, порожденные пожарами, могут достигнуть высоты стратосферы (20–40 км). При источнике мощностью в один миллион киловатт струя нагретого воздуха в сухой атмосфере распространится до высоты около 2 км. Это небольшая мощность. Она соответствует сгоранию 70 тонн керосина в течение одного часа. Рассчитана даже формула, связывающая высоту распространения горячей струи и тепловую мощность источника нагрева: высота распространения струи пропорциональна корню в четвертой степени из тепловой мощности источника.

Ученые пытались выяснить, может ли струя воздуха с дымом от наземного пожара достигнуть стратосферы. Для того, чтобы провести такие расчеты, надо задать определенные исходные величины (начальные условия). Тропосфера над экватором простирается значительно выше (до 18 км), чем над высокими широтами (до 11 км). Выше тропосферы находится стратосфера. В расчетах исходили из того, что в начальный момент струя имела в поперечнике 1 км, а вертикальная скорость воздуха равнялась 20 м в секунду. Считалось, что температура горячего воздуха в струе превышала температуру воздуха в соседних областях (ненагретого) на 100, 200 и 300 °C (три варианта). Такие условия создаст источник тепла с мощностями приблизительно 0,9; 1,85 и 2,8 × 109 кВт. Если взять мощность самую большую из этих трех, то получится, что горячий воздух с дымом поднимется вверх выше тропосферы, то есть в стратосферу (на 12 км и даже выше).

Главный вывод состоит в том, что дым от ядерного пожара поднимется в стратосферу. Для этого мощность источника должна составлять (1–2) × 109 кВт. Такая мощность соответствует мощности, выделяемой при лесном пожаре, который охватывает площадь в 10 квадратных километров и когда скорость горения составляет 3–5 г/(м2.с). Это случай полного выгорания леса (всей древесины) на указанной площади в течение двух-трех часов. При обычных пожарах так быстро лес не горит.

При сгорании древесины выделяется влага, она превращается в пар и облегчает процесс подъема воздуха в конвективных потоках за счет выделения тепла конденсации. Дело в том, что вертикальная скорость воздуха в струях, которые распространяются во влажной атмосфере, примерно в два раза больше, чем в сухой атмосфере. Потолок струи метеотрона в стандартной насыщенной влагой атмосфере составил приблизительно 6 км по сравнению с 2 км для сухой атмосферы при той же мощности источника.

Приведем еще некоторые цифры. Ученые рассчитали (моделировали) процесс пожара в большом городе, исходя из того, что на площади размерами в 8 км (в поперечнике) плотность выхода тепловой энергии составляла сто тысяч ватт на каждый квадратный метр. Для всей площади в сумме это равно пять миллионов мегаватт. Для сравнения скажем, что это втрое больше, чем было в случае пожара в Гамбурге летом 1943 года. При этих условиях дым поднимается до высоты 12,1 км, то есть он достигает стратосферы. По оценкам других ученых, эта высота равна 14 км, при этом 44 % дыма достигает стратосферы. Расчеты применительно к условиям пожара в Гамбурге дают высоту подъема струи равной 9 км. В принципе такую же величину сообщали и наблюдатели (7 —12 км).

Интенсивность ядерных пожаров будет разной. Поэтому и дым от каждого пожара будет подниматься на некую свою высоту. Больших пожаров будет больше, и дым от них будет заноситься в стратосферу.

Еще одно обстоятельство будет содействовать дыму ядерных пожаров подняться в стратосферу. Это обстоятельство связано с тем, что задымленная атмосфера не только рассеивает солнечное излучение, но и поглощает его. Поэтому она неизбежно нагревается. Значит, температура задымленного воздуха будет выше, и он будет подниматься вверх. Другими словами, плавучесть воздуха с дымом увеличится. В результате этого дым от ядерных пожаров будет достигать высоты 30 км.

Важно определить, сколько образуется при ядерных пожарах аэрозольных частиц, ведь от их количества зависят оптические свойства атмосферы, или, другими словами, какая часть солнечного излучения будет рассеяна, какая будет поглощена, а какая все же достигнет поверхности Земли. Специалисты рассчитали, что в результате городских пожаров образуется 52 % аэрозольных частиц. Как уже говорилось, в городах сосредоточена большая масса горючих веществ (около 10 г на каждый квадратный сантиметр). При огненных штормах образуется около 7 % аэрозольных частиц. При лесных пожарах в первые 10 дней образуется 34 % аэрозольных частиц, а в последующий месяц — 7 %. Считается, что в лесу горючего вещества примерно в пять раз меньше, чем в центре современного среднего города. Цифры выглядят примерно так. Если в городах сгорит 1,9 г/см2 горючего вещества, в лесах — 0,5 г/см2 (на площади пятьсот тысяч квадратных километров), а общее количество дыма составит 2,25 × 108 тонн, то из этого количества дыма примерно около 11 Мт (то есть 5 %) попадает в стратосферу. Одиннадцать миллионов тонн дымовых частиц в стратосфере не останутся незамеченными. Надо помнить, какова там плотность воздуха. Если говорить на обыденном языке, то воздуха там настолько мало, что можно сказать, что его там вообще нет. Если говорить на научном языке, то в стратосфере имеются условия глубокого вакуума, которые нельзя получить с помощью самых лучших в мире вакуумных лабораторных установок. Одиннадцать миллионов тонн инородных частиц в этом вакууме заставят лучи солнечного света изменить направление. Специалисты говорят, что при этом сильно увеличивается оптическая плотность атмосферы.

Недостаточно знать, сколько дымовых частиц будет заброшено в стратосферу. Надо знать и время жизни дымовых частиц в стратосфере. Дым — это совокупность, коллектив, ансамбль частиц. Поэтому изучать его жизнь можно, используя законы поведения аэрозольных частиц. А эти законы достаточно хорошо изучены. По этим законам время жизни дымовых частиц в нижней тропосфере составляет несколько дней (около недели). После этого времени частицы дыма вымываются осадками и оказываются на поверхности Земли. Если частицы дыма оказались выше, в средней тропосфере, то у них есть шансы продержаться до двух недель, поскольку плотность воздуха там значительно меньше. В верхней тропосфере (ниже 11 км) дымовые частицы живут около месяца. Для тех дымовых частиц, которые оказались в стратосфере и размеры их оптимальные (меньше одного микрометра и больше одной десятой микрометра), то они проживут там многие месяцы. Не исключено, что время их жизни превысит даже год.

Важно и то, в течение какого времени дым поступает в атмосферу. Без всяких ядерных взрывов, в мирное время все человечество выбрасывает в атмосферу в течение года около 200 Мт дымовых частиц. От ядерных пожаров поступит примерно столько же, но это произойдет за короткое время, а не за год. В этом вся разница. Когда в мирное время забрасывают одни дымовые частицы, то те, которые попали туда раньше, возвращаются на поверхность Земли. Если всю эту массу дымовых частиц (200 Мт) забросить сразу, то их воздействие на оптические свойства атмосферы будут катастрофическими. Конечно, разница между мирным и ядер-ным дымом не только количественная. Мирный дым имеет низкую интенсивность горения. Поэтому его большая часть сосредотачивается в пограничном слое атмосферы, то есть ниже одного километра. А отсюда частицы дыма легко вымываются с осадками. Кроме того, мирный дым не сосредоточен в одном или нескольких местах. Ввод мирного дыма осуществляется одновременно в разных местах и более или менее равномерно в течение года. Значит, мирный дым нигде не накапливается в таких количествах, которые могут заметно повлиять на нагрев атмосферы. Значительная часть мирного дыма образуется при сжигании древесины в контролируемых условиях. Поэтому содержание элементарного углерода в частицах этого дыма невелико. Поэтому частицы мирного дыма живут не более 10 дней, а то и того меньше. Очень легко подсчитать, что при приведенных выше условиях в каждый момент времени в атмосфере находится около 5,5 Мт частиц дыма. Частицы такого дыма не очень сильно поглощают солнечное излучение.

При расчетах последствий ядерного конфликта ученые рассматривали разные варианты развития событий (разные сценарии). В большинстве сценариев исходили из того, что основной обмен ядерными ударами будет происходить только несколько дней. Ядерные пожары в городах, вероятно, будут продолжаться в течение суток. В первые несколько часов их интенсивность будет максимальной. Лесные пожары будут продолжаться в течение недели. Если действительно будет такой режим ввода дыма в атмосферу, в ней будет накапливаться значительное количество дыма даже при нормальной скорости выведения дымовых частиц из атмосферы.

Однако под действием ядерных взрывов условия в атмосфере существенно изменятся. Изменится режим атмосферных осадков. При нормальных условиях значительная часть осадков образуется в нижней части тропосферы. Но когда в верхнюю часть тропосферы будет введено большое количество дыма (половина всей массы дыма), то время жизни дымовых частиц существенно увеличится. И вообще при этом значительно уменьшится интенсивность влагооборота. Поэтому выведение дымовых частиц осадками станет менее эффективным, поскольку самих осадков будет меньше и они из-за изменения теплового режима тропосферы будут формироваться в более низких слоях тропосферы, а не там, где надо вымывать дым. Количество осадков уменьшится не только потому, что дымовой воздух в верхней тропосфере нагреется из-за поглощения солнечной энергии частицами дыма. Количество осадков уменьшится и по другой причине — образование капель замедлится, поскольку их начнет образовываться значительно больше, но процесс образования капель сильно замедлится. И результат будет отрицательным — осадков будет меньше. Почему замедлится процесс образования капель? Да потому, что резко увеличится концентрация аэрозольных частиц в воздухе после задымления атмосферы. Значит, увеличится число центров конденсации, поскольку каждая аэрозольная частица является потенциальным центром, на котором происходит конденсация водяного пара и так постепенно образуется капля воды. Центров конденсации становится больше, а водяного пара на всех не хватает, поскольку относительная влажность атмосферы не только не растет, а даже уменьшается. Поэтому капли растут медленно, осадки образуются замедленно. А относительная влажность воздуха уменьшается потому, что температура воздуха растет. В этих условиях водяные капли растут медленно. Они вообще могут не дорасти до кондиции, чтобы выпасть каплями дождя. Действительно, что в избытке, то плохо.

Дымовые частицы разных размеров по-разному влияют на распространение и поглощение солнечного излучения. Об этом уже говорилось. Поэтому специалисты очень скрупулезно изучают, каких частиц, с какими массами и размерами в образовавшемся дымовом облаке больше, а каких меньше. Собственно, надо знать полное распределение частиц по размерам и по массам. Тогда можно говорить о времени их жизни (если известна высота их нахождения), также об оптических свойствах ансамбля таких дымовых частиц.

Было установлено, что для деловой древесины содержание сажи (элементарного углерода) достигает 8 — 30 %. Количество сажи, образующейся при горении пластика и резины, составляет примерно 90 % их массы и даже больше. А сажа состоит из частиц, которые являются самыми долгоживущими.

Количество дымовых частиц изменяется не только потому, что некоторые из них вымываются осадками. Количество дымовых частиц уменьшается и потому, что, оказавшись в тропосфере и стратосфере, они слипаются друг с другом. Этот процесс называется коагуляцией. При этом масса всех частиц не меняется, поскольку частицы просто укрупняются, но резко падает их абсолютное количество. Это падение действительно стремительное. Уже после нескольких часов число дымовых частиц в дымовом облаке не превышает 10-5 см3, тогда как примерно через неделю их становится в десять раз меньше (но зато оставшиеся в десять раз крупнее). Однако этот процесс слияния частиц проходит только в самое первое время после образования дымового облака. Для того, чтобы такое слипание происходило, надо, чтобы частицы достаточно часто сталкивались друг с другом, то есть надо, чтобы их концентрация была большой. Начальная концентрация дыма действительно большая. Так, начальная концентрация дыма вблизи интенсивного огня составляет 10-6 см3 для городских и контролируемых пожаров. Для лесных пожаров она равна 10-5 см3. Но с течением времени дымовое облако поднимается и соответственно расширяется. Поэтому плотность частиц дыма уменьшается. Процесс слипания частиц замедляется (скорость слипания пропорциональна квадрату концентрации частиц). Примерно через полчаса частицы распределяются по размерам. В дальнейшем это состояние сохраняется почти неизменным.

В поднимающемся вверх нагретом воздухе (в термике) происходит еще один важный процесс. Это конденсация как водяного пара из захваченного окружающего воздуха, так и того водяного пара, который образовался в процессе горения. Образовавшиеся капли воды могут захватывать частицы сажи. Дальше эти черные сажевые капли воды выпадают в виде «черного дождя». Это наблюдалось после взрывов атомных бомб в Нагасаки, а также после бомбардировки и вызванных ею пожаров в Гамбурге. Конечно, указанная конденсация, ее скорость, будет зависеть от метеорологических условий и от интенсивности пожаров. «Черный дождь» может при определенных условиях быть очень обильным. В виде «черного дождя» может выпасть на поверхность Земли четверть всех дымовых частиц, которые были введены в атмосферу в результате пожаров. Считается, что в Нагасаки в виде «черного дождя» было выведено из атмосферы примерно 3 % дымовых частиц.

Образовавшиеся сажевые капли воды могут и не превратиться в дождь. Они до этого могут не дорасти. В дальнейшем вода может испариться, а частицы дыма, которые объединяла образовавшаяся капля воды, так и остаются в своем коллективе — большой частице сажи. В результате вместо большого количества мелких сажинок образуется одна увесистая частица сажи. Это тоже приходится учитывать специалистам, поскольку от этого зависят оптические свойства атмосферы, а значит и изменение климата. Таким образом, наличие водяных капель в дымовом облаке может изменить ситуации, поскольку мелкие дымовые частицы, садясь на капли будут объединяться. Правда, дождевых облаков в задымленной атмосфере значительно меньше, чем в чистой. Расчеты циркуляции атмосферного газа при образовании облаков, а также изменения теплового режима из-за поглощения солнечной энергии дымовыми частицами показали, что в задымленной атмосфере процесс образования облаков происходит быстрее. Ученые продолжают разрабатывать проблему преобразования и эволюции облака дыма от пожаров по мере его подъема над земной поверхностью.

Мы уже говорили и об оптических свойствах аэрозолевого облака, и о показателе преломления. Добавим только, что комплексный показатель преломления аэрозоля зависит от химического состава аэрозольных частиц. Напомним, что комплексный показатель преломления состоит из двух частей — действительной и мнимой. На самом деле ничего мнимого здесь нет. Просто первое число (действительная часть показателя) характеризует рассеивание солнечного (и не только) излучения на аэрозольных частицах. Второе число (мнимая часть показателя) характеризует, в какой степени солнечное излучение (его энергия) поглощается частицами аэрозоля. Наиболее надежно определить рассеивающие и поглощающие свойства частиц аэрозоля можно путем эксперимента, прямыми измерениями. Для простых частиц по форме и составу можно пытаться комплексный показатель преломления рассчитать. Но если частицы имеют сложное или многослойное строение, то это невозможно.

Надо иметь в виду, что ослабление солнечного излучения, которое падает сверху на аэрозольный слой, складывается не только из поглощения и рассеяния, которое рассеивает солнечные лучи обратно, вверх. Рассеивание может произойти под любым углом по отношению к первоначальному направлению луча падающего света. Значит, оно может быть направлено и вниз, под некоторым углом к вертикали.

Дым оказывает весьма малое влияние на тепловое излучение. Во всяком случае, слой дыма примерно в десять раз слабее влияет на потоки излучения в тепловом диапазоне, чем видимом участке спектра.

Для понимания процессов ослабления солнечного излучения, о которых здесь шла речь, приведем расчеты ученых. Расчеты эти выполнены для следующих условий. Масса облака дыма составляет 1509 Мт. Далее рассматриваются два варианта. В первом варианте дымовое облако равномерно распределено (размазано) над областью от 30° до 70° c. ш. Этот пояс составляет 44 % площади всего северного полушария. Во втором варианте это дымовое облако распределено равномерно над всем северным полушарием, от экватора до северного полюса. Для указанных условий в первом варианте масса дыма в столбе составляет М = 1,34 г/м2 и солнечное излучение ослабляется облаком дыма более чем в тысячу раз. Во втором случае плотность дыма в столбе примерно в два раза меньше. Поэтому ослабление прямого солнечного излучения дымовым облаком происходит только примерно в 40 раз.

Атмосфера нагревается солнечным излучением. Но поскольку под действием облака дыма солнечное излучение меняется, то неизбежно меняется и распределение тепла в атмосфере. В тех областях, где частицы дыма поглощают солнечную энергию, происходит нагрев атмосферного газа. Но в тех областях, куда не доходит солнечное излучение, то есть у поверхности Земли, — температура уменьшается. Если изменить нагрев газа в разных его частях, то он неизбежно придет в движение, стремясь выровнять неравномерное распределение тепла. Таким образом, образование дымового облака в атмосфере не только приведет к рассеянию и поглощению солнечного излучения, но и изменит динамический и термический режим атмосферного газа. Изменится, следовательно, и взаимодействие его с подстилающей поверхностью.

Дым от пожара поднимается до тех пор, пока не достигнет уровня своей плавучести. Это та высота, на которой плотность задымленного воздуха сравнивается с плотностью чистого воздуха, который находится рядом. Поэтому нет силы, которая продолжала бы облако дыма толкать вверх. При этом область дыма занимает ограниченную площадь на земной поверхности и на всех высотах. Вдали от источника дыма воздух у земной поверхности может быть вполне чистым. Кстати, дым от обычных пожаров находится на высоте примерно равной 2 км и выше. Арктическая дымка также обычно находится на высотах 2–5 км. На этих высотах аэрозольные частицы эффективно переносятся ветром.

Вблизи земной поверхности атмосферный воздух хорошо перемешан. Это до высоты 1 км. Но выше атмосфера состоит из горизонтальных слоев, и турбулентное движение (вихревое) здесь наблюдается редко. Поэтому атмосферный газ со всеми его примесями по вертикали перемешивается плохо. Поэтому если дым или другие примеси введены в атмосферу в пограничном слое, то есть вблизи поверхности Земли, где перемешивание очень эффективно, то дымовые частицы хорошо перемешиваются с остальным воздухом и такая хорошо перемешанная смесь будет постепенно всплывать вверх. Если же дым введен в атмосферу выше пограничного слоя, то есть выше 1 км, то такого перемешивания не произойдет. Это дымовое облако будет обладать другими свойствами, чем то, что образовалось у поверхности Земли. Все это надо учитывать при проведении расчетов. Расчеты показывают, что нагретый задымленный воздух поднимается на верхние уровни атмосферы и распространяется по горизонтали сначала в зональном направлении (вдоль определенных широт), покрывая всю область средних широт. За время порядка недели задымленный воздух покрывает все средние широты (включая океаны). В то же самое время дым начинает переноситься и в тропические широты, а затем и в противоположное, южное полушарие. Согласно расчетам дым в южное полушарие начинает проникать через две-три недели после его появления в атмосфере северного полушария. Таким образом, образовавшийся дым достаточно быстро распространяется в глобальном масштабе. Естественно, что распространение дыма зависит от сезона. Зимой дым поднимается не так высоко, как летом, и распространяется в другие широты менее охотно.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выживание человечества зависит от него самого. Для этого у человечества есть все, а главное разум. Но что такое разум человечества и использует ли оно этот общечеловеческий разум, как отдельный человек использует свой разум? Ведущие мыслители убеждены, что человечество пока что не использует свой коллективный разум, но рано или поздно оно должно, обязано будет его использовать. Когда это произойдет, человечество вступит в эпоху ноосферы, то есть эпоху разума.

Сам термин «ноосфера» впервые, видимо, был употреблен Эдуардом Леруа, французским философом и математиком, в курсе лекций, которые он читал в 1927/28 учебном году. У нас в стране ноосферу органически связывают с В. И. Вернадским. И это правильно. Он принял идею ноосферы у Леруа и Шардена и развил ее. У В. И. Вернадского идея ноосферы стала основой его возможно слишком оптимистического мировоззрения.

Полагают, что ведущую роль в ноосфере играют разумные, идеальные реальности: творческие открытия, духовные, художественные, научные идеи, которые материально осуществляются в преобразованной природе, искусственных постройках, орудиях и машинах, научных комплексах, произведениях искусства и т. д.

А. П. Флоренский в письме В. И. Вернадскому в 1929 году писал: «Со своей стороны хочу высказать мысль, нуждающуюся в конкретном обосновании и представляющую скорее эвристическое начало. Это именно мысль о существовании в биосфере или, может быть, на биосфере, того, что можно было бы назвать пневматосферой, то есть о существовании особой части вещества, вовлеченной в круговорот культуры или, точнее, круговорот духа».

Н. Ф. Федоров трактовал регуляцию как «правящий разум природы», как «внесение в природу воли и разума». Это созвучно идее ноосферы. По Н. Ф. Федорову, регуляция природы определяет себя как принципиально новая ступень эволюции, как сознательно-волевое преобразовательное действие, выполняемое «существами разумными и нравственными, трудящимися в совокупности для общего дела». Разумное преобразование сродни творению. Поэтому философы склонны поднять человека почти до уровня Бога. Так возникла в рамках христианского космизма концепция Богочеловечества, в основу которой положена идея о том, что проводимое человеком разумным преобразование мира является богочеловеческим процессом обожения этого мира.

С. Н. Булгаков, разделяя идеи «Философии общего дела» Н. Ф. Федорова, в 1912 году писал: «Природа, достигнув в человеке самосознания и способности труда над собой, вступает в новую эпоху своего существования. Хозяйственный труд есть уже как бы новая сила природы, новый мирообразующий, космический фактор, принципиально отличный притом от всех остальных сил природы. Эпоха хозяйства есть столь же характерная и определенная эпоха в истории Земли, а через нее и в истории космоса, что можно с этой точки зрения всю космогонию поделить на два периода: инстинктивный, до-сознательный или до-хозяйственный — до появления человека и сознательный, хозяйственный — после его появления». С. Н. Булгаков считал, что хозяйственная деятельность есть не что иное, как осуществление Божьего завета о «владении землей», о новом обретении «прав на природу, человеком некогда утерянных», о покорении смертоносных стихий, очеловечивании природы и обожаении себя. Процесс этот трудный и медленный. Поэтому осуществление этого идеала далеко впереди. С. Н. Булгаков считал, что современная хозяйственная деятельность «отмечена всеми проклятиями падшего состояния мира: рабства у материи, у вещей, отчуждением, взаимной борьбой и притеснением».

Практически все сторонники теории ноосферы отдают себе отчет в том, что идеал ноосферы и реальность слишком далеки друг от друга. По концепции ноосферы получается, что ноосфера возникает с самого начала появления носителя разума — человека. Но этот процесс сугубо объективный, стихийный. В то же время переход к ноосфере должен (бы) произойти только сейчас, а точнее, в будущем, на совсем другом, еще не достигнутом уровне планетарного сознания и действия человечества. Сам В. И. Вернадский воспринимал ноосферу так же двойственно. Последователи В. И. Вернадского нашли выход. Они поделили весь бесконечный период ноосферы на подпериоды: антропосферу, социосферу, техносферу и ноосферу. Но при этом собственно ноосфера оказалась отодвинута в нереальное «прекрасное далеко».

Что же в реальной жизни? Разумное человечество хищнически разрушает окружающую среду, считая себя царем природы. Н. Ф. Федоров предсказал то положение, в котором мы оказались сегодня. Он писал, что «цивилизация эксплуатирующая, но не восстанавливающая, не может иметь иного результата, кроме ускорения конца».

Для нас очевидно, что противоречие исходит оттого, что человеческий разум абсолютизируется, практически не берется в расчет существование информационного поля всей Вселенной, Мирового разума. Информационное поле пронизывает как живую, так и неживую природу, абсолютно все. Нет дикой природы. Все занимает причитающееся ему место и выполняет возложенные на него функции. Все вместе представляет собой хорошо отлаженный космический механизм. Только человек никак не может найти своего места в этом механизме. Такое положение он пытается объяснить первородным грехом или чем-то еще. Тем не менее человек ставит себя наравне с Богом, философствует о Богочеловечестве. Если же ноосфера состоит только из разума людей, всего человечества, то можно представить себе, какую информацию она содержит. Ясно, что «там содержатся идеологии и концепции антигуманные и ложные, осуществление которых или уже приносило колоссальные бедствия Земле, или грозит еще большими, вплоть до гибели самого человечества и биосферы».

Конечно, можно попытаться скрасить реальность и оправдывать человека (человечество) тем, что он еще не совсем совершенен, что он является существом «кризисным». И для его развития нужен идеал, идеал ноосферы. Полагают, что такой идеал должен помочь человеку в его стремлении превозмочь собственную природу. Но возможно ли в принципе превозмочь собственную природу?

Мы полагаем, что лучше дать человеку правильные представления об окружающем его мире и его месте в этом мире. Поэтому мы создали серию «Единая картина мира», первые шесть книг которой опубликованы. Их можно заказать наложенным платежом (142092, г. Троицк, а/я 26).

В. И. Вернадский обосновывает наступление ноосферы следующими благоприятствующими этому факторами. Одним из них является то, что вся Земля заселена и человек проник во все стихии: землю, воздух, воду и околоземное космическое пространство. Благоприятно и то, что человечество достигло определенного единства. Его В. И. Вернадский понимал как природный факт. По его словам, «биологически это выражается в выявлении в геологическом процессе всех людей как единого целого по отношению к остальному живому населению планеты». В. И. Вернадский считал, что единство человечества в наше время во многом стало «двигателем жизни и быта народных масс и задачей государственных образований». В. И. Вернадский был уверен, что единство человечества пробивает себе путь, несмотря на социальные, межнациональные и международные конфликты. По убеждению ученого, несмотря на все это формируется общечеловеческая культура, сходные формы научной, технической, бытовой цивилизации, самые отдаленные уголки Земли объединяются быстрейшими средствами передвижения, эффективными линиями связи и обмена информацией. В. И. Вернадский также считал, что наступлению ноосферы способствует то, что «народные массы получают все растущую возможность сознательного влияния на ход государственных и общественных дел». Как и большинство ученых, В. И. Вернадский уповал на науку. Он видел в ней мощную «геологическую силу», которая является главной в создании ноосферы. «Научное знание, — писал он, — проявляющееся как геологическая сила, создающая ноосферу, не может приводить к результатам, противоречащим тому процессу, созданием которого она является». Если бы! Реальная жизнь больно ударила по вере ученого: началась вторая мировая война. Даже такой оптимист, как В. И. Вернадский, не мог не видеть всей сути происходящего. Да, собственно, он ее видел и в первую мировую войну. Он писал, что первая мировая война явила «невиданное ранее применение научных знаний в целях военного разрушения». Более того, от него не могло скрыться то, что найденные и использованные наукой и техникой смертоубийственные средства «едва начинают проявляться в этой войне и сулят в будущем еще большие бедствия, если не будут ограничены силами человеческого духа и более совершенной общественной организацией». Как в воду глядел — все так и произошло и продолжает происходить. В сущности, сейчас множатся фантастические средства убийства и уничтожения. Это не может не пугать любого нормального человека. Так где же в таком случае коллективный разум, где ноосфера? Когда и каким образом она наступит? В. И. Вернадский был оптимистом. Он считал, что необходимо создать «интернационал ученых». Интернационал должен культивировать «сознание нравственной ответственности ученых за использование научных открытий и научной работы для разрушительной, противоречащей идее ноосферы, цели». В статье «Война и прогресс науки» он призывал обезвредить «негативную» науку и все ее кошмарные плоды. Хочется воскликнуть: «Как все это наивно!» Ведь дело не в науке, а в человеке, в его сути.

Что можно сказать о сути человека, глядя на его дела, на истребление миллионов людей? У кого поворачивается язык говорить о «божественной» природе человека? Можно ли искать абсолют в реальном человеке, на которого и возлагают задачу создания ноосферы? Конечно нет! Так отвечают все — Н. Ф. Федоров, В. С. Соловьев, С. Н. Булгаков, П. А. Флоренский, Н. А. Бердяев. За абсолют может быть принят только Бог. Нельзя обожествлять разум человека и создаваемую им ноосферу со всеми плюсами и минусами и не замечать Мирового разума, информационного поля Вселенной.

Мыслители (русские космисты) возвращаются к первородному греху, но только в других, новых терминах. Первородный грех состоял в том, что человек стал различать добро и зло. Животные такой способности не имеют. Получив свободу выбора, свободу воли, человек не всегда поступает в соответствии с Мировым разумом. Об этом сказано так: «Породив разум как орудие своего дальнейшего развития, но орудие, наделенное свободой (к тому же вложенной в противоречивое, смертное творение), эволюция словно пошла на риск. Свобода — это ведь и свобода говорить не только «да» сознательному преобразованию мира (а к какому великолепно-триумфальному «да» призывают нас все активно-эволюционные мыслители!), но и «нет», вплоть до решительного и окончательного «нет» самый эволюции. С появлением человека эволюция как бы получает возможность встать в позу Гамлета и задать себе вопрос «быть или не быть?» В наше время возникла реальная опасность родового самоубийства человечества, а с ним и жизни вообще. Ответственность разумных существ колоссальнее, чем они могут себе представить: в своем «падении» мы увлечем за собой и всю космическую эволюцию, магистраль которой проходит через жизнь и сознание; своим малодушным, «демоническим» выбором можем обречь на неудачу весь космогенез. Универсум без некоего совокупного созидательного усилия в деле его творческого одухотворения обернется абсурдом».

Здесь все правильно, кроме последнего заключения: космогенез без человечества так же возможен, как и с ним. Поэтому если человечество скажет эволюции «нет», то тем самым оно само выйдет из игры опять же по собственной воле. У Мирового разума не возникнет проблем с космогенезом. Этот вопрос мы детально рассмотрели в книгах: «Бог, душа, бессмертие» (ЭКИЗ, 1992) и «Тайны Мирового разума и ясновидение» (Вече, 1997). В заключение хочется привести слова Джеймса из нашей книги «Библия, Коран и современный мир» (ЭКИЗ, 1995). Они относятся к возможной глобальной катастрофе: «Верующие уверены, что все мы будем спасены, несмотря на козни ада и на земные искушения. Существование Бога является ручательством за то, что есть некий высший гармонический порядок, который остается нерушимым вовеки. Мир погибнет, как уверяет наука, — сгорит или замерзнет; но если он является составной частью высшей гармонии, то замысел этого Мира не погибнет и даст, наверное, плоды в ином Мире: где есть Бог, там трагедия только временна и частична, а крушение и гибель его уже не могут быть действительным концом всего существующего».