А.М.Тарко. Ядерная зима - история и прогнозы
«Того же лета было знамение на небеси... Тогда же засуха была,
земля и болота горели; того же лета мгла стала 6 недель,
солнца не видели, и рыбы в воде мерли,
и птицы на землю падали, не могли летати...».
Софийская первая летопись, 1431 год
Прогнозы ядерной зимы были получены одновременно и независимо учеными СССР и США в 1983-1985 гг. В предлагаемой вашему вниманию статье изложена история разработки этого вопроса и даны результаты прогноза полученных в СССР сценариев ядерной войны, а также климатических и некоторых экологических ее последствий (гибели растительности от холода и уменьшения освещенности, исчезновения видов). Согласно принятому сценарию, ядерная зима начинается в результате крупномасштабной ядерной войны между двумя крупнейшими странами (суммарная мощность ядерных взрывов равна 10 000 Мт). Главным действующим фактором при ее возникновении являются сильнейшие пожары в крупных городах, перешедшие в «огненные смерчи». Образовавшиеся сажа и мелкодисперсная пыль перекрывают солнечное излучение. В атмосфере существуют механизмы, препятствующие выпадению ядерных аэрозолей в течение длительного времени. Расчеты показывают, что ядерный аэрозоль за две недели покрывает Северное полушарие Земли, а за два месяца переходит в Южное полушарие. Величина понижения температуры в разных точках земной поверхности составляет от 5 до 60 градусов. Длительности процесса - до года.
Согласно расчетам, та страна, которая начинает ядерную войну, неминуемо погибает от своих или чужих ядерных ударов. Растительность и животный мир погибают в зависимости от того, в какой период года происходит ядерный конфликт. Наиболее опасно, когда ядерная война начинается летом, когда растения в наименьшей степени выносят уменьшение температуры и снижение освещенности.
Также проведены расчеты ядерной зимы при меньшей суммарной мощности ядерных взрывов - 100 Мт. При этом ядерная зима будет сопровождаться почти таким же падением температуры, но на более короткое время - три месяца.
Введение
Почти 30 лет назад, в 1983-1985 годах, одновременно и независимо учеными СССР и США были сделаны прогнозы ядерной зимы. Эти прогнозы имели огромное значение для детального представления человечеством, во-первых, о том, что мир, может быть легко разрушен, и это будет глобальная катастрофа, а во-вторых, что его можно и нужно сохранить, и это реально достижимо. Тогда в результате разработки прогнозов ядерной зимы люди поняли, что развязывание крупномасштабной ядерной войны недопустимо - это приведет цивилизацию к разрушению, а наличие большого количества ядерного оружия у двух сильнейших ядерных стран является не только фактором агрессии, но и сдерживающим фактором, обеспечивающим человечеству жизнь без мировых войн. Весьма важно, что усилия «обычных» ученых СССР и США дали то, чего не смогли получить специальные службы в обеих странах, призванные обеспечить правительства необходимыми знаниями, это был их «недосмотр». В настоящее время, когда фундаментальная наука во всех развитых странах активно развивается, а в России - уничтожается, прорыв в науке, сделанный в то время, напоминает нам, что когда-то в двух сильнейших странах был относительный паритет не только по наступательным вооружениям, но и по уровню фундаментальной науки и ее прикладным результатам, каким являлись результаты моделирования ядерной зимы.
История
В начале 80-х годов П. Крутцен и Дж. Биркс обратили внимание на то, что во II мировой войне в результате ковровых бомбардировок американской авиацией немецких городов Гамбург, Дрезден, Кассель и Дармштадт возникали масштабные пожары, в которых образовывались крупные восходящие потоки воздуха - «огненные штормы». Они выдвинули идею, что в результате ядерных бомбардировок крупных городов может быть превышена некая критическая масса возникших пожаров, и тогда они станут гигантскими, будет гореть все, высоко в атмосферу взлетят гигантские массы дыма и сажи, которые, распространившись на огромные расстояния, перекроют солнечное излучение, и температура атмосферы значительно уменьшится. Этот эффект они назвали «ядерная зима».
В начале 1983 г. группа крупных ученых-климатологов собралась вместе, они согласовали совместный сценарий, определяющий, сколько продуктов горения будет распылено в атмосфере, на какую высоту, какие размеры частиц и т.п. Среди них был и наш коллега - сотрудник ВЦ АН СССР В.В. Александров. К осени вычисления были закончены, и оказалось, что результаты примерно совпали - падение температуры по прогнозам должно было составить около 20-30 градусов, что потрясло всех. Так начались ставшие всемирно известными работы по прогнозированию ядерной зимы.
То, что среди американских ученых был один советский, не было случайностью. Возможность такого сотрудничества была достигнута в результате инициативы академика Никиты Николаевича Моисеева. В конце 70-х он основал в Вычислительном центре АН СССР два подразделения для изучения и моделирования глобальных биосферных процессов биосферы. Одно было призвано моделировать климатические процессы, другое - экологические. К началу 80-х годов В.В. Александровым была разработана математическая модель климата Земли самого сложного типа - модель общей циркуляции атмосферы и океана, позволяющая рассчитывать изменения климата на всей поверхности Земли и на разных высотах [1]. К этому же времени А.М. Тарко разработал экологическую модель - модель биогеохимического цикла двуокиси углерода в биосфере - также с пространственным разбиением [1]. Обе модели были единственными в стране, на которых можно было рассчитывать долгосрочные прогнозы с учетом пространственного разбиения суши и океана.
Н.Н. Моисеев, В.В. Александров и А.М. Тарко в сентябре 1983 года были на симпозиуме «Коэволюция человека и биосферы» Института жизни в Хельсинки. На этом симпозиуме собрались крупные специалисты в области проблем будущего человечества и биосферы - экономисты, экологи, философы, математики - специалисты из США, Канады, Франции, Швеции, Финляндии, СССР. Перед началом симпозиума В.В. Александров показал Н.Н. Моисееву листок бумаги с графиком падения температуры при ядерной зиме, тот был потрясен. На этом симпозиуме состоялось его первое выступление о результатах ядерной зимы. Оно оказало неожиданно сильное впечатление на участников. Все были поражены. Так, после выступления В.В. Александрова академик фон Рихт, философ и старейшина финских ученых, пожилой человек, сказал А.М. Тарко: «Я прошел всю войну, но никогда мне не было так страшно».
Организацию работ по ядерной зиме взяла на себя организация СКОПЕ - Научный комитет по проблемам окружающей среды. Это известная неправительственная некоммерческая организация со штаб-квартирой в Париже (Франция), успешно работающая по сей день. Она дала ученым возможность собираться вместе на нескольких рабочих совещаниях, привлечь недостающих специалистов. Ею были опубликованы два тома «Последствия ядерной войны» и популярная книга. Первый том был посвящен климатическим последствиям [8], второй - экологическим и сельскохозяйственным [9]. Оба тома вскоре были переведены на русский язык.
В СССР вышли две книги - в первой [4] одна глава содержала результаты В.В. Александрова по моделированию ядерной зимы (его докторская диссертация), во второй [2] были опубликованы результаты экологических, демографических и сельскохозяйственных прогнозов ядерной зимы, выполненные под руководством Ю.М. Свирежева и А.М. Тарко. Также был выпуск ВЦ АН СССР, в котором была статья В.В. Алексанрова и Г.Л. Стенчикова [6], с немного более поздними расчетами климатических последствий ядерной зимы.
Деятельностью в СКОПЕ отнюдь не ограничивалась работа ученых по распространению знания о ядерной зиме. Необыкновенно известной фигурой стал советский ученый В.В. Александров. Его приглашали на множество различных конференций, симпозиумов и других мероприятия. Так, Папская академия наук пригласила ученых из США и СССР на совместное заседание, на котором были академик Е.П. Велихов и В.В. Александров. Автор данной статьи хорошо помнит фотографии, на которых были засняты все присутствующие ученые, фотографию личной встречи Папы Иоанна Павла IIи В.В. Александрова. Еще одним важным событием был визит академика Н.Н. Моисеева и В.В. Александрова в Вашингтон (США) по приглашению сенатора Эдварда Кеннеди и выступление В.В. Александрова в сенате США с докладом про ядерную зиму. После выступления Эдвард Кеннеди подчеркнул, что согласно расчетам, та страна, которая начнет ядерную войну, неминуемо погибнет от своих или чужих ядерных ударов - это будет не важно. Он также отметил важность того, что расчеты ядерной зимы получены независимо американскими и русскими учеными, что доверия таким результатам больше.
Не следует думать, что распространение информации о прогнозах ядерной зимы имело везде положительный отклик. Так, в политическом руководстве США были как сторонники, так и противники следования выводам теории ядерной зимы. В.В. Александров и Н.Н. Моисеев рассказывали автору данной статьи, что после выступления в сенате они не могли улететь обратно. Якобы ни у одной авиакомпании не было билетов для полета в города СССР. Тогда быстро соображающий и знающий американские законы В.В. Александров вместе с Н.Н. Моисеевым быстро сели на самолет и улетели в Мексику. Оттуда уже без проблем добрались до Москвы.
К сожалению, в разгар событий Владимир Александров бесследно исчез, будучи приглашенным на конференцию мэров неядерных городов в Испании. Известно, что из Кордовы, где проходила конференция, он прилетел в Мадрид, плохо себя чувствуя. Сотрудники советского посольства поселили его в гостиницу, он вышел из нее погулять и … пропал. Через 20 дней должна была состояться защита его докторской диссертации. Предпринятые международные меры найти его ни к чему до сих пор не привели.
Климатические последствия крупномасштабной ядерной войны (ядерная зима)
При анализе возможных климатических последствий крупномасштабной ядерной войны [2, 4] исследователи исходили из сценария, опубликованного в сдвоенном выпуске журнала АМВIО [7]. Авторы сценария предполагали, что ядерный конфликт будет происходить между двумя основными противоборствующими сторонами и что ядерные удары будут нанесены практически мгновенно. В войне будет использовано менее половины суммарного ядерного арсенала СССР и США. Общий запас ядерных зарядов, израсходованных с обеих сторон, составит 5742 Мт. Ударам подвергнется вся Европа, СССР, Северная Америка и район Дальнего Востока, включающий Японию и Южную Корею. Предполагается, что будут нанесены удары и по странам, непосредственно не участвующим в войне, с целью подрыва их экономического потенциала и уменьшения их значения в послевоенной ситуации.
Крупные города являются первоочередными целями, утвержденными стратегическими планировщиками в ядерных атаках промышленных объектов, составляющих важнейшую часть оборонного и экономического потенциала противника.
Возникающие в городах очаги пламени («первичные пожары») вызывают обширные «вторичные» пожары. Тогда множество очагов пламени тех и других пожаров объединится в один мощный очаг, и образуется «огненный смерч», способный уничтожить целый город (как это и случилось после бомбардировок американской авиацией Дрездена и Гамбурга в конце второй мировой войны).
Интенсивное выделение тепловой энергии в центре такого гигантского пожара поднимает вверх огромные массы воздуха, создавая в то же время ветры ураганной силы у поверхности земли, которые подают все новые порции кислорода к очагу пожара. Именно в результате «огненного смерча», дым, пыль и сажа, поднимающиеся вверх вплоть до стратосферы, образуют черную тучу, практически полностью закрывающую солнечный свет, наступает “ядерная ночь”.
Расчеты количества аэрозоля, образующегося после ядерных “пожаров цивилизации”, сделаны исходя из средней величины 4 г горючего материала на 1 см поверхности, хотя в ряде крупных современных городов, таких, как Нью-Йорк или Лондон, эта величина достигает 40 г/см (дерево, пластики, асфальт, топливо и т.д.). По самым осторожным подсчетам, при ядерном конфликте (согласно среднему, так называемому базовому сценарию) образуется около 200 млн. т аэрозоля, 30% которого составляет сильно поглощающий солнечный свет элементарный углерод . Обширный район между 30 и 60 с.ш. при пожарах и выделении аэрозоля в количествах, указанных выше, будет практически полностью лишен солнечного света по меньшей мере на несколько недель.
Расчеты показывают, что время пребывания аэрозоля в атмосфере, по сравнению с предыдущими представлениями, будет значительно увеличено в силу следующих факторов. Черный слой сажи будет интенсивно нагреваться солнечными лучами и подниматься вверх вместе с нагретыми от него массами воздуха. Конвективные процессы (т. е. режим испарения влаги и выпадения осадков) будут существенно подавлены, осадки уменьшатся, а с ними и вымывание аэрозоля. Все это приведет к значительному удлинению длительности ядерной зимы.
Аэрозоль, как дымная пелена, за две недели распространится по Северному полушарию, а за два месяца - из Северного полушария в Южное. В какой бы стране ни взорвались бомбы - все перемешается. Лучи Солнца не будут доходить до поверхности Земли, и температура воздуха в разных местах упадет на 10 - 30 °С. Через год этот аэрозоль должен все-таки осесть на поверхность. К такому выводу пришли Владимир Александров и его коллеги, работавшие под руководством академика Никиты Николаевича Моисеева в Вычислительном центре АН СССР (рис. 1).
Рис. 1 Изменение температуры воздуха у подстилающей поверхности для сценария ядерной войны с суммарной мощностью 10000 Мт через 40 суток после начала войны [6]
Отметим, что в Южном полушарии будет также значительное снижение температуры атмосферы. Расчеты показывают, - что пыль и дым и темнота распространятся на тропики и большую часть Южного полушария. Таким образом, даже невоюющие страны, включая находящиеся вдалеке от района конфликта, будут испытывать его губительное воздействие. Такие страны, как Индия, Бразилия, Нигерия или Индонезия могут быть разрушены в результате ядерной войны, несмотря на то, что на их территории не разорвется ни одна боеголовка. Ядерная зима означает существенное усиление масштабов страданий для человечества, включая нации и регионы, не вовлеченные непосредственно в ядерную войну.
Ук
Рис. 2. Карта падения температуры воздуха у поверхности земли через месяц после ядерной войны мощностью 10000 Мт (А) и 100 Мт (Б) [4]
Указанные расчеты ядерной зимы были получены на основе сценария крупномасштабной ядерной войны. Однако были проведены и другие расчеты. Они основаны на сценарии, согласно которому в войне будет использовано «всего » 100 Мт ядерного арсенала (столько в то время могла нести и быстро выпустить американская подводная лодка), но при условии, что все заряды будут направлены на крупные города. При этом оказалось, что ядерная зима, почти такой же силы также возникнет (рис. 2). Она продлится более короткое время - около двух-трех месяцев - но этого достаточно для уничтожения значительного процента живого на Земле. Выявленная нечувствительность эффекта ядерной зимы от количества использованного ядерного оружия означает недопустимость не только крупномасштабной, но и т.н. ограниченной ядерной войны.
Читайте продолжение на следующей странице
Читайте мои работы "Великие катастрофы в истории Земли", "Глобальные катастрофы, изменение положения земной оси и разрушения на Земле. Причины и следствия", "Смещение полюсов - проскальзывание литосферы или изменение наклона земной оси?", "Колебания формы орбиты и оси Земли - результат глобальных катастроф. О причине разрушений, изменения климата и оледенений на Земле", "Ядерные войны уже были и оставили много следов. Геологические свидетельства ядерных и термоядерных военных конфликтов в прошлом" (совместно с П.Олексенко)", "Ядерное оружие - прямая угроза существованию человечества"