Коротко о погоде

Влияние океана на процессы, протекающие на суше, многогранно – и, разумеется, не сводится к обогащению нашего рациона морепродуктами. Наиболее очевидным для большинства людей является влияние на погоду. Это возвращает нас к разговору о том, что температура служит индикатором накопленной энергии. Океаническая машина питается энергией сверху, но, когда солнечные лучи касаются водной поверхности, запускается атмосферная машина, а она питается уже снизу. Иначе говоря, океан как тепловой аккумулятор играет роль своеобразной нагревательной плиты, от которой «заряжается» погодная система.

Перенесемся на четыре тысячи километров к северу от Перу. Здесь, под сенью густого тропического леса, обитает существо, которое привязано к суше прочнее прочного – и тем не менее вовсю наслаждается дарами океана. Сейчас оно, по своему обыкновению, висит на дереве, метрах в пяти от земли. До ближайшего водного пространства, Карибского моря, отсюда 10 километров. Только что закончился сильный ливень, и прозрачные струйки еще сочатся сквозь пышный навес листвы. Растрепанный комок зеленовато-бежевой шерсти тоже вынужден был принять легкий душ и теперь думает немного размяться. Чуть дальше на ветке в паре метров от него маячит лакомый побег, и бурогорлый ленивец с неторопливым интересом присматривается к потенциальной трапезе. Мех у него растет по всему телу, а на животе как бы расчесан на пробор. Учитывая привычную для него позу «животом вверх», это очень удобно: дождевые капли не задерживаются в шерсти, а стекают в стороны. Стоит ленивцу пошевелиться, и вода начинает бежать быстрее, скатываясь на лесную подстилку. А дождей в этой точке планеты выпадает много, более 4 метров в год, что почти в два раза превышает норму осадков в среднем по Коста-Рике. Причиной всему – близость теплого океана.

Всякая капля дождя существует за счет того, что вода под действием тепла испаряется с поверхности океана. Это приводит к образованию водяного пара, который поднимается в атмосферу и там конденсируется обратно в жидкое состояние – в капельки облаков. Под действием ветра облака перемещаются по воздуху, при этом капельки воды в облаках слипаются и растут в размерах. Наконец они выпадают на землю в виде осадков, обильно орошая тропический лес позаимствованной у океана влагой. Но циркуляция воды – лишь одна половина истории. Вторая скрыта от глаз, хотя и крайне важна: я говорю об огромном количестве энергии, которую водяной пар передает от океана атмосфере, что и запускает весь этот круговорот, а заодно и формирует погодные процессы. Для ленивца и его зеленого дома одинаково необходимы оба элемента.

Ранее мы уже выяснили, что океан работает как гигантское хранилище солнечной энергии. Эта энергия представлена хаотическим движением молекул воды, которые при нагревании разгоняются и начинают сталкиваться и отскакивать друг от друга все быстрее. Отдельные молекулы поверхностного слоя набирают такую скорость, что «отрываются от коллектива» и, покинув жидкую среду, взмывают в атмосферу. Этот процесс мы и называем испарением. Ускользнуть, однако, могут лишь самые бодрые молекулы. Причем переход в другое состояние дается не бесплатно, а требует энергии (физики называют эту «энергетическую цену» скрытой теплотой): молекулы-беглянки улетают из жидкости в атмосферу, не забыв прихватить причитающуюся им долю. Иными словами, океан вынужден отдать испаряющейся влаге часть энергии, а значит, процесс испарения сопровождается охлаждением водной поверхности. Но верно и обратное. На высоте, где воздух остывает до такой степени, что молекула вливается в облачную каплю и пар переходит в жидкость, эта энергия снова высвобождается. Капли в облаках подхватываются атмосферным потоком, собираются вместе, становятся больше и тяжелее и в итоге возвращаются на землю в виде дождя. Но высвобожденная при конденсации энергия остается в небе. Эта теплота сообщает активность воздушным массам и провоцирует ветер – одним словом, определяет нашу изменчивую погоду.

Океан исключительно эффективен как аккумулятор тепловой энергии, но очень неповоротлив в том, что касается перемещения этой теплоты. Атмосфера, напротив, далеко не лучшее хранилище, зато умеет быстро распределять теплоту в пространстве. Прогретые воды океана стабильно снабжают воздух энергией, и благодаря этому атмосферная машина работает как часы – даже если солнце не может днями и неделями пробиться сквозь облака. Основным средством передачи энергии служит, собственно, испарение воды. Помимо этого, океан излучает тепло и непосредственно, так что небольшое количество энергии передается путем переноса теплоты с поверхности. В результате океан выполняет важнейшую функцию энергетического резервуара, или накопителя. Он компенсирует нестабильность поступления фотонов от светила и выравнивает энергетический поток вокруг планеты. Он также является главным «поставщиком» атмосферных осадков. Именно поверхностная температура моря во многом отвечает за погодные условия на нашей планете: недаром синоптики так внимательно следят за этим параметром.

Едва ленивец добрался до приглянувшихся ему нежных листьев, как с неба опять полило, и теперь мохнатое существо наслаждается аперитивом, слизывая со своего будущего обеда крупные капли дождя. И сам ленивец, и весь тропический лес существуют здесь только благодаря регулярным теплым ливням, источником которых служит океан. Не секрет, что в английском Корнуолле растут пальмы. Необыкновенно мягким климатом графство обязано Гольфстриму, омывающему его с запада. Ураганы, бушующие у восточного побережья Соединенных Штатов, возникают под влиянием теплых атлантических вод, а участившиеся наводнения в бассейне Амазонки ученые объясняют потеплением Атлантического океана. Все эти примеры говорят об одном: погода и климат на нашей планете напрямую зависят от динамики Мирового океана.

Вспомним об узкой ленте холодных вод, прилегающей к западным берегам Южной Америки. Этот уникальный природный феномен позволяет увидеть, как связаны такие, казалось бы, далекие вещи, как южноамериканская политика и британский турнепс, – причем, вы не поверите, связаны они через… птичий помет. Но мир вообще полон неожиданностей. Прохладные воды течения Гумбольдта накладывают явственный отпечаток на местный климат: дожди выпадают крайне редко. Это обстоятельство, впрочем, ничуть не волнует бакланов Бугенвиля и перуанских олуш. Для них тут раздолье. Как и другие хищные морские птицы, они поедают неимоверное количество перуанского анчоуса, благо его тут в избытке. Но входящему потоку всегда сопутствует исходящий, и на островах, где гнездятся сытые пернатые, неизбежно вырастают целые горы экскрементов. В начале XIX века, задолго до анчоусного бума, некоторые такие «бастионы» достигали толщины 30 метров. Белесые штабеля высохших продуктов птичьей жизнедеятельности, богатых азотом, фосфором и другими микроэлементами, – настоящее сокровище. Уже инки оценили потенциал колоссальных природных залежей и научились использовать их как превосходное удобрение. Кстати, привычное нам название этого белого золота, «гуано», происходит от слова wanu, что на языке индейцев кечуа означает «удобрение». Инки тщательно оберегали груды плодородного помета и под страхом смертной казни запрещали причинять беспокойство его производителям, понимая, что здоровые птичьи колонии – залог стабильного пополнения запасов. Именно Гумбольдт первым из европейцев обратил внимание на загадочную субстанцию. В 1804 году он отправил образец в том числе в Англию, едва ли подозревая, какое значение приобретет этот пахучий порошок. Через какое-то время европейские фермеры удостоверились, что внесение в почву всего нескольких пригоршней гуано заметно повышает урожайность, и в 1840-е годы на этой волне начался «гуановый бум».

Перуанское правительство принялось нещадно эксплуатировать острова с внушительными напластованиями гуано. Адский труд по добыче едкого продукта был преимущественно уделом невольников. Безудержная разработка залежей, служивших местами гнездования, привела к резкому сокращению популяции птиц, благодаря которым здешние «копи» изначально и возникли. Но дельцов это не остановило, и экспорт ценных фекалий приобрел невиданные масштабы. В середине XIX века половина всего перуанского гуано – порядка 200 тысяч тонн сырья – вывозилась на Британские острова. Никакой местный навоз не мог конкурировать с заморским удобрением, причем земледельцы в основном применяли его для вполне конкретной культуры – турнепса^[19]. Перуанские птицы удобряли британские посевы корнеплодов примерно так же, как сто лет спустя перуанские анчоусы будут кормить наших свиней^[20]. И если задаться странным на первый взгляд вопросом: «Чем Великобритания обязана течению Гумбольдта?» – можно было бы развернуть целую дискуссию в духе «Монти Пайтона».

Но зачем импортировать помет из Южной Америки, если в Европе хватает собственных пернатых и они, вероятно, в состоянии производить столько же продукта в расчете на одну птицу? Секрет опять-таки в прохладных водах Гумбольдтова течения. В связи с низкой температурой океанской поверхности на южноамериканском побережье очень мало дождей, поэтому гуано быстро высыхало и не разжижалось, а значит, скапливалось в плотные массы и не теряло своих ценных свойств. В то же время в Европе с ее влажным климатом птичьи фекалии либо попросту вымывались, либо под влиянием осадков меняли химический состав. Океан, таким образом, создавал благоприятные условия не только для жизни анчоусов, а вместе с ними и морских птиц, но и для консервации материальных последствий этого биологического процветания.

На протяжении «эры гуано» торговля чудо-удобрением была одним из столпов перуанской экономики и источником невиданной прежде финансовой стабильности^[21]. Но драгоценный ресурс быстро превратился в яблоко раздора между государствами. В 1856 году Конгрессом США был принят Закон о гуано, позволявший гражданам занимать любой бесхозный остров с залежами гуано в любой точке света и от имени страны вступать в его владение. Этот шаг обычно расценивают как первый опыт американского правительства по удовлетворению своих империалистических амбиций. Дальше – больше. Борьба за обладание гуановыми сокровищами спровоцировала военный конфликт 1865–1879 годов вокруг островов Чинча. В начале 1880-х те же споры послужили одной из причин Второй тихоокеанской войны, по итогам которой Боливия потеряла выход к Тихому океану, будучи вынуждена уступить всю свою прибрежную территорию чилийцам. Почему «гуановые войны» велись именно здесь, а не, скажем, во Флориде? Это, конечно, не случайность, а прямое следствие устройства океанической машины, создающей очаги кормового изобилия в строго определенных местах. Вообще говоря, порожденные океаном закономерности лежат в основе многих глобальных процессов, решающих судьбы целых цивилизаций. Влияние океана распространяется на климат, культуру, объемы ресурсов… Но человек чаще всего не идет дальше поверхности явлений. Он занят решением самых очевидных проблем и не обращает внимания на необъятный мир, плещущийся у его ног. И все же этот мир всегда рядом – и подчиняется он законам физики, а не нашим прихотям. Мы только что убедились, сколь велико значение температуры океана и соответствующего запаса энергии для человеческих сообществ. Однако воздействие этих параметров на нашу планету значительно шире.

Размышляя о температуре планеты в целом, мы, как существа сухопутные, думаем в первую очередь о температуре атмосферы. Но когда ученые стали исследовать тепловую энергию Земли, то выяснили, что сама по себе атмосфера не более чем отвлекающий фактор. Над каждым квадратным метром земной поверхности – десять тонн атмосферы, причем вся эта газовая оболочка простирается вверх на сотни километров (правда, 75 % ее массы сосредоточено в нижних 10 километрах). Представьте, что у вас есть 1 квадратный метр поверхности Мирового океана и вы нашли необходимую энергию, чтобы повысить температуру всей лежащей над этим квадратом атмосферы на 1 °C. Если ровно такое же количество энергии использовать для повышения температуры самого океана на 1 °C, то в пределах своего квадрата вам удастся нагреть лишь верхние 2,5 метра – по сути, тоненькую полоску, ведь глубина океана около 4 километров. Таким образом, общее содержание тепловой энергии в атмосфере сравнительно ничтожно. Да, атмосфера движется куда быстрее океана и помогает распределять энергию, но ее функция – транспортная, а не накопительная. А что же суша, занимающая 30 % земной поверхности? Не секрет, что твердая оболочка планеты быстро поглощает тепло. В 1 кубометре горной породы может быть запасено значительное количество тепловой энергии. Но горы никуда не движутся, и поэтому тепло остается в верхнем слое. Необъятные земные недра на аккумулирующую способность суши никакого влияния не оказывают, поскольку тепло с поверхности туда не проникает. Итак, ни твердая, ни газовая оболочка Земли в процессах накопления тепловой энергии практически не участвуют. Основная роль здесь принадлежит океану.

Бескрайняя толща соленой воды – своеобразный градусник земного шара. Океан работает как энергетический резервуар планеты, а значит, его средняя температура характеризует общие запасы тепловой энергии на Земле в конкретный момент времени. Он выполняет функцию гигантского буферного накопителя, который компенсирует неравномерность поступления энергии от светила и сглаживает суточные и сезонные перепады климатических показателей. Такого рода «нивелирование» исключительно важно для жизни на Земле: это защита от резких температурных колебаний, способных уничтожить хрупкий биохимический механизм, от которого мы все зависим. Температура – важный, но не единственный параметр, определяющий динамику океана. Обратимся теперь к еще одному фактору: незаметному, обыденному и вроде бы банальному, если не считать огромного влияния на наше существование. Поговорим о соли.