Облака могут оказывать на нашу планету и согревающее, и охлаждающее воздействие и таким образом обеспечивают баланс входящего видимого света и исходящих инфракрасных лучей. Ученые могли лишь предполагать это, до тех пор пока в 1984-м и 1986 годах не были запущены в космос три американских спутника со специальными приборами. Они измерили весь поступающий на планету солнечный свет и исходящее инфракрасное излучение, и в уже начале 1990-х годов стали ясны результаты эксперимента НАСА «Радиационный баланс Земли» (ERBE
[26]).
В своей совокупности облака — это мощный «холодильник». Исключение, пожалуй, составляют только тонкие облака, которые в целом обладают согревающим эффектом. Высокие перистые облака настолько холодны — их температура приблизительно минус 40 градусов Цельсия, — что они излучают в космос намного меньше тепла, чем задерживают его в виде инфракрасного излучения, идущего от Земли. С другой стороны, самые эффективные «морозильники» — это густые облака на средних высотах, но в каждый данный момент времени они накрывают не более 7 процентов земной территории.
Зато низкие облака могут покрыть в четыре раза большую площадь. На их долю приходится 60 процентов общего охлаждения. Мало того что они препятствуют солнечному свету, их относительно теплые верхушки эффективно излучают тепло в космос. А лидерство по охлаждению Земли среди низких облаков принадлежит широким и плоским покрывалам слоисто-кучевых облаков, простирающихся над 20 процентами земной поверхности. Чаще всего их можно увидеть над океаном, где они создают для пассажиров межконтинентальных полетов однообразный пейзаж.
Облака уменьшают эффективность солнечного света на 8 процентов. Если ничего больше не менять, а только убрать этот огромный солнечный зонтик, планетарная температура повысится приблизительно на 10 градусов Цельсия. И наоборот, увеличение количества низких облаков лишь на несколько процентов приведет к заметному похолоданию.
Когда облаков в атмосфере Земле становится больше, космонавты на орбите видят, что сияние нашей планеты усиливается. Астрономы на Земле, если вглядятся в зеркало Луны, тоже могут наблюдать этот блеск, поскольку Земля своим призрачным светом освещает те участки, куда не попадает прямой свет Солнца. Чем ярче Земля, тем она холоднее — просто потому, что она больше отбрасывает прочь солнечных, согревающих ее лучей.
Количество облаков меняется год от года. Старательные летописцы записывали местные колебания погоды на протяжении веков, но узнать, как ведут себя облака в целом мире, стало возможным только с появлением первых метеоспутников. Они совершили метеорологическую революцию, показав нам, как разворачиваются основные события погодной драмы внизу, под их камерами. С 1966 года они предоставляют синоптикам постоянные оперативные услуги, все время улучшая качество и увеличивая зону покрытия. Телезрители научились узнавать анимированные спутниковые изображения дождевых облаков или ураганов, властно шествующих своей дорогой.
Начиная с 1983 года «Международный спутниковый проект облачной климатологии» стал объединять данные, поступающие с гражданских метеоспутников всех государств. В рамках этого проекта, осуществляемого под руководством Уильяма Россоу из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (Нью-Йорк), ученые каждый месяц составляют усредненные карты облачного покрова, где поверхность Земли разделена на квадраты со стороной около 250 километров. На картах отлично видны и смены сезонов, и муссоны, которые вносят в климат свою лепту, накрывая Южную Азию пуховым облачным одеялом. Во время климатических эпизодов, называемых Эль-Ниньо
[27], данные, предоставляемые спутниками, говорят о значительных изменениях в распределении облаков над тропической зоной Тихого океана и Южной Америкой. Эти данные также подтверждают, что связь между земными облаками и ритмами Солнца действительно существует.
Пропущенное звено между Солнцем и климатом
В канун Рождества 1995 года Датский метеорологический институт на северной окраине Копенгагена почти пустовал, за исключением отдела метеопрогнозов. Еще одна лампочка горела на другом этаже, где работал Свенсмарк. Он так неистово трудился над своей гипотезой об облаках, что даже рождественские каникулы провел вне семьи, предоставив жену и маленьких сыновей самим себе. До этого он не знал, что Уильям Россоу составляет обобщенные карты облачного покрова на основе спутниковых данных, но когда, в то Рождество, Свенсмарк нашел эти карты в Интернете, они помогли ему понять, что Солнце воздействует на земной климат неизвестным дотоле образом.
После Нового года Свенсмарк должен был перейти в другое отделение института. Он собирался присоединиться к Айгилю Фриис-Кристенсену, руководителю отдела солнечно-земной физики, давно интересующемуся магнитными бурями, полярными сияниями и их очевидной связью с колебаниями льдистости морей, окружающих Гренландию. Фриис-Кристенсен вместе со своим бывшим руководителем Кнудом Лассеном, еще одним знатоком Гренландии, заметил любопытное совпадение между ростом температур в Северном полушарии в течение двадцатого века и ускорением циклов солнечных пятен.
Когда они в 1991 году опубликовали полученные результаты, Фриис-Кристенсен неожиданно для себя оказался в роли защитника первостепенного значения Солнца в деле изменений климата. Роль Солнца обсуждалась почти двести лет, с тех пор как английский астроном Уильям Гершель обратил внимание на интересный факт. Он обнаружил, что в те годы, когда на Солнце мало пятен, цена на пшеницу растет. Но к 1990-м годам большинство климатологов пришли к выводу, что Солнце тут ни при чем. Данные космических спутников демонстрировали, что колебания солнечной активности оказывают незначительное влияние на климат.
Не рассказывая пока ничего Фриису-Кристенсену, его новый работник решил использовать оставшееся до конца 1995 года время, чтобы проверить свое предположение о том, как изменение солнечной активности могло бы оказывать более сильное воздействие. Свенсмарк считал, что космические лучи, которым Солнце разрешает попасть в Солнечную систему, могут управлять облачностью на нашей планете. Больше космических лучей — больше облаков. Ученые из России вынашивали противоположную идею о том, что космические лучи могут уменьшать облачность. Так или иначе, связь между звездами и облаками было очень непросто установить.
Как только Свенсмарк получил данные из всемирной паутины, он увидел, что изменения облачности год от года следуют за колебаниями интенсивности космических лучей. В середине декабря он показал некоторые первые результаты Фриису-Кристенсену. Руководителю отдела солнечно-земной физики идея Свенсмарка о том, что космические лучи могли бы увеличить облачность, показалась не просто очень интересной, но и обоснованной.
Более того, это был тот самый механизм, способный усилить воздействие Солнца на климат, который Фриис-Кристенсен искал в течение нескольких лет. После того как в январе 1996 года Свенсмарк перешел в новый отдел, они вдвоем принялись за исследования. Увлечение Свенсмарка превратилось из хобби в оплачиваемую работу с полным рабочим днем. И даже более, чем с полным.
