Ядерная зима

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Я́дерная зима́ — гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу некоторого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве нескольких ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей[1][2][3][4].

Рождение теории[править | править вики-текст]

Загрязнение воздуха в Китае, по мнению учёных, напоминает ядерную зиму[5]

Возможность возникновения ядерной зимы впервые была предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом[2] в США. Позже эту гипотезы подтвердили модельными расчётами Вычислительного центра АН СССР. Эта работа была проведена академиком Н. Н. Моисеевым и профессорами В. В. Александровым[6] и Г. Л. Стенчиковым[7]. Ядерная война возможно приведёт к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10 000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10 000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз и время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца. При мощности ядерных взрывов в 100 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, а характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура должна снизиться на 15 градусов)[8][9]. В отдельных районах Земли похолодание может достигнуть 30-50 градусов.

Эти работы получили широкий общественный резонанс в широкой печати разных стран[10]. Впоследствии ряд физиков оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила.

Современные расчёты[править | править вики-текст]

В современных работах 2007, 2008 гг. компьютерное моделирование показывает, что небольшая ядерная война, когда каждая воюющая сторона использует около 50 зарядов (примерно 0,3 % от текущего мирового арсенала на 2009 год), каждый из которых по мощности равен бомбе, взорванной над Хиросимой, взрывая их в атмосфере над городами, даст беспрецедентный климатический эффект, сравнимый с малым ледниковым периодом[11].

Согласно подсчётам американских учёных Оуэна Туна и Ричарда Турко, Индо-Пакистанская война с использованием боезарядов суммарной мощностью 750 кт привела бы к выбросу в стратосферу 6,6 млн тонн сажи. Такой степени загрязнения достаточно, чтобы температура на Земле опустилась ниже, чем в 1816 годуГод без лета»). Обмен ядерными ударами между Россией и США с использованием 4400 зарядов мощностью не более 100 кт каждый привел бы к выбросу 150 Мт сажи, тогда как используемая модель расчёта показывает, что уже 75 Мт сажи в стратосфере приведут к мгновенному падению значения потока энергии на м² земной поверхности, 25-процентному сокращению осадков и падению температуры ниже значений плейстоценового ледникового периода. Подобная картина сохранялась бы не менее 10 лет, что привело бы к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства[12].

Критика[править | править вики-текст]

Концепция «ядерной зимы» основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, подробное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как местные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995[13](недоступная ссылка с 11-11-2016 (21 день)), работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ[14]). Противники концепции «ядерной зимы» ссылались на то обстоятельство, что в ходе «ядерной гонки» в 19451998 гг. в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей[15]. В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле «ядерная война» уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе.

Однако фундаментальные отличия ядерных испытаний от обмена ударами состоят в том, что[источник не указан 21 день]:

  • Испытания производились над пустыней или водой и не вызывали массовых пожаров и огненных штормов, пыль поднималась в атмосферу только за счёт энергии ядерного взрыва, а не энергии, накопленной в сгораемых материалах, для выделения которой ядерный взрыв является лишь «спичкой».
  • При испытаниях поднималась в основном тяжёлая пыль из раздробленных и оплавленных горных пород, имеющая большую плотность и высокое отношение массы к площади, то есть склонная к быстрому оседанию. Сажа от пожаров имеет меньшую плотность и более развитую поверхность, что позволяет ей дольше удерживаться в воздухе и подниматься выше с восходящими потоками.
  • Испытания были растянуты по времени, а в случае войны пыль и сажа будут выброшены в воздух одномоментно.

Вместе с тем, по мнению противников концепции «ядерной зимы», такие расчёты не учитывают разработанные ещё в 1960-е годы контрсиловые сценарии ядерного конфликта. Речь идет о вариантах ведения военных действий, когда целями для ядерных ударов выступают только пусковые установки противника, а против его городов ядерное оружие не применяется.

Выброс сажи в стратосферу как причина «ядерной зимы» также критикуется как маловероятное событие. При поражении современного города выброс сажи рассчитывается по принципу использования схемы лесного пожара с учётом гораздо большего количества топлива, существующего на той же территории. Поскольку пламя во время пожара гораздо быстрее распространяется по вертикали, чем по горизонтали, то стоящие здания образуют благоприятные условия для возникновения массовых пожаров. В статье И. М. Абдурагимова[16](недоступная ссылка с 11-11-2016 (21 день)) приводится жесткая критика по количеству сажи, который выделится в результате полномасштабной ядерной войны. По его мнению мощность термоядерного оружия настолько велика, что при поражении современного города поверхность оплавляется и «сравнивается с землей», тем самым погребая пожароопасный материал под несгораемыми остатками строений.

Природные аналогии[править | править вики-текст]

Выбросы большого количества сажи во время извержений вулканов имеют значительно меньший эффект на климат.Например, во время извержения вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава в 1815 году было выброшено около 150 км³ сажи. Значительное количество вулканического пепла оставалось в атмосфере на высотах до 80 км в течение нескольких лет и вызывало интенсивную окраску зорь, но глобальная температура упала лишь на 2,5 °C. Последствия этого явления, конечно, были весьма тяжелы для сельского хозяйства, уровень которого в то время был весьма примитивным по современным понятиям, но всё же не привели к депопуляции регионов, где население голодало в результате неурожаев[17].

Изменение радиационного воздействия аэрозольных частиц в атмосфере и на поверхности снега и льда. В качестве независимых компонентов показано воздействие сажи, сажи на снегу, органического углерода (ОУ), вторичных органических аэрозолей (ВОА), нитратов и сульфатов[18].

Также теория ядерной зимы не учитывает парниковый эффект от гигантских выбросов углекислого и других парниковых газов вследствие массового применения ядерного оружия, а также то, что в первое время после войны падение температуры от прекращения доступа к солнечному свету будет компенсироваться огромными тепловыми выбросами от пожаров и самих взрывов.

Как минимум, с начала 1960-х годов и, по крайней мере, до 1990 года наблюдалось постепенное уменьшение количества солнечного света, достигающего поверхности Земли, это явление называют глобальным затемнением[19]. Главной его причиной являются пылевые частицы, попадающие в атмосферу при вулканических выбросах и в результате производственной деятельности. Наличие таких частиц в атмосфере создает охлаждающий эффект, возникающий благодаря их способности отражать солнечный свет. Два побочных продукта сжигания ископаемого топлива — CO2 и аэрозоли — на протяжении нескольких десятилетий частично компенсировали друг друга, уменьшая эффект потепления в этот период[20][21].

В изолированных районах с высокой концентрацией сажи, например, в сельских районах Индии, до 50 % потепления у поверхности земли маскируются облаками из сажи[22]. При выпадении на поверхность, особенно на ледники или на снег и лед в Арктике, частицы сажи приводят к нагреву поверхности за счет снижения её альбедо[23].

Учёный Фред Сингер так высказался на эту тему[24](недоступная ссылка с 11-11-2016 (21 день)):

Я всегда считал «ядерную зиму» научно неподтвержденным обманом, о чём я и говорил в моей дискуссии с Карлом Саганом во время обсуждения в Nightline. Данные, полученные во время нефтяных пожаров в Кувейте, поддерживают эту точку зрения. На самом деле, ядерные взрывы могли бы создать сильный парниковый эффект и вызвать потепление, а не похолодание. Будем надеяться, что мы никогда не узнаем, как это произойдет на самом деле.

Теоретические варианты ядерной зимы[править | править вики-текст]

  1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
  2. Ядерная осень – снижение температуры на 2-4 °С в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы.
  3. Год без лета – интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и смерть от холода в некоторых странах. [Волков 2007][неавторитетный источник? 21 день]
  4. Десятилетняя ядерная зима – падение температуры на всей Земле в течении 10 лет примерно на 30-40 °С. Этот сценарий подразумевается моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающий дороги. Гибель большей части населения Земли, однако миллионы людей выживут и сохранят ключевые технологии. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета. Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на годы прокорма всего человечества, а Финляндия имеет стратегический запас еды (зерна) на 10 лет.
    Ядерная зима
  5. Новый ледниковый период. Является гипотетическим продолжением предыдущего сценария, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начинают нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет, хотя люди будут уничтожать её ещё более безжалостно в поисках хоть какой-либо пищи. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений сверхвулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба).
  6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замерзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только около геотермальных источников на морском дне.

Последний раз Земля вошла в это состояние примерно 600 млн. лет назад, то есть до выхода животных на сушу, и смогла выйти из него только благодаря накоплению СО2  в атмосфере [Hoffman, Schrag 2000][неавторитетный источник? 21 день]. В то же время, за последние 100 000 лет было четыре обычных оледенения, которые не привели ни к необратимому обледенению, ни к человеческому вымиранию, а значит, наступление необратимого обледенения является маловероятным событием. Наконец, в случае, если бы Солнце вообще перестало светить, наихудшим исходом было бы превращение всей атмосферы в жидкий азот, что выглядит абсолютно невероятным.[источник не указан 21 день]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. P. J. Crutzen, J.W. Birks The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon. Ambio 11, 114 (1982).
  2. 1 2 R. P. Turco et. al. Nuclear winter—Global consequences of multiple nuclear-explosions. Science 222, 1283 (1983). DOI:10.1126/science.222.4630.1283
  3. J. E. Penner et al. Smoke-plume distributions above large-scale fires—Implications for simulations of nuclearwinter. J ClimateApplMeteorol 25, 1434 (1986).
  4. S. J. Ghan et. al. Climatic response to large atmospheric smoke injections — sensitivity studies with a tropospheric general-circulation model. J Geophys Res Atmos 93, 315 (1988).
  5. Загрязнение воздуха в Китае напоминает ядерную зиму. // inosmi.ru. Проверено 28 марта 2014.
  6. Александров В. В. Об одном вычислительном эксперименте, моделирующем последствия ядерной войны. Вычислительная математика и математическая физика, 1984, т. 24, стр. 140—144
  7. Стенчиков Г. Л. Климатические последствия ядерной войны: выбросы и распространение оптически активных примесей в атмосфере. Сообщения по прикладной математике. М., Вычислительный центр АН СССР, 1985, 32 c.
  8. В. П. Пархоменко, Г. Л. Стенчиков Математическое моделирование климата. М.: Знание, 1986, 4
  9. Н. Моисеев Экология человечества глазами математика. М.: Молодая гвардия, 1988. Изучение биосферы с помощью машинных экспериментов. Оценка последвствий ядерной войны.
  10. Laurence Badash A Nuclear Winter’s Tale Massachusetts Institute of Technology, 2009 ISBN 0-262-01272-3 ISBN 978-0-262-01272-0 (англ.)
  11. Alan Robock Time to Bury a Dangerous Legacy — Part II Climatic catastrophe would follow regional nuclear conflict A Publication of Yale Center for the Study of Globalization: «YaleGlobal», 17 March 2008 (англ.)
  12. Owen B. Toon, Alan Robock and Richard P. Turco «Экологические последствия ядерной войны» // Physics Today. 2008. (перевод на русский)
  13. Моделирование распространения загрязнений над большим пожаром в атмосфере, Соросовский образовательный журнал, T.7, № 4, c. 122—127 (2001), С. В. Утюжников
  14. Numerical and experimental simulation of large-scale conflagrations into the stratified atmoshpere. flux.aps.org. Проверено 11 ноября 2016.
  15. Nuclear Testing Chronology | atomicarchive.com. www.atomicarchive.com. Проверено 11 ноября 2016.
  16. http://www.pojar01.ru/11/PROCESS_GOR/ST/ST_ABDURAG_YADERN/text2.html И. М. Абдурагимов "О несостоятельности концепции «ядерной ночи и „ядерной зимы“ вследствие пожаров после ядерного поражения»
  17.  (англ.) Mount Pinatubo as a Test of Climate Feedback Mechanisms, Alan Robock, Department of Environmental Sciences, Rutgers University
  18. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing
  19. 3.4.4.2 Surface Radiation // Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis. — 2007. — ISBN 978-0-521-88009-1.
  20. (2000) «Global warming in the twenty-first century: an alternative scenario». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (18): 9875–80. DOI:10.1073/pnas.170278997. PMID 10944197. Bibcode2000PNAS...97.9875H.
  21. (2008) «Global and regional climate changes due to black carbon». Nature Geoscience 1 (4): 221–227. DOI:10.1038/ngeo156. Bibcode2008NatGe...1..221R.
  22. Ramanathan V., Chung C., Kim D., Bettge T., Buja L., Kiehl J. T., Washington W. M., Fu Q., Sikka D. R., Wild M. Atmospheric brown clouds: impacts on South Asian climate and hydrological cycle. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2005. — Vol. 102, no. 15. — P. 5326—5333. — DOI:10.1073/pnas.0500656102. — PMID 15749818. исправить
  23. Ramanathan, V., et al. Report Summary (PDF). Atmospheric Brown Clouds: Regional Assessment Report with Focus on Asia. United Nations Environment Programme (2008).
  24. Mastering the Problem of Environmental Quality: an interview with Dr. S. Fred Singer | Heartlander Magazine

Ссылки[править | править вики-текст]