«Воды мира: Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты»
Сегодня те, кто ставит под сомнение концепцию глобального изменения климата, вынуждены спорить с твердыми научными доказательствами. Однако не так давно все было иначе: считалось, что климат на Земле стабилен и не подвержен антропогенному воздействию, а у науки не было достаточно оснований утверждать обратное. В книге «Воды мира: Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Ириной Евстигнеевой, историк науки Сара Драй рассказывает, как развивались наши знания о глобальной климатической системе и благодаря кому возникла климатология. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, почему когда-то океанографы считали Мировой океан медленным и стабильным, не понимая механизмов глубоководных течений.
Вода в океане создает мощнейшее давление. Толща воды всего в 10 м давит с той же силой, что и вся толща земной атмосферы. На глубине 2 км давление воды возрастает до 200 земных атмосфер. Именно поэтому глубины земного океана остаются почти таким же малоизученным местом, как поверхность Луны. И именно поэтому океанографам потребовалось так много времени, чтобы объяснить те эмпирические знания, которые известны любому моряку. Опытные моряки знают, что вода движется очень быстро, одновременно упорядоченно и хаотично; они знают, где какие течения проходят и где какие ветры дуют; и они также знают, что океан очень изменчив. Но эти знания не дают объяснения тайнам водной стихии. Чтобы проникнуть в эти тайны, нужны измерительные приборы и идеи.
Долгое время океан, который знали моряки, с его хаотичным движением, не соответствовал описаниям, сделанным учеными. На протяжении большей части человеческой истории сведения об океанах собирали, бросая за борт парусных кораблей приборы, привязанные к тросам. Неудивительно, что полученные данные ограничивались в основном поверхностными течениями и ветрами. Бутылки, брошенные в воду, могли дать примерное представление о скорости движения воды в самом верхнем слое, но добыть сведения о более глубоких слоях было почти невозможно. Соленая вода, давление, сильные течения и морские обитатели будто сговорились, чтобы сделать бóльшую часть существующих приборов бесполезными. Если пустить зонд по течению, как отследить его перемещение и потом найти среди океанских просторов? А как узнать хоть что-то о глубоководных течениях? Из-за всех этих трудностей людям было мало что известно об океанских глубинах. В результате те, кто изучал океаны, долгое время считали, что ничего особенного там не происходит.
Несмотря на это, многие знания об океане были получены эмпирическим путем. Ключевым эпизодом в истории изучения океанических течений стало открытие, сделанное в 1751 г. Генри Эллисом, капитаном английского корабля, на котором перевозили рабов. Эллис заметил, что, если в теплых экваториальных водах опустить ведро на достаточно большую глубину, оно всегда наполняется холодной водой. Единственным объяснением такого присутствия холодной воды в постоянно жарком климате было то, что она перетекала сюда из более холодных широт — с севера или юга. В 1798 г. Бенджамин Томпсон (также известный как граф Румфорд) опубликовал эссе под названием «О распространении тепла жидкостями», в котором указал, что, в отличие от пресной воды, которая начинает расширяться при охлаждении ниже 4 °C и продолжает делать это, пока не замерзнет, морская вода при охлаждении, наоборот, сжимается. При этом увеличивается ее плотность, продолжал Румфорд, поэтому холодная морская вода всегда опускается в глубины океана. Из этих физических свойств воды естественным образом проистекала идея замкнутой циркуляции. Румфорд утверждал, что в океане происходит непрерывная циркуляция воды, состоящая из направленного к экватору глубинного потока холодной воды и поверхностного потока теплой воды в обратном направлении. Значение ветров, которые долгое время считались главной силой, перемещающей воду в океанах, померкло по сравнению с этим мощным круговоротом воды, приводимым в движение температурой и плотностью.
Много лет спустя, в 1860-х гг., английский естествоиспытатель Уильям Карпентер, занимавшийся поиском новых видов морских лилий (иглокожих, обитающих на значительных морских глубинах) в Северной Атлантике, обратил внимание на район между Шетландскими и Фарерскими островами, где теплые и холодные глубинные воды находились в непосредственной близости друг к другу. В результате он разработал теорию, которую назвал «общей океанической циркуляцией» (с акцентом на первом слове, чтобы отличить ее от теории локальной циркуляции). Сделанное им «грандиозное обобщение» состояло в том, что воды Мирового океана перемещались по всей планете. Холодная вода, опускавшаяся на глубину на полюсах, постоянно сменяла теплую воду у экватора, которая переносилась на север такими течениями, как Гольфстрим. Аналогичное перемещение воды происходило и в Южном полушарии.