автор: СИДНИ ПЕРКОВИЦ
Изменение климата, вызванное деятельностью человека, может показаться чисто современным явлением. Однако ещё в Древней Греции люди понимали , что деятельность человека может влиять на климат. Позже, в начале XX века, Соединённые Штаты стали лабораторией для наблюдения за этим процессом: поселенцы изменяли природу. К 1800 году стало известно, что массовая вырубка лесов привела к повышению температуры на востоке США, и что климатические изменения следовали за первопроходцами по мере их продвижения на запад. Причины таких изменений и понимание того, что они могут иметь глобальный масштаб, были выявлены выдающимися европейскими учёными. Однако в XIX веке американская исследовательница-любительница по имени Юнис Фут сделала первое важнейшее открытие, касающееся глобального изменения климата. Её история проливает свет на раннюю американскую науку, роль женщин в науке и на то, как менялось понимание климата. Она также показывает, как это понимание могло бы развиваться иначе, чтобы лучше решать современные климатические проблемы.
«Фут прошла путь от дочери фермера до одного из величайших учёных в области изучения изменения климата», — говорит Джон Перлин, приглашённый научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и автор книг о солнечной энергии и других темах. В настоящее время Перлин пишет книгу о Фут. Его обширные архивные исследования и посещение мест, где она жила и работала, позволили по -новому взглянуть на окружающую её среду и её развитие.
История изменения климата начинается в 1820-х годах, когда французский ученый Жозеф Фурье открыл парниковый эффект, признав, что атмосферные газы должны улавливать солнечное тепло. В 1859 году ирландский физик Джон Тиндалл определил, что водяной пар и углекислый газ в атмосфере, CO2 , являются основными компонентами, поглощающими тепловое излучение. Но в утраченной части научной истории, восстановленной только в 2011 году, Фут опередила Тиндалл на три года, когда ее эксперименты в 1856 году впервые выявили роль водяного пара и CO2 . Уровень CO2 в атмосфере в то время составлял всего около 290 частей на миллион (ppm), и глобальное изменение климата еще не было известной проблемой. Тем не менее, Фут предсказал, что изменение уровня CO2 может изменить глобальные температуры, как мы видим сегодня с CO2 более 400 ppm.
Кем была Юнис Фут? На момент своего открытия ей было 37 лет, она была женой и матерью. Юнис Ньютон родилась в 1819 году на ферме в Коннектикуте и воспитывалась в основном старшей сестрой. Она прожила большую часть своей жизни в северной части штата Нью-Йорк, и её жизнь была отмечена событиями, способствовавшими её научному успеху.
Все эти влияния способствовали прорывной работе Фута «Обстоятельства, влияющие на тепло солнечных лучей». Она была представлена на собрании Американской ассоциации содействия науке (AAAS) в 1856 году, но не ею. Элиша прочитал свою собственную исследовательскую работу, тогда как работу Юнис представил и прочитал Генри. В отличие от других докладов на том собрании, она не была опубликована в протоколах. Тем не менее, она стала до некоторой степени известна. О ней кратко писали в нескольких газетах. Scientific American писал, что работа Юнис представила «многочисленные доказательства способности женщины исследовать любой предмет с оригинальностью и точностью». К счастью, она была опубликована полностью под именем Фута в выпуске The American Journal of Science and Arts за 1856 год . Но затем ее открытие было утеряно. Оно могло бы так и остаться, если бы не вышедший на пенсию геолог-нефтяник Рэймонд Соренсон и некоторая доля того, что он называет « слепой удачей ». Он собрал старые копии « Ежегодника научных открытий » — ежегодного обзора научных исследований. В выпуске за 1857 год Соренсон наткнулся на описание работы Фута и быстро понял, что видит первую зарегистрированную связь между CO2 и изменением климата. В 2011 году он представил свои выводы в журнале, издаваемом его профессиональным обществом. «Это вызвало у меня больший отклик, чем все остальное, что я когда-либо писал», — сказал он, и это внимание не угасает по мере того, как ученые и историки усваивают откровения работы Фута, особенно в 2019 году, в 200-ю годовщину со дня ее рождения.
«Мне было интересно, сколько еще Юнис Фут еще предстоит открыть». В своих исследованиях Фут использовала простой аппарат: два цилиндра (предположительно, из прозрачного стекла) диаметром 4 дюйма и длиной 30 дюймов, в каждом из которых находилось два термометра. Она наполнила эти трубки различными газами и сравнила их температурные реакции на солнечный свет, судя по повышению температуры. Фут обнаружила, что влажный воздух поглощает больше солнечного излучения, чем сухой воздух; а то, что она назвала углекислым газом, то есть CO2 , поглощает больше излучения, чем обычный воздух. Эта трубка достигла температуры 120 градусов по Фаренгейту по сравнению со 100 градусами по Фаренгейту для обычного воздуха и охлаждалась медленнее. Она также обнаружила, что трубка с CO2 стала намного горячее, чем трубки, заполненные водородом или кислородом при равных условиях.
Фут, несомненно, опередил Тиндаля в открытии важной роли CO₂ и водяного пара. Это было поразительно для дилетанта из молодого американского научного сообщества по сравнению с образованным профессионалом, работающим в зрелой европейской научной среде. Однако Тиндалю удалось установить важнейшую особенность, которой не было у Фута. Используя источник инфракрасного излучения в своей хорошо оборудованной лаборатории, он показал, что парниковый эффект вызывается не прямым солнечным светом, а инфракрасным излучением, исходящим от нагретой поверхности Земли. Эксперимент Фут не был направлен на различение этих двух режимов (хотя современный анализ подтверждает наличие инфракрасного эффекта в её данных). Тиндалю принадлежит заслуга в раскрытии этой важной части парникового механизма.
Один из уроков жизни Фута заключается в том, что оригинальные исследования возникают из доступа к научному образованию и возможностям наставничества и дискуссий. Многочисленные исследования показывают, что то же самое справедливо и сегодня. Также важно поразмыслить о том, как было воспринято исследование Фута. Почему она не смогла представить свою собственную работу на AAAS, и почему она была исключена из опубликованных трудов? Почему ее работа не получила более широкого внимания? Как подчеркнула Лейла МакНил в Smithsonian.com , предвзятость в отношении женщин является значительной частью ответа. Женщины могли вступать в AAAS в ту эпоху, но историк науки Маргарет Росситер отмечает внутреннюю иерархию в организации, которая оценивала «профессиональных» мужчин выше женщин «любителей». Это может объяснить занижение оценки презентации Фута. Позднее Тиндаль допустил более серьёзное упущение. В статьях о своём открытии, написанных им в 1859 году, а затем в 1861 году — спустя пять лет после работы Фута, — её результаты не упоминались, хотя он цитировал работы Фурье и других. Приоритет открытия всегда был серьёзным вопросом в науке. Не имея ссылок на работу Фута, Тиндаль занял центральное место в качестве «отца климатологии». Не менее важно в долгосрочной перспективе и то, что его упущение также помешало работе Фута внести вклад в развитие климатологии в Европе.
Сексизм окрашивал восприятие Тиндалем женщин-учёных, как видно из отрывка из его биографии « Восхождение Джона Тиндаля» . Автор книги Роланд Джексон пишет, что Тиндаль «часто удивлялся интеллектуальным способностям женщин, и хотя он полагал, что женщины способны понять всё, что открывают учёные, он не верил, что они обладают такой же силой воображения и открытий».
Было ли такое отношение достаточным, чтобы заставить Тиндаля намеренно игнорировать работу Фута? В статье, опубликованной в этом году, Джексон отрицает такую возможность. Он утверждает, что из-за слабого взаимодействия между американской и европейской наукой Тиндаль, вероятно, просто не знал об исследованиях Фута. Он добавляет, что сокрытие её работы было бы не в характере Тиндаля. Перлин, однако, считает, что это упущение было намеренным. Он утверждает , что исследования Фута были опубликованы в публикациях, где Тиндаль практически наверняка их видел. Перлин также отмечает отдельный случай, когда Тиндаль не указал авторство более ранней работы другого американского исследователя (которым, как оказалось, был Джозеф Генри).
Какова бы ни была связь между Тиндалем и его отношением к исследованиям Фута, его позиция перекликалась с тем, что думали многие его коллеги-мужчины о женщинах в науке. Несмотря на этот барьер, Фут служит источником вдохновения для современных женщин-ученых. Одна из них, Лейла Карвалью, профессор метеорологии и климатологии в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Отвечая на недавний семинар, посвященный Футу, прошедший в университете, Карвалью написала, что достижения Фута «тронули меня до глубины души», и добавила: «Я задавалась вопросом, сколько еще Юнис Фут еще предстоит открыть, и какая часть их наследия была завуалирована или даже дискредитирована из-за того, что они не могут противостоять давлению, связанному с полом, этнической принадлежностью и расой».
Карвалью подчёркивает упущенную возможность для науки. Если бы результаты Фута получили быстрое и широкое признание в США и Европе, они, возможно, пробудили бы в Америке интерес к климатологии. Эти научные достижения можно было бы применить к проблеме изменения климата, поскольку годичные кольца деревьев и другие данные свидетельствовали о быстром росте температуры в Северном полушарии после 1860-х годов. Имея такое преимущество, США могли бы глубже осознать опасность изменения климата и принять более решительные меры, чем мы видим сегодня от нашего правительства. Это принесло бы пользу всему миру, и всё это благодаря усилиям американской женщины-учёного.
Сидни Перковиц , почётный профессор физики Университета Эмори, часто пишет о науке для широкого круга читателей. Его пьеса « Достаточно славы» (2005) рассказывает о Розалинд Франклин и открытии структуры ДНК. Его последние книги — «Физика: очень краткое введение» и «Настоящие учёные не носят галстуки». @physp
Главное изображение: Everett Historical / Shutterstock