Кухонная наука

В последние годы в разговорах о погоде мы постоянно употребляем слова «самые», «очень», «более»: самые теплые, очень сильные, более частые. Такими обычными уже стали ураганы, наводнения, засухи, исчезновение некоторых видов растений и животных, новые заболевания, затопленная суша и климатические беженцы. В новостях регулярно слышим об уверенном продвижении этих вестников Апокалипсиса. Журналисты и экоактивисты намеренно преувеличивают и переоценивают отдельные факты, оправдывая это тем, что только с помощью алармистских и эмоциональных призывов можно привлечь внимание к проблеме.

Но из-за таких преувеличений и манипуляций (как с маленькой Гретой) проблема климата маргинализуется или превращается в страшилку наподобие «мы все умрем». Страх убивает рацио и конструктивизм, пугая людей, что в итоге делает их пассивными и неспособными действовать. Распространенная реакция — позиция, что ничего уже нельзя сделать, и что никоим образом нельзя повлиять на погодные изменения.

Вот яркий пример очень распространенных ошибочных суждений, не имеющих научной основы. Остановка промышленных мощностей во время пандемии COVID-19 с соответствующим уменьшением выбросов парниковых газов в атмосферу и аномально холодный май в Украине в 2020-м дали некоторым повод ошибочно предположить наличие причинно-следственной связи между этими событиями. Людям свойственно строить быстрые неправильные заключения на основании «быстрого» автоматического мышления, ощущений и предыдущего опыта.

А что же на самом деле демонстрируют научные факты и измерения? Несмотря на существенное — на 17% — снижение во время пандемии глобальных выбросов CO₂, уровень двуокиси углерода в земной атмосфере согласно измерениям, проводимым в погодной обсерватории Мауна-Лоа (Mauna Loa Observatory, MLO) на вершине вулкана Мауна-Лоа, достиг очередного рекордного уровня — 417,1 ppm. Такие данные обнародовали ученые NOAA (Национального управления океанических и атмосферных исследований США) и Института океанографии им. Скриппса (Калифорния) 4 июня 2020 года (см. рис. 1). Ученые говорят, что результат от значительного уменьшения (или полного прекращения) выбросов мы сможем заметить только через десятилетия. Даже в случае полного прекращения выбросов CO₂ процесс возвращения к доиндустриальным показателям продлится сотни лет.

Рис. 1. Ряды двуокиси углерода на Мауна-Лоа

ZN.UA

И сейчас мы смотрим хит-парад «самых теплых» наблюдений по сравнению с периодом 1981–2010 годов. Хотя как в Украине, так и в Европе был аномально холодный май (см. рис. 2), глобальная температура в мае 2020-го на 0,63°C превышала среднюю глобальную температуру мая в 1981–2010 годах, что позволило ему занять первое место среди самых теплых месяцев май в истории наблюдений. Поэтому когда холодно, это вовсе не означает, что глобальная температура снижается, ощущения могут быть обманчивыми. При этом следующий месяц, июнь 2020-го, по температурным показателям на 0,53°C превышает данные соответствующих наблюдений для июня 1981–2010 годов, что всего на 0,01°C холоднее рекордсмена — июня 2019 года. Но июнь 2020-го для Европы характеризуется не только температурной аномалией, но и осадками, и наводнениями с показателями выше средних.

Рис. 2. Отклонение поверхностной температуры воздуха в мае 2020-го относительно средней температуры мая за период 1981–2010 годов

А что обычный человек знает о климате Земли, который так быстро изменяется? Мы все умрем — или просто станет теплее, и мы будем выращивать ананасы возле дома, а может, остановится Гольфстрим, и мы, наоборот, замерзнем? Что нам об этом говорят в школе?

Поколение детей, которые сейчас учатся в школе, за свою жизнь почувствует стремительные изменения климата. Это поколение получило в наследство бремя уже необратимых изменений, с которыми им придется жить и постоянно адаптироваться. Поэтому для них жизненно важно понимать главные климатообразующие факторы, их изменения, причинно-следственные связи, собственную ответственность и необходимость хоть какого-то плана действий.

В ООН по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) довольно громко заявили о создании и введении в образовательные программы во всем мире такого предмета, как «климатическое образование». Был запущен масштабный международный проект Office for Climate Education (OCE), цель которого — создание инструментов для понимания и действия, а также для рационального подхода к обработке новых данных и идей. Этот проект реализуется в рамках научного образования, в котором критическое мышление и возможность анализировать и интерпретировать данные являются одними из важнейших навыков. Предложенная OCE программа состоит из нескольких частей — от научного понимания процессов и до конкретных действий и социальной ответственности.

Наглядное понимание глобальных физических процессов с помощью простых кухонных принадлежностей приобрело в мире очень большую популярность. Количество работ по педагогике под общим названием «кухонная наука», когда с помощью простых подручных средств мы можем делать наглядными глобальные феномены и конструировать модели различных явлений, постоянно растет.

Вот очень простой эксперимент из «кухонной науки»: надо выяснить, в какой воде кубик льда растает быстрее — в пресной или морской (соленой) при комнатной температуре (см. рис 3)? Если перед демонстрацией опыта спросить аудиторию, то обычно большинство ответит, что в соленой, потому что на примере собственного опыта вспомнит, что солью посыпают лед на улицах и что соленые водоемы не замерзают... Но опыт помогает проанализировать процесс таяния и увидеть, что в соленой воде льдинка тает, образуя слой холодной пресной (и поэтому более легкой) воды на поверхности, а в пресной воде холодная вода из льдинки опускается на дно, и таким образом сама льдинка окружена более теплой пресной водой, что ускоряет ее таяние.

Рис. 3. Эксперимент с таянием льда в пресной и соленой воде

Еще один из удачных примеров «кухонной науки» — проект, разработанный в Массачусетском технологическом институте (MIT) и носящий название «Погода в лабораторном бассейне» (weather in tank). Цель проекта — связать демонстрации во вращающемся бассейне со льдом и окрашенными течениями с глобальными планетарными феноменами (как в океанах, так и в атмосфере) и физическими явлениями. Что-то типа океана в кастрюле (см. рис. 4).

С помощью ведерка со льдом можно воссоздавать ледяную Арктику или Антарктику, отслеживать влияние вращения на течения, вызванное разницей в плотности, смотреть, как холодные окрашенные потоки воды (что в данном случае является моделью воздушных масс) могут заходить в умеренные широты, а теплые массы поднимаются от воображаемого экватора в направлении полюсов. Это все можно фиксировать на камеру, вращающуюся вместе с лотком, анализировать, изменять скорость вращения и характеристики жидкости с помощью нагревания/охлаждения и добавления солевых растворов.

Программу климатического образования, предложенную OCE, вместе с проектом от MIT «Погода в лабораторном бассейне» поддерживает Национальный центр «Малая академия наук Украины», являющийся центром ЮНЕСКО. Программа адаптируется для украинских школьников и преследует цель дать ученикам понимание физики океанских и атмосферных явлений и необходимости изучать естественные науки. Также дети должны узнать об уязвимости и возможных опасностях, которые могут постичь их собственные страны, о социальном неравенстве, возможном в связи с климатическими изменениями, и о климатической справедливости. Наконец, ученики поймут, что в разных местах мира многие люди уже принимают меры для смягчения и адаптации к изменениям климата, и тогда они должны решать, что делать им.

Рис. 4. Демонстрация общей атмосферной циркуляции во вращающемся бассейне в «Малой академии наук». Внутри бассейна — ведерко со льдом, являющееся моделью Арктической области. Красная краска — потоки теплого воздуха из экваториальных зон, а голубая — холодные арктические массы. Мы видим, как холодные «языки» с полюсов формируют устойчивые холодные зоны впереди теплых красных атмосферных масс, что качественно напоминает наблюдение температуры на рис. 2

Именно образование является одним из наиболее эффективных элементов глобальной реакции на изменение климата и другие вызовы человечеству. С помощью образовательных программ, знаний и критического мышления мы можем находить ответы и формировать совместный план действий, адаптироваться к тенденциям, связанным с быстрыми изменениями климата.