Конкурс аналогов

Как ни горько было поражение, оно не смогло поколебать вновь обретенную веру в то, что более надежного фундамента для долгосрочного ледового прогноза, чем солнечно‑ земные связи, в природе не существует. И значит, ошибка была не в самой идее, а в конкретном ее применении.

Размышлениями об этом Купецкий не раз делился с коллегами. Ему сочувствовали, однако ничего конструктивного не предлагали.

Лишь однажды заведующий сектором краткосрочных ледовых прогнозов Анатолий Леонтьевич Соколов, который прежде в течение нескольких лет руководил научной группой штаба Восточного района Арктики и потому хорошо понимал заботы Валерия Николаевича, посоветовал:

– Слушай, а почему бы тебе не поговорить с дядюшкой Олем? Он как будто нащупал что‑ то новое в связях климата с Солнышком. Может, и тебе будет от этого прок?

Купецкий был хорошо знаком со многими работами известного геофизика Александра Ивановича Оля. Но ему в голову не приходило, что между его проблемой и тематикой Оля может оказаться непосредственная связь. Александр Иванович занимался физикой высоких слоев атмосферы, он доказал, что их состояние зависит от солнечной активности. Но между объектом его исследований и морским льдом – слой воздуха в несколько километров толщиною.

Потому совет Соколова показался Валерию Николаевичу не очень дельным. Да, кроме того, зная Оля только по научным трудам, Купецкий совершенно не представлял, в каком городе тот живет, где работает. Не хотелось тратить долгое время на поиски, когда будущая польза от них весьма сомнительна.

Соколов, выслушав эти суждения Купецкого, расхохотался. Он сообщил Валерию Николаевичу, что, во‑ первых, Оль – ленинградец, а во‑ вторых, уже несколько месяцев назад перешел в сектор геофизики их родного Арктического и Антарктического института. Потому, чтобы увидеться с ним, даже пальто надевать не нужно.

Словом, в тот же день Купецкий встретился с Олем, и произошел разговор, который стал поворотным моментом в разработке нового метода ледовых прогнозов.

Они уселись на широком подоконнике в одном из извилистых институтских коридоров. Оль внимательно слушал долгий рассказ Купецкого о том, как трудно работать в Арктике руководителю научной группы, но, как только Валерий Николаевич начал излагать историю последнего своего пробного прогноза, Александр Иванович сразу его перебил:

– Какой год вы взяли аналогом шестьдесят восьмому?

– Пятьдесят седьмой.

– И у вас все вышло наоборот?

– Да, – удивился Купецкий.

– Отлично! – воскликнул Оль.

– Как отлично? – с недоумением спросил Купецкий. – Ведь полный провал.

– Отлично, потому что именно так и должно быть!

И он рассказал Валерию Николаевичу о своей последней, только что законченной работе.

В ней исследовалось влияние Солнца на климат Земли в двух соседних одиннадцатилетних циклах: четном и нечетном.

То, что природа самой солнечной активности в этих циклах неодинакова, астрономы установили давно. Наше дневное светило представляет собою огромный магнит, обладающий весьма интересным свойством: полярность его полушарий изменяется от цикла к циклу вплоть до полного исчезновения перемены знака. А Земля – тоже магнит, но совсем иного типа – полярность ее полюсов постоянна. Между тем при поиске связей между солнечной активностью и климатом Земли учитывались только «числа Вольфа» – то есть абсолютная величина этой активности. А знак во внимание не принимался.

Олю удалось доказать, что знак магнитной полярности оказывает большое влияние практически на все климатообразующие факторы Земли. Изменения, скажем, давления и температуры воздуха под действием солнечной активности в четном цикле идут совсем иначе, чем в нечетном.

Потому совпадение каких‑ либо земных проявлений солнечной активности можно ожидать лишь в том случае, если четный цикл сопоставляется с четным, нечетный с нечетным.

Купецкий и поныне с восторгом рассказывает о том давнем уже разговоре на институтском подоконнике. По его словам, он испытал такое чувство, какое бывает в море, когда ветер вдруг уносит клочья тумана и сразу открывается четкий абрис невидимого прежде берега.

Казалось, теперь наступила полная ясность. Прежняя его ошибка состояла в том, что он сопоставлял годы двух соседних циклов – четного и нечетного. А если брать солнечные циклы через один, то можно сразу же давать верный прогноз, основываясь на солнечно‑ земных связях.

Однако потребовались еще годы, прежде чем метод, в общих чертах представившийся еще тогда, в 1968 году, обрел свой нынешний вид. И сам Валерий Николаевич, разрабатывая ледовые прогнозы на основе солнечно‑ земных связей, внес в это исследование очень важное дополнение. Он показал, что теснота солнечно‑ земных связей зависит не только от места года в одиннадцатилетнем цикле, не только от четности или нечетности этого цикла, но и от высоты его максимума (а циклы, даже сходные по всем остальным показателям, могут различаться по этому параметру). Его исследованиями было установлено, что связь уровня солнечной активности того или иного года с уровнем Мирового океана прямая, а с ледовитостью арктических морей – обратная.

Зависимость многих земных климатообразующих факторов от солнечной активности удалось продемонстрировать на примерах из самых разных географических зон планеты. С событиями, происходящими на «дневном светиле», связаны возникновение тропических ураганов, изменения в стоке крупнейших рек Земли, колебания уровня таких озер, как Каспий, Арал, Байкал, Ханко, Ладога, перепады температур в Северной Атлантике, накопление и таяние снегов в Антарктиде и, наконец, ледовитость морей Арктики.

Но самой «изюминкой» нового прогноза Купецкий по‑ прежнему называет предложенный Олем «метод наложения эпох» – с его помощью подбирается год‑ аналог тому году, ледовую обстановку которого нужно предсказать. Критерий отбора прежний – сходство по состоянию солнечной активности. Однако представление об этом сходстве стало весьма сложным, составляется из нескольких компонентов.

В языкознании давно уже получил хождение удачный афоризм: «Чем лучше знаешь язык, тем меньше для тебя в этом языке синонимов». Иначе говоря, если человек тонко чувствует самые незаметные оттенки языка, он не согласится признать тождества многих слов, которые другому кажутся совершенно одинаковыми по смыслу, взаимозаменяемыми.

Примерно такая же ситуация и с годами‑ аналогами. Поначалу создается впечатление, что претендентов на это звание много, но постепенно они отсеиваются, словно на конкурсе в несколько туров.

Первый тур относительно прост. Основа здесь – закон Швабе – Вольфа, согласно которому солнечная активность претерпевает непрерывные периодические колебания со средней продолжительностью цикла – одиннадцать лет.

Руководствуясь этим законом, прогнозист устанавливает, в какой стадии цикла находится искомый год, то есть насколько он удален от минимума или максимума солнечной активности в своем одиннадцатилетнем цикле, и подбирает ряд годов из других циклов, стоящих на таком же месте.

Словно на настоящем конкурсе, отбор, проводящийся в первом туре, особенно жесток: из каждой группы, включающей в среднем одиннадцать участников, остается только по одному победителю, получившему право участвовать в дальнейшем соревновании.

О следующем туре уже шла речь. Он определяется тем, к какому циклу принадлежит искомый год: к четному или нечетному. Исследования астрономов и геофизиков показали, что одиннадцатилетний цикл солнечной активности как бы половина истинного цикла – двадцатидвухлетнего, за время которого пятна не только максимально удаляются от своих изначальных координат, меняя при этом знаки, но успевают вернуться в исходное положение и обрести прежний знак. Причем две одиннадцатилетних половинки не равны. Двадцатидвухлетний цикл начинается с более низкого четного одиннадцатилетнего цикла, а кончается нечетным – более высоким. Потому из каждых двух претендентов, оставшихся после первого тура, во втором отбирается только один – тот, который входит в цикл, имеющий одноименный знак с циклом года, интересующего прогнозиста.

В дальнейших турах идет уточнение, выяснение последних деталей – как бы сопоставление «анкетных данных» претендентов. Однако в прогнозной работе эти детали весьма существенны.

Суть одного из них в широком применении закона соподчинения циклов солнечной активности. Предложенный А. И. Олем принцип объединения одиннадцатилетних циклов в двадцатидвухлетние распространяется на все более длительные по времени циклы. То есть двадцатидвухлетние циклы на основе того же принципа объединяются в сорокачетырехлетние, те в свою очередь в восьмидесятивосьмилетние и так далее. И в каждом из них первая – четная половина – низкая, а вторая – нечетная – высокая.

Для понимания процессов, происходящих «на дневном светиле», такое объединение оказывается весьма продуктивным. Астрономы располагают данными длительных наблюдений за Солнцем. В научном обороте сегодня сведения, добытые в течение более двух веков. Однако среди них нет хотя бы двух совершенно одинаковых по длине и высоте одиннадцатилетних циклов. Каждый из них по‑ своему уникален. Потому изменения солнечной активности от года к году или от цикла к циклу пока не удается описать ни одной из известных тригонометрических формул. И лишь при объединении циклов разных рангов по закону соподчинения появляется возможность обнаружить в этих изменениях некоторые закономерности.

Принцип соподчинения позволяет и в хаосе земных проявлений солнечной активности уловить некое подобие порядка. С 1964 года начался очередной восьмидесятивосьмилетний цикл солнечной активности. Значит, первая его половина – сорокачетырехлетний цикл будет четным, то есть низким.

И если прогнозист, пытаясь предсказать климат Земли в последние два десятилетия нашего века, изберет в качестве аналога хорошо знакомые ему тридцатые – сороковые – пятидесятые годы, он, скорее всего, допустит ошибку. Ведь то было время высокого, нечетного сорокачетырехлетнего цикла солнечной активности.

Потому аналог надо искать в более отдаленной эпохе, когда был период низкого, четного сорокачетырехлетнего цикла. Исходя из этого, сторонники солнечно‑ земных связей считают, что климатические процессы в последнюю треть нашего века будут напоминать те, что наблюдались на рубеже девятнадцатого и двадцатого столетий. Резкие отклонения температуры, уровня осадков и других погодных явлений от норм предыдущих десятилетий, отмечаемые в последние годы, подтверждают эти выводы.

Думаю, теперь понятно, почему так дорожит Купецкий историческими, давними сведениями о ледовой обстановке на трассе Северного морского пути. Ведь он знает, что конкурс аналогов в ближайшее время будут успешно проходить годы, относящиеся к началу нашего столетия или к концу предыдущего.

С 1969 года Купецкий дает прогноз ледовой обстановки, основанный на солнечно‑ земных связях. За это время он убедился, что подбор года‑ аналога не всегда бывает одинаково прост. Скажем, когда он составлял прогноз на 1972 год, конкурс более или менее успешно прошли четыре кандидата. Это давало широкую возможность для сопоставлений, для выделения наиболее характерных тенденций. А вот поиск аналога 1976 года привел в тупик. Из всех годов известных двадцати одиннадцатилетних циклов по конкурсу не прошел ни один. Это значило, что и гидрометеообстановка будет несколько иной, чем за все предыдущие двести с лишним лет. Искать аналог пришлось как некую абстракцию. Вероятно, подобная 1976 году климатическая ситуация когда‑ то складывалась, но в более далекую эпоху, от которой не сохранилось наблюдений за солнечной активностью. История эта еще раз напоминает, сколь велик калейдоскоп природных явлений, как бесконечно их разнообразие.

Однако работа прогнозиста на отыскании года‑ аналога не кончается. «Было бы наивно надеяться, – пишет Купецкий, – что предложенный способ обещает безошибочные прогнозы стопроцентной оправдываемости. Природа не развивается по кругу, и полное повторение исходной ситуации мало вероятно. Даже при совершенной гомологии^[4] процессов будущее развитие чуть‑ чуть отличается от ожидаемого. И это „чуть‑ чуть“ должен уловить прогнозист». Оттого Валерий Николаевич любил повторять, что прогноз есть и еще долгое время будет оставаться «не ремеслом, а искусством».

Однако метод солнечно‑ земных связей дает возможность, как говорит Купецкий, подойти к прогнозируемому явлению с открытыми глазами, понять его во всей полноте и разнообразии. Новый метод позволяет еще в январе давать ледовый прогноз на всю навигацию. Сами же предсказания стали более надежными. За десять лет январский прогноз на всю навигацию по основным тенденциям – сроки вскрытия ледового припая в отдельных районах, ледовитость арктических морей в летние месяцы, площадь массивов льда и сроки замерзания – оправдался на 70–80 процентов.

О том, насколько новый метод позволяет прогнозисту чувствовать надежность своего предсказания, свидетельствует одна история, которую я узнал перед самым отлетом из Певека.

Была легкая по ледовой обстановке навигация, карта прибрежных районов Арктики била в глаза синевой, и суда свободно – без помощи ледоколов – двигались вдоль берега почти во все порты Восточного района.

Однако с севера над трассой нависали мощные льды. И тут в конце июля из Владивостока пришла радиограмма – руководители Дальневосточного пароходства спрашивали: может ли штаб отказаться от значительной части занаряженного ему топлива. Вопрос был естественный – если навигация легкая, ледоколы в основном бездействуют, то и экономия нефтепродуктов должна быть солидной. Значит, ни к чему гонять в Арктику танкеры, а дефицитное топливо можно отдать судам на других линиях. Но для этого нужно было точно знать, что ледовая обстановка во второй половине навигации не ухудшится, что ледяные поля с севера не двинутся на юг, не перегородят трассу.

Начальник штаба Жеребятьев спросил Купецкого, вполне ли надежен его благополучный прогноз. Валерий Николаевич подтвердил: ледовая обстановка от декады к декаде будет только улучшаться. И Жеребятьев ответил согласием – можете уменьшить доставку топлива.

Любой хозяйственник без труда поймет, на какой риск шел штаб, взяв на себя полную ответственность за все неожиданности, на которые так щедра природа Арктики. Но в прогноз верили, и он полностью оправдался, принося только этой акцией не одну сотню тысяч рублей экономии.

Когда речь заходит об экономической эффективности той или иной научной разработки, внедренной в практику, автору, кажется, остается в нескольких абзацах воздать хвалу величию современной науки и поставить точку. Создается впечатление, что путь от незнания к знанию пройден – и говорить больше не о чем. Но я недаром начал с мучительных сомнений Купецкого, с его утверждения о том, что в изучении главных закономерностей, определяющих природу Арктики, сегодня делаются лишь первые шаги. Да, ошибок в прогнозах стало меньше, но избежать их не удается.

Уже одно это заставляет с вниманием прислушаться к возражениям тех ученых, которые не признают новый метод.

Иные его противники рассуждают так: Солнце слишком далеко от нас, и, хотя его влияние несомненно, видеть в нем главный фактор, определяющий ход всех основных гидрометеорологических процессов, нет оснований. Наиболее горячие полемисты даже считают, что это утверждение анекдотично, фантастично, что от него попахивает астрологией.

Правда, с критикой такого рода сторонники солнечно‑ земных связей справляются успешно. В первую очередь они ссылаются на достижения гелиобиологии, которая совершенно очевидно доказала значительность влияния Солнца на все проявления земной жизни. А уж если растения и животные столь отзывчивы на изменения солнечной активности, то странно думать, что воздух и вода остаются безразличны или почти безразличны к ним.

Астрономы сегодня установили, что солнечная корона распространяется далеко за пределы орбиты Земли. Потому наша планета постоянно подвергается воздействию истекающего из светила потока горячей плазмы – солнечного ветра. Сила его меняется в разных фазах цикла активности Солнца, знак – от цикла к циклу. Это и приводит к различным реакциям воды и воздуха.

В годы слабой возмущенности Солнца массы воздуха мало перемещаются из района экватора в сторону полюсов и от полюсов к экватору. Холодный воздух остается в высоких широтах, теплый – в низких. Естественно, что в такие годы на полярных морях намерзает более толстый ледяной панцирь, увеличиваются и материковые ледники. Из‑ за того, что часть воды, превратившись в лед, выбывает на время из планетарного кругооборота, уровень Мирового океана понижается. Когда же солнечная активность велика, происходит интенсивное перемещение воздушных масс: из приполярных районов к экватору устремляется холодный воздух, из экваториальных к полюсам – теплый, льды на суше и на море тают, повышая уровень Мирового океана.

Естественно, что установление некоторой зависимости между явлениями солнечной активности и климатом Земли, сведение их в единую цепочку, полностью снимает обвинение в причастности сторонников солнечно‑ земных связей к астрологии. Ведь они руководствуются не мистической предопределенностью земных дел от расположения звезд, а вполне конкретной наблюдаемой взаимосвязью разных физических процессов.

Однако идея солнечно‑ земных связей вызывает и более обоснованную критику. Оппоненты отмечают, что сам процесс изменения солнечной активности изучен пока недостаточно, а потому он не может служить надежной основой прогноза. С первой частью этого утверждения трудно не согласиться. Купецкий, скажем, мечтает о том, чтобы в его распоряжении были не среднегодовые данные о солнечной активности, а квартальные, месячные, декадные. Тогда можно было бы подбирать уже не год‑ аналог, а соответственно квартал‑ аналог, месяц‑ аналог и даже декаду‑ аналог. Конечно, такая детальная проработка каждого этапа навигации способна значительно повысить качество прогноза.

Словом, здесь критика оппонентов звучит конструктивно, обнажая слабое место метода, а значит, и подсказывая путь к его совершенствованию. Но сторонники солнечно‑ земных связей никак не могут согласиться, что из‑ за недостаточной изученности солнечной активности прогноз не может базироваться на ее данных. Хоть и ясны слабости, но более надежной основы пока нет. А человек, как известно, всегда из двух зол выбирает меньшее. Купецкий недаром говорит: «Прогнозист ищет что‑ нибудь на фоне ничего». И тут ясно – солнечная активность, конечно, «что‑ нибудь».

Наконец, последнее – пожалуй, самое серьезное возражение критиков нового метода состоит в том, что физическая природа солнечно‑ земных связей пока изучена слабо. К ним приходится по большей части подходить как к «черному ящику». То есть можно с определенной долей вероятности сказать, что тем или иным проявлениям солнечной активности соответствуют такие‑ то процессы в воздушной и водной оболочках Земли, но в чем физический смысл этих соответствий, почему одно порождает другое, объяснить пока не удается.

Правда, в ответ на эту критику «солнечники» справедливо замечают, что до сих пор нет полной ясности и в отношении физической природы огня, а люди пользуются им уже не одно тысячелетие. И если бы какой‑ нибудь наш высокоученый предок на этом основании загасил первый случайно вспыхнувший костер и издал бы приказ – не зажигать новых, пока не станет точно известно, что такое огонь, – это нанесло бы ощутимый ущерб не одному только кулинарному искусству.

Но как бы красиво ни звучала эта полемическая фигура, существенную слабость нового метода она ни в коей мере не перечеркивает.

Причем гидрометеорологи бессильны исправить это положение, – ситуация весьма характерная для прикладных научных исследований. Первое слово здесь принадлежит астрономам, второе – геофизикам.

Но это вовсе не значит, что прогнозисты покорно ждут, пока выскажутся фундаментальные науки. Новый метод арктических прогнозов – в тех пределах, которые сегодня доступны, – постоянно обогащается и совершенствуется. Подходя к самим солнечно‑ земным связям как к «черному ящику», метеорологи и гидрологи тем не менее постоянно уточняют связи между проявлениями солнечной активности и явлениями в воздушной и водной оболочке Земли.

Купецкому, например, несколько лет не давался долгосрочный прогноз повышения и спадов уровня воды в устье реки Колымы. Он предсказывал изменение уровня всего за двое – за трое суток до того, как они наступали. Из‑ за этого морские суда, идущие в порт Зеленый Мыс и возвратившиеся оттуда, нередко по неделям не могли войти в реку или выйти из нее в море. В 1967 году простои транспортов по обе стороны устья приняли катастрофические размеры. Завоз грузов для золотодобывающей промышленности Чукотки оказался под угрозой.

Теперь научная группа Штаба морских операций Восточного района составила альбом уровней воды в устье Колымы за многие годы. И когда полученные данные сопоставили с активностью Солнца, сразу стала ясна закономерность: в годы роста солнечной активности в середине сентября ветры обычно нагоняют в устье Колымы большие массы воды, и уровень резко повышается.

Словом, новый метод прогнозов уже сегодня живет, работает, служит полярному мореплаванию. Но это оптимистическое утверждение вовсе не перечеркивает его несовершенства, которые, как и его достоинства, с годами становятся все более очевидными.

И такая ситуация естественна, ибо давно уже отмечено: каждое достижение науки, сняв одну проблему, одновременно обнажает множество других, с безжалостной ясностью показывая, сколь несовершенны наши представления о природе, как ограниченно наше знание.

Недаром великий Исаак Ньютон, открыв несколько важнейших законов устройства мироздания, под конец жизни написал: «Я кажусь себе маленьким мальчиком, который играет на берегу моря и радуется, найдя гладкий камешек или более красивую ракушку, в то время как целый океан истин лежит перед ним нераскрытым».

 

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: