Кон­сен­сунс – шмон­сен­сус 2

Для на­ча­ла, прошу у чи­та­те­лей "АШ" про­ще­ния за дол­гий пе­ре­рыв -- был в ра­бо­те дру­гой про­ект.

В про­шлой части главы https://aftershock.news/?q=node/719017 мы об­суж­да­ли ве­ли­ко­леп­ный гра­фик с Ви­ки­пе­дии:

и при­шли к вы­во­ду, что оран­же­вая линия слева -- обман.

Плав­но пе­ре­хо­дим к линии ярко-​зелёной -- это тем­пе­ра­ту­ры в пе­ри­од с 65 до 6 млн лет. Возле линии при­ве­де­ны ссыл­ки: «Захос (Zachos) и др., 2008», «Хан­сен и др., 2013». У вас может со­здать­ся впе­чат­ле­ние, что дан­ные если не самые но­вей­шие, то по край­ней мере све­жие. Это, к со­жа­ле­нию, тоже обман. Вто­рая ссыл­ка про­сто на ста­тью Хан­се­на, Сато, Рас­се­ла и Ха­ре­ши «Чув­стви­тель­ность кли­ма­та, уро­вень моря и уг­ле­кис­лый газ»¹, где ав­то­ры чест­но вос­про­из­ве­ли гра­фик За­хо­са, со­слав­шись на «Захос и др., 2008». Одна ссыл­ка ви­ки­лож­цев, таким об­ра­зом, уже от­ва­ли­лась.

Пой­дём, в на­ту­ре, по ссыл­ке на За­хо­са. Ста­тья «Взгляд из ран­не­го кай­но­зоя на пар­ни­ко­вый эф­фект и кон­цен­тра­цию уг­ле­кис­ло­ты в ат­мо­сфе­ре» была опуб­ли­ко­ва­на в На­ту­ре, про­сти­те, в жур­на­ле «Нэй­чур», то бишь «При­ро­да»². Там на стра­ни­це 281 об­на­ру­жи­ва­ем:

Ви­ки­лож­цы по­ме­ня­ли цвет с тёмно-​серого на ярко-​зелёный и от­ра­зи­ли гра­фик зер­каль­но: у За­хо­са со­вре­мен­ное нам время слева, а в Вики – спра­ва. За­ме­тим, од­на­ко, что у За­хо­са на гра­фи­ке кре­сти­ки. Это от­дель­ные из­ме­ре­ния от­но­си­тель­ной кон­цен­тра­ции ¹⁸О в ра­ко­ви­нах древ­них од­но­кле­точ­ных – фо­ра­ми­ни­фер (по­ка­за­ны на врез­ке).

Как видим, раз­брос из­ме­ре­ний для од­но­го и того же пе­ри­о­да вре­ме­ни вну­ши­тель­ный. В пе­ри­о­дах, где до­ста­точ­но сква­жин, как, на­при­мер, 1 мил­ли­он лет назад, раз­ные об­раз­цы дают раз­брос по­ряд­ка ±1δ¹⁸О или ±4°Ц (и это при том, что ав­то­ры сгла­ди­ли все вы­бро­сы пя­ти­то­чеч­ным филь­тром – смот­ри­те при­ме­ча­ние в ста­тье). Для па­лео­це­на линия вы­гля­дит «точно», но это от­то­го, что сква­жин мало и дан­ные силь­но сгла­же­ны. За­ме­тим также, что ав­то­ры ясно ука­зы­ва­ют, что (ци­ти­ру­ем) «шкала тем­пе­ра­тур спра­ва вы­чис­ле­на для пла­не­ты без по­ляр­ных ле­до­вых шапок, и от­то­го при­ме­ни­ма лишь до вре­ме­ни об­ра­зо­ва­ния су­ще­ствен­ных лед­ни­ков в Ан­тарк­ти­де – около 35 млн лет назад» (конец ци­та­ты). На кар­тин­ке я под­ри­со­вал оран­же­вую стре­лоч­ку – так по­ка­за­но время, до ко­то­ро­го шкала тем­пе­ра­тур – по за­ве­ре­ни­ям За­хо­са – кое-​как ра­бо­та­ет. Всё, что на гра­фи­ке слева от стре­лоч­ки, как гра­фик тем­пе­ра­тур вос­при­ни­мать не стоит. Это про­сто от­но­си­тель­ная кон­цен­тра­ция изо­то­па кис­ло­ро­да. Если быть со­всем точ­ным, то шкала тем­пе­ра­тур во время фор­ми­ро­ва­ния и из­ме­не­ния по­ляр­ных шапок Кай­но­зой­ско­го лед­ни­ко­во­го пе­ри­о­да – от 0 до 35 млн лет назад – нели­ней­ная³. Ви­ки­лож­цы на своём гра­фи­ке при­ве­сти ого­вор­ку За­хо­са «за­бы­ли». Как, впро­чем, за­би­ли на эту ого­вор­ку и Хан­сен со­то­ва­ри­щи в своей ста­тье 2013 года.

А от­ку­да Захос дан­ные по­лу­чил? Идём по ссыл­кам ав­то­ра. В ста­тье 2001 года тот же Захос и дру­гие⁴ при­во­дят такой гра­фик:

Можно за­ме­тить, что тут кри­вуль­ку по­вер­ну­ли на 90 гра­ду­сов. Тот же хер, но в про­филь. Дан­ные и ого­вор­ки про шкалу тем­пе­ра­тур – всё те же. Но ведь и эти дан­ные откуда-​то взя­лись?

А взя­лись они, как ни стран­но, из ста­тьи того же За­хо­са 1993 года⁵, толь­ко вы­гля­де­ло там всё силь­но иначе:

По­смот­ри­те на раз­брос зна­че­ний, на­при­мер в рай­оне 60 млн лет и срав­ни­те с «то­нень­кой» вроде бы «точ­ной» кри­вой на преды­ду­щей стра­ни­це. Раз­ни­ца – эф­фект того са­мо­го пре­сло­ву­то­го «пя­ти­то­чеч­но­го филь­тра». Если же не за­ни­мать­ся сгла­жи­ва­ни­ем, то есть нена­уч­ной ма­ни­пу­ля­ци­ей с дан­ны­ми, точ­ность ме­то­да 60 млн лет назад всё та же: при­мер­но ±1δ¹⁸О или ±4°Ц.

Но и дан­ные 1993 года долж­ны были откуда-​то взять­ся? Ис­точ­ник ука­зан: «раз­ные файлы DSDP и ODP». DSDP – Deep Sea Drilling Program, про­грам­ма мор­ско­го глу­бо­ко­вод­но­го бу­ре­ния, про­во­ди­лась с 1968 по 1983 годы. В 1968 году Джейм­су За­хо­су было 9 лет от роду. Будь он три­жды вун­дер­кин­дом, к кер­но­во­му ма­те­ри­а­лу его бы не пу­сти­ли. В 1983 Захос делал ма­ги­стер­скую сте­пень в уни­вер­си­те­те Ю.Ка­ро­ли­ны, и в DSDP при­нять уча­стия, за недо­стат­ком вре­ме­ни и ква­ли­фи­ка­ции, не мог. За­щи­тив в 1988 году сте­пень док­то­ра фи­ло­со­фии (PhD), ува­жа­е­мый учё­ный по­участ­во­вал в мор­ских по­хо­дах вто­рой про­грам­мы – ODP (Ocean Drilling Program, Про­грам­ма оке­а­ни­че­ско­го бу­ре­ния, 1985-2004). Мо­ло­дой кан­ди­дат наук Захос вы­хо­дил в море в ка­че­стве гео­хи­ми­ка: пла­ва­ния 105 (ав­густ 1985) и 120 (фев­раль 1988), затем – се­ди­мен­то­ло­га в пла­ва­ни­ях 154 (ян­варь 1994) и 198 (ав­густ 2001). Неза­дол­го до пла­ва­ния 154 Захос стал до­цен­том в уни­вер­си­те­те Санта-​Круз в Ка­ли­фор­нии и так по­лу­чил до­ступ к кер­но­во­му ма­те­ри­а­лу DSDP и тем самым ми­сти­че­ским «фай­лам» на базе ко­то­рых по­стро­е­ны гра­фи­ки. По­след­ний раз Захос ходил в море в марте 2008 (пла­ва­ние 208), в ка­че­стве глав­но­го гео­ло­га экс­пе­ди­ции. Пре­тен­зий к ка­рье­ре учё­но­го нет, есть пре­тен­зии к по­пыт­кам «ре­дак­ти­ро­ва­ния» дан­ных и под­гон­ки на­блю­де­ний под те­ку­щую кон­цеп­цию IPCC.

Соб­ствен­но, по пуб­ли­ка­ци­ям раз­лич­ных участ­ни­ков DSDP и при­хо­дит­ся вос­ста­нав­ли­вать кар­ти­ну. Бук­валь­но по кру­пи­цам. Ре­аль­ные дан­ные при­ве­де­ны, на­при­мер, в от­чё­те Джея Музы о 71-м пла­ва­нии «Гло­мар Чел­лен­дже­ра»⁶, от­чё­те Ника Ша­кл­то­на о 138-м пла­ва­нии⁷, в ста­тье участ­ни­ков 198-го пла­ва­ния Ти­мо­ти Бла­ро­уве­ра, Иза­бел­лы Силь­вы и Мит­чел­ла Мал­лоне⁸. Пол­ных ис­ход­ных дан­ных по ла­бо­ра­тор­ным из­ме­ре­ни­ям δ¹⁸О в таб­лич­ном виде в сво­бод­ном до­сту­пе про­сто нет. Если кто об­на­ру­жит в биб­лио­те­ке ста­рые дис­ке­ты или ла­зер­ные диски – циф­ро­вое при­ло­же­ние DSDP, автор убе­ди­тель­но про­сит рас­про­стра­нить по­ши­ре через Ин­тер­нет или хотя бы пе­ре­дать эн­ту­зи­а­стам.

Па­лео­кли­ма­ти­че­ская фан­та­зия ре­кон­струк­ция За­хо­са была вос­про­из­ве­де­на в от­чё­те IPCC 2007 года⁹ на стра­ни­це 441. Зачем-​то впе­ча­тан­ная пе­ре­вёр­ну­тая шкала тем­пе­ра­тур в самом ин­те­рес­ном месте – так у ав­то­ров в PDF, я не ви­но­ват. В спис­ке опе­ча­ток¹⁰ этот пунк­тик всё ещё не зна­чит­ся.

В том же от­чё­те 2007 года ра­бо­ты За­хо­са про­ци­ти­ро­ва­ны неод­но­крат­но, а ни одной ссыл­ки на ста­тьи про­тив­ни­ков ГАКИК Яна Вей­зе­ра и Ива Год­де­ри­са – ра­бо­тав­ших с тем же кер­но­вым ма­те­ри­а­лом – нет! К сча­стью, керн – не бу­маж­ный отчёт и не жёст­кий диск, в порт­фе­ле домой не уне­сёшь, а за уни­что­же­ние му­зей­ной гео­ло­ги­че­ской кол­лек­ции могут немно­го того… Будем на­де­ять­ся, что после вы­хо­да ува­жа­е­мо­го про­фес­со­ра За­хо­са на пен­сию у кого-​нибудь най­дут­ся день­жи­щи, чтобы эти дан­ные пе­ре­про­ве­рить.

В от­чё­те IPCC 2013 года уди­ви­тель­ный гра­фик За­хо­са уже не при­во­дит­ся. Вме­сто него на­ри­со­ва­ли вполне до­стой­ную кар­тин­ку из­ме­ре­ний кон­цен­тра­ции уг­ле­кис­ло­ты в ат­мо­сфе­ре¹¹:

Во время Кли­ма­ти­че­ско­го Мак­си­му­ма Эоцена-​Палеоцена (КОЭП, он же по-​английски PETM) – 56-52 млн лет назад, кон­цен­тра­ция уг­ле­кис­ло­го газа была между 300 и 2'000 ppmv, то есть гло­баль­ные тем­пе­ра­ту­ры ожи­да­ют­ся либо такие же, как в се­ре­дине XX века, либо на 8-10 гра­ду­сов выше; наи­бо­лее ве­ро­ят­ное зна­че­ние от­кло­не­ния от уров­ня 1950 года: +4°. Кай­но­зой­ское оле­де­не­ние на­ча­лось при кон­цен­тра­ции CO₂ между 500 и 1'000 ppmv, и толь­ко через 8 млн лет с на­ча­ла оле­де­не­ния уро­вень уг­ле­кис­ло­ты по­сте­пен­но сни­зил­ся до со­вре­мен­ных 280±150 ppmv.

Дви­нем­ся далее по гра­фи­ку из Ви­ки­пе­дии. Чёр­ная кри­вая имеет две ссыл­ки: «Ли­се­ки (Liciecki) и Раймо (Raymo), 2005», «Хан­сен и др., 2013». Как и в слу­чае с преды­ду­щим гра­фи­ком, Хан­сен со­то­ва­ри­щи тут почти ни при чём – они про­сто ци­ти­ру­ют дан­ные Лор­рейн Ли­се­ки¹², при­чём даже не все 5.3 млн лет, а по­след­ние 3.5 мил­ли­о­на. В от­ли­чие от За­хо­са и его со­ав­то­ров, Ли­се­ки и Раймо опуб­ли­ко­ва­ли и ис­ход­ные дан­ные, и ре­зуль­тат ра­бо­ты в циф­ро­вом виде¹³, прав­да, ис­клю­чи­тель­но на соб­ствен­ной веб-​странице. Офи­ци­аль­ная ссыл­ка http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/paleocean.html куда-​то де­лась.

Ре­кон­струк­ция вклю­ча­ет дан­ные из 57 сква­жин тех же про­грамм DSDP и ODP с ши­ро­та­ми от 60° с.ш. до 45° ю.ш.; боль­шин­ство ло­ка­ций – в Ат­лан­ти­ке. Сразу же срав­ним ре­зуль­тат Ли­се­ки с дан­ны­ми ле­до­во­го керна стан­ции «Во­сток» в Ан­тарк­ти­де¹⁴.

Пер­вое, что бро­са­ет­ся в глаза – хро­но­ло­ги­че­ские шкалы не сов­па­да­ют, ино­гда на 20 тыс лет! Дело в том, что да­ти­ров­ки Ли­се­ки жёст­ко при­вя­за­ны к цик­лам Ми­лан­ко­ви­ча (о них чуть ниже), а хро­но­ло­гия ле­до­во­го керна вы­пол­не­на по тол­щине на­коп­ле­ния льда. Для пре­об­ра­зо­ва­ния тем­пе­ра­тур из δ¹⁸О к ан­тарк­ти­че­ским¹⁵ тем­пе­ра­ту­рам ис­поль­зо­ва­лась фор­му­ла, близ­кая к той, что ис­поль­зо­вал Захос:

Общий гра­фик Ли­се­ки за 5.3 млн лет, пред­став­лен­ный с пол­ным ука­за­ни­ем неопре­де­лён­но­сти (как по тем­пе­ра­ту­рам, так и по вре­ме­ни), дол­жен вы­гля­деть при­мер­но как по­ка­за­но ниже. Сама автор пе­ре­счи­ты­вать изо­то­пы кис­ло­ро­да в те­пе­ра­ту­ру от­ка­за­лась, по­то­му что это как по воде ви­ла­ми!

Ста­но­вит­ся по­нят­ным, по­че­му ав­то­ры от­чё­та IPCC уко­ро­ти­ли гра­фик Лор­райн Ли­се­ки слева по от­мет­ке 3.5 млн лет. По­ли­ти­кам со­вер­шен­но ни к чему знать, что 4,3 млн лет назад, во время кли­ма­ти­че­ско­го оп­ти­му­ма плио­це­на (КОП), сред­не­го­до­вая тем­пе­ра­ту­ра в Ан­тарк­ти­де была, ве­ро­ят­но, выше те­пе­реш­ней, что кли­мат пла­не­ты по­след­ние 4 млн лет в сред­нем хо­ло­да­ет, а ко­ле­ба­ния тем­пе­ра­ту­ры Земли на 3-8°Ц – нор­маль­ное яв­ле­ние. Нет ни­ка­ких ос­но­ва­ний по­ла­гать, что ко­ле­ба­ния гло­баль­ных тем­пе­ра­тур – «лед­ни­ко­вые циклы» – не про­дол­жа­лись в те­че­ние всего Кай­но­зой­ско­го оле­де­не­ния, то есть по­след­ние 34 млн лет. Про­сто на вре­мен­ной шкале 65-0 млн лет один лед­ни­ко­вый цикл – по­ряд­ка 100 тыс лет – за­ни­ма­ет всего ¹/₆₅₀ часть шкалы, то есть где-​то два-​три пик­се­ля на экране ва­ше­го ком­пью­те­ра. Даже на шкале 5.3-0 млн лет этот цикл уже плохо виден.

От­сю­да вы­яс­ня­ют­ся две су­ще­ствен­ные де­та­ли:

• Из­ме­не­ния кли­ма­та Земли на про­тя­же­нии гео­ло­ги­че­ской ис­то­рии (от сотен мил­ли­о­нов до сотен тысяч лет назад) про­ис­хо­ди­ли безо вся­ко­го уча­стия че­ло­ве­ка, а их маг­ни­ту­да как ми­ни­мум на по­ря­док пре­вы­ша­ла из­ме­не­ния кли­ма­та за по­след­ние 1000 лет. От аб­бре­ви­а­ту­ры ГАКИК сле­ду­ет немед­лен­но от­че­кры­жить букву «А». Оста­нет­ся ГКИК – «ги­по­те­за ка­та­стро­фи­че­ско­го из­ме­не­ния кли­ма­та».
• Цен­траль­ная и две левые па­не­ли гра­фи­ка тем­пе­ра­тур на Ви­ки­пе­дии – пол­ное фуфло, несмот­ря на на­у­ко­об­раз­ные ссыл­ки¹⁶ и про­чую ми­шу­ру.

Про ав­то­ра гра­фи­ка, удо­лен­ца бук­во­чек «δ¹⁸О», нечи­тан­ца далее аб­страк­та и пе­ре­вран­ца ис­точ­ни­ков, Ин­тер­не­ту из­вест­но сле­ду­ю­щее (пе­ре­вод мой)¹⁷:

[… бри­тан­ский про­грам­мист и член пар­тии Зе­лё­ных Уи­льям] Кон­нол­ли взял под кон­троль всё свя­зан­ное с кли­ма­том в наи­бо­лее ис­поль­зу­е­мом ис­точ­ни­ке ин­фор­ма­ции, ко­то­рый когда-​либо знал мир – Ви­ки­пе­дия. На­чи­ная с фев­ра­ля 2003 года, как раз в то время, когда раз­го­рел­ся жар­кий спор об IPCC, Кон­нол­ли при­нял­ся за ра­бо­ту. Он пе­ре­пи­сал ста­тьи Ви­ки­пе­дии о гло­баль­ном по­теп­ле­нии, о пар­ни­ко­вом эф­фек­те, об ин­стру­мен­таль­ных из­ме­ре­ни­ях тем­пе­ра­ту­ры, об эф­фек­те го­род­ско­го тепла, о кли­ма­ти­че­ских мо­де­лях, о ги­по­те­зе гло­баль­но­го по­хо­ло­да­ния 1970-х. 14 фев­ра­ля 2003 года он уни­что­жил все ссыл­ки на Малый лед­ни­ко­вый пе­ри­од; 11 ав­гу­ста – убрал ссыл­ки на Сред­не­ве­ко­вый кли­ма­ти­че­ский оп­ти­мум (СКО). В ок­тяб­ре он стал пре­воз­но­сить гра­фик «хок­кей­ной клюш­ки» [Майк­ла Манна]. Кон­нол­ли тру­до­лю­би­во пе­ре­пи­сал все ста­тьи о по­ли­ти­ке гло­баль­но­го по­теп­ле­ния и об учё­ных, ко­то­рые скеп­ти­че­ски от­но­си­лись к де­я­тель­но­сти IPCC. Два из­вест­ных кли­ма­то­ло­га, Ричард Лин­дзен и Фред Син­гер, стали для Кон­нол­ли пер­вы­ми це­ля­ми, далее он при­нял­ся по­ли­вать кле­ве­той Вилли Суна и Салли Ба­ли­у­нас из Гарвард-​Смитсоновского цен­тра аст­ро­фи­зи­ки, а это – ми­ро­вые ав­то­ри­те­ты по СКО.

В общей слож­но­сти Кон­нол­ли со­здал или пе­ре­пи­сал 5'428 ста­тей в Ви­ки­пе­дии. По­лу­чив [в 2006 году] в Ви­ки­пе­дии права [добровольца-​] ад­ми­ни­стра­то­ра веб-​сайта, Кон­но­ли мог дей­ство­вать прак­ти­че­ски без­на­ка­зан­но. Если ему не нра­вил­ся пред­мет какой-​то ста­тьи, он про­сто удО­лял и ста­тью, и все ссыл­ки на неё. Под ша­лов­ли­вы­ми ру­ка­ми ис­чез­ло более 500 ста­тей на раз­ные темы. Если дру­гие ав­то­ры Ви­ки­пе­дии пы­та­лись воз­ра­жать, Кон­нол­ли ис­поль­зо­вал вер­ное ору­жие – бан­хам­мер! Более 2'000 участ­ни­ков Ви­ки­пе­дии, ко­то­рые про­бо­ва­ли от­ста­и­вать слег­ка не сов­па­да­ю­щие с мне­ни­ем Кон­но­ли точки зре­ния, ока­за­лись без объ­яс­не­ний за­бло­ки­ро­ван­ны­ми. Ав­то­ры, чьё мне­ние о ГАКИК со­от­вет­ство­ва­ло взгля­дам Кон­но­ли, на­про­тив, были воз­на­граж­де­ны по­вы­ше­ни­я­ми ран­гов и дру­ги­ми по­ощ­ре­ни­я­ми Ви­ки­пе­дии. Таким об­ра­зом, Кон­нол­ли пре­вра­тил Ви­ки­пе­дию в мис­си­о­нер­скую га­зе­тён­ку – рупор [вер­нее ска­зать: «ма­тю­галь­ник»] по­ли­ти­че­ско­го бо­мон­да ГАКИК.

Кон­нол­ли, пред­по­ло­жи­тель­но, был лишён прав ад­ми­ни­стра­то­ра Ви­ки­пе­дии. По край­ней мере, так утвер­жда­ет Ви­ки­пе­дия в своём от­ве­те на за­прос од­но­го из чи­та­те­лей «WATT'S UP WITH THAT»: «В сен­тяб­ре 2009 года Ар­бит­раж­ный ко­ми­тет Ви­ки­пе­дии ото­звал ста­тус ад­ми­ни­стра­то­ра г-на Кон­нол­ли, об­на­ру­жив, что он зло­упо­тре­бил сво­и­ми ад­ми­ни­стра­тив­ны­ми при­ви­ле­ги­я­ми, участ­вуя в споре, не свя­зан­ном с по­теп­ле­ни­ем кли­ма­та».

Но вер­нём­ся к ле­до­во­му керну «Во­сток» и дру­гим дан­ным и по­гля­дим, как ме­ня­лась тем­пе­ра­ту­ра пла­не­ты в то время, когда уже жил че­ло­век ра­зум­ный или его со­ро­ди­чи.

Из­ме­не­ние тем­пе­ра­тур пла­не­ты за по­след­ние 400-500 тыс лет – со всеми ого­вор­ка­ми про неопре­де­лён­ность как по вре­ме­ни, так и по аб­со­лют­ным зна­че­ни­ям – нам непло­хо из­вест­на по ле­до­вым кер­нам. Самый из­вест­ный из из­вест­ных кер­нов по­лу­чен на со­вет­ской ан­тарк­ти­че­ской стан­ции «Во­сток», но есть и масса про­чих, как в Ан­тарк­ти­де, так и в Грен­лан­дии. На нашем гра­фи­ке по­ми­мо «Во­сто­ка» по­ка­за­на также сква­жи­на «EPICA Dome C» (синяя линия без ука­за­ния по­греш­но­сти, чтобы не за­гро­мож­дать гра­фик).

Мы живём в меж­лед­ни­ко­вый пе­ри­од, на­зы­ва­е­мый Го­ло­це­ном; че­ло­век ра­зум­ный пе­ре­жил как ми­ни­мум три по­хо­ло­да­ния и два меж­лед­ни­ко­вья, ко­то­рые были не менее тёп­лы­ми, чем Го­ло­цен: Уо­л­стон и Ми­ку­ли­но. Неан­дер­таль­цы до Го­ло­це­на, к несча­стью, не до­жи­ли, вы­ме­рев в Вей­шель­ское, оно же Вис­кон­син­ское, по­хо­ло­да­ние. Наши пря­мые пред­ки, хомо эрек­тус, по­явив­ши­е­ся на Земле более мил­ли­о­на лет назад, ве­ро­ят­но, не су­ме­ли пе­ре­жить Са­аль­ское по­хо­ло­да­ние (около160 тыс лет до наших дней).

Упор­но цир­ку­ли­ру­ют ги­по­те­зы, что из­ме­не­ния кли­ма­та за по­след­ний мил­ли­он лет вы­зва­ны де­я­тель­но­стью ра­зум­ных че­ло­ве­ко­об­раз­ных, в осо­бен­но­сти раз­ве­де­ни­ем риса в Азии. Я даже видел на Youtube вер­сию, что когда ста­но­вит­ся хо­лод­но и со­всем нев­мо­го­ту, ра­зум­ные жгут боль­шие ко­ст­ры, что при­во­дит к лес­ным по­жа­рам… Вряд ли к этому бреду стоит от­но­сить­ся се­рьёз­но.

Ги­по­тез, от­че­го мед­лен­ные по­хо­ло­да­ния с пе­ри­о­дич­но­стью 80-120 млн лет сме­ня­ют­ся рез­ки­ми по­теп­ле­ни­я­ми, а потом снова на­чи­на­ет хо­ло­дать, вы­ска­за­на масса. На из­ме­не­ние по­ло­же­ния зем­ной ор­би­ты пер­вым об­ра­тил вни­ма­ние серб­ский ин­же­нер и гео­фи­зик Милýтин Милáнкович (1879-1958). При­ки­нем, какие тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти во­об­ще воз­мож­ны на ша­ри­ке под на­зва­ни­ем Земля. Сна­ча­ла вы­чис­лим сред­нюю тем­пе­ра­ту­ру по боль­ни­це, вклю­чая морг (про­сти­те, по­лю­са). Пусть по иде­аль­но кру­го­вой око­ло­сол­неч­ной ор­би­те ле­та­ет кос­ми­че­ская стан­ция, одна плос­кость ко­то­рой, с пло­ща­дью s, по­сто­ян­но раз­вёр­ну­та к Солн­цу. Пусть Солн­це ис­пус­ка­ет энер­гию как аб­со­лют­но чёр­ное тело, и стан­ция из­лу­ча­ет так же:

Здесь:

W — поток энер­гии в ват­тах на м²;

σ – по­сто­ян­ная Сте­фа­на – Больц­ма­на 5.670 10⁻⁸ Вт/м²/°К⁴.

Т_sun, T_sat – тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти. Для Солн­ца, при­мем 5'778 °Кель­ви­на.

Поток энер­гии Солн­ца рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ет­ся по пло­ща­ди сферы с ра­ди­у­сом ор­би­ты, и малая часть по­то­ка по­па­да­ет на наш ап­па­рат. От­ра­жа­ю­щая спо­соб­ность ап­па­ра­та опре­де­ля­ет­ся кон­стан­той – аль­бе­до Лам­бер­та α (для раз­ных ма­те­ри­а­лов кон­стан­та раз­ная):

Ясно, что через какое-​то время тем­пе­ра­ту­ра плос­ко­сти ста­би­ли­зи­ру­ет­ся:

Тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти нашей стан­ции прямо про­пор­ци­о­наль­на тем­пе­ра­ту­ре по­верх­но­сти Солн­ца, а также за­ви­сит от ра­ди­у­са Солн­ца и ра­ди­у­са око­ло­сол­неч­ной ор­би­ты. При­мем пер­вый 6.96·10⁸, а вто­рой – как сред­нее зна­че­ние у ор­би­ты Земли – 1.496·10¹¹ м. Самое силь­ное вли­я­ние ока­зы­ва­ет аль­бе­до: если, ска­жем, по­верх­ность кос­ми­че­ской стан­ции по­кры­та сне­гом (α ≈ 0.9), то будет 221°К или -52°Ц. Если по­сы­пать снег уголь­ной пылью (α ≈ 0.05), то он не толь­ко рас­пла­вит­ся, но и ис­па­рит­ся: 116 °Ц. У гор­ных пород на Луне аль­бе­до при­мер­но 0.12, от­то­го на лун­ном эк­ва­то­ре, когда Солн­це в зе­ни­те, тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти до­сти­га­ет 109°Ц. В ре­аль­но­сти кос­ми­че­ские ап­па­ра­ты обо­ра­чи­ва­ют чем-​то свет­лым, но не силь­но от­ра­жа­ю­щим, аль­бе­до по­лу­ча­ет­ся около 0.65, а под пря­мы­ми сол­неч­ны­ми лу­ча­ми тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти – около 30 °Цель­сия¹⁸. Нетруд­но под­счи­тать, что:

Это зна­че­ние близ­ко к «сол­неч­ной по­сто­ян­ной» w_s = 1'361.5 Вт/м², то есть сред­не­го­до­во­му из­лу­че­нию от Солн­ца при дви­же­нии Земли по те­ку­щей эл­лип­ти­че­ской ор­би­те. Аст­ро­но­мы ука­зы­ва­ют, что по­ми­мо из­лу­че­ния Солн­ца есть ещё и ре­лик­то­вое из­лу­че­ние, со­от­вет­ству­ю­щее тем­пе­ра­ту­ре аб­со­лют­но чёр­но­го тела T_r = 2.73 °К. По­ла­гая, что мик­ро­вол­но­вое из­лу­че­ние це­ли­ком по­гло­ща­ет­ся нашим спут­ни­ком, по­лу­ча­ем:

Те­перь вме­сто плос­кой по­верх­но­сти пусть будет шар – как пла­не­та Земля, к при­ме­ру. Солн­це све­тит с одной сто­ро­ны, а ре­лик­то­вое из­лу­че­ние – почти рав­но­мер­но со всех сто­рон. По­ми­мо из­лу­че­ния Солн­ца и ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния, есть ещё при­ток энер­гии от ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да и рас­се­ян­ной при­лив­ной энер­гии внут­ри Земли (мы раз­би­ра­ли это в главе 2). До­бав­ка по срав­не­нию с Солн­цем незна­чи­тель­ная: w_g = 0.092 Вт/м², но для пол­но­ты учтём. Урав­не­ние {17.5} тогда при­дёт­ся пе­ре­пи­сать:

Вме­сто аль­бе­до Лам­бер­та ис­поль­зу­ет­ся сфе­ри­че­ское аль­бе­до Джор­джа Бонда α_Bond. Для Земли и Луны эти аст­ро­но­ми­че­ские кон­стан­ты – 0.306 и 0.067 со­от­вет­ствен­но, а сред­ние эф­фек­тив­ные тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти по фор­му­ле {17.6} по­лу­ча­ют­ся -19° и 0°Ц. Как ни стран­но, на Луне «сред­няя аст­ро­но­ми­че­ская» тем­пе­ра­ту­ра куда как более под­хо­дит для жизни! Соб­ствен­но, так бы оно и было, если бы пла­нет­ка была ма­лень­кая (диа­мет­ром до ки­ло­мет­ра) и сде­ла­на из ма­те­ри­а­ла с очень вы­со­кой теп­ло­про­вод­но­стью (чтобы тепло быст­ро до­би­ра­лось до по­лю­сов). На ре­аль­ных пла­не­тах всё слож­нее. Пусть, для на­ча­ла, наша учебно-​тренировочная Земля об­ра­ще­на одной сто­ро­ной к Солн­цу, как Мер­ку­рий. Тогда на ор­би­те Земли при аль­бе­до 0.306 по­лу­ча­ет­ся такое рас­пре­де­ле­ние тем­пе­ра­тур:

На вечно об­ра­щён­ной к Солн­цу «ма­куш­ке» (нель­зя на­зы­вать эту точку «по­лю­сом»!) тем­пе­ра­ту­ра будет почти как днём на Луне: +87° Ц, на про­ти­во­по­лож­ной от Солн­ца сто­роне – веч­ная ночь с тем­пе­ра­ту­рой -238°. За­ме­тим, од­на­ко, что без по­то­ка гео­тер­маль­ной энер­гии, 0.092 Вт/м², на ноч­ной сто­роне было бы куда хо­лод­нее: -270°. Услов­но оби­та­е­мым, с тем­пе­ра­ту­ра­ми между 0° и 30°Ц, будет «ко­леч­ко» от 60° до 71° услов­ной «ши­ро­ты» (от «ма­куш­ки»). Раз­ре­жен­ная ат­мо­сфе­ра пла­не­ты может со­сто­ять из смеси гелия и неона. Осталь­ные газы и во­дя­ной пар в конце кон­цов ока­жут­ся на «ноч­ной» по­ло­вин­ке и там на­все­гда за­мёрз­нут. Усред­нён­ная по пло­ща­ди тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти нашей ги­по­те­ти­че­ской Земли вовсе не -19°, а -112°Ц. Это от­то­го, что по­верх­ность при 100°К из­лу­ча­ет тепла не в 3 раза мень­ше, чем по­верх­ность при 300°К, а в 3⁴=81 раз мень­ше. Эф­фек­тив­ная тем­пе­ра­ту­ра теп­ло­от­да­чи -19°Ц до­сти­га­ет­ся толь­ко в «ко­леч­ке» с «услов­ной ши­ро­той» (от ма­куш­ки) 75°.

Те­перь пус­кай ги­по­те­ти­че­ская Земля де­ла­ет один обо­рот во­круг своей оси не за 365 дней, а за 24 часа. По­ло­жим, что ось на­прав­ле­на стро­го по­пе­рёк плос­ко­сти ор­би­ты, а ор­би­та стро­го кру­го­вая, и от­то­го нет смены се­зо­нов, а есть толь­ко день и ночь. На эк­ва­то­ре тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти ко­леб­лет­ся между +87°Ц в пол­день и -238°Ц в пять утра… Соб­ствен­но, так бы оно и было, если бы вся по­верх­ность пла­не­ты была окле­е­на ке­ра­ми­че­ски­ми «ку­би­ка­ми» от кос­ми­че­ских чел­но­ков. Это ма­те­ри­ал с теп­ло­про­вод­но­стью близ­кой к ну­ле­вой и до­ста­точ­но малой теп­ло­ём­ко­стью.

Из-за этого за 12 часов све­то­во­го дня успе­ет про­греть­ся лишь то­нень­кая ко­роч­ка на по­верх­но­сти «ку­би­ка». Ока­зав­шись на ноч­ной сто­роне, она так же быст­ро сбро­сит тепло в кос­мос. За­ме­тим, что в слу­чае пла­не­ты, по­сто­ян­но раз­вёр­ну­той одной сто­ро­ной к Солн­цу, теп­ло­ём­кость пород зна­че­ния не имеет, ведь ин­со­ля­ция за­ви­сит толь­ко от по­ло­же­ния на пла­не­те и от вре­ме­ни не ме­ня­ет­ся. За­ме­ним со­здан­ные в ла­бо­ра­то­рии «ку­би­ки» на про­дукт на­ту­раль­ный: песок с плот­но­стью 1.6 т/м³ и теп­ло­ём­ко­стью 0.75 МДж/т. Пусть про­гре­ва­ют­ся днём и осты­ва­ют ночью толь­ко верх­ние 25 см песка (глуб­же тем­пе­ра­ту­ра ста­биль­на). Удель­ная теп­ло­ём­кость по­верх­но­сти по­лу­ча­ет­ся C_surface = 1.6·0.75·0.25 = 0.3 МДж/м². Тогда из­ме­не­ние тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти от вре­ме­ни вы­ра­жа­ет­ся урав­не­ни­ем:

Здесь:

Т_surface (t) – тем­пе­ра­ту­ра по­верх­но­сти;

Θ(t) – вы­со­та Солн­ца над го­ри­зон­том;

t – время суток в се­кун­дах (от 0 до 86'400).

Ре­шать, есте­ствен­но, при­дёт­ся чис­лен­но, но в нашем рас­по­ря­же­нии «Алдан», то бишь Питон.

На эк­ва­то­ре по­лу­ча­ет­ся уже вполне до­стой­ная тем­пе­ра­ту­ра: от -27°Ц в пять часов утра, через 0° в 11:45 и до +20° в 16:15. Вполне можно пред­ста­вить себе бак­те­рии, успе­ва­ю­щие к по­лу­дню проснуть­ся, а к че­ты­рём по­по­лу­дни по­де­лить­ся, – чтобы снова впасть в ноч­ную спяч­ку. Всего услов­но оби­та­е­мы­ми будет около ⅗ пло­ща­ди пла­не­ты – от 36° се­вер­ной ши­ро­ты до 36° южной. Бла­го­да­ря ско­ро­сти вра­ще­ния Земли пе­ре­пад между днев­ны­ми и ноч­ны­ми тем­пе­ра­ту­ра­ми го­раз­до мень­ше, чем на Луне – там на эк­ва­то­ре от -173° перед рас­све­том до +127°Ц после «по­лу­дня». Это от­то­го, что Луна вра­ща­ет­ся во­круг оси го­раз­до мед­лен­нее, чем Земля; лун­ные си­но­ди­че­ские (от­но­си­тель­но Солн­ца) сутки – 29.53 зем­ных.

Те­перь за­пу­стим нашу учебно-​тренировочную Землю по ре­аль­ной ор­би­те во­круг Солн­ца, на­кло­нив по­ляр­ную ось на со­вре­мен­ное зна­че­ние: 23°26′14″. Код для вы­чис­ле­ний на­пи­сан и под­дер­жи­ва­ет­ся Брен­до­ном Стаф­фор­дом¹⁹ на ос­но­ва­нии ал­го­рит­мов Й.Реды²⁰ и Дж.Би­шо­па со­то­ва­ри­щи²¹.

Ми­ни­маль­ная тем­пе­ра­ту­ра в те­ку­щую аст­ро­но­ми­че­скую эпоху долж­на быть на се­вер­ном по­лю­се в конце по­ляр­ной ночи (23 марта) – те же -238°Ц. Мак­си­маль­ные лет­ние днев­ные тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти +25°Ц вовсе не на эк­ва­то­ре, а на 30° ю.ш. (там у со­вре­мен­ной Земли рас­по­ло­же­ны Ав­стра­лия, ку­со­чек Южной Аме­ри­ки и ЮАР). Дело в том, что Земля сей­час на­хо­дит­ся в пе­ри­ге­лии – ближе всего от Солн­ца – 3 или 4 ян­ва­ря, когда в южном по­лу­ша­рии как раз лето. Сред­не­го­до­вая тем­пе­ра­ту­ра нашей «без­атмо­сфер­ной» Земли на эк­ва­то­ре -17°Ц. Усред­нён­ная тем­пе­ра­ту­ра по пло­ща­ди пла­не­ты -42°Ц.

Да­вай­те зай­мём­ся тер­ра­фор­мин­гом и на­льём на нашу мо­дель воды. Удель­ная теп­ло­ём­кость льда или по­сто­ян­но­го снеж­но­го по­кро­ва – 2.11 МДж/т, плот­но­сти со­от­вет­ствен­но 0.93 и 0.25 т/м³, а по­верх­ност­ная теп­ло­ём­кость у слоя 25 см будет между 0.49 и 0.13 МДж/м² – то есть на 60% боль­ше или мень­ше, чем у песка. Аль­бе­до при­мем 0.80 – пусть из-​под снега кое-​где тор­чат чёр­ные скалы. Мор­ская вода имеет удель­ную теп­ло­ём­кость 3.9 МДж/т при плот­но­сти 1.0 т/м³. Дру­гие ма­те­ри­а­лы и бóльшая точ­ность для вы­чис­ле­ний нам не по­на­до­бят­ся, так как наша пла­не­та от­но­си­тель­но быст­ро – при­мер­но за 100'000 лет – пре­вра­ща­ет­ся в ле­дя­ной шар.

Ги­по­те­за носит на­зва­ние «Земля-​снежок» (Snowball Earth) и её ак­тив­но раз­ра­ба­ты­ва­ли с конца XIX века. В на­ча­ле 1960-х Ми­ха­ил Ива­но­вич Бу­ды­ко²² вы­пол­нил серию рас­чё­тов ана­ло­гич­ных при­ве­дён­но­му ниже. Сей­час такую ма­те­ма­ти­ку может оси­лить про­дви­ну­тый де­ся­ти­класс­ник на обык­но­вен­ном до­маш­нем ком­пью­те­ре; в се­ре­дине про­шло­го века по­треб­ные вы­чис­ли­тель­ные мощ­но­сти за­ни­ма­ли целые ма­шин­ные залы и имели гор­дую при­став­ку «супер». Несколь­ко позже про­бле­мой ско­рост­но­го оле­де­не­ния Земли за­ня­лись аме­ри­кан­цы: Уи­льям Сел­лерс из Ин­сти­ту­та ат­мо­сфер­ной фи­зи­ки в Ари­зоне²³ и Арон Фегри с фи­зи­че­ско­го фа­куль­те­та кол­ле­джа Рида в Порт­лен­де (Оре­гон)²⁴.

Когда сто­рон­ни­ки ГАКИК (на­при­мер, тот же ви­ки­ло­жец Уи­льям Кон­нел­ли) сви­стят вам в уши, будто ги­по­те­за гло­баль­но­го по­хо­ло­да­ния вы­ду­ма­на жур­на­ли­ста­ми в 1970-х, а у кли­ма­то­ло­гов «ни­ко­гда не имела су­ще­ствен­ной на­уч­ной под­держ­ки», – по­сы­лай­те… к этим и мно­гим дру­гим кни­гам и ста­тьям. В ста­тье Сел­лар­са чёр­ным по бе­ло­му пред­ла­га­ет­ся посыпáть Арк­ти­ку и Ан­тарк­ти­ку сажей с целью за­мед­лить гло­баль­ное по­хо­ло­да­ние (стр. 397); Бу­ды­ко и Л.Р.Ра­хи­по­ва пред­ла­га­ли то же самое.

Гео­ло­ги­че­ских до­ка­за­тельств гло­баль­ных оле­де­не­ний в гео­ло­ги­че­ском про­шлом более чем до­ста­точ­но. Эти оле­де­не­ния по­лу­чи­ли у гео­ло­гов имена Пoнгола (2.9 млрд лет), Гурон (2.4-2.1 млрд лет), Крио­ген (635 млн лет назад). Во­прос лишь в том, до­хо­ди­ли ли льды до эк­ва­то­ра. Если до­хо­ди­ли, то осво­бо­дить Землю из ле­дя­но­го плена могли лишь гло­баль­ные ка­та­стро­фы типа из­вер­же­ния су­первул­ка­на или столк­но­ве­ния с малой пла­не­той – имен­но по­это­му па­лео­кли­ма­то­ло­ги на­зы­ва­ют такое со­сто­я­ние Земли «непе­ре­ход­ным» (intransitive).

Бу­ды­ко и Сел­лерс по­ка­за­ли, что без теп­ло­пе­ре­но­са с низ­ких широт к по­лю­сам Земля не может су­ще­ство­вать без по­ляр­ных ле­до­вых шапок. Какое бы аль­бе­до вы не вы­бра­ли – пусть даже ноль – сред­не­го­до­вые тем­пе­ра­ту­ры на по­лю­сах будут от­ри­ца­тель­ны­ми.

Ана­ли­ти­че­ско­го ре­ше­ния нет и не пред­ви­дит­ся. Если най­дё­те, вам сразу вы­пи­шут мил­ли­он дол­ла­ров. Кроме шуток²⁵.

А пока -- пред­ва­ри­тель­ные итоги:

• Ни­ка­ко­го «на­уч­но­го кон­сен­су­са» по кли­ма­ту Земли не су­ще­ству­ет. На­сто­я­щая наука во­об­ще по­ня­ти­ем «кон­сен­сус» не опе­ри­ру­ет, есть по­ня­тие «на­уч­ная па­ра­диг­ма».
• Те­ку­щая на­уч­ная па­ра­диг­ма по кли­ма­ту: кли­мат ме­нял­ся все­гда (в пре­де­лах всей обо­зри­мой гео­ло­ги­че­ской ис­то­рии – мил­ли­ар­ды лет), кли­мат ме­ня­ет­ся сей­час и все­гда будет ме­нять­ся. Как гео­лог, от­крою вам страш­ную тайну: в самом бли­жай­шем бу­ду­щем Че­ло­век Ра­зум­ный как вид вы­мрет. В бли­жай­шем гео­ло­ги­че­ском бу­ду­щем, ра­зу­ме­ет­ся. После того, как че­ло­ве­ки вы­мрут, кли­мат ме­нять­ся не пре­кра­тит.
• При­чин из­ме­не­ния кли­ма­та много, и уг­ле­кис­ло­та в ат­мо­сфе­ре вроде бы одна из этих при­чин, но не самая важ­ная. Аль­бе­до (то есть снег и об­ла­ка), а также во­дя­ной пар в ат­мо­сфе­ре куда важ­нее. Точ­ной мо­де­ли из­ме­не­ния кли­ма­та Земли гео­ло­ги пока по­стро­ить не могут – силь­но не хва­та­ет дан­ных.
• Со­вре­мен­ная ци­ви­ли­за­ция живёт в «от­но­си­тель­но тёп­лое время очень хо­лод­но­го оле­де­не­ния». Преды­ду­щее оле­де­не­ние на Земле (Кару) было около 360 млн лет назад и дли­лось около 100 млн лет. Те­ку­щее оле­де­не­ние – позд­не­кай­но­зой­ское – на­ча­лось около 34 млн лет назад. До оле­де­не­ния -- о время Эоцен-​Палеоценового оп­ти­му­ма - небо было ярче, а трава – зе­ле­нее. В Са­ха­ре шли про­лив­ные дожди, уро­вень оке­а­на был на 100 м выше те­пе­реш­не­го, по­ляр­ные шапки су­ще­ство­ва­ли, но были втрое мень­ше тех, ко­то­рые у нас сей­час и ис­че­за­ли в по­ляр­ное лето.
• Уже во время позд­не­кай­но­зой­ско­го оле­де­не­ния вы­де­ля­ют «лед­ни­ко­вые» и «меж­лед­ни­ко­вые» пе­ри­о­ды; наш по­след­ний меж­лед­ни­ко­вый на­зы­ва­ет­ся го­ло­це­ном, он на­чал­ся около 18 тыс лет назад, а от­но­си­тель­но ста­биль­ная тем­пе­ра­ту­ра дер­жит­ся по­след­ние 10 тыс лет. Преды­ду­щие меж­лед­ни­ко­вые пе­ри­о­ды вполне могли быть су­ще­ствен­но теп­лее ны­неш­них, на­при­мер, кли­ма­ти­че­ский оп­ти­мум плио­це­на (4.3-3.3 млн лет назад) и ми­ку­лин­ский / эем­ский оп­ти­мум (130-125 тыс лет назад).
   

Удачи.