Итак, если учитывать, как это делает традиционная метеорология, одни лишь несомненно действующие на погоду факторы — постоянную солнечную радиацию, свойства земной поверхности и возникающие при ее нагреве движения воздуха, то уже получается сверхсложная и неопределенная картина. Где уж тут разбираться с космическими влияниями: и без того забот хватает!
В свою очередь, гелиогеофизики полагают, что у такой сложной и неизученной системы, как атмосфера, вполне могут быть не предвиденные нами реакции на малые внешние воздействия. Говоря об этом, гелиогеофизики прибегают к образу спускового крючка, при нажатии которого малое действие высвобождает большую энергию. Энергетическая база здесь — это энергия сжатой пружины, приводящей в движение боек, и еще химическая энергия, скрытая в порохе. Предполагается, что и малое воздействие из космоса, приводя к развитию внутриатмосферных неустойчивостей, может сильно повлиять на погоду. Правда, при этом остается неясным, почему именно внешнее космическое воздействие играет такую решающую роль: переменчивая, вечно возмущенная атмосфера вполне может "спускать" свои неустойчивости сама, разрешая тем самым внутренние напряжения.
Когда-то было такое: зимний Урал, нетронутый снег перед входом в Капову пещеру. Там, в глубине, — известные на весь мир древнейшие наскальные рисунки. Мы, семеро студентов МГУ, только что сбросили рюкзаки и теперь меняем телогрейки на легкие штормовки — под землей должно быть 10–12 градусов тепла. Налегке мы хотим просмотреть начальную часть пещеры, где завтра предстоит работать нашей научно-спортивной экспедиции. Собрались, шагнули в грот и замерли. На пути встал перелесок из ледяных сталагмитов. Были прямые, но больше наклонных, под самыми невообразимыми углами. Увесистые, в человеческий рост, канделябры и рядом — тонкие, похожие на лыжные палки, они рельефно выделялись в свете зимнего морозного дня на темном фоне свода. Удивленное молчание… и чье-то тихое "Ах!". Хрустальный звон в ответ. Расколовшись на мелкие куски, лежали у наших ног ледяные канделябры и лыжные палки. Мы с сожалением фотографировали обломки и оставшиеся кое-где прямые столбики.
Встряхнуло воздух случайное восклицание, и повалились неустойчивые ледяные сталагмиты. Вот он, спусковой крючок. Да, чтобы ему сработать, нужна была особая обстановка пещеры, где выросли странные ветвящиеся, наклонные сталагмиты. В обычных условиях "открытого всем ветрам" мира такие внутренние напряженные состояния давно разрешились бы сами собой или вообще не могли бы возникнуть.
Мне ничего не оставалось, как завершить свою просветительскую миссию у этнографов знаменитыми словами моего коллеги из фильма: "Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — науке пока неизвестно!"
За текущей литературой по солнечно-атмосферным связям я продолжала следить. У меня сложилось убеждение, что детали поведения такой сложной системы, как атмосфера, умозрительно выявить нельзя: против каждого соображения нетрудно выдвинуть контрдовод, а то и несколько. Это значит, что судить о влиянии на атмосферу космических процессов можно лишь на основе фактов, достаточно достоверных, чтобы убедить инакомыслящих. Пусть даже выявление их не ведет к немедленному улучшению прогнозов погоды, с принципиальной точки зрения они все равно бесценны.
Значение фактов признавали и сторонники традиционного направления в метеорологии. Например, на рубеже 60-х и 70-х годов член-корреспондент АН СССР А. С. Мо-нин отмечал, что всякий результат, касающийся солнечно-атмосферных связей, следует воспринимать весьма критически, поскольку обнаружение таких связей, по его мнению, представило бы собой почти трагедию для метеорологии, так как в этом случае при составлении прогноза погоды на Земле нужно было бы прогнозировать сначала состояние атмосферы Солнца.
И вот в 1973–1975 годах произошло важное событие: свидетельства влияния космических процессов на движение воздуха вблизи поверхности Земли, пожалуй, впервые в истории выдержали пристрастную проверку специалистов-метеорологов, державшихся другой точки зрения. Эта дискуссия, в которой участвовали известные ученые-космофизики Роберте, Вилкокс, Хайнс и их сотрудники, в отличие от предыдущих велась без ссылок на неизученность и сложность атмосферы, была конкретной и доказательной. Такой характер обсуждения стал возможен только потому, что запуски космических аппаратов позволили получить детальные данные о космосе. Люди стали представлять себе ход процессов в нем и научились прогнозировать некоторые из них. Эти события заслуживают подробного рассказа.
Значительная их часть стала мне известна благодаря Сергею Михайловичу Мансурову. В 1973 году он был приглашен американскими коллегами участвовать в работе национального симпозиума по гелиогеофизике. Материалы этого симпозиума, с которыми познакомил меня, вернувшись, Мансуров, были очень интересны: кажется, это был первый случай, когда совещание по атмосфере проводилось с широким участием специалистов по космосу. На эти материалы я ссылалась, доказывая у себя в институте, что космофизикам пришло время заняться изучением атмосферы. Начальство пошло мне навстречу. Так кончилась пора моего знакомства с солнечно-атмосферными связями и началась работа по их выявлению.
10. Факты
Самое главное — факты.
Любимое изречение Резерфорда Э.
Гелиогеофизиков часто называли дилетантами, и это звучало как упрек. Однако история знает немало случаев, когда дилетанты, заинтересовавшись каким-либо процессом, выпавшим из поля зрения ученых-профессионалов, делали неожиданные открытия. Например, 11-летний цикл в изменениях солнечной активности был открыт в середине прошлого века астрономом-любителем, аптекарем по профессии, Швабе, который лично в течение 22 лет наблюдал в подзорную трубу с крыши своего дома за числом солнечных пятен на диске Солнца. Профессионалы, его современники, систематически таких наблюдений не вели.
А история открытия ионосферы! Решающий шаг в освоении диапазона коротких волн, в установлении дальней радиосвязи был сделан, как мы помним, радиолюбителями.
В 1973 году Роберте высказывался о себе как о дилетанте в метеорологии. Действительно, основное направление его исследований — космофизика. В одной из своих метеорологических работ он совместно с Олсоном попытался выявить реакцию атмосферы на отдельные возмущения магнитного поля Земли на материале гигантских атмосферных вихрей — циклонов. Циклоны часто образуются над бухтой Аляска в северной части Тихого океана. Робертс и Олсон проследили их развитие по синоптическим картам. Они отдельно рассмотрели циклоны, появлению которых предшествовало 10 магнитоспокойных дней, а в другую группу объединили циклоны, появившиеся после резкого магнитного возмущения. Циклоны второй группы оказались более мощными, особенно в начальный период своего развития (это различие наиболее заметно на высоте 9 километров). Поскольку возмущения магнитного поля Земли вызываются электрическими токами, текущими на высотах более 100 километров, уровень геомагнитной активности характеризует возмущенность ближнего к Земле космоса. Вывод, который сделали Роберте и Олсон, был в духе гелиогеофизики: за периодом возмущенности космоса следовало появление мощных циклонов у поверхности Земли.
Это был удивительный результат, особенно если учесть, что возмущения в космосе — это возмущения крайне разреженной среды: ведь плотность воздуха на высоте 100 километров более чем в миллион раз меньше его плотности на высоте 9 километров. Намного меньше разница в плотности между желе, лежащим на блюде, и самим блюдом. Но попробуйте, раскачивая ложкой верхний слой желе, сдвинуть с места тяжелое блюдо! Желе будет колыхаться, блюдо стоять. Наоборот, если тронуть само блюдо, желе сразу же ответит сильными колебаниями. Этот пример поясняет, почему известный специалист по атмосфере и физике космоса канадец Хайнс, проведя со своими сотрудниками тщательный анализ и согласившись с результатами Робертса и Олсона, дал им противоположное истолкование — с позиций традиционной метеорологии. По мнению Хайнса, естественнее было бы считать, что перемещения воздуха в плотной атмосфере у поверхности Земли вызывают быстрые движения вышележащей разреженной атмосферы. На высоте 100 километров и выше, как известно, — ионосфера: воздух электропроводен, поскольку он содержит в виде небольшой примеси заряженные частицы. Как мы знаем, движение такого проводника в магнитном поле Земли вызывает электрический ток в нем и соответственно магнитные возмущения: работает ионосферное динамо. Процессы в нижней атмосфере, продолжая развиваться, могут привести к зарождению циклона. Поскольку этот циклон возникнет уже после начала магнитного возмущения, он может быть ошибочно принят за следствие появления тока в верхних слоях атмосферы; другими словами, за результат космического воздействия. На самом деле обстановка в ближнем к Земле космосе будет определяться приземными процессами. Это рассуждение очень красиво и убедительно. Таков вообще стиль работ Хайнса. Его исследования по распространению атмосферных волн и уже упоминавшаяся нами совместная с Аксфордом работа по конвекции плазмы в магнитосфере считаются классическими.