Ядерные времена года и основные гипотезы о последствиях атомной войны

В середине декабря 2013 года организация «Врачи мира за предотвращение ядерной войны» и ее американское отделение «Врачи за социальную ответственность» проанализировала последствия локального ядерного конфликта между Индией и Пакистаном. Среди прочего исследователи использовали концепцию так называемой «ядерной осени».

Лента.ру предлагает читателям обзор всех времен года ─ от ядерной осени до ядерного лета.

База

Спустя пару десятилетий после изобретения ядерного оружия ученые начали задаваться вопросом относительно последствий его масштабного использования. По данным Стокгольмского института исследования проблем мира, сегодня в мире на вооружении стоят 17,3 тысячи ядерных боеголовок. Их совокупная мощность может составлять от 1,4 до 1,6 гигатонны, причем 1,32 из них приходятся на ядерные арсеналы России и США, крупнейших владельцев такого оружия.

Согласно большинству гипотез об апокалиптическом мире, в случае локального или глобального ядерного конфликта в атмосферу единовременно будут выброшены колоссальные объемы дыма и пепла. Почти все ученые сходятся на том, что климатические изменения будут, неясно лишь, что это будут за изменения. Одни склонны говорить о резком и значительном повышении температуры, другие ─ о ее падении до арктических значений, третьи ─ о незначительном изменении температурных графиков.

Распространение сажи в атмосфере после локального ядерного конфликта между Индией и Пакистаном. Более темный цвет означает большую степень блокирования солнечного света.

Нет единого мнения и о продолжительности климатических эффектов; прогнозы говорят как о нескольких днях или месяцах, так и о целых десятилетиях. В любом случае ни один из предлагаемых сценариев не дает человечеству серьезных шансов на выживание: а если кто-то и сможет пережить глобальную ядерную войну, он все равно погибнет от голода и болезней.

Подавляющее большинство теорий строится исходя из того, что ядерный конфликт любого масштаба начнется 15 мая. Эта дата наиболее удобна для расчетов, поскольку годовые изменения климата в это время ощущаются в минимальной степени (например, в субтропиках как раз заканчивается сезон дождей).

За основу принято брать три модели развития ядерных войн, последствия которых во многом схожи. Первая модель предполагает подрыв сразу в нескольких крупных промышленных городах до дюжины атомных зарядов, сравнимых с мощностью «Малыша», сброшенного на Хиросиму. Обычно такие города, а также базы размещения стратегического оружия, являются основными целями для ядерных боевых блоков. Совокупная мощность взрывов в каждом из городов оценивается примерно в 216 килотонн (соответственно, 2,16 мегатонны в десяти городах).

Число жертв от ядерных конфликтов различной интенсивности может составить от миллиарда до четырех миллиардов человек с последующим активным сокращением популяции от эпидемий, голода и отравления. Согласно всем теориям, из-за сажи в атмосфере на Земле сначала наступят «ядерные сумерки». Спустя минимум десять лет часть сажи осядет, но некоторое ее количество еще будет оставаться в атмосфере, напоминая дымку. Это явление предложено называть «ядерным туманом». Из-за недостаточной освещенности погибнут многие лиственные растения, но хвойные уцелеют. Среди животных в первую очередь вымрут виды, наиболее чувствительные к резким изменениям температуры.

Вторая модель ─ локальный ядерный конфликт между странами в субтропическом климате, благоприятном для сильных пожаров, огненных смерчей и распространения сажи в атмосфере. В этом конфликте могут быть использованы 50 ядерных зарядов совокупной мощностью 750 килотонн. В субтропиках восходящие потоки нагретого воздуха поднимаются значительно выше, чем в других регионах Земли, и теоретически могут преодолевать слой облаков. Поэтому в случае войны дым и сажа поднимутся достаточно высоко и распространятся над всей поверхностью планеты, разрушая озоновый слой и заслоняя солнце.

Наконец, третья модель берет за основу масштабный ядерный конфликт, в котором могут быть использованы боевые блоки совокупной мощностью от ста мегатонн до гигатонны. Фонд мира ядерного века (NAPF), в который входят ученые из Ратгерского университета, Американского геофизического союза и других исследовательских организаций, полагает, что в одной только ядерной войне между США и Россией будут использованы 4,4 тысячи ядерных зарядов совокупной мощностью до 440 мегатонн. Итог: в атмосферу будут выброшены 180 миллионов тонн сажи, которая заблокирует до 75 процентов солнечного света над поверхностью северного полушария.

Лето

В течение нескольких дней после масштабного ядерного конфликта температура на Земле повысится. В частности, об этом в своей книге «Армия США и нестандартная война» (The US Army and Irregular Warfare) написал профессор американского Колледжа Вустера Джон Гейтс; первое издание вышло в 1988 году. Гейтс предположил, что в результате самих ядерных взрывов, а также вызванных ими многочисленных пожаров температура на Земле повысится на несколько градусов.

Годом ранее аналогичная точка зрения была высказана в статье «Исследователи предсказали Армагеддону жар и холод» (Researchers Blow Hot and Cold Over Armageddon), опубликованной в журнале New Scientist. По мнению ученых, в результате ядерной войны в атмосферу будет выброшено большое количество сажи и дыма, которые перекроют поступление солнечной энергии, но в то же время не дадут атмосфере остыть. В результате пожаров (сильных источников тепла) увеличится количество углекислого газа и других парниковых газов. Повышение температуры приведет к различным стихийным бедствиям, включая затопление низкорасположенных участков суши из-за таяния ледников.

Огненный смерч был замечен в Австралии на месте пожара в поле недалеко от города Элис-Спрингс. Смерч просуществовал около 40 минут, а высота огненного столба составила около 30 метров. При пожарах от масштабных ядерных конфликтов высота огненного столба может превышать километр. Из-за высоких температур в эпицентре горячие потоки воздуха поднимаются значительно выше, увлекая за собой дым и сажу.

Рост температуры также вызовет значительное уменьшение количества осадков, засуху и дальнейшее распространение пожаров. Кроме того, в результате взрывов в атмосферу попадет огромное количество двуокиси азота, что вызовет практически полное разрушение защитного озонового слоя над поверхностью Земли. В результате увеличится приток ультрафиолетового излучения, губительного для живых организмов. Из-за высоких температур начнут разрушаться гидраты метана ─ супрамолекулярные соединения, существующие при низкой температуре и высоком давлении. Это приведет к высвобождению в атмосферу огромного количества метана, парниковый эффект от которого в разы сильнее, чем от углекислого газа. Таким образом, парниковый эффект только усилится. По самым оптимистическим прогнозам, «ядерное лето» будет продолжаться один-три года, но многие ученые уверены, что значительно дольше.

Между популярными сценариями «ядерного лета» есть только одно различие. Одни исследователи (как, например, уже упомянутый Гейтс) говорят, что оно начнется сразу после ядерной войны. Другие, в том числе доктор Фред Сингер, долгое время работавший в Университете Вирджинии, считают, что лету будет предшествовать короткая «ядерная зима».

Зима

Впервые понятие «ядерной зимы» было описано в 1983 году в исследовании «Ядерная зима: глобальные последствия множественных ядерных взрывов» (Nuclear Winter: Global consequences of multiple nuclear explosions), подготовленном учеными Ричардом Турко, Брайаном Туном, Томасом Акерманном, Джеймсом Поллаком и Карлом Саганом. Они пришли к выводу, что основным эффектом от взрывов станет охлаждение Земли, поскольку поднявшаяся в воздух сажа закроет Солнце. В большинстве регионов летом температуры опустятся до зимних значений (причем точно ниже нуля), а зимой будет существенно холоднее, чем обычно. По мнению исследователей, эффект этот продлится не более года.

Следует отметить, что теорию «ядерной зимы» в 1983 году разрабатывали и советские ученые Евгений Чазов, Георгий Голицын, Владимир Александров, Георгий Стенчиков и Николай Бочков. Их работы, в которых также говорилось о возможном значительном снижении температуры на Земле, были опубликованы в сентябре 1983 года в «Вестнике Академии наук». В 1984 году Александров и Стенчиков провели дополнительные расчеты. По их данным, на каждую мегатонну взрыва будет приходиться до пяти миллионов тонн сажи и пыли, 0,1-1 миллион из которых будут заброшены в верхние слои атмосферы. В результате начнется резкое снижение температуры, в зависимости от региона оно составит от 15 до 42 градусов Цельсия. Максимальное же снижение произойдет на 35 день после глобальной войны.

Снижение температурных значений на 243-й день после глобального ядерного конфликта

Модель изменения климата нарисована на основе вычислений Николая Бочкова и Евгения Чазова 1983 года. Числа на схеме ─ изменение температурных значений по отношению к норме после ядерного конфликта, в котором были использованы заряды общей мощностью пять гигатонн (10,4 тысячи боевых блоков мощностью от 0,1 до десяти мегатонн каждый). 20 процентов зарядов поразили промышленные объекты и населенные пункты.

В 2007-2008 годах ученый Ратгерского университета Алан Робок провел исследования и пришел к выводу, что после глобального ядерного конфликта сажа будет находиться в верхних слоях атмосферы по меньшей мере на протяжении десяти лет. При этом температура снизится в среднем на 20 градусов Цельсия в Северной Америке и более чем на 30 градусов ─ в Евразии. Робок также отметил, что дневные температуры во всем Северном полушарии даже летом всегда будут отрицательными. Позднее об этом же в своем исследовании «Смертельное изменение климата из-за ядерной войны: угроза существованию человечества» (Deadly Climate Change From Nuclear War: A threat to human existence) написал Стивен Старр из Университета Миссури.

У теории «ядерной зимы» есть множество противников, которые, в частности, напоминают: с 1945 года во всем мире было произведено более двух тысяч ядерных испытаний, что равнозначно полномасштабному затяжному конфликту. Тем не менее, серьезных климатических изменений не произошло. Теория «ядерной зимы» не учитывает также парниковый эффект и нагрев частиц сажи солнцем. Кроме того, как отмечают скептики, прежде наблюдения за крупными извержениями вулканов и нефтяными пожарами не показывали подъема сажи и аэрозолей более чем на шесть километров от поверхности земли. На этой высоте на саже быстро конденсируются пары воды, и она в короткие сроки выпадает с дождями на землю.

Осень

Во второй половине 2000-х годов исследователи заговорили о «ядерной осени». Так, в 2007 году ученые Алан Робок, Люк Оман и Георгий Стенчиков опубликовали в журнале Journal of Geophysical Research статью, в которой писали: любой интенсивности ядерный конфликт способен вызвать существенное (но не столь критическое, как в ядерной зиме) снижение температуры на Земле и гибель многих живых организмов. При составлении прогноза авторы использовали программу ModelE, осуществляющую расчеты по модели общей циркуляции. Программа была разработана Институтом космических исследований Годдарда NASA.

Ученые рассматривали глобальный ядерный конфликт, в результате которого в атмосферу могут быть выброшены до 150 миллионов тонн сажи. Как показало моделирование при помощи ModelE, последствием такого конфликта станет снижение температуры на поверхности Земли в среднем на семь-восемь градусов Цельсия, причем спустя десять лет после войны этот показатель все еще будет оставаться на четыре градуса ниже нормы.

Следует также отметить, что падение температуры произойдет в считанные недели после ядерного конфликта. В течение «ядерной осени» будут возможны периодические волны заморозков, однако дневная температура в летний период не будет опускаться ниже нуля. По разным теориям, эффект «ядерной осени» может продержаться от нескольких дней (пока на большей части сажи не сконденсируются пары воды и она не выпадет «черным дождем») до одного-двух лет.

Изменение температуры указано в градусах Цельсия. Синий цвет ─ падение температурных значений, красный ─ повышение.

Немного к другим выводам пришли в 2008 году ученые из Ратгерского университета Брайан Тун, Алан Робок и Ричард Турко. Они опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Science исследование, согласно которому ядерная осень продлится существенно дольше.

По их данным, подрыв ядерных боеприпасов общей мощностью 1,8 мегатонны каждой из конфликтующих сторон вызовет большие по площади пожары в городах и лесах. В результате на высоту до 80 километров поднимутся 6,6 миллиона тонн сажи, которая существенно ослабит приток солнечного света. Тогда среднее падение температуры на Земле составит 1,25 градуса Цельсия. Согласно этому исследованию, снижение температуры будет ощущаться на протяжении десяти лет, но даже по прошествии этого времени среднее значение будет оставаться на 0,5 градуса ниже нормы.

В подтверждение своей теории сторонники «ядерной осени» (как, впрочем, и «ядерной зимы») приводили исследования изменений климата в Персидском заливе после войны между Ираком и Кувейтом в августе 1990 года. В январе 1991 года иракские войска, захватившие Кувейт, отступили, но подожгли около 700 нефтяных скважин. Пожары потушили только в ноябре. Американский ученый Карл Саган (сторонник теории «ядерной зимы») в 1995 году опубликовал книгу «Мир, терзаемый демоном» (The Demon-Haunted World), в которой исследовал последствия нефтяных пожаров. В частности, он писал: «Днем была тьма кромешная, а температура в Персидском заливе упала на четыре-шесть градусов. Однако лишь незначительная часть дыма достигла стратосферы, и Азия не пострадала». После прекращения пожаров климат вернулся к норме в течение года.

Весна

Как ни странно, понятие «ядерной весны» тоже существует. Правда, к ядерной войне оно отношения не имеет. Термин появился на Западе в 1986 году и обозначал аварию на Чернобыльской атомной электростанции, произошедшую в апреле. После чернобыльской аварии мировая атомная энергетика практически перестала развиваться. В 1986-2002 годах в Европе и Северной Америке не было построено ни одной атомной электростанции. В 1991 году понятие «ядерной весны» было вновь использовано журналистами ─ газета The New York Times назвала таким образом разрешение правительства США перезапустить реактор на атомной электростанции «Браунс-Ферри» на севере Алабамы и начать разработку нового поколения атомных реакторов.

Если предположить, что «ядерная зима» действительно может наступить, то постепенное потепление по мере того, как сажа будет оседать, а солнце ─ согревать земную поверхность, вполне можно назвать «весной». Поскольку подробно вопросами «ядерной весны» еще никто не занимался, сроки ее продолжительности неизвестны. Впрочем, практически полностью последствия глобального ядерного конфликта исчезнут лишь спустя 90-100 лет. Так что весна будет долгой.