Краткая история климатологии, страница 5

Не удержался от предложения своей собственной теории и Симпсон. В 1937 г. он выдвинул парадоксальную гипотезу, согласно которой возрастание интенсивности солнечного излучения может привести к новому ледниковому периоду. Логика бала следующая. Увеличение солнечной радиации будет нагревать экватор сильнее, чем полюса. Больше воды будет испаряться в тропиках, а скорость общей циркуляции атмосферы возрастет. Это вызовет более сильные снегопады в высоких широтах и приведет к образованию ледяного покрова. Высокое альбедо льда приведет к охлаждению полюсов. Более того, лед, попадающий в моря из полярных областей, будет оказывать сильное воздействие и на удаленные регионы, охлаждая атмосферу в целом. Конечно, если Солнце будет продолжать становиться ярче, ледяной панцирь растает. Симпсон разработал сложную модель ледовых циклов, инициируемых предполагаемым долговременным циклом изменения уровня солнечной радиации. Эта модель была не более убедительной, чем какая-то другая. Во времена, когда ученые не могли объяснить наблюдаемую общую циркуляцию атмосферы и даже торговые ветры, теории изменения климата могли быть только предметом развлечения.

Многие ученые в начале ХХ века пытались строить механические модели для изучения океанических и воздушных течений. Если налить воду на вращающуюся сковороду, можно получить представление о движении жидкости в любой вращающейся системе координат – типа океанических течений и торговых ветров в атмосфере. Можно даже нагревать края сковородки, имитируя реальный температурный градиент между экватором и полюсом. Весьма впечатляющие эксперименты такого рода были проведены Спилхаузом (Athelstan Spilhaus) под руководством Россби в Woods Hole Oceanographic Institution. На своей «сковородке» они воспроизвели миниатюрное течение с вихрями. Если это была модель океана, течение должно было соответствовать Гольфстриму, если атмосферы – струйному течению. Однако установить заметное соответствие с реальными процессами им не удалось.

Впоследствии Россби воодушевил в Чикаго Фультца (Dave Fultz) с коллегами продолжить эксперименты с вращающей жидкостью. Группа начала эксперименты с водой, помещенной между двумя полусферами, сделанными из стекла. Они с восторгом наблюдали возникающие течения, сильно напоминающие торговые ветры в земной атмосфере, и, что было совсем неожиданно, миниатюрные циклонические вихри. Далее были проведены опыты с простой алюминиевой сковородой. Они нагревали внешний обод сковороды и охлаждали дно в центре. Они добавляли краситель, чтобы визуализировать детали течений. Грубая физическая модель показала нечто похожее на волнующийся полярный фронт, который во многом определяет реальную погоду на земном шаре.

Другая группа исследователей из Кэмбриджского университета провела эксперименты с водой, заключенной между двумя вращающимися вертикальными цилиндрами, один из которых подогревался. Эти интересные эксперименты описаны в Фейнмановских  лекциях по физике.

Продолжая эксперименты со своей собственной аппаратурой, Фультц в 1959 г. опубликовал самые интересные результаты. Его вращающаяся жидкость время от времени демонстрировала симметричный режим циркуляции, напоминающий ячейку Хедли, приводящую к регулярным западным ветрам в средних широтах. Во все остальные времена течение более всего напоминало «режим Россби» с регулярным набором покачиваний наподобие стоячих волн, формируемых особенностями земного ландшафта. Возмущая поток карандашом и затем убирая его, можно наблюдать переход от одного режима к другому. Можно также наблюдать переход «режима Россби» с 4-мя стоячими волнами к течению с 5-ю стоячими волнами. Короче говоря, различные конфигурации были почти устойчивыми при заданных внешних условиях. Это было реалистично, поскольку циркуляция в атмосфере также переключается между различными состояниями (например, великие  торговые ветры возникают и исчезают со сменой сезонов). Большие сдвиги в циркуляции могут соответствовать долговременным изменениям климата.