Наступит ли ядерная зима после ядерной войны?

Ядерная зима — гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу некоторого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве нескольких ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного повышения количества отражённых солнечных лучей.

Вокруг почти любого вида оружия существует много расхожих представлений и откровенных мифов, которые весьма волнуют публику, интересующуюся армией и оружием. Ядерное оружие не является исключением. В числе таких мифов - широко известная концепция "ядерной зимы". Давайте разберем ее подробнее ...

Разрушительные последствия теплового удара, взрывной волны, а также проникающей и остаточной радиации были известны ученым давно, но косвенное влияние подобных взрывов на окружающую среду долгие годы оставалось без внимания. Лишь в 70-ых годах было проведено несколько исследований, в ходе которых удалось установить, что озоновый слой, защищающий Землю от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, может быть ослаблен выбросами в атмосферу больших объемов оксидов азота, которые произойдут после многочисленных ядерных взрывов.

Дальнейшее изучение проблемы показало, что облака пыли, выброшенные ядерными взрывами в верхние слои атмосферы, могут препятствовать теплообмену между ней и поверхностью, что приведет к временному охлаждению воздушных масс. Затем ученые обратили внимание на последствия лесных и городских пожаров (т.н. эффекте «огненного шторма»), вызванных огненными шарами* ядерных взрывов, и в 1983г. был запущен амбициозный проект под названием TTAPS (по первым буквам фамилий авторов: R.P. Turco, O.B Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack и Carl Sagan). Он включал в себя детальное рассмотрение такого фактора, как дым и сажа от горящих нефтяных полей и пластмассы в уничтоженных взрывами городах (дым от подобных материалов поглощает солнечных свет гораздо более «эффективно», чем дым от горящего дерева). Именно проект TTAPS дал начало хождению термина «Ядерная зима» ("Nuclear winter"). Впоследствии эта зловещая гипотеза была развита и дополнена научными сообществами американских и советских ученых. С советской стороны ей занимались такие климатологи и математики как Н.Н. Моисеев, В.В. Александров, А.М. Тарко.

Как предполагают исследователи, первопричиной ядерной зимы станут многочисленные огненные шары, вызванные взрывами ядерных боеголовок. Эти огненные шары приведут к огромным неконтролируемым пожарам во всех городах и лесах, оказавшихся в их радиусе поражения. Разогрев воздуха над этими пожарами приведет к тому, что огромные столбы дыма, сажи и пепла поднимутся на большую высоту, где они могут витать неделями, пока не осядут на землю или не будут вымыты из атмосферы с дождями.

Несколько сотен миллионов тонн пепла и сажи будут перемещаться восточными и западными ветрами до тех пор, пока они не образуют плотный равномерный пояс частиц, охватывающий все Северное полушарие и протянувшийся от 30° с.ш. до 60° с.ш. (именно там расположены все крупные города и сосредоточено почти все население потенциальных стран-участников конфликта). Из-за атмосферной циркуляции затем частично будет затронуто и Южное полушарие.

Эти густые черные облака экранируют земную поверхность, препятствуя попаданию на нее солнечного света (90%) в течение нескольких месяцев. Температура ее резко упадет, вероятнее всего на 20-40 градусов С. Продолжительность наступившей ядерной зимы будет зависеть от суммарной мощности ядерных взрывов и при «жестком» варианте может достигать двух лет. При этом величина похолодания при взрывах в 100 и 10000 Мт отличается незначительно.

В условиях полной темноты, низких температур и выпадения радиоактивных осадков (fallout) процесс фотосинтеза практически прекратится, и большая часть земной растительности и животного мира будет уничтожена. В Северном полушарии многие животные не выживут из-за недостатка пищи и сложности ее поиска в "ядерной ночи". В тропиках и субтропиках важным фактором будет холод – теплолюбивые растения и животные погубит даже кратковременное снижение температуры. Вымрут многие виды млекопитающих, все птицы, большинство рептилий.Резкий скачок уровня ионизирующей радиации до 500-1000 рад («радиационный шок») погубит большинство млекопитающих и птиц и вызовет серьезное лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий.

Безусловно погибнут агроэкосистемы, столь важные для поддержания жизнедеятельности человека. Полностью вымерзнут все плодовые деревья, виноградники, погибнут все сельскохозяйственные животные. Снижение среднегодовой температуры даже не на 20° – 40° С, а «всего» на 6° – 7° С равнозначно полной гибели урожаев. Даже без прямых потерь от ядерных ударов, одно лишь это оказалось бы самым страшным бедствием из всех, какие когда-либо довелось пережить человечеству.

Таким образом, пережившие первый удар люди столкнутся с арктическим холодом, высоким уровнем остаточной радиации и всеобщим разрушением промышленной, медицинской и транспортной инфраструктуры. Вместе с прекращением поставок пищи, гибелью посевов и чудовищным психологическим стрессом это приведет к колоссальным человеческим жертвам от голода, истощения и болезней. Ядерная зима может уменьшить население Земли в разы и даже в десятки раз, что будет означать фактический конец цивилизации. Общей участи могут не избежать даже страны Южного полушария, такие как Бразилия, Нигерия, Индонезия или Австралия, которые быть разрушены, несмотря на то, что на их территории не разорвется ни одна боеголовка.

Возможность возникновения ядерной зимы предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом в США, затем эта гипотеза была подтверждена модельными расчётами Вычислительного центра АН СССР. Эта работа была проведена академиком Н. Н. Моисеевым и профессорами В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым. Ядерная война приведёт к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. Сотни миллионов тонн грунта, сажа горящих городов и лесов сделают небо непроницаемым для солнечного света. Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10 000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10 000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, характерное время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца.

При мощности ядерных взрывов в 100 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура падает на 15 градусов, а затем начинает незначительно повышаться). В отдельных районах Земли похолодает и на 30-50 градусов. Эти работы получили широкий общественный резонанс в широкой печати разных стран. Впоследствии многие физики оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила.

Многих смущает то, что теория ЯЗ появилась подозрительно «вовремя», совпав по времени с периодом так называемой «разрядки» и «нового мышления», и предшествуя распаду СССР и добровольному оставлению им своих позиций на мировой арене. Масла в огонь подлило и таинственное исчезновение в 1985г. в Испании В. Александрова — одного из советских разработчиков теории ЯЗ.

Однако противниками теории ЯЗ выступают не только ученые — математики и климатологи, которые обнаружили в расчетах К.Сагана и Н.Моисеева значительные погрешности и допущения. Зачастую нападки на ЯЗ политически окрашены. 

Вся эта история изначально производила впечатление грандиозной "психической атаки", предпринятой руководством США на советское руководство. Цель ее была вполне очевидной: заставить советское руководство отказаться от применения ядерного оружия, что дало бы для США военное преимущество. Если массированный ответный или ответно-встречный ядерный удар приведет к "ядерной зиме", то применять его бессмысленно: такой удар повлечет за собой коренной подрыв сельского хозяйства, сильнейшие неурожаи в течение ряда лет, что вызовет сильный голод даже при советских стратегических запасах продовольствия.

Судя по тому, что Маршал Советского Союза С.Ф. Ахромеев вспоминал, что в конце 1983 года в Генеральном штабе в конце 1983 года, то есть после появления концепции "ядерной зимы", ее презентации на беспрецедентной научной советско-американской научной конференции с прямым телемостом Москва-Вашингтон 31 октября - 1 ноября 1983 года и американскими учениями Able Archer-83, начавшимися 2 ноября 1983 года и отрабатывавшими ведение полномасштабной ядерной войны, начали разрабатывать планы полного отказа от ядерного оружия, "психическая атака" достигла цели.

Американская версия. Она объясняет появление теории ЯЗ тем, что ОВД обладал превосходством над НАТО в обычных вооружениях в Европе, и поэтому СССР было выгодно неприменение ядерного оружия в случае крупномасштабной войны.

Настораживает и то, что после окончания «холодной войны» не проводится попыток смоделировать эффект ЯЗ на современном оборудовании (таком как установленный в Национальном Центре Атмосферных Исследований США суперкомпьютер Blue Sky c пиковым значением производительности до 7 Тфлоп и внешней памятью объемом 31,5 Тбайт). Если подобные исследования и имеют место, они носят частный характер и не получают широкой огласки, и уж тем более государственной поддержки. Все это может говорить в пользу версии о «заказном» характере теории ЯЗ.

Движение за мир во всем мире рукоплескало этой концепции, поскольку видело в ней аргумент за полное ядерное разоружение. Нашла она определенное применение и в большой военной стратегии, как одна из разновидностей MAD - Mutual Assured Destruction, или гарантированного взаимного уничтожения. Суть этой идеи состояла в том, что ни один из противников по возможной ядерной войне не решится на массированный удар, поскольку в любом случае будет уничтожен, если не ядерным жаром, то последующим холодом. Это было и является одним из столпов доктрины ядерного сдерживания.

Использование концепции "ядерной зимы" в качестве аргументации за ядерное сдерживание является далеко не безопасным занятием, по той простой причине, что это самообман.

Спорить с концепцией, под которой стоят имена крупных ученых - дело нелегкое, но в данном случае необходимое, потому что на кону стоит важнейший вопрос военной стратегии: полагаться на ядерное оружие как средство сдерживания, или нет.

Лесные пожары: матмодель и натурные испытания

Итак, концепция "ядерной зимы" постулирует, что в случае массированных ядерных ударов, взрывы подожгут города и лесные массивы (академик Н.Н. Моисеев исходил в своих оценках из площади лесных пожаров в 1 млн. кв.км), и только в лесных пожарах образуется порядка 4 млрд. тонн сажи, которые создадут непроницаемые для солнечного света облака, покроют все Северное полушарие и наступит "ядерная зима". Пожары в городах еще добавят к этому сажи.

Но к этому ужасу стоит добавить несколько замечаний.

Для начала стоит отметить, что эта концепция стоит на оценках, расчетах и математическом моделировании, и она была принята как руководство для важнейших политических решений без проведения проверочных испытаний. Думается, что тут главную роль сыграло абсолютное доверие к ученым: мол, если они сказали, то как оно и есть.

Между тем, трудно понять, как можно было принять такое утверждение на веру, особенно на уровне начальника Генерального штаба. Дело в том, что всякий человек, который хоть раз в жизни разжигал костер или топил печь дровами, знает, что древесина при горении почти не коптит, то есть не выделяет сажи, в отличие от резины, пластмасс и солярки с керосином. Главный продукт горения древесины - углекислый газ, прозрачный для света. Говорят, что он имеет парниковый эффект, так что от масштабных лесных пожаров можно было ожидать скорее потепления климата.

Далее, у маршала Ахромеева были все возможности проверить истинность модели натурными испытаниями. Это можно было сделать разнообразными способами. Например, запросить данные лесоохраны, у которых леса горели каждый год, и на основе измерений выгоревших лесов узнать, сколько горючего материала обратилось в продукты сгорания и каких. Если такие данные Генеральный штаб не устраивали, то можно было провести опыт: точно измерить вес древесины на каком-то участке леса, потом поджечь его (вплоть до проведения натурного ядерного испытания), и в ходе пожара измерить, образовалось ли столько сажи, сколько внесено в матмодель. Можно было взять несколько опытных участков леса и проверить, как он горит летом и и зимой, под дождем и в ясную погоду. Фактор сезона имел значение, поскольку зимой наши леса засыпаны снегом и гореть не могут. Лес жечь, конечно, жалко, но несколько тысяч гектаров - приемлемая цена за решение важнейшего стратегического вопроса.

Не удалось найти никаких сведений, что такие испытания проводились.

В реалистичности оценок лесных пожаров сомневался, например, И.М. Абдурагимов, эксперт по пожарному делу, который даже пытался протестовать против концепции "ядерной зимы". По его оценкам, основанным на опыте реальных лесных пожаров, выходило, что при обычном выгорании 20% горючего материала в лесу, образуется максимум 200-400 граммов сажи на кв. метр. 1 млн. кв. километров лесных пожаров дадут максимум 400 млн. тонн сажи, что в десять раз меньше, чем в модели Моисеева.

Дальше - интереснее. Явочным порядком натурные испытания концепции "ядерной зимы" у нас состоялись во время лесных пожаров 2007-2012 годов, особенно сильно в 2010 году, когда выгорело около 12 млн. гектаров или 120 тысяч кв. км, то есть 12% от масштаба, принятого к модели "ядерной зимы". От этого - не отмахнешься, поскольку если бы эффект имел бы место, то он бы проявился.

Самое интересное в том, что были проведены подсчеты образования сажи в этих пожарах, опубликованные в журнале "Метеорология и гидрология", № 7 за 2015 год. Результат оказался опрокидывающим. Сажи на деле образовалось 2,5 грамма с кв. метра лесного пожара. На всей площади пожаров образовалось около 300 тысяч тонн сажи, что нетрудно перевести в расчетный миллион кв. км - 2,5 млн. тонн, что в 1600 раз меньше, чем в модели "ядерной зимы". И это - в наилучших условиях сухого и жаркого лета, когда дождь не гасил пожары, а тушение не могло справиться с огнем.

В городах стоял густой смог, много населенных пунктов пострадало от огня, большой ущерб и так далее, только вот ничего подобного "ядерной зиме" не настало и близко. Да, неурожай в 2010 году был, тогда было собрано 62,7 млн. тонн зерновых, что даже меньше, чем в предыдущем неурожайном 2000 году. Но все же, при среднем потреблении зерновых в России в размере 32 млн. тонн в год, мы вышли даже с хорошим запасом хлеба, не считая переходящих запасов.

Итак, даже если сгорит миллион кв. км лесов в случае ядерной войны, "ядерной зимы", сельскохозяйственного кризиса и голода не наступит.

Правда ли, что горящие города закоптят небо?

Проверить, как горят города было, конечно, посложнее. Однако и здесь у Генерального штаба, обладающего многочисленными военно-строительными и саперными частями, вполне была возможность построить опытный город, поджечь его и посмотреть, как он будет гореть и правда ли, что облака сажи закроют все вокруг.

И.М. Абдурагимов оспаривал также оценки по пожарам в городах, указывая, что содержание горючего материала на единицу площади сильно завышено, и что даже при сильнейших пожарах оно не выгорает целиком, а только примерно на 50%, да и к тому же, ударная волна на большой площади собьет пламя, а завалы задушат пожары.

Впрочем, у нас есть возможность посмотреть на пример города, который горел синим пламенем. Это, конечно, Дрезден во время бомбардировки 13-15 февраля 1945 года. На него было сброшено 1500 тонн фугасных и 1200 тонн зажигательных бомб в ночь с 13 на 14 февраля, 500 тонн фугасных и 300 тонн зажигательных бомб днем 14 февраля и 465 тонн фугасных бомб 15 февраля. Итого: 2465 тонн фугасных и 1500 тонн зажигательных бомб. По подсчетам британского физика, барона Патрика Стюарта Мейнарда Блэкетта, разрушительный эквивалент хиросимской урановой бомбы 18-21 кт составлял 600 тонн фугасных бомб. Итого, удар по Дрездену был эквивалентен 4,1 хиросимским бомбам, то есть до 86 кт.

Обычно говорится, что Дрезден был разрушен почти весь или весь. Это, конечно, не так. В 1946 году муниципалитет Дрездена выпустил брошюру "In Dresden wird gebaut und das Gewerbe arbeitet wieder". В ней приводились точные данные о разрушениях, поскольку муниципалитету требовалось составить план восстановления города. Последствия бомбежки были впечатляющими. В центре города лежала гора руин объемом до 20 млн. кубометров, покрывающая площадь в 1000 гектаров высотой около двух метров. В ней копали шахты, чтобы достать из- под завалов уцелевшие вещи, инструменты, годные части зданий. Однако, из 228 тысяч квартир в Дрездене было полностью уничтожено 75 тысяч, 18 тысяч сильно повреждены и непригодны. 81 тысяча квартир имела легкие повреждения. Итого разрушено 93 тысячи квартир или 40,7% имевшихся. Площадь сильных разрушений составила 15 кв.км.

Но какая площадь была у Дрездена? Об этом мало где сообщается, и может сложиться впечатление, что город был компактным. Между тем, это не так. По данным немецкой энциклопедии Der Große Brockhaus, довоенного выпуска, в 1930 году Дрезден имел вместе с пригородами площадь в 109 кв.км. Это был один из крупнейших городов Германии. Зона разрушений составляла 13,7% территории города.

Хотя в Дрездене был сильнейший многодневный пожар, переросший в "огненный шторм", тем не менее, город сгорел далеко не весь, это во-первых. Во-вторых, дым и сажа от пожара в Дрездене не сумели подняться высоко в атмосферу и создать плотного устойчивого облака, через пару дней сажа была вымыта дождем. В-третьих, в Германии было разрушено и сгорело от бомбардировок 43 крупных города. Они располагались на довольно компактной территории, и некоторое влияние дыма от городских пожаров и боевых действий на климат, надо думать, могло быть. Во всяком случае, зима 1945/46 года в Германии была очень снежной и холодной, ее даже называли "зимой столетия". Разоренной войной Германии пришлось очень нелегко, но даже разутые, раздетые и лишенные крова немцы, при крайнем дефиците хлеба и угля, ее пережили. В 1946 и 1947 годах в Восточной Европе были сильные засухи. Но ни немедленного наступления зимы среди лета (если мы говорим о бомбардировках 1944 года), ни наступления долгого периода похолодания не наблюдалось.

Так что расчеты на то, что пожары в городах после ядерных взрывов закроют небо черными облаками и вызовут моментальное наступление sibirische Kälte, явно не оправдываются известными примерами.

Недостаточный объем доказательной базы.

Известно, что даже локальные прогнозы погоды имеют не очень высокую степень достоверности (не больше 80%). При глобальном моделировании климата необходимо учитывать на порядок больше факторов, не все из которых были известны на момент проведения исследования.

Трудно судить, насколько реальны построения Н. Моисеева – К. Сагана, так как речь идет об имитационной модели, связь которой с действительностью неочевидна. Расчеты атмосферной циркуляции до сих пор далеки от совершенства, а вычислительные мощности, «суперкомпьютеры» (БСЭМ-6, Cray-XMP), которые имелись в распоряжении ученых в 80-х годах, уступают по производительности даже современным PC.

Модель «ядерной зимы» Сагана – Моисеева не учитывает такие факторы как выделение парниковых газов (СО2) вследствие множественных пожаров, а также влияние аэрозолей на теплопотери земной поверхности.

Также она не берет во внимание тот факт, что климат планеты — саморегулирующийся механизм. Например, парниковый эффект может компенсироваться тем, что растения начинают более интенсивно поглощать углекислый газ. Трудно судить, какие компенсаторные механизмы могут включиться в случае выброса в атмосферу огромных объемов пепла и пыли. Например, эффект ЯЗ может «смягчить» высокая теплоемкость океанов, тепло которых не даст остановиться конвекционным процессам, и пыль выпадет несколько раньше чем показали расчеты. Возможно, изменение альбедо Земли приведет к тому, что она будет поглощать больше солнечной энергии, что вместе с парниковым эффектом, вызванным выделением аэрозолей, приведет не к похолоданию, а к нагреванию земной поверхности («Венерианский вариант»). Однако и в этом случае может включится один из защитных механизмов — океаны начнут более интенсивно испаряться, пыль выпадет с дождями, и альбедо придет в норму.

Многие климатологи допускают, что теоретически ЯЗ возможна, но она не может быть следствием даже крупномасштабного конфликта между Россией и США. По их мнению, всего арсенала сверхдержав недостаточно для достижения требуемого эффекта. Для иллюстрации данного тезиса приводится взрыв вулкана Кракатау в 1883г., оценки мегатоннажа которого разнятся от 150 мегатонн до нескольких тысяч. Если верно второе, то это вполне сопоставимо с небольшой, но интенсивной ядерной войной. Извержение вулкана выбросило в атмосферу порядка 18 км3 породы и привело к так называемому «году без лета» — небольшому снижению среднегодовой температуры на всей планете. Но не к гибели цивилизации, как мы знаем.

Можно и просчитаться

Итак, сравнение концепции "ядерной зимы" и ее оснований с реальными случаями масштабных городских и лесных пожаров весьма наглядно показывают ее несостоятельность. Такого выделения сажи при пожарах, какое в нее заложено, просто не бывает. Именно поэтому вера в "ядерной зиму" есть самообман, и построение на этой основе доктрины ядерного сдерживания явно ошибочно.

Это уже достаточно серьезное дело. Полагая, что вероятный противник не решится нанести массированный ядерный удар, потому что сам погибнет от "ядерной зимы", можно ведь и просчитаться. Если американцы сфабриковали эту концепцию для ядерного разоружения Советского Союза, то можно быть уверенными, что сами они хорошо представляют себе истинное положение дел и массированный ядерный удар их не страшит. Другое дело, что американцы никогда не выражали готовности воевать в стиле обмена сокрушительными ударами, их всегда интересовало достижение преимущества, а еще лучше - первого безнаказанного удара в сочетании с гарантией, что по ним не нанесут удар вперед. Концепция "ядерной зимы" на это работает и весьма неплохо. К тому же, к вящему огорчению борцов за мир, эта концепция не привела ко всеобщему ядерному разоружению, и им придется найти другие, более действенные аргументы.