Хиросима, 1945: забытая запись в журнале показала, как быстро планета может погрузиться в ядерную зиму

Споры о том, способна ли ядерная война вызвать «ядерную зиму», не утихают до сих пор: климатические модели дают расходящиеся результаты. Единственный «натурный эксперимент» такого рода состоялся более 80 лет назад. Неожиданную подсказку исследователи обнаружили в короткой записи бортового журнала бомбардировщика «Энола Гэй», сбросившего бомбу на Хиросиму.

Охлаждение на 50 градусов

«Облако рассеялось», — отметил штурман Теодор Ван Кирк в 10:52 6 августа 1945 года. За 97 минут до этого в Хиросиме взорвалась атомная бомба «Малыш», сброшенная экипажем Б-29 «Суперфортресс»; имя «Энола Гэй» самолету дал лётчик Пол Тиббетс в честь своей матери.

По городу пронёсся огненный шторм, в воздух поднялся столб сажи и дыма. Более 80 лет эта запись оставалась без внимания, но именно она позволила учёным рассчитать высоту выбросов — ключевой показатель для гипотезы ядерной зимы. Почти сорок лет назад, в 1983–1985 годах, её независимо друг от друга выдвинули учёные СССР и США.

Идея опирается на опыт Второй мировой войны: ковровые бомбардировки Гамбурга и Дрездена союзниками вызывали так называемый огненный шторм. Учёные предположили, что при ядерных ударах по городам критическая масса таких пожаров будет превышена, а дым и сажа поднимутся в стратосферу и надолго закроют Солнце.

Климатические модели показали снижение температуры на Земле на 20–50 градусов. Это означало, что страна, начавшая войну, погибнет от собственных или чужих ударов — а вместе с ней и вся человеческая цивилизация.

Судьба растительного и животного мира планеты будет зависеть от сезона. По расчётам российских учёных, если война начнётся в июле, вся растительность Северного полушария погибнет полностью, Южного — частично. Если в январе, то в Европе, Сибири и Северной Америке исчезнет от 25 до ста процентов растительности. Степи потеряют около 90 процентов растений, тропические леса — полностью. Животные умеренных и высоких широт вымрут от холода и голода.

Океан пострадает меньше. Его поверхность охладится лишь на 1,2 градуса. Но из-за падения освещённости резко сократится фитопланктон.

В долгосрочной перспективе леса сменятся травами и болотами. Это резко снизит устойчивость биосферы. Через 30 лет после войны уровень CO2 в атмосфере вырастет в 1,6 раза, а температура — на 1,3 градуса. Климат станет менее стабильным.

Ложная тревога?

Расчёты убедили не всех. По мнению критиков, сажа от пожаров не поднимется так высоко в стратосферу и будет быстро вымыта обычными дождями.

В 1991 году во время войны в Персидском заливе иракская армия подожгла более 600 нефтяных скважин в Кувейте. Знаменитый учёный Карл Саган прогнозировал, что это может вызвать локальный аналог ядерной зимы и нарушить муссоны в Азии. Однако этого не произошло.

Выяснилось, что дым действительно поглощал от 75 до 80 процентов солнечной радиации, но этот эффект был строго региональным, а не глобальным. Сажа не поднялась в стратосферу (как предсказывали модели ядерной зимы), а осталась на относительно небольших высотах (до 6100 метров). Из-за погодных условий и процессов вымывания частиц облаками время жизни дыма в атмосфере оказалось коротким.

Учёные, исследовавшие последствия пожаров в Кувейте, пришли к выводу, что исходные компьютерные модели сторонников теории «ядерной зимы» использовали сильно завышенные параметры выбросов и поведения сажи в атмосфере.

В 2018 году группа исследователей смоделировала взрыв атомной бомбы мощностью 15 килотонн над Атлантой. Учёные пришли к выводу, что большая часть сажи останется в нижних слоях атмосферы. То есть глобального похолодания не будет.

Тем не менее расчёты, основанные на компьютерных моделях и пожарах, вызванных неядерными причинами, не могли поставить точку в споре. Проверить это можно было только на реальном примере. К несчастью, такой есть.

Дымка и преломление

История знает всего два случая боевого применения атомной бомбы. Для проверки гипотезы мог бы пригодиться лишь один: в Нагасаки не возникло огненного шторма. Высоту выбросов в Хиросиме пытались установить по сохранившимся фотоснимкам, но расчёты не представлялись надёжными. По мнению авторов новой работы, запись, сделанная Ван Кирком спустя 97 минут после взрыва, решает эту проблему. Научная статья Дэвида Ромпса из Калифорнийского университета в Беркли и его коллег опубликована в Geophysical Research Letters.

Учёные установили, что экипаж перестал наблюдать облако не из-за того, что самолёт ушёл за горизонт, а из-за дымки в атмосфере. О наличии такой дымки сообщал другой исторический документ — служебная записка американского генерала Лесли Гровса, сделанная в тот же день.

Исследователи рассчитали, на каком расстоянии лётчик ещё мог видеть верхушку облака, если она находилась на разной высоте. Затем они нашли высоту, при которой облако оставалось бы заметным с самолёта в момент наблюдения.

Для расчёта понадобились три основных параметра: расстояние от бомбардировщика до Хиросимы, высота полёта и свойства атмосферы. Расстояние оценили примерно в 750–764 километра по данным бортового журнала и маршрута самолёта. Высоту полёта восстановили по записям: около 7,4 километра. А состояние атмосферы взяли из метеорологических архивов. Учёные повторили расчёт сто тысяч раз, немного меняя исходные значения в пределах возможной погрешности.

В результате медианная оценка составила 12,1 километра. Но исследователи отдельно рассчитали более осторожную границу: с вероятностью 95 процентов верхушка огненного облака находилась не ниже 11,3 километра.

Стратосфера начинается примерно на высоте от десяти до 12 километров над поверхностью Земли. Точная граница зависит от широты и времени года: у полюсов она может опускаться примерно до восьми-десяти километров, а в тропиках подниматься до 16–18.

Поэтому оценка высоты столба над Хиросимой — не менее 11,3 километра — означает, что его верхушка могла достигнуть нижней границы стратосферы или оказаться совсем рядом с ней. Однако авторы оговариваются: сколько именно сажи было на разных высотах и какая её доля могла попасть в стратосферу, по этим данным установить нельзя.

«Удивительно актуально»

Один из первых советских разработчиков модели ядерной зимы, главный научный сотрудник Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН Александр Гинзбург в комментарии для РИА Новости отметил своеобразность исследования: наблюдения 80-летней давности обрабатываются с помощью вычислительных возможностей современной науки.

«Высота дымного столба зависит от множества факторов — от интенсивности пожаров, метеорологических условий. И всегда найдутся те, кто скажет: вот вы не всё учли, и поэтому ваши научные соображения не очень серьёзны. Но здесь принципиально важно установить факт, что развитие событий, при котором выбросы достигают стратосферы, возможно. Сегодня широко обсуждаются возможные атмосферные эффекты гипотетических региональных ядерных конфликтов, где могут применяться небольшие заряды, сравнимые со сброшенной на Хиросиму бомбой. Поэтому работа удивительно актуальна», — говорит учёный.

Остаётся лишь надеяться, что выводы исследования никто и никогда не проверит на практике.

Справочная информация

Стратосфера — слой атмосферы, расположенный примерно от 10–12 до 50 километров над земной поверхностью. В отличие от тропосферы, в ней почти не образуются облака и осадки, а частицы и газы задерживаются значительно дольше. Именно поэтому попадание сажи в стратосферу считается критическим условием для долгосрочного затемнения и похолодания: оказавшись выше уровня погодных процессов, выбросы не вымываются дождями и могут влиять на климат годами.