Текст книги "В погоне за Солнцем"

Можно сформулировать иначе: во время солнечных вспышек магнитные поля, вырывающиеся из глубин звезды, высвобождают космические лучи с высокой энергией. Маундер предположил, что иногда эти лучи отклоняются от Земли, что приводит к ее охлаждению. Например, в 1536 году Генрих VIII и его свита могли кататься на санях по Темзе от Лондона до Гринвича, а во время страшной зимы 1709 года вино замерзало в стаканах на торжественном ужине Короля Солнце.

Стимул для следующего шага вперед появился неожиданно. Вскоре после Первой мировой войны Эндрю Дуглас (1867–1962) из Университета Аризоны основал новую науку дендрохронологию – изучение древесных колец, чья ширина на срезе (шире в хорошие для роста годы, у́же в плохие) предоставляет запись климатических изменений на протяжении жизни дерева. Дуглас предположил, что деревья, самые долгоживущие организмы на Земле, – единственные представители растительного мира, которые могут предоставить надежные записи такого рода, поскольку все остальные полностью перегнивают в почве. Вскоре он заметил, что годы быстрого роста чередуются с периодами замедленного развития. В среднем любые два периода развития разделялись десятью – двенадцатью кольцами.

Прекрасным утром 1922 года Дуглас неожиданно получил письмо от Маундера, в котором тот кратко описывал гипотезу об отсутствии пятен между 1645 и 1715 годами и предполагал, что Дуглас “может обнаружить это в древесных кольцах”[371]371
  См.: F. E. Zeuner, Dating the Past. London: Sutton, 1952. Р. 19.


[Закрыть]. Это разожгло любопытство Дугласа, и он начал изучать стропила старых построек и деревья-старожилы, например аризонские сосны и калифорнийские мамонтовые деревья. Как и следовало ожидать, их кольца обнаруживали картину медленного роста именно в тот период, когда пятна прекращались и Земля оказывалась в длительных объятиях холода. Впрочем, этого было недостаточно для полного подтверждения гипотезы. Маундер умер в 1928 году, не дождавшись признания своих теорий[372]372
  В 1937 году ученый из MIT и Гарварда Х. Тру Стетсон обнаружил новые улики – кроличьи шкурки. Записи о сборе пушнины в архивах Hudson’s Bay Company показывали значительные колебания в количестве собранных шкур лис, рысей и кроликов с периодом в 10–11 лет. Почти каждый пик “достаточно близко” соответствовал нехватке пятен. “Если пятна имеют какое-то отношение к популяции кроликов, а годы пятен положительно влияют на рост деревьев, то возникает вопрос – почему кролики более многочисленны в годы минимальных пятен и малочисленны, когда пятен много. Возможно, охотники под воздействием пятен более энергично уничтожали популяцию кроликов в годы максимума или же другие животные, естественные враги этих маленьких четвероногих, размножались лучше в эти же периоды” (Harlan True Stetson, Sunspots and Their Effects. N. Y.: Whittlesey House [McGraw-Hill], 1937. Р. 43). Но и этот аргумент не смог убедить скептиков.


[Закрыть].

Срез шотландской сосны из леса в Пруссии, посаженной примерно в 1820-м и спиленной в 1912 году. Стрелки, поставленные Дугласом, отмечают годы максимальной активности солнечных пятен, выявляя очевидную связь с максимальным ростом (Courtesy of the Laboratory of Tree-Ring Research, University of Arizona)

Маундер был не одинок в своих гипотезах о воздействии солнечных пятен, как и в противостоянии скептицизму, с которым эти гипотезы сталкивались. Начиная с самых первых наблюдений пятен одни размышляли об их влиянии на земную жизнь, а другие высмеивали их: еще в декабре 1975 года Уильям Гершель прочитал первый доклад (из предполагавшейся серии) о Солнце и его воздействии на Землю перед цветом Королевского общества, где сообщал об открытии пяти периодов слабой солнечной активности, во время которых цена на пшеницу поднималась. Он связывал это с необычно долгими периодами засухи. Большинство аудитории высмеяло его (Гершель даже отменил следующие доклады), но в то же время он выдвигал теорию, что в центре Солнце холодное и населенное, чего в те дни было совершенно достаточно, чтобы объявить человека сумасшедшим.

Связь солнечных пятен с земными событиями, казалось, станет уделом художественных произведений, и действительно, в 1892 году Марк Твен опубликовал повесть “Американский претендент”, где идея о солнечных пятнах, формирующих наш климат, была доведена до логического конца – солнечные пятна как большой бизнес. В конце повести полковник-прожектер Малберри Селлерс изобретает величайший план по сколачиванию состояния: он реорганизует земной климат, предоставляя под заказ климатические условия, а использованные климатические условия будет принимать обратно со скидкой. Каким образом? Используя “контроль над солнечными пятнами, понимаете, и применяя потрясающую энергию, которой они располагают, на благие цели реорганизации нашего климата”[373]373
  Это напоминает о еще более ранней сатире – философской новелле “Расселас” (1759) Сэмюеля Джонсона. В главе “Астроном обнаруживает причины своей тревоги” ученый говорит Имлаку, от лица которого идет все повествование: “Я в течение пяти лет руководил погодой и распределением времен года… Солнце слушалось моих приказов и по моему слову переходило от тропика к тропику, облака по моему призыву изливали свою влагу, а Нил разливался по мановению моей руки” (Samuel Johnson, Rasselas, Poems, and Selected Prose, ed. Bernard H. Bronson. N. Y.: Henry Holt, 1965. Р. 592–93).


[Закрыть].

Твен, разумеется, насмехался над безумными схемами коммерсантов в той же мере, в которой подвергал сатире изменчивые теории ученых. Но должно было пройти много времени, чтобы убеждение Маундера о наличии связи между солнечной активностью и колебаниями магнитного поля Земли получило широкую поддержку. После Второй мировой войны физики стали проводить более интенсивный мониторинг солнечной активности. Но, несмотря на их усилия, данные, подтверждающие воздействие солнечных пятен, оставались случайными и спорадическими: вплоть до 1960-х начинающий исследователь, посвящающий себя изысканиям в этой области, рисковал получить репутацию большого чудака. А потом появился Эдди.

Джон А. Эдди (1931–2009), астроном в Университете Колорадо, занимался наблюдениями в университетской обсерватории High Altitude Observatory: в круг его интересов входила атмосфера Юпитера, солнечная корона, история физики Солнца и даже астрономия американских индейцев. Заинтригованный теориями Маундера, которые он позднее сравнил с “расшифровкой кумранских свитков солнечной физики”, он пытался понять, почему их окончательно списали со счетов. В начале 1970-х Эдди отправился в Таксон, в лабораторию исследования древесных колец, где не смог повторить результаты Дугласа (о корреляции между кольцами и климатическими изменениями). Он принялся за исследование истории полярных сияний, которые также связаны с солнечными пятнами, и установил, что их было очень немного в период, названный им “минимумом Маундера”. Наконец он обнаружил, что, когда Солнце магнитно активно, на нем возникает больше пятен и их совокупное магнитное воздействие уменьшает облучение Земли. Это приводит к образованию в земной атмосфере изотопа углерод-14, который затем откладывается в древесных кольцах. И, триумфально заключил Эдди, древесные кольца демонстрируют рост содержания углерода-14 между 1650 и 1715 годами[374]374
  После Эдди исследователи изучали также годовые наносы речного ила и осадочные породы в озерах, пещерные минералы и отложения, слои пыльцы, геологические скважины и горные ледниковые залежи – все так или иначе имело следы холодного прикосновения “минимума Маундера”. Недавние исследования также смогли объяснить одну из самых больших загадок малого ледникового периода – почему он оказался преимущественно европейским феноменом. Было обнаружено, что всплески в ультрафиолетовом излучении Солнца ускоряют образование озона в стратосфере – слое атмосферы, лежащем в 20–30 милях над поверхностью планеты, – который в свою очередь поглощает больше ультрафиолета и нагревается. Стратосферные ветры влияют на погодные условия, а Европа им подвержена в особенной степени, потому что расположена под северным высотным струйным течением на такой долготе, что ее это затрагивает (Stuart Clark, Quiet Sun Puts Europe on Ice, New Scientist. 2010. 14 апреля).


[Закрыть].

Сочтя, что он, возможно, нашел последний кусок пазла, Эдди обратился к идеям сербского инженера Милутина Миланковича (1879–1958), который полагал, что ледниковые периоды на Земли были вызваны небольшими вариациями в объеме солнечного освещения в результате постепенных циклических изменения в форме земной орбиты[375]375
  См.: J. A. Eddy, Climate and the Role of the Sun, J. A. Eddy, ed., The New Solar Physics. Boulder, Col.: Westview Press, 1978. Р. 11–34; Andrew E. Douglass, Dictionary of American Biography и Nature. Vol. 431. Р. 1047.


[Закрыть]. Миланкович утверждал, что три типа подобных изменений орбиты отражаются в циклах с большими периодами (приблизительно 100 тыс. лет, 22 тыс. лет и 40 тыс. лет), что влияет на объем и угол солнечного излучения, достигающего Земли[376]376
  См.: Spencer R. Weart, The Discovery of Global Warming. Cambridge, Mass., and London: Harvard University Press, 2003. Р. 131.


[Закрыть]. Первый цикл задается формой орбиты Земли вокруг Солнца и степенью ее отклонения от окружности (ее эксцентриситетом) в сторону эллипса. По мере растягивания окружности расстояние между планетой и звездой изменяется, сказываясь на объеме получаемого излучения[377]377
  Nigel Calder, The Weather Machine. London: BBC, 1974. Р. 131.


[Закрыть]. Второй цикл возникает из прецессии (“болтания” земной оси) и воздействует на смену сезонов, медленно раскачивая северное полушарие (и, соответственно, южное) то ближе к Солнцу, то дальше от него. В северном полушарии находится больше суши, чем в южном, а суша быстрее реагирует на температурные изменения, чем океаны. Итоговые колебания в нагреве меняют погодную картину. Третий цикл создается небольшими колебаниями в наклоне земной оси. На протяжении порядка 40 тыс. лет этот наклон изменяется от 21,5° до 24,5°, и при его минимальном значении (как, например, сейчас, и такое положение будет сохраняться еще около 9800 лет) разница между летом и зимой сокращается[378]378
  Есть традиционное возражение на теорию Миланковича о ледниковых периодах: если ледники обусловливались изменениями в солнечной освещенности данного полушария, почему тогда южное полушарие не нагревалось, когда северное охлаждалось, и наоборот? Ответ заключается в том, что изменения в объемах углекислого газа и метана в атмосфере объединяют оба полушария, согревая или охлаждая всю планету целиком, поэтому глобальное потепление и естественное выделение парниковых газов усилили друг друга (см.: William F. Ruddiman, How Did Humans First Alter Global Climate? Scientific American. 2005. Март. Р. 46–53; а также: Donald Goldsmith, Ice Cycles, Natural History. 2007. Март. Р. 14–18).


[Закрыть].

Применив теорию Миланковича о циклах, Эдди смог придать больше убедительности предположениям Маундера. Он подтвердил конструкцию доказательствами температурных изменений в течение периода, растянувшегося на 300 тыс. лет, используя данные, полученные из грязи и ила, вычерпанного с морского дна: температурные подъемы и падения происходили веками в связи с объемом инсоляции и хорошо согласовались с расчетами Миланковича. В своей поворотной статье в журнале Science в 1976 году Эдди заключал, что Земля пережила восемнадцать периодов минимальной солнечной активности за последние 8 тыс. лет, и одним из них являлся малый ледниковый период. Маундер был полностью реабилитирован, а его выводы о том, что благодаря Эдди стало называться “минимумом Маундера”, были провозглашены “самым значительным событием в истории солнечных исследований”.

В нашей солнечной системе только у Венеры, Земли и Марса атмосферы подвержены воздействию Солнца. Венера постоянно кипит, Марс – ледяная пустыня, а Земля, хоть и не является таким крайним случаем, все равно находится в постоянном изменении, поскольку Солнце напрямую воздействует на ее климат. Но насколько большая часть происходящего с нами зависит именно от солнечных пятен, которые по большому счету являются просто визуальной манифестацией магнитно-активных зон на Солнце?

Как правило, пятна обвиняют (благодарят гораздо реже) во многом, от падения выплавки стали до увеличения числа самоубийств в северном климате, в затягивании морских путешествий, кораблекрушениях, исчезновении радиопередач (особенно коротких волн и высоких частот), в том, что почтовые голуби сбиваются с пути, в росте производства автомобилей, инфарктах миокарда, конвульсивных припадках и галлюцинациях, даже в эпидемиях, войнах и революциях – утверждалось, что Французская революция началась в 1789 году, а не на четыре-пять лет позже из-за крайне холодной зимы 1788 года[379]379
  Русский ученый Валерий Орлов и американский историк Уильям Джеймс Сидис связывали революции и солнечные пятна (см.: William James Sidis, A Remark on the Occurrence of Revolutions, Journal of Abnormal Psychology 13. 1918. Р. 213–28. См. также: Martin Gardner, Mathematical Carnival. N. Y.: Knopf, 1977). Американская революция, Французская революция, Парижская коммуна и обе русские революции (1905 и 1917 годов) случались достаточно близко к годам максимальной солнечной активности.


[Закрыть].

Большинство физиков считают само собой разумеющимся, что солнечные пятна могут наводить помехи на компасы и различные электропередачи[380]380
  Прием радиосигналов дальнего действия может быть сильно затруднен разнообразной активностью солнечных пятен (см.: Brody, The Enigma of Sunspots. Р. 162–63). Во время подготовки к высадке союзных войск в Нормандии были предприняты специальные меры, чтобы не допустить нарушения коротковолновой радиосвязи из-за солнечных вспышек во время высадки. Из высокогорной обсерватории в Колорадо ежедневно посылались сверхсекретные доклады о солнечном состоянии, а за тысячи миль оттуда военные стратеги тщательно их изучали, планируя операцию.


[Закрыть], но это знание не сразу распространилось за пределы научного сообщества. Например, в 1953 году во время заседания Комиссии конгресса по расследованию антиамериканской деятельности Рой Кон опрашивал Реймонда Каплана, главного радиоинженера “Голоса Америки”, предположительно сочувствующего коммунистам. Радиостанция “Голос Америки” была создана в феврале 1942 года для продвижения положительного имиджа Соединенных Штатов за границей, и Кон внес ее в список из семидесяти семи организаций, подозреваемых в намерении подорвать американские интересы. Он указывал на то, что некоторые программы не распространялись так широко, как им следовало бы. Виноваты предательски настроенные сотрудники: может ли Каплан назвать имена?

Кон: Имеются передатчики “Голоса Америки”, сигнал от которых не доходит до стран, до которых должен доходить…

Каплан: Сигналы с башен с передатчиками не могут достигать некоторых стран…

Кон (повышая голос): Предатели, работающие на…

Каплан (прерывает): Это устроено сложнее. Например, солнечные пятна – они влияют на передачу сигнала, не до конца известно, каким образом…

Кон (прерывает): Солнечные пятна? [Общий смех.] (Мягко, но ехидно.) Солнечные пятна… или все же предатели-американцы, продающие нашу страну?

Спустя три недели после этих слушаний Каплан бросился под колеса грузовика и погиб в возрасте сорока двух лет[381]381
  См.: Citizen Cohn, scripted by Nicholas von Hoffman, HBO film for television, Breakheart Films / Spring Creek Productions, 1992; книга von Hoffman с тем же названием. N. Y.: Doubleday, 1988. Р. 180; Wayne Phillips, Harassing Feared by ‘Voice’ Suicide, The New York Times. 1953. 7 марта. Р. 10.


[Закрыть].

Солнечные пятна, несомненно, могут вызывать серьезные последствия на Земле. Вслед за изобретением электрического телеграфа и телефона весь мир опутался линиями электропроводов. Во время солнечных бурь телефонные операторы подвергались ударам электрического тока из-за скачков напряжения. “В одном месте оператор получил семь ударов током, – гласило одно сообщение в прессе. – В другом месте загорелся телеграфный аппарат; в Бостоне язык пламени вспыхнул на самописце телеграфного устройства”[382]382
  Urmy, King of Day. Р. 79.


[Закрыть]. Двенадцатого марта 1989 года потоки электричества, струящиеся в 60 милях над землей, ударили в электрическую систему Квебека и менее чем за минуту вывели из строя половину генерирующей системы; отключение продлилось более девяти часов, оставило 7 млн человек без электричества и стоило провинции от 3 до 6 млрд долларов[383]383
  См.: Odenwald, The 23rd Cycle. Р. 8ff, 70.


[Закрыть]. Ввиду все возрастающей роли электроники, спутников и подобных технологий можно ожидать еще больших проблем, особенно в связи со стихийной природой солнечных вспышек: иногда ученым остается всего полчаса, чтобы поднять тревогу (во время войны во Вьетнаме большое количество мин, сброшенных в гавани Хайфона, взорвались одновременно в ответ на крупную вспышку на Солнце). Даже огромная солнечная буря 1989 года была в три раза менее мощной, чем та, которую наблюдал Ричард Кэррингтон сто тридцать лет назад, когда 20 млрд протонов пронизали каждый квадратный дюйм нашей атмосферы. Следующий солнечный максимум ожидается осенью 2013 года и будет самым значительным с 1906 года.

Мне показалось хорошей идеей вернуться назад к Эдди и его древесным кольцам, чтобы проверить сегодняшние взгляды. В январе 2005 года я посетил Майка Байи, почетного профессора в Школе географии, археологии и палеологии Университета Квинс (Белфаст), специалиста по дендрохронологии. Несмотря на составленную им таблицу древесных колец, простирающуюся на 7 тыс. лет назад, Байи демонстрирует здоровый скептицизм (и язвительный юмор) в отношении собственной научной области. “Мы в самом деле не знаем, какова связь между солнечными пятнами и древесными кольцами, – признается он, пока мы сидим над различными бумагами в его тесном кабинете примерно того же размера, что у отца Касановаса, но на другом конце спектра чистоты. – Эдди предполагает, что до начала древесной хронологии не было “глобальных событий”, затем обнаруживается, что они были. Кроме того, следует быть аккуратнее: солнечный цикл в 22,2 года не превращается автоматически в два одинадцатилетних цикла”[384]384
  В конце ХХ века выражение “солнечные пятна” стало у экономистов обозначением любой внешней неопределенности, запускающей кризисный процесс – неожиданное произвольное событие, которое, изменяя ожидания, ведет к экономическому спаду. Тогда происходит смена восприятия. Роже Генери, специалист по солнечным пятнам как части теории хаоса, писал: “Идея равновесия солнечных пятен стала одной из наиболее важных… в экономической теории последних тридцати лет. Она заставила нас пересмотреть понимание экономических флуктуаций, динамических экономик и гипотезы рациональных ожиданий”. “Теория солнечных пятен” развилась от ущерба до полезного инструмента описательной экономики. См.: Roger Guesnerie, Assessing Rational Expectations: Sunspot Multiplicity and Economic Fluctuations. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2001. Р. 1.


[Закрыть].

С этими словами он поднялся с кресла, отодвинув два кусочка камня и стопку студенческих работ, чтобы отыскать тоненький журнал The Three-Ring Bulletin (“Бюллетень древесных колец”), где опубликована большая статья двух исследователей из Аризонского университета[385]385
  Valmore C. La Marche, Jr., Harold C. Fritts, Tree-Rings and Sunspot Numbers, Tree-Ring Bulletin. Vol. 32. 1972. Р. 19–33.


[Закрыть]. “Это вышло в 1972 году, – говорит Байи, стоя надо мной, пока я читаю. – С тех пор ничего лучше не выходило”. Эдди опубликовал свое основополагающее сочинение четырьмя годами позже и даже не упомянул эту работу. Он снова уселся в кресло: “Конечно, солнечные пятна, вероятно, действительно воздействуют на климат, но это касается и многих других факторов…” На мгновение он погружается в собственные мысли: “Мы не знаем, какой эффект вызывают вулканы. У нас нет точных сведений о цунами прошлых лет или о том, как часто Земля сталкивалась с чем-то в космосе, но люди считают, что только псих будет обо всем этом беспокоиться”[386]386
  См.: Mike Baillie, Tree-Rings Focus Attention on Global Environmental Events That Could Be Caused by Extraterrestrial Forcing, School of Archaeology and Palaeoecology, Queen’s University, Belfast. См. также: P. D. Jones, E. Mann, Climate over Past Millennia, Review of Geophysics. 2004. Май. Р. 21.


[Закрыть].

Он вовсе не производит впечатления психа. Байи говорил об этом за несколько лет до извержения Эйяфьятлайокудль в апреле 2010-го, но выброс индонезийской Тамборы в 1815 году был гораздо сильнее – настолько велик, что треть вулкана обратилась в камни и пыль. Возможно, это было самое крупное извержение в истории: 10 тыс. человек погибли сразу, когда пепел и серная кислота ударили в атмосферу столбом высотой в 27 миль. Глобальные температуры упали, цены на пищу взлетели, в Европе вспыхивали бунты, голод и эпидемии[387]387
  См.: Paul Simons, Summer 1816, London Times. 2008. 1 октября. Р. 9.


[Закрыть]. Байрон написал поэму о погасшем солнце: “Я видел сон… Не все в нем было сном. / Погасло солнце светлое, и звезды / Скиталися без цели, без лучей / В пространстве вечном; льдистая земля / Носилась слепо в воздухе безлунном”[388]388
  Пер. И. Тургенева.


[Закрыть].

Так что не очень помогает, когда ученые предлагают сразу много циклов и сопоставляют их с многими событиями: кроме одиннадцатилетнего цикла Солнце предположительно обнаруживает двадцатисеми– и стопятидесятичетырехдневные циклы, двадцатилетний цикл магнитной смены полярностей (открытый Хейлом), цикл Гляйсберга, около восьмидесяти лет, и двухсотлетний цикл Сьюсса (или Де Фриза). Очевидно, на многие вопросы еще нет ответов. Тем временем постоянно возникают новые направления исследований. Недавние данные с SOHO свидетельствовали, что поток газа, влияющий на магнитные поля в районе солнечных полюсов, может отвечать за отсутствие пятен, вспышек и прочих возмущений с 2008 до первой половины 2009 года, что удлинило обычное затишье в конце одиннадцатилетнего солнечного цикла на дополнительные пятнадцать месяцев, когда солнечные пятна практически исчезли[389]389
  См.: Science News. 2010. 10 апреля. Р. 8.


[Закрыть]. Но к середине апреля 2010 года Солнце вновь начало просыпаться, и гигантский коронарный массовый выброс выплеснулся из него на скорости 1,1 млн миль в час и разбился о внешнюю атмосферу Земли, вызвав ослепительные сияния в Арктике и Антарктике – самая впечатляющая солнечная буря за последние три года[390]390
  См.: Paul Simons, Weather Eye, London Times. 2010. 10 апреля. Р. 85.


[Закрыть]. Мы вновь оказались там, откуда начали: Солнце явно формирует климат, но как сильно оно его меняет? Жизненно важный вопрос, учитывая его связь с глобальным потеплением.

Глава 14
Свойства света

Пока я жив, буду размышлять о том, что есть свет[391]391
  Цит. по: Michael Sims, Apollo’s Fire: A Day on Earth in Nature and Imagination. N. Y.: Viking, 2007. Р. 29.


[Закрыть].

Альберт Эйнштейн, 1917 год

Мы говорим “свет”, но видим солнце[392]392
  Пер. Н. Волжиной.


[Закрыть].

Грэм Грин, “Сила и слава”

Вполне понятно, что мой рассказ о Солнце залит светом. Эта глава начинается с попыток человека измерить скорость света, изучает явление цвета, затем сдвигается в область истории культуры, следуя по пути уменьшения яркости света до наступления полной темноты.

Что есть свет? Поэт и философ Эмпедокл, современник Пифагора, проявил блестящую интуицию, предполагая, что свет есть текучая субстанция, но отметил, что из-за высокой скорости мы не замечаем его движения. Как и Платон, он считал, что существовал некий “огонь в глазу” и мы смотрим будто через своего рода светильник. Более традиционное мнение заключалось в том, что предметы испускали частицы света, которые попадали в глаза наблюдателя, свет при этом передавался мгновенно.

Идея о том, что свет может обладать измеримой скоростью, не возникала до 1632 года, когда Галилей в своем “Диалоге о двух главнейших мировых системах” вложил эту мысль в уста наивного Симпличио:

Повседневный опыт показывает, что распространение света совершается мгновенно. Если вы наблюдаете с большого расстояния действие артиллерии, то свет от пламени выстрелов без всякой потери времени запечатлевается в нашем глазу в противоположность звуку, который доходит до уха через значительный промежуток времени[393]393
  Пер. А. Долгова.


[Закрыть].

Галилей был уверен, что свет обладает конечной скоростью, но его эксперименты были довольно неточными (он просто ставил два светильника на вершинах холмов менее чем в миле друг от друга), и он даже не приблизился к оценке той невероятной скорости, что в действительности имеет место. Первая серьезная оценка, сделанная датским астрономом Оле Ремером (1644–1710), составляла около 220 тыс. км в секунду, но она осталась в тени дискуссии между Гюйгенсом и Ньютоном о волновой и корпускулярной природе света. В 1728 году английский ученый Джейм Брэдли, исходя из предположения, что скорость распространения света в 10 тыс. раз превышает скорость перемещения Земли по орбите, пришел к удивительно близкой цифре в 295 тыс. км / с, что означало семь с половиной минут на дорогу от Солнца до Земли.

Почти столетие спустя дальнейшие эксперименты французских физиков Ипполита Физо и Леона Фуко (один использовал вращающиеся зубчатые колеса, другой – вращающиеся зеркала) показали цифру 309 тыс. км / с[394]394
  Вращающееся колесо Физо имело небольшие прорези. Свет от источника отражался от зеркала и, если колесо вращалось достаточно быстро, возвращался через другое отверстие. Скорость рассчитывалась из расстояния между зеркалом и колесом, скоростью вращения последнего и расстоянием между прорезями. Фуко модифицировал метод Физо и сделал вращающимся само зеркало. Луч от источника света падал на зеркало, отражался на далекое второе зеркало (неподвижное и вогнутое) и вновь попадал на вращающееся. При вращении зеркала на достаточно большой скорости луч падал с небольшим сдвигом. Скорость света могла быть измерена с учетом скорости вращения зеркала, размером сдвига и расстоянием между зеркалами. См.: Katie McCullough, Speed of Light Formal Report (The Foucault Method), http://njas.org/ projects/speed_of_light/cache/2/lightspeedformal.htm


[Закрыть]. В 1859 году последовало открытие Густава Кирхофа (1824–1887), физика из Восточной Пруссии, – он показал, что изучение света, излучаемого небесными телами, может дать много информации о самих телах. Это стало важной вехой и заложило основу новой научной дисциплины – астрофизики, что совпало с еще одним научным прорывом – уравнениями Максвелла, которые Эйнштейн назвал “самым глубоким и плодотворным достижением в физике со времен Ньютона”. Великий шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) открыл, что частица света (фотон) в действительности является пучком электрических и магнитных полей. Как отмечает физик Митио Каку, “Максвелл внезапно понял, что все – и сияние летнего восхода, и яростные лучи заходящего солнца, и ослепительные цвета радуги, и звезды на ночном небосклоне – можно описать при помощи волн, которые он небрежно изобразил на клочке бумаги”[395]395
  Пер. Н. Лисовой.


[Закрыть]. Максвелл смог вычислить скорость света исходя из базовых параметров электричества и магнетизма. А еще позже квантовая физика покажет, что, хотя в пространстве свет ведет себя как волна, при столкновении с материей он проявляет свойства частицы.

В 1887 году Альберт Майкельсон (1852–1931), польский еврей, бежавший в США, модифицировал эксперимент Фуко и получил величину скорости света, равную 297 тыс. км / с – в двадцать раз точнее Фуко и достаточную для того, чтобы сделать ученого знаменитым[396]396
  Dorothy Michelson Livingston, The Master of Light. Chicago, 1973; Joel Achenbach, The Power of Light, National Geographic. 2001. Октябрь. Р. 15.


[Закрыть]. В 1880-е годы полагали, что световые волны распространяются через “люминофорный” (светоносный) эфир, который считался невидимым и вездесущим. В сотрудничестве с химиком Эдвардом Морли (1838–1923) Майкельсон выдвинул гипотезу того, что свет не нуждается ни в какой среде, а его скорость постоянна и ни от чего не зависит: луч света фары движущегося поезда не будет двигаться быстрее, чем свет станционного фонаря. В этом он перестарался, и Эйнштейн потом доказал, что скорость все-таки может меняться: в глубоком космосе, в абсолютном вакууме и далеко от массивных тел свет будет двигаться медленнее, чем вблизи Земли или других крупных тел (но дело не только в массе – сквозь алмаз свет также движется почти в два раза медленнее).

До недавнего времени самая низкая скорость света была зафиксирована на отметке около 60 км / ч – медленнее, чем велогонщик, – при прохождении через натрий при температуре –272 °C. В 2000 году в Гарварде ученым удалось остановить свет посредством конденсата Бозе – Эйнштейна (агрегатное состояние вещества, состоящего из сильно охлажденных бозонов)[397]397
  John Lloyd, John Mitchinson, The Book of General Ignorance. London: Harmony, 2007. Р. 57.


[Закрыть]. Так что свет не только может перемещаться на разных скоростях, удивительным образом он может и вовсе остановиться.

В 1802 году, два года спустя после открытия Уильямом Гершелем инфракрасного излучения, английский физик Уильям Уолластон (1766–1828) обнаружил, что, если пропустить солнечный свет через тонкую щель, а затем через призму, полученный спектр обнаруживает серию параллельных черных линий, похожих на щели между клавишами фортепиано; не прошло и двенадцати лет, как Йозеф Фраунгофер показал, что разные длины волн порождают разные цвета, и сопоставил цвета с количественной мерой, что позволило “разметить” видимый спектр (слово принадлежало Ньютону). Цвет с самой короткой длиной волны был фиолетовым, с самой длинной – красным, остальное размещалось между этими двумя уходящими в невидимость крайностями[398]398
  Наши глаза, содержащие каждый по 125 млн сенсоров, – хорошие детекторы, но небольшие. Сетчатка – подобие экрана на задней стенке глаза, куда хрусталик отбрасывает изображение, – состоит из двух типов элементов. Палочки воспринимают форму, а колбочки (названные так из-за конической формы, напоминающей колбу) – цвет. Животные, ведущие преимущественно дневной образ жизни, имеют смесь колбочек и палочек, а сетчатка ночных созданий состоит практически только из палочек. Совы, например, воспринимают мир в основном в монохромном режиме, но зато могут это делать при такой низкой освещенности, при которой прочие животные уже ничего не видят (см.: David Attenborough, The Private Life of Plants. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 1995. Р. 102). У большинства позвоночных два типа колбочек, у многих птиц, черепах и рыб их четыре-пять. Люди получают восприятие цвета из трех разных видов рецепторов (колбочек) в глазной сетчатке. В зависимости от степени их стимуляции наша зрительная система создает цвета, которые мы видим.


[Закрыть].

Фраунгофер в отличие от своих предшественников заметил нечто неожиданное в призматическом спектре: “Почти бесконечное число широких и узких вертикальных линий, которые были темнее, чем остальное цветное изображение”. Удивленный этим открытием – некоторые линии казались абсолютно черными, – он убедился, что это не оптическая иллюзия, а “провалы” в солнечном спектре, указывающие на отсутствие определенных химических элементов в самом Солнце. Поскольку линии двух разных элементов никогда не совпадают, он смог исследовать отдельные спектры и таким образом идентифицировать элементы.

В 1854 году американец Дэвид Алтер довел эту мысль до логического завершения. Он предположил, что каждый элемент имеет собственную картину цветных линий, уникальную “подпись”. Историк науки Стюарт Кларк объясняет важность этого открытия: “Если бы астрономы знали, какие испарения какие линии спектра производят, они бы получили невероятный инструмент – способность определять химический состав небесных тел”[399]399
  Stuart Clark, The Sun Kings. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 2007. Р. 94.


[Закрыть]. Через несколько лет Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен (навсегда прославившийся бунзеновой горелкой – не его изобретением, но названным в его честь)[400]400
  Бунзен был одним из величайших экспериментаторов. Еще в молодости он работал с образцом цианида какодила, который взорвался и, разбив защитную маску, повредил правый глаз ученого, едва не убив его самого. Это не смогло остановить Бунзена, и к 1861 году он уже выделил в составе Солнца натрий, кальций, магний, железо, хром, никель, барий, медь и цинк. Он говорил, что у него никогда не было времени на женитьбу, хотя, может быть, его статус холостяка легче объяснить неприятным запахом химикатов, постоянно сопровождавшим Бунзена. Жена одного из коллег ученого говорила: “Бунзена надо сперва вымыть, а потом я бы его расцеловала, он такой очаровательный”.


[Закрыть]объединили призму и телескоп в новый прибор, названный ими спектроскопом. Однажды по случайному капризу они направили его на пожар в соседнем Мангейме и обнаружили в огне присутствие бария и стронция. Но если они могли анализировать состав ближайшего пожара, почему нельзя было проанализировать солнечную поверхность? Еще несколько экспериментов, и они это сделали. Они предположили, что черные линии Фраунгофера происходят от поглощения отдельных волн солнечной атмосферой, а поверхность Солнца состоит из раскаленной жидкости, изучение которой позволит узнать ее состав[401]401
  См.: Duncan Steel, Marking Time. Р. 145–50. См. также: Mick O’Hare, ed., Why Don’t Penguins’ Feet Freeze? And 114 Other Questions. London: Profile, 2006. Р. 154–55.


[Закрыть]. Они добились того, что Конт считал невозможным, – исследовали химический состав объектов, не отщипнув у них ни кусочка для анализа[402]402
  Clark, Sun Kings. Р. 96.


[Закрыть].

Назовите это “Астрономия за пределами видимого спектра”

В то же время, когда Кирхгоф и Бунзен были заняты развитием идей Фраунгофера, Джон Тиндаль (1820–1839), еще одна крупная фигура физики XIX века, обнаружил, что, когда луч проходит через чистую жидкость, содержащую взвесь маленьких частичек, короткие синие волны рассеиваются сильнее, чем длинные красные: чистое безоблачное дневное небо выглядит голубым потому, что частицы воздуха рассеивают синий свет сильнее, чем красный[403]403
  Возможно, это и не совпадение, что наше зрение видит в небе чистый оттенок: мы эволюционировали в контексте нашей окружающей среды, и способность различать естественные цвета, очевидно, является одним из преимуществ в борьбе за выживание. Вместе с тем “синева” оставалась без специального внимания вплоть до самых недавних времен: огромное число упоминаний неба в Ригведе, греческом эпосе, Библии обходится без всякого называния цвета (см.: Richard M. Bucke, Cosmic Consciousness. Secaucus, N. J.: University Books, 1961, цит. в: Peter Matthiessen, The Snow Leopard. N. Y.: Viking, 1978. Р. 98). “Физики обнаружили, что рассеяние света молекулами воздуха порождает оттенок и интенсивность небесной синевы, а рассеяние частицами крупнее молекул устраняет цвет, и мы наблюдаем молочно-белое небо” (Elizabeth Wood, Science for the Airplane Passenger. Boston: Houghton Mifflin, 1968. Р. 60). Свет в морской воде становится синим, потому что вода поглощает длинные волны на глубине до 65 футов; если порезаться на определенной глубине, кровь не будет выглядеть красной (Encyclopedia Britannica, 10th edition, Meteorology. Р. 278–79).


[Закрыть].

Солнце превосходит по яркости 85 % звезд Млечного Пути (большинство из которых красные карлики), но самый яркий постоянный свет на планете вовсе не от Солнца, а от “Небесного столба” в казино “Люксор” в Лас-Вегасе: он направлен прямо в небо и питается от тридцати девяти ксеноновых ламп по 70 тыс. ватт каждая (и размером примерно со стиральную машину). Инженер комплекса объяснял, что каждую ночь перед включением главного прожектора тридцать секунд мигают специальные предупреждающие огни: “Мы не хотим застать врасплох какого-нибудь пилота”[404]404
  National Geographic. 2001. Октябрь. Р. 33. У Лас-Вегаса и Солнца есть общее необычное свойство – изобилие неонового свечения. В 2005 году ученые обнаружили, что этот элемент, пятый по распространенности во вселенной, содержится в Солнце в троекратном относительно предыдущих оценок количестве (Natural History. Октябрь. 2005. Р. 11). Лас-Вегас, вероятно, единственное место на планете, где не рады свету и времени. “Поглощенность игрой заставляет пренебрегать такими бренностями, как лунные и солнечные циклы, – пишет Энтони Холден в классической книге о покере Big Deal. – Дневной свет в Вегасе – это настойчивый и бесцеремонный раздражитель, задерживающий появление неонового ночного света – более яркого, более красивого и гораздо более увлекательного. Ни в одном казино Вегаса вы не встретите часов – еще одна уловка менеджмента, нацеленная на ваш скорейший отрыв от реальности. Единственные часы, которым вы можете следовать в Блестящем Ущелье, – это часы вашего собственного тела… По необъяснимым причинам покеру присуща темнота. Я имею в виду, что довольно странно играть в покер при дневном свете” (Anthony Holden, Big Deal. London: Abacus, 2002. Р. 49, 120). В дебютной книге Чарльза Бока Beautiful Children. N. Y.: Random House, 2008 Лас-Вегас предстает так: “Неон. Галоген. Тягучий жидкий свет. Тысячи и миллионы ватт изливаются через буквы, изогнутые курсивом и полукурсивом, наполняя их и опустошая, а потом начиная все заново. Электрические волны излучаются поп-артовыми фасадами, по сути, меняя природу атмосферы, создавая ночь-мутант: ночь, которая не ночь, а ночной день”. Впрочем, Лас-Вегас – город не сколько тьмы, сколько зловещего света.


[Закрыть].

Но солнечный свет имеет свою мощь; на протяжении веков солдаты учились использовать эту мощь и, наоборот, защищаться от нее. Пока военные действия еще предусматривали какое-то взаимное уважение, солдаты ставили отражающие предметы рядом с ранеными, чтобы противник не стрелял. Но чаще, конечно, солнечный свет использовался в наступлении. В 1805 году во время битвы при Аустерлице Наполеон приказал своим войскам покинуть главенствующую позицию на вершине небольшого холма, уступив поле объединенной австро-русской армии. На следующее утро французские батальоны были удачно скрыты туманом, а противник красовался в ярком утреннем свете прекрасной мишенью. Семью годами позже на поле битвы у Бородина Наполеон сделал намек победителя на “солнце Аустерлица”. Он приказал кавалеристам надеть белые чулки поверх шлемов, иначе солнечные отблески позволили бы артиллерии противника найти цель на приличной дистанции[405]405
  См.: Christopher Hibbert, The Great Mutiny: India, 1857. London: Penguin, 1980. Р. 147; Bernard Cornwell, Sharpe’s Rifles: Richard Sharpe and the French Invasion of Galicia, January 1809. London: Penguin, 1989. Р. 86.


[Закрыть].

Отраженный свет был реальной опасностью на поле боя, особенно в дни цветных мундиров. А потом началось внедрение и развитие подзорных труб и биноклей, а также повышение дальнобойности, точности и убойной силы оружия. Э. Несбит в одном из своих романов описывает разговор детей с артиллеристами, отправляющимися на бурскую войну. Дружелюбный командир батареи рассказывает, что с появлением винтовки любая дополнительная видимость – это смертельный риск: “Пушки будут раскрашивать в цвет грязи, да и люди тоже будут одеты в такие цвета”[406]406
  Edith Nesbit, The Wouldbegoods. London: Puffin, 1996. Гл. 3. Bill’s Tombstone.


[Закрыть]. Термин “цвет грязи” был заменен словом “хаки” (со значением “грязный” на языке хинди), которое стало синонимом полной потери войной всякого подобия гламура. Известный католический поэт Шарль Пеги был убит прямым выстрелом в голову в битве при Марне (сентябрь 1914-го), когда достал полевой бинокль для осмотра позиций противника. На протяжении всей войны французы продолжали носить свои цвета – синие куртки и красные штаны, идеальные мишени для вражеских пулеметчиков. Но эта война стала поворотным пунктом: к 1914 году Британия уже переодела свои войска в хаки, вскоре за ней последовали и остальные.

Солнечный свет может обнаруживать, но может и скрывать. В воздушном бою пилоты стараются занять такую позицию, чтобы солнце слепило противника[407]407
  См.: Air Vice Marshal J. E. Johnson, The Story of Air Fighting. London: Chatto, 1964. Р. 24–25.


[Закрыть]. Тот же принцип применим на море: 1 ноября 1914 года у берегов центрального Чили эскадра Королевского военно-морского флота из четырех кораблей под командованием контр-адмирала Крэддока навязала бой восьми немецким кораблям, находившимся под командованием его друга вице-адмирала фон Шпрее. Каждый маневрировал таким образом, чтобы полуденное солнце било в глаза противника – серьезная помеха в дорадарную эпоху, когда от действий наводчика и корректировщика зависело очень многое. Военный историк описывает произошедшее: “Крэддок попытался быстро начать огневую дуэль, пока солнце стояло за ним и слепило германских артиллеристов, но фон Шпрее, обладая более быстрыми кораблями, держался вне зоны поражения британских пушек и оттягивал бой до тех пор, пока солнце не село”[408]408
  См.: Geoffrey Bennett, Coronel and the Falklands. Edinburgh: Birlinn, 2000. Р. 13, 28.


[Закрыть].

“Мы оказались силуэтами на фоне закатного неба, – вспоминал офицер одного из выживших кораблей, – чистый горизонт позади показывал всплески от падающих снарядов, в то время как корабли противника виделись смазанными длинными черными пятнами, еле различимыми на фоне сгущавшейся темноты”. Немцы атаковали. В этом первом (с 1812 года) британском поражении на море потери составили 1654 человека. С немецкой стороны было ранено три моряка[409]409
  Солнечные лучи могут собирать жатву и в мирное время. Молодой Боб Дилан разбил свой мотоцикл Triumph 500 на вершине холма неподалеку от Вудстока. Он рассказывал драматургу Сэму Шепарду, что “ехал прямо на солнце и посмотрел на него, хотя мне еще в детстве говорили никогда не смотреть прямо на солнце, потому что ослепнешь”. В августе 1947-го писатель Джон Дос Пассос ехал с женой на автомобиле через штат Коннектикут и в результате такой же временной слепоты столкнулся с припаркованным на обочине грузовиком. Дос Пассос ослеп на правый глаз и потерял жену (этот трагический эпизод позднее превратился в художественное произведение; Sam Shepard, A Short Life of Trouble, первоначальная публикация в Esquire, 1987, перепечатано в Jonathan Cott, ed., Bob Dylan: The Essential Interviews. N. Y.: Wenner Books, 2006. Р. 365; John Dos Passos, The Fourteenth Chronicle: Letters and Diaries of John Dos Passos, ed. Townsend Ludington. Boston: Gambit, 1973. Р. 567.


[Закрыть].

Солнце вмешивается и в спорт. На автогонках NASCAR при жарком солнце лучше происходит сцепление покрышек с почвой. Напротив, в американском футболе и бейсболе дешевые зрительские места, выцветшие на солнце, очень часто упоминаются в качестве причины, помешавшей игроку поймать мяч[410]410
  По поводу воздействия тени и света на бейсбол в Соединенных Штатах см.: John Branch, Postseason’s Afternoon Start Times Put Shadows in Play, The New York Times. 2009. 7 октября. B17.


[Закрыть]. И не только поймать. Однажды Харди, мировая величина в теории чисел и любитель крикета, оказался на главном крикетном стадионе Lord’s. Там он стал свидетелем того, как игрок с битой был ослеплен солнечным зайчиком из неизвестного источника. В конечном итоге источник был установлен – им оказался “большой нагрудный крест, покоившийся на животе у внушительных размеров священнослужителя. Судья вежливо настоял на том, чтобы крест был снят”, к удовольствию антиклерикала Харди[411]411
  C. P. Snow, Variety of Men. N. Y.: Scribner’s, 1967. Р. 22.


[Закрыть].

Солнечное вмешательство бывает и оправданием неправильных решений, я сам стал жертвой этого. В 1994 году чемпионат Содружества по фехтованию проводился в большом шале на горном курорте в 75 милях от Ванкувера. Это было потрясающее место, покрытые снегом горы дополняли белоснежную форму фехтовальщиков. Я входил в команду Северной Ирландии. К вечеру в сабельной секции оставалось восемь участников. Выходя на бой с канадским противником, я знал, что победитель получает как минимум бронзовую медаль. Схватка шла с переменным успехом, мы дошли уже до четырнадцати касаний, оставалось одно решающее. Противник атаковал, я парировал и сделал выпад. Поскольку он не защитился, а перешел в новую атаку, я понял, что удар был мой. Но я не учел судью. В международных соревнованиях национальность судьи не всегда принимается в расчет, а наш оказался канадцем. Он сказал, что не может присудить удар, поскольку из-за солнца невозможно было увидеть, парировал ли я должным образом первый выпад. Поскольку солнце садилось за его спиной, а освещение в зале было хорошее, это решение было сложно принять, многие мои соратники по команде не сдержали громкого негодования. В итоге был назначен новый раунд, и на этот раз мой оппонент сделал удачный выпад и выиграл схватку, а в конце и золото.