Российское вторжение в Украину, активная фаза которого продолжается уже без малого год, в очередной раз поставило мир на грань ядерной войны. Одним из катастрофических последствий такого конфликта часто называют ядерную зиму — сильное и долговременное глобальное похолодание, которое может обернуться для человечества неурожаями и голодом. Рассказываем, откуда взялось само это понятие, что должно произойти, чтобы такая зима наступила, и как это явление может выглядеть для выжившего обывателя.
Кто придумал ядерную зиму?
По-видимому, первое опубликованное предположение о том, что атомная война способна спровоцировать похолодание и даже наступление нового ледникового периода, содержится в научно-фантастическом рассказе 1947 года «Завтрашние дети» Пола Андерсона.
Научное обоснование этой теории было найдено позднее. В 1982 году в Швеции была опубликована статья нидерландца Пауля Крутцена и американца Джона Бёркса, в которой на основании расчетов высказывалось предположение, что дым от пожаров, вызванных ядерными взрывами, может оказать влияние на погоду и климат. Работа привлекла внимание ученых в разных странах, и исследования в этом направлении продолжились. В декабре 1983 года коллектив под руководством американца Ричарда Турко, занимающегося изучением атмосферы, опубликовал в журнале Science статью «Ядерная зима: глобальные последствия многочисленных ядерных взрывов». Самым известным соавтором материала был популяризатор науки астроном Карл Саган.
Похожие идеи о всемирном похолодании после крупного конфликта с применением атомного оружия высказывались и раньше — в частности, с 1982 года над этой проблематикой работал советский исследователь физики атмосферы Георгий Голицин. Но сам термин, полюбившийся впоследствии средствам массовой информации, закрепился благодаря той самой статье Турко, Сагана и их соавторов.
Этот научный «пиар» пришелся очень кстати. К началу 80-х годов в мире были накоплены внушительные ядерные арсеналы, и человечество несколько раз вплотную приближалось к началу глобального конфликта с использованием оружия массового поражения. С конца 1979 года (вторжение советских войск в Афганистан) до разрядки во второй половине 80-х внешнеполитическая напряженность в мире возрастала. Как раз в этот период США разместили в Европе новые баллистические ракеты средней дальности Pershing II.
При этом в тот момент считалось, что главная угроза от ядерных взрывов заключается в их основных поражающих факторах: ударной волне, световом излучении, проникающей радиации, радиоактивном загрязнении и электромагнитном импульсе (выводящем из строя электроаппаратуру). Все они крайне неприятны и могут привести к катастрофическим последствиям — но только на той местности (пусть и достаточно обширной), в которой ядерное оружие было использовано.
Исследования ученых же показали, что даже локальный ядерный конфликт способен привести к глобальной катастрофе планетарного масштаба.
Риски от использования атомного оружия оказались еще большими, чем считалось ранее. Эта новость отрезвляюще подействовала на горячие головы. Началась разрядка, и в 1987 году главные ядерные державы (США и СССР) договорились уничтожить целый класс носителей оружия массового поражения — баллистические и крылатые ракеты средней дальности.
Если передавать суть концепции ядерной зимы совсем кратко, то, по мнению ученых, после начала ядерного конфликта начнутся сильнейшие пожары. Из-за них в верхние слои атмосферы вместе с дымом попадут миллионы тонн черного углерода (основного компонента сажи), которые за несколько недель распространятся по всему миру. Это перекроет путь к поверхности планеты солнечным лучам — Землю окутают «ядерные сумерки». В таких условиях заметно понизится температура, а сельскохозяйственные растения, которые будут получать меньше необходимого для фотосинтеза солнечного света, дадут меньший урожай. Это, в свою очередь, приведет к голоду. В общих чертах механизм наступления ядерной зимы выглядит именно так — а теперь немного углубимся в детали.
Что должно произойти, чтобы наступила ядерная зима?
Судя по всему, достаточно даже ограниченной атомной войны между второстепенными ядерными державами.
Может показаться, что причиной такого глобального катаклизма, как ядерная зима, должен быть такой же глобальный ядерный конфликт. То есть тот, в котором многочисленными ударами обменяются обладатели самых больших ядерных арсеналов на планете: США и Россия (на их совокупную долю приходится около 93% из примерно 13 900 единиц ядерных боеприпасов в мире).
Такое интуитивное суждение отчасти верно: уж если американцы и россияне действительно ударят друг по другу своими многочисленными мегатонными (в тротиловом эквиваленте) межконтинентальными ядерными ракетами, то ядерная зима наступит непременно. Другое дело, что, по современным представлениям, для ее прихода может понадобиться гораздо меньше ядерного оружия, да еще и меньшей мощности.
В октябре 2019 года в рецензируемом научном журнале Science Advanced было опубликовано исследование коллектива из десяти американских ученых, одним из которых был упоминавшийся выше Ричард Турко. Команда исследователей смоделировала локальный ядерный конфликт между Индией и Пакистаном. Именно в этом регионе до нападения России на Украину использование атомного оружия считалось наиболее вероятным.
В моделировании использовался сценарий, при котором Пакистан сможет нанести по городам Индии 150 ядерных ударов, а та в свою очередь (вынужденная придержать часть своего арсенала на случай вступления в войну дружественного Исламабаду Китая) — 100 ударов по пакистанским городам. Мощность использованных боеприпасов азиатских государств, по мнению исследователей, в таком случае могла располагаться в интервале между 15 и 100 килотоннами тротилового эквивалента.
Разумеется, с самыми страшными последствиями такого ядерного пинг-понга столкнется Индийский субконтинент (регион, включающий в себя собственно Индию и Пакистан, а также Бангладеш, Непал, Бутан, Шри-Ланку и часть Афганистана). Если все используемые ядерные боеприпасы будут иметь мощность в 15 килотонн (то есть минимальную из возможных), непосредственно от ударов погибнет 50 миллионов человек. При использовании 50-килотонных бомб погибнет 100 миллионов, а 100-килотонных — 125 миллионов человек (для сравнения, шестилетняя Вторая мировая война унесла жизни примерно 50 миллионов человек).
Что касается остальной планеты, то на нее в таком случае повлияют от 16 до 36 миллионов тонн черного углерода, выброшенного в атмосферу огненными смерчами, которые разразятся в уничтоженных индийских и пакистанских городах. Огненные смерчи — ключевые «персонажи» сценариев ядерной зимы. Эти страшные атмосферные явления способны поднимать дым с сажей сразу в стратосферу (слой атмосферы на высоте более 10 км над уровнем моря) — то есть туда, откуда ее не «вымоет» дождями. В стратосфере сажа может находиться годами.
Моделирование ученых показало, что освещенность земли при этом сократится на 20−35%, средняя температура на планете упадет на 2−5°С, а уровень осадков уменьшится на 15−30%. Из-за этого продуктивность растений на суше снизится на 15−30%, что обернется для многих регионов массовым голодом. А в «довоенное» состояние климат планеты вернется не ранее чем через 10 лет.
Дополнительным поражающим фактором в это время станет разрушение озонового слоя. Во внетропических широтах последствия локального конфликта с использованием ста ядерных бомб «хиросимской» мощности (то есть около 20 килотонн каждая) приведут к разрушению от 25 до 70% озона. Фактически все эти регионы, включая Беларусь, окажутся под озоновой дырой планетарного масштаба. Увеличение объема попадающего на землю ультрафиолетового излучения здесь может серьезно ухудшить здоровье людей — в частности, вызвать ожоги или рак кожи, а также болезни глаз.
Таким образом, для наступления «маленькой» ядерной зимы с падением температуры на 2−5 градусов и массовым голодом достаточно использовать 1,5−2% общепланетных запасов ядерного оружия, которыми обладают Индия и Пакистан.
Что будет происходить во время полномасштабной ядерной зимы?
Ничего, что могло бы понравиться выжившим.
В статье американских климатологов Алана Робока и Оуэна Туна, опубликованной в ноябре 2016 года, рассматривается широкий спектр возможных ядерных конфликтов и их воздействия на планету. «Минимальная» война вроде индо-пакистанской, по мнению ученых, может сопровождаться выбросом в атмосферу 5 миллионов тонн сажи. Спровоцированные таким событием изменения глобального климата планеты ограничатся снижением температуры на 1 градус и уменьшением уровня осадков на 5%.
А вот более масштабная ядерная война, которая отправит в атмосферу 150 миллионов тонн сажи, вызовет снижение средней температуры уже на 8−9 градусов и сократит осадки на 45%. Человечество не сталкивалось с подобными климатическими условиями со времен последнего ледникового периода, окончившегося около 11,5 тысячи лет назад.
Но это лишь «средняя температура по больнице». В наиболее важных для выращивания зерновых культур умеренных широтах северного полушария (здесь расположена и Беларусь) количество осадков сократится на 90%, а температура упадет ниже нуля и будет оставаться в области отрицательных значений несколько лет. Очевидно, что все это время никакого урожая здесь не будет вообще. За это время значительная часть людей, не попавших под прямой удар ядерных ракет, просто погибнет от голода. Эффект ядерной зимы будет растянут во времени: даже через 10 лет после большого ядерного конфликта температура все еще будет оставаться на 4 градуса ниже довоенной.
При этом выброс 150 миллионов тонн сажи — это далеко не «запредельный» сценарий. Ученые рассчитали, что всего одна американская атомная подводная лодка, несущая 144 боеголовки мощностью в 100 килотонн, может «произвести» до 23 миллионов тонн сажи — если будет вести огонь по густонаселенным и плотно застроенным китайским городам. А использование четырех тысяч американских и российских боеголовок аналогичной мощности для нанесения взаимных ударов приведет к выбросу в атмосферу 180 миллионов тонн вещества.
Первые три года после глобальной ядерной войны между Россией и США северное полушарие будет жить в очень медленно рассеивающемся мраке. Севернее 50-й параллели северной широты (проходит чуть южнее белорусско-украинской границы) поначалу вообще будет почти полная круглосуточная темнота. Постепенно сажа в стратосфере будет разноситься по всей планете и оседать — но и через пять лет после войны Земля будет жить в условиях, которые мы приняли бы за глубокие сумерки.
А что будет с Беларусью?
Предположим, что в случае гипотетической большой ядерной войны Россия и США ограничатся ударами по территориям друг друга и не будут атаковать союзников своего противника. В таком случае большинство белорусов переживет момент, когда в ядерном огне погибнут жители российских и американских мегаполисов. Но очень большой вопрос, можно ли будет считать это везением.
В считанные дни Беларусь окутает глубокая ночь, которая будет длиться круглые сутки на протяжении долгих месяцев. Начнет очень быстро холодать: если в среднем по миру температура опустится на 8−9°С, то в Беларуси эти изменения могут составить от 20 до 35 градусов. Если сейчас средняя температура июля в Минске составляет +19 градусов, то послеядерным летом здесь будет от −1 до −16. А средние январские −6 превратятся в −26 или даже −41. Несколько лет в стране вообще не будет вегетационного периода. Растения, оставшиеся без солнечного света, перестанут расти — а без них вымрут голодные животные. За несколько лет непрерывного мороза белорусские водоемы вместе с живущей в них рыбой промерзнут до дна. Хотя снега будет выпадать мало, он не будет таять. Накапливаясь и слеживаясь, он будет потихоньку превращаться в лед — такой, из какого состоят ледники Арктики и Антарктиды.
Сложно представить сколь-нибудь продолжительное существование людей в подобных условиях. Если ядерная война приключится поздней осенью, после уборки урожая, то запасов продовольствия может хватить на какое-то время. Но без доступных источников энергии (а в этом гипотетическом будущем нефте- и газопроводы с востока, скорее всего, будут пустыми) выжить в условиях круглосуточного мрака и круглогодичного мороза смогут лишь группы людей, обладающих достаточными запасами топлива. Очень быстро в печках сгорят промерзшие деревья населенных пунктов, затем придет очередь лесов.
Возможно, выжить удастся кому-то из тех, кто отправится на юг. Если судить по картам климатических изменений Алана Робока и его коллег 2007 года, то плюсовые температуры на какое-то время в году будут возможны в Средиземноморье (например, на территории современных Италии или Греции). Вегетационный период там сократится на 20−40 суток за год, но не исчезнет полностью. Здесь в условиях, схожих с нынешними норвежскими, будет возможно вести хоть какое-то сельское хозяйство. Правда, всех желающих оно тоже вряд ли сможет прокормить.
В статье международного коллектива ученых в британском журнале Nature Food, опубликованной в августе 2022 года, оценивается число человеческих жертв в различных сценариях ядерных конфликтов. Самая «маленькая» ядерная зима (100 боеголовок по 15 килотонн каждая) с объемом выброшенной в атмосферу сажи в 5 миллионов тонн обойдется человечеству в 27 миллионов убитых непосредственно бомбами и 255 миллионов умерших от голода в последующие два года. Большая, «настоящая» ядерная зима (4 400 боеголовок по 100 килотонн, 150 миллионов тонн сажи) быстро убьет 360 миллионов человек — и еще 5,3 миллиарда умрут за два года от голода. Выживет лишь 30% человечества — то есть примерно каждый третий.
А потом — ядерное лето
Борьба человечества с глобальным потеплением на первый взгляд немного нивелирует угрозу ядерной зимы. Ученые и общественность с тревогой воспринимают каждый новый градус, добавившийся к среднегодовой температуре планеты, — а настоящая, полномасштабная ядерная зима «откатывает» ее в прохладное состояние ледникового периода.
К сожалению, даже в этом плане последствия атомной войны не выглядят позитивно. Есть сразу несколько факторов, из-за которых ядерную зиму после ее окончания может сменить ядерное лето. Первый из них — упомянутое выше губительное влияние ядерных взрывов на озоновый слой планеты. Из-за этого поток ультрафиолетового излучения (УФИ), достигающего земной поверхности, усилится. Если в обычных условиях УФИ поглощается озоном и излучается назад в виде тепла, которое нагревает стратосферу и рассеивается в космосе, то без этого газа большая его часть достигнет земной поверхности.
Вдобавок по мере рассеивания сажи все больше и больше будет усиливаться парниковый эффект. К метану и углекислому газу, удерживающим тепло в атмосфере в настоящее время, добавятся газы, высвободившиеся в атмосферу в результате обширных пожаров и гниения погибших живых существ. Вполне возможно, что, после того как атмосфера Земли очистится от сажи, людям и другим живым созданиям, пережившим ядерную зиму, придется столкнуться с быстрым нагревом планеты — и через это испытание снова пройдут далеко не все.
