Я́дерная зима́ — гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу большого 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[1][2][3][4].
Возможность возникновения ядерной зимы предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом[2] в США, затем эта гипотеза была подтверждена модельными расчётами на ЭВМ БЭСМ-6 В. В. Александрова[6][7]. Ядерный конфликт приведет 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 10000 и 100 Мт. При мощности ядерных взрывов в 10000 Мт солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, характерное время самоочищения атмосферы 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)[8][9]. В отдельных районах Земли похолодает и на 30-50 градусов. Эти работы получили широкий общественный резонанс в массовой прессе разных стран[10]. Впоследствии многие физики оспаривали достоверность и устойчивость полученных результатов, однако убедительного опровержения гипотеза не получила.
В современных работах 2007, 2008 гг. сделан шаг вперёд по сравнению с пионерами этих изысканий. Компьютерное моделирование показывает, что небольшая ядерная война, когда каждая воюющая сторона использует около 50 зарядов, каждый из которых по мощности равен бомбе, взорванной над Хиросимой, взрывая их в атмосфере над городами, даст беспрецедентный климатический эффект, сравнимый с малым ледниковым периодом. Кстати, 50 зарядов — это примерно 0,3 % от текущего мирового арсенала (2009)[11].
Согласно подсчетам американских учёных Оуэна Туна и Ричарда Турко, Индо-Пакистанская война с использованием боезарядов суммарной мощностью 750 кт привела бы к выбросу в стратосферу 6,6 Мт (6,6 млн тонн) сажи. Такой степени загрязнения достаточно, чтобы температура на Земле опустилась ниже, чем в 1816 году («Год без лета»). Обмен ядерными ударами между Россией и США с использованием 4400 зарядов мощностью не более 100 кт каждый привел бы к выбросу 150 Мт сажи, тогда как используемая модель расчёта показывает, что уже 75 Мт сажи в стратосфере приведут к моментальному падению значения потока энергии на м² земной поверхности, 25-процентному сокращению осадков и падению температуры ниже значений плейстоценового ледникового периода. Подобная картина сохранялась бы не менее 10 лет, что привело бы к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства[12].
Концепция «ядерной зимы» основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, детальное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как локальные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995[13], работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ[14]). Противники концепции «ядерной зимы» ссылались на то обстоятельство, что в ходе «ядерной гонки» в 1945—1998 гг. в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей.[15] В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле «ядерная война» уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе. Однако фундаментальные отличия ядерных испытаний от обмена ударами состоят в том, что:
Вместе с тем, по мнению противников концепции «ядерной зимы», такие расчёты не учитывают разработанные ещё в 1960-е годы контрсиловые сценарии ядерного конфликта. Речь идет о вариантах ведения военных действий, когда целями для ядерных ударов выступают только пусковые установки противника, а против его городов ядерное оружие не применяется. Выброс сажи в стратосферу как причина «ядерной зимы» так же критикуется, как маловероятное событие. При поражении современного города выброс сажи рассчитывается по принципу использования схемы лесного пожара с учетом гораздо большего количества топлива, существующего на той же территории. Примером является бомбежка немецких и японских городов во время Второй Мировой Войны («Огненный смерч»). Такая модель, конечно, предполагает множественные источники возгорания в неразрушенных конструкциях. Поскольку пламя во время пожара гораздо быстрее распространяется по вертикали, чем по горизонтали, то стоящие здания образуют благоприятные условия для возникновения массовых пожаров. Мощность термоядерного оружия настолько велика, что при поражении современного города поверхность оплавляется и «сравнивается с землей», тем самым погребая пожароопасный материал под несгораемыми остатками строений. Однако, некоторые индустриальные объекты бомбежки — такие как, например, нефтехранилища, могут являться источниками значительного количества сажи в атмосфере, что может привести к нежелательным последствия местного характера, как и произошло во время войны в Персидском заливе в 1991 году. Температура в Персидском заливе упала на 4-6 градусов, но вопреки существовавшим в то время моделям, дымы не поднялись выше 6 км и не проникли в стратосферу. Позднее сторонники теории Сагана объяснили это тем, что его модель была основана на более быстром образовании сажи, что создало бы условия для проникновения её в стратосферу. Oднако, во всех известных случаях возникновения значительных зольных выбросов в атмосферу, как в случае «огненных смерчей» на Европейском ТВД Второй Мировой войны или аналогичного явления в Хиросиме (когда город загорелся из за многочисленных кухонных пожаров в поврежденных зданиях, так как большинство населения в то время использовало угольные печи) дымы не поднимались выше уровня тропосферы (5-6 км) и сажа вымывалась дождями в течение нескольких дней после этого (в Хиросиме этот феномен получил название «черный дождь»). Данные, полученные во время наблюдения за лесными пожарами, также не подтверждают возможности проникновения значительного количества сажи в стратосферу. Феномен попадания сажи в высокую тропосферу чаще наблюдается в жарких субтропических регионах и при этом в незначительных количествах, не способных серьёзно повлиять на температуру поверхности. Даже если предположить, что ядерное оружие будет применяться в тропиках, вероятность пожаров там значительно меньше, чем в средних широтах из-за высокой влажности. Во время испытаний ядерного оружия на атоллах Бикини и Эниветок пожары не возникли именно по этой причине.
Даже если предположить, что выброс 150 Мт сажи в стратосферу действительно будет иметь место, то последствия этого могут и не быть настолько катастрофичными, как предполагается моделями Карла Сагана. Выбросы значительно большего количества сажи во время извержений вулканов имеют значительно меньший эффект на климат. Например, последствия извержения Пинатубо в июне 1991 года, когда за несколько дней извержения было выброшено около 10 км³ горных пород и высота эруптивной колонны составляла 34 км (по этому показателю оно уступает в XX веке только извержению Катмай—Новарупта в национальном парке Катмай на Аляске), были ощутимы по всему миру. Оно привело к самому мощному (по шкале вулканических извержений) выбросу аэрозолей в стратосферу со времён извержения вулкана Кракатау в 1883 году. На протяжении следующих месяцев в атмосфере наблюдался глобальный слой сернокислотного тумана. Однако, при этом было зарегистрировано падение температуры лишь на 0,5 °C и имело место некоторое сокращение озонового слоя, в частности, образование особо крупной озоновой дыры над Антарктидой. Извержение вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава в 1815 году было гораздо более мощным — было выброшено около 150 км³. Значительное количество вулканического пепла оставалось в атмосфере на высотах до 80 км в течение нескольких лет и вызывало интенсивную окраску зорь, но глобальная температура упала лишь на 2,5 °C . Последствия этого явления, конечно, были весьма тяжелы для сельского хозяйства, уровень которого в то время был весьма примитивным по современным понятиям, но всё же не являлись «библейской» катастрофой и не привели к депопуляции регионов, где население голодало в результате неурожаев.
Также теория ядерной зимы не учитывает парниковый эффект от гигантских выбросов углекислого и других парниковых газов вследствие массового применения ядерного оружия, а также то, что в первое время после войны падение температуры от прекращения доступа к солнечному свету будет компенсироваться огромными тепловыми выбросами от пожаров и самих взрывов.
Ученый Фред Сингер так высказался на эту тему[16]:
Я всегда считал «ядерную зиму» научно неподтвержденным обманом, о чём я и говорил в моей дискуссии с Карлом Саганом во время обсуждения в Nightline. Данные, полученные во время нефтяных пожаров в Кувейте, поддерживают эту точку зрения. На самом деле, ядерные взрывы могли бы создать сильный парниковый эффект и вызвать потепление, а не похолодание. Будем надеяться, что мы никогда не узнаем, как это произойдет на самом деле.
Ядерная зима.
