Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Результатом экспедиции Чарльза и Джесси Пьяцци Смит к пирамидам стали тысячи измерений, выполненных с помощью не только современных инструментов, таких как выдвижные рейки из красного дерева и масштабные линейки из слоновой кости, но и довольно экзотических, таких как труба от церковного органа времен королевы Анны («выдержанная временем» труба меньше других средств измерения была подвержена расширению при сильной жаре). Супруги, как и множество людей до них, тщательно измерили пирамиду со всей возможной точностью. Одновременно они вели метеорологические и астрономические наблюдения, как и на вулкане на Тенерифе. В апреле 1866 г., через год после возвращения, Пьяцци Смит с гордостью представил результаты экспедиции Королевскому обществу и был награжден медалью в знак признания «энергии, самопожертвования и мастерства», с которыми была проделана эта работа[94]. Казалось, Пьяцци Смиту удалось с помощью точного и объективного наблюдения заставить древнюю пирамиду покориться науке и через это разглядеть присутствие Бога в ее устройстве. Но если качество произведенных им измерений не вызывало сомнений, то в выводах он в итоге зашел слишком далеко. Очень скоро приверженность Пьяцци Смита идее священного происхождения британского дюйма подорвала его репутацию в глазах коллег-ученых.

Конфликт нарастал и достиг кульминации примерно через 10 лет после поездки Пьяцци Смита к пирамидам, когда он представил Королевскому обществу очередную статью на эту тему, в которой обвинил известного физика Джеймса Максвелла в «серьезной ошибке в отношении Египта», допущенной тем в ходе лекции в Британской ассоциации содействия развитию науки[95]. Статья была признана личным выпадом против Максвелла и отклонена от публикации. В приступе раздражения Пьяцци Смит заявил о желании покинуть Королевское общество. Он не ожидал, что его прошение будет тут же удовлетворено. Так, к его изумлению – и разочарованию, – в возрасте 55 лет Пьяцци Смит оказался по собственной воле изгнан из организации, руководившей научным миром, которому он отдал всю жизнь.

Друзья Пьяцци Смита сочувствовали ему, но большинство считало, что он сам повинен в своей печальной участи. Это мучительное самоизгнание из научного сообщества отчасти объясняет новое страстное увлечение Пьяцци Смита, избавившее его от необходимости контактировать, координировать усилия и сверяться с кем бы то ни было. Этим новым увлечением стали исследования с помощью карманного спектроскопа – прибора, позволявшего ему заниматься наукой в одиночку. С его помощью можно было самостоятельно изучать небо и состав атмосферы. Пьяцци Смит надеялся, что спектроскоп поможет ему не просто освободиться от удушающих объятий официальной науки, но сделать гораздо большее – превратить метеорологию из описательной дисциплины в предсказательную.

Идеальным образцом прогностической науки в XIX в. была признана астрономия (хотя и в нее в то время начали просачиваться физические гипотезы). Соответствовать заданной ею планке должен был каждый, кто хотел научиться предсказывать погоду на научной основе. Это было, мягко говоря, непросто. В 1870-х гг. прогнозирование погоды считалось в научных кругах, пожалуй, еще более спорной темой, чем мистические теории относительно Великой пирамиды.

В 1859 г. адмирал Фицрой начал эксперимент по прогнозированию погоды. Через телеграфную сеть, созданную им специально для сбора метеоданных, он каждое утро получал показатели давления, температуры воздуха и скорости ветра от двух десятков метеостанций, разбросанных по всей стране. После этого Фицрой систематизировал и анализировал их, опираясь на свою интуицию опытного моряка и проверенные приметы, и уже через полчаса рассылал через телеграф прогнозы. Коротко говоря, адмирал функционировал как метеослужба, состоящая из одного человека. Его прогнозы пользовались огромной популярностью у рыбаков и моряков, а также среди широкой публики, особенно когда нужно было выбрать солнечный день для загородного пикника. Конечно, они часто оказывались неверными, а потому вызывали лавину критики и насмешек: зачем нужна правительственная служба, если она рассылает ошибочные предсказания? К огорчению тех, кто мечтал о развитии прогностической метеорологии, деятельность Фицроя привлекала слишком много внимания со стороны недоброжелателей, которые называли адмирала «пророком погоды» и сравнивали его метеопрогнозы с предсказаниями гадалок на ярмарочной площади. Но все это прекратилось в одночасье в 1865 г., когда адмирал Фицрой внезапно покончил с собой.

После его смерти для надзора за деятельностью Метеорологического департамента был создан специальный комитет, состоявший из членов Королевского общества. К несчастью, обнаружилось, что Фицрой управлял правительственным департаментом как личной вотчиной. Он предпочитал все делать сам и почти не вел записей. При составлении своих метеопрогнозов адмирал не применял никаких научных принципов, законов или уравнений и опирался только на интуицию, рассматривая эти прогнозы как дополнение, а не замену знаниям и опыту моряков, привыкших полагаться только на себя. Члены Королевского комитета неодобрительно отнеслись к тому, что сочли финансируемым из кармана государства индивидуальным проектом, результаты которого были сродни гаданию. Опасаясь ответственности за гибель людей в море из-за ошибочного прогноза, а также стремясь защитить репутацию зарождающейся метеорологической науки от обвинений в любительстве, они рекомендовали закрыть программу Фицроя.

Спустя 10 лет ситуация с правительственной программой прогнозирования погоды все еще оставалась тупиковой. Британские моряки и рыбаки отчаянно нуждались в метеопрогнозах и штормовых предупреждениях и требовали вернуть их. Но научный комитет сопротивлялся, предлагая вместо этого наладить рассылку прогнозов в частном порядке. Между тем газета «Таймс» приняла смелое решение и с 1 апреля 1875 г. впервые в истории начала публиковать синоптическую карту. Что до Пьяцци Смита, то он тоже отмечал сходство между прогнозами Метеорологического департамента и народными приметами, но, в отличие от членов Королевского общества, не видел в этом ничего плохого. Пьяцци Смит устал от бюрократии и буквоедства этого научного парламента и сетовал на то, что его члены стремятся сделать науку личной вотчиной, застолбить за собой право на высшее научное знание таких погодных феноменов, как перемещение облаков, водяного пара, холода и тепла, которые, несмотря на это, оставались все такими же неуправляемыми, как человеческая толпа на железнодорожной платформе перед посадкой на поезд. Воодушевленный возможностями нового прибора – карманного спектроскопа, он решил, что теперь сумеет обойти комитет Королевского общества и сделает прогнозы погоды общедоступными. Пьяцци Смит был убежден, что этот спектроскоп позволит ему выявить взаимосвязи между земными и небесными явлениями и благодаря этому глубже понять единство природы, а также законы земной погоды. Словом, его план состоял в том, чтобы с помощью этого «потомка» тех спектроскопов, которые он использовал на Тенерифе и во множестве других экзотических мест планеты, исследовать самый изменчивый и непредсказуемый феномен, который только есть на земном шаре, – небо над Британией. Погода по своей сути была парадоксальным явлением: формируясь в результате взаимодействия одних и тех же веществ, она находилась в состоянии непрерывного изменения.

После экспедиции Пьяцци Смита на Тенерифе спектроскопия переживала этап стремительного развития. В 1859 г. Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен доказали, что линии в солнечном спектре соответствуют химическому составу атмосферы Солнца, а затем Кирхгоф пошел еще дальше и соотнес многие из линий Фраунгофера с конкретными металлами. Но все еще оставалось неясно, чем конкретно вызывалось появление этих линий, возникали ли они в результате поглощения в солнечной атмосфере или в земной, или же в них обеих. В 1860 г. Дэвид Брюстер опубликовал большую статью, написанную в соавторстве с Дж. Гладстоном, в которой представил результаты «грандиозной работы по картированию разделения» между линиями поглощения солнечного и земного происхождения. Кульминацией почти 30-летнего исследования стала карта солнечного спектра длиной в 1,5 м, в которой Брюстер четко разделил солнечные и земные линии (не выдвинув, однако, никаких предположений о том, что могло порождать их). В статье Брюстер и Гладстон ссылались на наблюдения Пьяцци Смита на Тенерифе, отмечая, что у того «была возможность изучать солнечный свет, когда атмосфера препятствовала этому в наименьшей степени – то есть в наиболее благоприятных условиях по сравнению с теми, что выпадали на долю любого другого исследователя»[96]. Несмотря на успех в картировании линий, разработанный Брюстером и Гладстоном эксперимент по воспроизведению полос в лабораторных условиях провалился, и происхождение атмосферных линий так и осталось необъясненным.

И здесь на помощь британцам пришел француз. В 1865 г. астроном Пьер Жюль Жансен направлял спектроскоп в небо, стоя на балконе своего дома на улице Лабат на Монмартре в Париже. Для небогатого ученого атмосфера Земли была бесплатной лабораторией, всегда находившейся в его распоряжении. Рассмотрев все любопытные явления, обнаруженные Брюстером в 1833 г., он решил исследовать убывающие и нарастающие спектральные линии, которые Пьяцци Смит наблюдал на Тенерифе, и попытаться определить их происхождение. Используя усовершенствованный самодельный спектрометр с продуманной системой призм, Жансен сумел разглядеть то, чего никто прежде не видел, а именно что так называемые темные полосы в действительности представляли собой скопления темных линий, по структуре схожих с более знакомыми, менее вариабельными спектральными линиями, изначально идентифицированными Фраунгофером; некоторые из них, как было установлено, имели солнечное происхождение. Наблюдая за этими линиями в разное время дня, Жансен заметил кое-что еще. Они были особенно яркими на восходе или закате солнца, но никогда не исчезали полностью, даже когда он смотрел на него в полдень (открытие, которое противоречило более ранней работе Брюстера). Следовательно, предположил ученый, спектральные линии должны были быть вызваны чем-то, что присутствует в атмосфере Земли постоянно. (Это также объясняло тот факт, почему на рассвете и закате линии были наиболее яркими: чтобы попасть в спектроскоп, солнечному свету приходилось проходить через более толстый слой земной атмосферы.)

Жансен решил выяснить причину этого явления. Он отправился в Швейцарию, где сначала поднялся на гору, чтобы проверить, не станут ли линии слабее, если смотреть на них через более тонкий слой атмосферы. Они стали. Затем поехал к Женевскому озеру, в Ньон, где договорился о том, чтобы на берегу разожгли большой костер. Глядя на огонь с близкого расстояния, Жансен не увидел никаких темных полос, только нормальный спектр. Но, посмотрев на него с башни в Женеве, находящейся в 20 км на другой стороне озера, ученый обнаружил все те же темные линии, которые Пьяцци Смит наблюдал на Тенерифе, а сам он видел над Парижем. Теперь Жансен был почти уверен, что их происхождение связано с водяным паром, которым был насыщен воздух над озером. Но нужно было подтвердить эту догадку экспериментальным путем. Заручившись поддержкой парижской газовой компании, ученый создал впечатляющую размерами экспериментальную установку: многометровую металлическую трубу – длина которой должна была имитировать слой атмосферы – поместили в ящик с опилками и закупорили с обоих концов толстыми стеклами. Труба заполнялась водяным паром под давлением, чтобы воссоздать искусственную атмосферу. На одном ее конце находилось несколько газовых горелок, направлявших в трубу мощный луч света, в то время как Жансен наблюдал за ним с другого конца трубы через спектроскоп. Он увидел те же самые темные полосы, которые видел над Парижем! Те полосы, которые впервые были обнаружены Брюстером в 1833 г., за нарастанием и убыванием которых наблюдал Пьяцци Смит на вершине горы на Тенерифе в 1856 г. Чем выше было давление пара внутри трубы, тем темнее становились эти полосы. То же самое происходило и при увеличении длины трубы. Эксперимент подтвердил, что темные полосы вызывались не чем иным, как водяным паром в земной атмосфере. Из этого Жансен тут же сделал вывод, что линии могут быть использованы для поиска водяного пара и в атмосфере других небесных тел, после чего с замечательной самоуверенностью заявил, что в атмосфере Солнца водяных паров нет.

Интерес Пьяцци Смита к спектроскопии, угасший было после его экспедиции на Тенерифе, вспыхнул с новой силой, когда стало известно, что Жансен смог увидеть спектр солнечных протуберанцев во время полного солнечного затмения в Индии в 1868 г. Вскоре Пьяцци Смит купил себе новый спектроскоп. Это было небольшое деревянное устройство длиной всего 10 см и диаметром около 2 см с окуляром на одном конце и дифракционной щелью на другом. Внутри находился ряд призм, расположенных таким образом, что, проходя через них, свет выходил из спектроскопа под тем же углом, под которым входил. Хотя карманный спектроскоп не был игрушкой для бедных (его цена составляла целых два фунта стерлингов[97]), он считался любительским прибором, которым не пользовались профессиональные метеорологи и астрономы.

Тем не менее этот прибор позволял увлеченному наблюдателю исследовать физику Солнца в любое время и в любом месте, где бы он ни находился, и безо всякого надзора. Конечно, чтобы это занятие было сколько-нибудь полезным, требовались определенная сноровка, привычка к тщательным наблюдениям. Прибор следовало направлять низко над линией горизонта, чтобы охватить как можно большую часть атмосферы. Разрыв в облаках создавал идеальные условия, но солнце не должно было светить слишком ярко, чтобы не слепить наблюдателя. По этой же причине не рекомендовалось вести наблюдения на восходе и на закате. Туман любой плотности и угольный смог также ухудшали видимость.

Для Пьяцци Смита все это было само собой разумеющимся. Удобный компактный прибор всегда был у него под рукой: иногда, «в порыве энтузиазма», он прикладывал его к глазам по 50 раз на дню[98]. Ситуация все время менялась: разные сочетания давления, температуры и ветра по-разному влияли на изменение погоды, а каждый разрыв в облаках создавал разные условия для наблюдения. Он не знал, что именно ищет. Да ему и не требовалось искать что-то конкретное в каждый конкретный момент. Он просто наблюдал – и затем думал.

В 1875 г. Пьяцци Смит совершил поездку в Париж, где посетил знаменитого астронома, иностранного члена Лондонского королевского общества Урбена Леверье (которого нашел образцом невоспитанности: по окончании визита тот выставил его и Джесси из дому, несмотря на бушевавшую грозу). Грозовой фронт последовал за супругами в Лондон, и, внимательно наблюдая за ним через свой спектроскоп, Пьяцци Смит обнаружил смутную и нечеткую – но тем не менее постоянно присутствовавшую – «широкую темную полосу», пересекавшую спектр между красным и оранжевым участками. Эта полоса была темнее соседних областей, имела не четкие, а размытые границы и исчезала при перемещении спектроскопа на другой участок горизонта. Когда же Пьяцци Смит убирал прибор и смотрел на грозовой фронт невооруженным глазом, то не видел ничего особенного, что отличало бы этот участок неба. Он продолжал вести наблюдения по пути на север в Йорк и одним солнечным утром, когда, казалось, ничто не предвещало дождя, обнаружил уже знакомую, отчетливо выраженную размытую темную полосу на том же участке спектра. Вскоре действительно пошел дождь, и, глядя на его потоки, Пьяцци Смит с ликованием осознал, что его догадка подтвердилась: карманный спектроскоп может открыть новую эру в прогнозировании погоды.

Открытый им феномен он назвал «дождевой полосой». В отличие от четких линий солнечного спектра, которые, как считалось, вызывались поглощением световых волн различными веществами в солнечной атмосфере, дождевая полоса была размытой, нечеткой и изменчивой. Пьяцци Смит ничего не сказал о ее происхождении, однако тот факт, что он связал эту полосу с приходом дождя, позволяет предположить: ученый увидел в ней характерный признак присутствия водяного пара в атмосфере. О своем открытии он сообщил в письме в журнал Nature, основанный всего за несколько месяцев до этого. Как было ясно из названия письма – «Спектроскопическое предвидение дождя при высоких показаниях барометра», – Пьяцци Смит намеревался внести корректировки в одно из основополагающих метеорологических допущений: «высокие показания барометра» (то есть высокое давление) означают хорошую погоду.

На самом деле в своем письме Пьяцци Смит предоставил крайне мало информации о дождевой полосе. Он не высказал предположение, что могло быть ее причиной, и даже не упомянул «водяной пар». Пьяцци Смит хотел объявить не столько о добытой им новой крупице научных знаний, сколько о новом инструменте их получения. Спектроскопия, которая, как недавно было установлено, позволяла определить состав земной атмосферы, также позволяла отследить изменение этого состава. Это делало ее инструментом практической метеорологии, того, что Пьяцци Смит называл «предсказанием погоды для общих жизненных целей».

Несмотря на энтузиазм Пьяцци Смита, имелась весомая причина быть крайне осторожным с утверждением, будто спектроскоп и феномен «дождевой полосы» могут радикально изменить ситуацию с предсказанием погоды. Размытые дождевые полосы с их очень изменчивым характером были еще труднее для наблюдения, чем фиксированные линии поглощения на солнечном спектре. Они менялись, потому что представляли то, что само претерпевало постоянные изменения, – водяной пар в атмосфере. Удобный и простой в использовании, как утверждал Пьяцци Смит, дождевой спектроскоп в действительности служил инструментом обнаружения очень сложного и специфического явления. Тогда как спектры содержали огромное количество информации обо всей толще наблюдаемой атмосферы, они были подобны моментальным снимкам, отражающим мгновение во времени. Чтобы извлечь из этого практическую пользу, их нужно было интерпретировать в сравнении с другими такими же снимками, сделанными до и после. Даже насыщенность дождевой полосы была полезным параметром только при сравнении ее с предыдущими наблюдениями. Но сравнение интенсивности последовательных дождевых полос было делом в значительной мере субъективным, и лишь относительно немногие могли овладеть этим навыком в такой степени, чтобы превратить его в устойчивый метод. В «Ежеквартальном журнале Королевского метеорологического общества» Ф. У. Кори утверждал, что спектроскоп был слишком сложен в использовании и требовалось два-три месяца «терпения и настойчивости» (что признавал и один из самых горячих защитников этого прибора), чтобы подготовить обученных наблюдателей, способных работать без надзора[99].

Но Пьяцци Смит не собирался сдаваться. Он разослал в популярные журналы статьи, в которых попытался переосмыслить проблему метеопрогнозирования. Отношение к ней всегда было неоднозначным, а из-за шумихи вокруг прогнозов Фицроя и их отмены после его неожиданной смерти стало и вовсе сложным. Пьяцци Смит не видел ничего плохого в попытках предсказывать погоду, и карманный спектроскоп был для него не лучше и не хуже других инструментов прогнозирования. Это был всего лишь еще один полезный прибор для энергичных, целеустремленных людей, которые не хотели ждать, когда «совершенная» метеорология, поднявшись до уровня астрономии, возродится из пепла провалившегося проекта адмирала Фицроя. «Нам следует перестать вздрагивать при слове "прогнозирование"», – убеждал Пьяцци Смит читателей и отмечал, что даже старый добрый барометр не позволяет предсказать погоду с абсолютной точностью. По словам Пьяцци Смита, граница между народными приметами и наукой, которую так рьяно охранял комитет Королевского общества, была не более чем иллюзией. Знание есть знание независимо от того, как оно приобретено, а в отношении такого сложного явления, как погода, оно всегда будет носить вероятностный, ориентировочный характер, завися от опыта, здравомыслия и личной точки зрения конкретного наблюдателя, будь то безграмотный рыбак или хорошо образованный астроном-наблюдатель. «В метеорологии не существует правильных и неправильных методов прогнозирования! Что такое движения стрелки барометра, если не прогнозирование погоды для тех, кто умеет их интерпретировать?»[100]

Оружием Пьяцци Смита явились прагматичный подход и оптимизм. Он был убежден: нельзя ограничивать источники данных и их практическое применение, надо, чтобы их, напротив, становилось все больше. Ему представлялось, как легионы независимых наблюдателей по всей стране, «множество, большое множество людей», оснащенных карманными спектроскопами, которые превратят их в армию метеосуперменов, способных видеть водяной пар в чистейшем небе, будут «вести наблюдения за погодой и делать самостоятельные заключения в местах проживания, тем самым дополняя более общие прогнозы, которые выпускаются ежедневно в Лондоне». Лучшее в спектроскопе – портативность и простота использования. С его помощью любой человек мог, преодолев границы пространства, перенестись не только к пределам земной атмосферы, но и дальше, в безбрежные просторы космоса. Всего лишь двух секунд достаточно, чтобы «рассказать опытному наблюдателю об общем состоянии всей атмосферы»[101]. По мысли Пьяцци Смита, человеку должно было внушать необычайное чувство уверенности знание того, что даже в тесной и жалкой лачуге, «имея вокруг себя не более нескольких кубических метров совершенно не подходящего для научных целей плохого воздуха», он тем не менее мог «заниматься таким благородным делом и одним мгновенным, всеохватывающим взглядом пронзать атмосферную толщу, от поверхности земли до самого космоса, чтобы анализировать ее состояние на предмет присутствия водяного пара (исходного материала дождя, как назвала его „Таймс“)»[102].

Благодаря спектроскопу можно было моментально получать всеобъемлющую информацию. Он позволял проникать взглядом сквозь атмосферу со скоростью света и делать наблюдения планетарного масштаба. Теперь наукой об атмосфере мог заниматься отдельный человек. Карманный спектроскоп претворял в жизнь мечту Пьяцци Смита о том, каким должен быть научный поиск – глубоко личным, не скованным надзором и ограничениями. Это был инструмент, который мог принести практическую пользу морякам, земледельцам да и всем остальным жителям Британии и других стран уже сегодня, не заставляя их ждать некоего туманного будущего, когда наука наконец разберется в сложных законах природы, управляющих погодой. Словом, с этим прибором любой мог иметь собственную портативную метеообсерваторию и заниматься исследованиями.

Но то, что Пьяцци Смит считал главным достоинством спектроскопа – возможность часто и оперативно делать точные наблюдения, постоянно имея его под рукой, – привело к стремительному угасанию популярности этого прибора. Пьяцци Смит мечтал о том, чтобы метеорологические наблюдения стали повсеместными и общедоступными, но скоро выяснилось, что большинство людей не готовы к этому, и мода на спектроскопы прошла так же быстро, как летняя гроза. Широкая публика предпочла полагаться на собственные глаза, старые добрые барометры и на карты погоды, которые недавно начали публиковаться в газетах.

Пока Пьяцци Смит пропагандировал преимущества индивидуальных метеонаблюдений, научные ветры дули в другую сторону. В октябре 1876 г. британский парламент начал расследование в отношении Метеорологического департамента. После смерти Фицроя метеослужба начала использовать так называемые приборы-самописцы, которые могли автоматически отслеживать изменения погоды. Эти фантастические устройства, приборы-химеры, совершали и измерение, и регистрацию данных – два действия, которые прежде объединить не удавалось. В прошлом попыткам создания самозаписывающих приборов препятствовал эффект трения, но это помеху удалось преодолеть благодаря фотографии. Одной из первых сфер ее применения стала именно автоматическая регистрация погоды. В 1845 г., всего через шесть лет после того, как Луи Дагер изобрел фотографический процесс, двое метеорологов – Фрэнсис Рональдс из обсерватории Кью и Чарльз Брук из Гринвичской обсерватории – начали разработку серии приборов-самописцев, таких как магнитометр, электрометр, барометр и термометр, использующих технологию отклонения луча света, падающего на фотографическую пластину. В других самопишущих приборах задействовали более простой метод соединения чернильной ручки с измерительным устройством[103].

Эти регистрограммы предназначались не для составления прогнозов погоды, которые после смерти Фицроя были признаны делом слишком субъективным, а для долгосрочного проекта по выявлению физических законов, лежащих в основе происходящих в атмосфере изменений. В глазах Роберта Скотта, сменившего Фицроя на посту главы Метеорологической службы, сравнение и последовательность были куда более важными научными ценностями, чем независимость и талант. В 1875 г. он с нескрываемым одобрением процитировал выдержку из доклада Комитета по физике и метеорологии Королевского общества от 1840 г.: «Систематическая кооперация является существеннейшим условием, в пользу которого в настоящее время следует пожертвовать всем остальным; сотрудничество почти по любой проблеме с наибольшей степенью вероятности приведет к более значимым результатам, нежели любое число независимых наблюдений, какими бы совершенными они ни были сами по себе». Вклад тех, кого комитет называл «любителями науки», приветствовался лишь в том случае, если они строго следовали установленным правилам, «даже если это требовало от них на какое-то время пожертвовать собственными взглядами и удобством»[104].

Вопрос, как именно эти все более многочисленные регистрограммы давления, температуры и других связанных с погодой показателей могли быть преобразованы в научные знания о погоде, оставался открытым. В 1870-х гг. британские метеорологи ощущали, что застряли на начальном этапе развития своей науки. То, чего когда-то добились астрономы, – способность делать точные предсказания на отдаленное будущее – казалось все менее достижимой целью. Между тем сама астрономия во многом утратила былую уверенность, обретенную ею после великих открытий Ньютона. Такие ученые, как Уильям Гершель, Эдвард Сэбин, Джон Гершель, Дэвид Брюстер, Жюль Жансен и, разумеется, Чарльз Пьяцци Смит, показали, что астрономия может быть не только картографической, но и физической наукой, и, сделав это, открыли перед ней совершенно новые, неизведанные миры. Зрелая астрономическая наука вдруг снова стала молодой, в то время как метеорология, по-прежнему пребывая в младенческом возрасте, отчаянно искала новые источники уверенности.

Скандал, разразившийся после смерти Фицроя, не помог сдвинуть дело с мертвой точки. Что касается автоматических обсерваторий, то их перспективность была далеко не однозначна: с одной стороны, они давали возможность осуществить мечту фон Гумбольдта – распутать нити природных сил и изучить их; с другой стороны, они ставили под сомнение способность ученых справиться с растущими объемами данных. С этой проблемой уже столкнулись астрономы-одиночки, добросовестно, ночь за ночью, наблюдавшие за небом в одной точке и фиксировавшие увиденное. Как же обрабатывать потоки данных после того, как обсерватории по всему земному шару будут оборудованы множеством приборов-самописцев?

Срочно требовалось придумать новые способы изучения этих бесчисленных регистрограмм. Гумбольдт предвидел эту проблему еще в 1830-х гг. и убедил Генриха Бергхауза опубликовать своего рода графический справочник к своему труду «Космос» – «Физический атлас», в котором, помимо прочего, с помощью диаграмм были представлены изменения климата, флоры, фауны и геологических особенностей по всему земному шару. В Британии Фрэнсис Гальтон придумал визуальный способ нахождения средних значений для метеорологических регистрограмм, состоявший в наложении друг на друга серии таких кривых и графическом определении средней линии. Эти и другие новаторские методы визуального анализа обещали заменить субъективные суждения метеорологов объективным знанием, основанном на изобилии данных, которое обеспечивалось приборами-самописцами. Однако, как на основе разрастающихся объемов регистрограмм выйти на новый уровень понимания физических процессов, по-прежнему оставалось неясно. Кроме того, объемы данных были неравны: одних – слишком много, других – недостаточно[105].

Одна из проблем заключалась в том, что атмосфера была объемной, тогда как метеорологи располагали данными, собранными, главным образом, у поверхности земли. Это стало одной из причин, по которым Пьяцци Смит так увлекся спектроскопом. Прибор позволял наблюдателю одномоментно охватить взглядом всю невообразимую толщу атмосферы, отделявшую его от космоса, что было большим преимуществом, но также и серьезным недостатком: спектроскоп не давал возможности наблюдать по отдельности разные слои атмосферы. Каждая молекула на линии наблюдения отражалась на спектрограмме. Таким образом, спектроскоп сглаживал неоднородность атмосферы и позволял отслеживать изменения ее общего состояния. Но Пьяцци Смит мирился с этой особенностью, считая, что преимущества такого наблюдения перевешивали недостатки.

Были и другие способы узнать, что происходит в атмосфере, например подняться в небо и вести наблюдения непосредственно in situ (на месте). В 1850-х гг. состоялось несколько полетов на воздушных шарах. Их инициаторы стремились проложить дорогу к новым метеорологическим знаниям, но в не меньшей степени ими двигал дух приключенчества, характерный и для полярных экспедиций той эпохи. Эти полеты повысили (в буквальном смысле!) престиж метеорологии и захватили воображение широкой общественности. Но их организация была делом дорогостоящим, а сами они – очень рискованными, и при этом наблюдения можно было вести на протяжении нескольких часов лишь в одном вертикальном столбе атмосферы. Выстроить последовательное знание посредством таких единичных вылазок в небо оказалось невозможно.

Подняться в небо, скорее в образном, а не буквальном смысле, ученые могли, обратив более пристальное внимание на облака, ведь те находились в воздушных потоках, формировавших погоду и климат, и, исследуя их размеры, форму и движение, можно было составить карту невидимого воздушного океана. Подобно флагам, реющим в верхних слоях атмосферы, облака показывали наблюдателям на земле, в какую сторону дует ветер, какова его сила, а также сколько водяного пара присутствует в воздухе. Другими словами, они могли не только, к огорчению астрономов, заслонять небеса, но и, напротив, помогать заглянуть в таинственные верхние слои атмосферы, чтобы выявить закономерности движения воздушных масс[106].

[94] Brück and Brück, Peripatetic Astronomer, 119.

[95] Ibid., 177.

[96] David Brewster and J. H. Gladstone, «On the Lines of the Solar Spectrum,» Philosophical Transactions of the Royal Society of Edinburgh 150 (1860): 152.

[97] Для сравнения: в то время квалифицированный английский рабочий, трудившийся на машиностроительном производстве, получал 1 фунт 15 шиллингов в неделю. – Прим. ред.

[98] Более подробно о методе дождевых полос Пьяцци Смита см.: Anderson, Predicting, chapter 5. Также см.: Charles Piazzi Smyth, «Spectroscopic Weather Discussions,» Nature 26 (5 October 1882): 553.

[99] F. W. Cory, «The Spectroscope as an Aid to Forecasting Weather,» Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 9, no. 48 (1883): 285.

[100] Piazzi Smyth, «Spectroscopic,» 553.

[101] Charles Piazzi Smyth, «The Spectroscope and the Weather,» Popular Science 22 (1882): 242.

[102] Piazzi Smyth, «Spectroscopic,» 552.

[103] Robert Multhauf, «The Introduction of Self-registering Meteorological Instruments,» Contributions from the Museum of History and Technology: Paper 23, United States National Museum Bulletin (Washington, DC: Smithsonian, 1961).

[104] Robert H. Scott, Instructions for the Use of Meteorological Instruments (London: J. D. Potter, 1875), 9–10.

[105] Robert Brain and M. Norton Wise, «Muscles and Engines: Indicator Diagrams and Helmholtz's Graphical Methods,» in Universalgenie Helmholtz: Rückblick nach 100 Jahren, ed. Lorenz Krüger (Berlin: Akademie-Verlag, 1994), 124–145; Lorraine Daston and Peter Galison, «The Image of Objectivity,» Representations 40 (1992): 81–128.

[106] Lorraine Daston, «Cloud Physiognomy,» Representations 136, no. 1 (Summer 2016): 45–71; Richard Hamblyn, The Invention of Clouds: How an Amateur Meteorologist Forged the Language of the Skies (London: Picador, 2001).