0
4196
Газета Наука Печатная версия

12.10.2021 17:55:00

"Нобель" 2021. Квантовая физика может многое рассказать о будущем климате на Земле

Атмосферный хаос вогнали в модель

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Лалаянц- кандидат биологических наук

Тэги: нобелевская премия, премия по физике, физика


нобелевская премия, премия по физике, физика Один из тройки нобелевских лауреатов японец Сюкуро Манабе разработал первую линейную модель атмосферного столба высотой 40 км. Фото Reuters

«Содержание» нынешней Нобелевской премии по физике сложно, как квантовая физика, и туманно, как насыщенная парами воды атмосфера. Под стать этому – состав лауреатов: 90-летний японец Сюкуро Манабе, всю жизнь строивший сначала одномерные, а затем и 3D-модели атмосферных столбов, и практически тех же лет немец Клаус Хассельман, океанограф и климатолог. Ему 90 исполнится через 20 дней после сообщения из Стокгольма – прекрасный подарок шведы сделали ученому к юбилею! Зато третьему награжденному, итальянцу Джорджио Паризи «всего» 73 года, полвека из которых он занимается теоретической и квантовой физикой.

Проблема, частичное решение которой отмечено престижной научной наградой, стара как мир, о чем свидетельствуют белые утесы Туманного Альбиона, видимые в хорошую погоду невооруженным глазом через Ла-Манш. Белый цвет скал обусловлен отложениями извести, то есть соединениями кальция с углекислым газом, СО2.

Известно, что основную массу воздушной оболочки планеты составляет азот и кислород, на долю же СО2 приходится всего лишь 0,04% по объему. Впервые на проблему атмосферного состава обратил внимание знаменитый французский математик Жан-Батист Фурье (1768–1830), исследовавший энергетический баланс солнечной радиации и света, отраженного от Земли. Дельта между двумя потоками энергии является, по его выражению, «темным теплом», которое и нагревает нашу атмосферу.

Следующий шаг более физического подхода сделал Сванте Аррениус, ставший лауреатом премии по химии за 1903 год. Он работал в содружестве с метеорологом Экхольмом, который за два года до того пустил в оборот выражение Greenhouse – «тепличный» газ. Суть названия отражала способность атмосферы аккумулировать тепло обратного теплового излучения Земли.

Много позже ученые стали бить тревогу по воду накапливающегося тепличного воздействия, или GreenHouse Effect (GHE). Оценить его физически и математически и предложил один из нынешних лауреатов по физике Манабе. Он разработал первую линейную (1D) модель атмосферного столба высотой 40 км, которая много позже, в 1975 году, обрела 3D-формат. Результаты многолетних исследований представлены в книге «За пределами глобального потепления» (Beyond Global Warming), увидевшей свет в 2020 году.

К исследованиям подключился Клаус Хассельман, изучавший причины хаотических изменений погоды. После многолетних измерений температур атмосферы два лауреата вместе пришли к выводу, что за последние полтора века вследствие промышленных выбросов температура воздушных масс поднялась на один градус.

При этом немец сам опирался на теорию американского метеоролога Э. Лоренца, который разработал в 60-е годы прошлого века теорию хаотичности погодных перепадов. Но Хассельман пошел дальше, предположив в 1980 году, что погодные феномены можно представить как быстро меняющий свою интенсивность шум.

Независимо от немца итальянец Джорджио Паризи пришел в 1979 году к выводу, основанному на рассмотрении простой модели газовой динамики, микроструктура которой может влиять на макроскопические свойства. Паризи, в частности, открыл скрытую природу того, «как беспорядок и флуктуации взаимодействуют в физических системах». Такой модельной системой для Паризи стало так называемое спиновое стекло. Полученные им результаты могут иметь самое широкое применение в таких областях, как математическое описание биологических феноменов, нейробиология и искусственный интеллект.

Паризи изучал многие другие явления, на которые влияют случайные процессы и отклонения, механизмы порождения и развития феноменов и, в частности, периодичности похолоданий и потеплений климата, что «роднит» его с Манабе и Хассельманом. Поэтому итальянца и включили в тройку лауреатов. Возможно, что климатические вопросы можно будет глубже понять, учитывая более широкое математическое описание хаоса и турбулентных систем. Недаром Паризи сказал в одном из интервью, что всегда имел дело с простым поведением систем, которое при своем развитии давало рождение сложному коллективному поведению…

Манабе родился в городке Эхиме, что на юге самого маленького из японских островов Сикоку. Диссертацию он защитил в 1958 году, получив степень в стенах Токийского университета, после чего перебрался в США, где работал в Бюро погоды. На четыре года Манабе возвращался на родину, но затем возглавил Геофизическую жидкостную лабораторию (Geophysical Fluid Laboratory) в престижном Университете Принстона.

Хассельман родился и учился в Гамбурге, закончил в 1955 году местный университет, защитив в нем диссертацию. Некоторое время ученый провел в Геттингене, но вернулся в альма-матер, где по сей день профессорствует. Он является основателем университетского Института метеорологии, который трансформировался в Европейский климатический форум, занимающийся, кстати, вопросами физики плазмы и теории квантового поля.

Как раз этими вопросами интересуется и Паризи. Итальянец окончил в 1970 году Научный университет Рима (Сапиенца). За океаном он посещал Колумбийский университет Нью-Йорка и Калифорнийский в Сан-Франциско, занимаясь там вопросами теоретической физики и квантовой теории. Его заслуги на родине отмечены избранием в члены знаменитой Академии Линчеи (Lincei – рысьеглазых в данном случае). С 1988 года активно разрабатывает теорию статистического поля.

По мнению Нобелевского комитета, эти трое подвели солидную физическую базу под наше понимание природы земного климата и его изменений.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Небанальные байки о чудесах

Небанальные байки о чудесах

Лариса Островская

12 рассказов – по-апостольски

0
969
Рифмы радионеба и комментарии к ним

Рифмы радионеба и комментарии к ним

Евгений Стрелков

Загородная научная жизнь, почти воплощенная Аркадия

0
2990
Так глубоко в структуру мироздания физики еще никогда не забирались

Так глубоко в структуру мироздания физики еще никогда не забирались

Александр Спирин

Волны материи и корпускулы света

0
4778
Самый страшный эпизод в жизни профессора Блюменфельда

Самый страшный эпизод в жизни профессора Блюменфельда

Юрий Магаршак

Рассказ об ученом, который после боя порвал удостоверение о приеме в партию, в которую его перед боем торжественно приняли

0
2919

Другие новости

Загрузка...