Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Свенсмарк Хенрик

Чтобы исключить возможность проникновения сквозь фильтры каких-нибудь примесей, экспериментаторы могли наполнять камеру даже более чистым воздухом, смешав в нужной пропорции азот и кислород из баллонов. Следовало решить и проблему азота — вдруг его молекулы играют какую-нибудь химическую роль в образовании «точек»? Чтобы проверить это, на некоторых стадиях эксперимента азот в «синтетическом» воздухе заменяли аргоном, однако это ни разу не повлекло за собой никаких изменений. Исключение азота позволило ученым отбросить целый ряд возможных реакций с участием положительно заряженных ионов. Вместо этого экспериментаторы сосредоточили свое внимание на самых проворных из отрицательных ионов — электронах.

Температура

и влажность воздуха в реакционной камере находились под постоянным контролем, приборы измеряли также следы присутствовавших там двуокиси серы и озона. Роль Солнца выполняли семь ультрафиолетовых ламп, горящих то непрерывно, то периодами по десять минут. Детектор сверхмалых «точек» регистрировал продукты химических реакций.

Эксперимент начался с того, что ученые дали в камеру несколько вспышек ультрафиолета. Это сразу привело к образованию сверхмалых «точек» — они рождались точно так же, как и в естественных условиях над Тихим океаном, в полном соответствии с открытием, сделанным во время того самого полета «Ориона». Ультрафиолетовое излучение способствовало стремительному образованию молекул серной кислоты. И хотя молекул серной кислоты было намного меньше, чем того требовала старая «лобовая» теория каплеобразования, эти молекулы тем не менее быстро собирались в крохотные скопления, или кластеры.

Уже через десять минут (а на самом деле даже немного раньше) детектор начал выявлять новорожденные «точки». Как показал в дальнейшем опыт, в типичных случаях образование «точек» достигало своего пикового значения — около двух тысяч единиц на литр — в течение последующей четверти часа, даже несмотря на то, что стенки камеры «выпивали» изрядное их количество. Но даже с учетом этих потерь образование «точек» шло далее по нарастающей и доходило до десятков миллионов на литр, что совпадало с данными, полученными над Тихим океаном.

Реакционная камера

1 — камера

2 — источники ультрафиолета

3 — сотовый коллиматор

4 — подача воздуха

5 — подача озона

6 — подача сернистого ангидрида

7 — выход газа и аэрозольных частиц

8 — электроды

Эксперимент «SKY» в Датском национальном космическом центре. Космические лучи, проходившие сквозь крышу здания, попадали в пластиковый короб, содержавший семь кубометров очищенного воздуха с примесями сернистого ангидрида (SO ₂) и озона — именно такой состав присущ незагрязненному воздуху в естественной среде. Количество водяного пара в коробе также строго контролировалось.

Свет ультрафиолетовых ламп содействовал образованию серной кислоты, та соединялась с молекулами воды, и в результате в воздухе рождалось большое количество молекулярных кластеров. Когда на электроды подавалось высокое напряжение и электромагнитное поле «выметало» из короба электроны, высвобожденные космическими лучами, кластеров становилось заметно меньше, а когда гамма-излучение пополняло запас свободных электронов в воздухе, количество кластеров возрастало.

В общем смысле все работало даже лучше, чем ученые ожидали. Но развитие событий от одной стадии эксперимента к другой превращалось в захватывающий сюжет. Главная роль в

химической драме, разыгрывающейся в закрытом коробе с воздухом, предположительно отводилась космическим лучам, так как они, пронзая потолок и исчезая в полу, оставляли после себя след из заряженных частиц. Экспериментаторы были сильно удивлены, когда начали понимать, что же происходит на самом деле.

Задумав эксперимент, Свенсмарк хотел получить простой ответ — «да» или «нет» — на вопрос, действительно ли ионы, порожденные космическими лучами, засевают воздух «точками». Чтобы проверить это, он устроил так, чтобы в камере можно было включить сильное электрическое поле, которое вымело бы из исследуемого объема воздуха все заряженные частицы. Поле должно было удалить эти частицы буквально за секунду. А ведь, согласно существующим теориям, заряженным частицам, прилетевшим извне, нужно около восьмидесяти секунд, чтобы произвести заметный эффект. Так что если космические лучи действительно что-то такое делают в воздухе, то при включенном электрическом поле «точки» просто не должны образовываться. Свенсмарк позже вспоминал, что произошло.

«Итак, был уже вечер, и в лаборатории собрались все, кто имел отношение к проекту. Эксперимент был произведен при включенном электрическом поле, и теперь оставалось лишь окончательно проверить, не осталось ли в камере ядер, индуцированных ионами, — во всяком случае, нам казалось, что эта проверка и есть окончательный ответ. Но спустя десять минут вся камера была наполнена сверхмалыми „точками“, как и раньше. Это был очень странный момент. Неужели наша идея потерпела крах?» [60]

60

Из сообщения Хенрика Свенсмарка Найджелу Колдеру, 2005 г.

Первая реакция: следует все проверить. Правильно ли измеряются концентрации серной кислоты? Хорошо ли откалибрована система подачи ультрафиолета? Достаточно ли гомогенно ультрафиолетовое излучение, проходящее через специальную, тщательно выкрашенную сотовую матрицу, позаимствованную нами у авиационных технологов? Все были на взводе; если что-то не совпадало со спецификациями, страсти накалялись до предела. Несколько недель прошли в технических проверках, прежде чем группа попытала счастья снова.

Увы, электрическое поле никак не влияло на результат. Что их ждет, удача или провал, зависело от того, как быстро они смогут найти объяснение. Свенсмарк размышлял: а вдруг электроны — легкие отрицательно заряженные частицы, выбиваемые космическими лучами из обычных молекул воздуха, — способны формировать ядра каплеобразования намного быстрее, чем это рисовалось ему — или кому бы то ни было еще — ранее? Это могло происходить только в том случае, если бы электроны скакали от «точки» к «точке», бросая одни недостроенные капли серной кислоты и принимаясь за другие, подобно учителю, пытающемуся построить толпу ребятишек парами.

Если допустить такую возможность, то электроны могли бы успеть оказать значительный эффект меньше чем за секунду, еще до того, как их сметет электрическое поле. Вместо того чтобы пытаться избавляться от ионов, возможно, следует, напротив, добавить еще и посмотреть, увеличится ли тогда число «точек». С этой работой могли справиться гамма-лучи, но те радиоактивные источники, что были в распоряжении группы, не оказывали нужного воздействия, если их размещали за пределами камеры. Однако когда радиоактивные источники стали вводить — через специальную трубку — непосредственно в короб, гамма-лучи начали провоцировать быстрое образование «точек», и это сильно обнадежило экспериментаторов.