Эффект Новой Земли, или История одного миража
Эффект Новой Земли — так называется редкое оптическое явление, связанное с аномальной рефракцией, иными словами, с необычно сильным преломлением света в атмосфере. Чтобы наблюдать его, нужны особые условия: исключительно протяжённые и неподвижные слои воздуха, сравнительно тёплые на большой высоте и выстуженные у земной поверхности. Такие условия могут возникать, например, в Арктике — над замёрзшей поверхностью океана. Наиболее известное — хотя далеко не единственное — проявление эффекта Новой Земли заключается в том, что кажущийся восход Солнца происходит до его астрономического восхода. Впервые наблюдать и, что самое главное, описать этот мираж, возвращавшийся в течение нескольких суток, довелось нидерландским морякам, участникам третьего арктического плавания Виллема Баренца, вынужденным зазимовать на Новой Земле в 1596—1597 годах. В честь этих событий эффект впоследствии и получил своё название. Но что самое удивительное — чтобы получить исчерпывающее объяснение наблюдениям Баренца и членов его команды, математикам и специалистам в естественных науках потребовалось более 400 лет! Ещё столетие назад, в начале XX века, когда выражение «эффект Новой Земли» впервые вошло в научный лексикон, оно означало вовсе не атмосферное оптическое явление. Под ним скорее понимали... галлюцинации и патологическое стремление ко лжи, возникающие у человека, пережившего высокоширотную зимовку.
В конце XVI века в торговых кругах Нидерландов возник значительный интерес к установлению северо-восточного морского торгового пути в Ост-Индию и Китай — не вокруг Африки и через Индийский океан, а вдоль северного побережья Евразии. Для этой цели были снаряжены и отправлены три арктические экспедиции (см. «Наука и жизнь» № 9, 2019 г.). Первые две из них, в 1594 году на четырёх кораблях и в 1595 году на семи, закончились неудачей — непреодолимым барьером на пути мореходов встала Новая Земля. К югу от неё лежал остров Вайгач с двумя проливами, за которыми открывалось запертое льдами море. На севере же ждала неизвестность.
Нужно отметить, что в те годы географические представления о северных регионах основывались большей частью на легендах и преданиях. Так, картографы полагали, что вокруг Северного полюса лежит материк, состоящий из четырёх островов, которые разделены могучими реками, питающими приполярное море. На самом же полюсе поднимается в небо огромная скала, имеющая 33 мили в окружности, а вокруг неё бурлящая вода, будто в гигантскую воронку, устремляется вниз, к центру Земли. Именно таким, например, изображал и описывал Северный полюс великий Герард Меркатор. Новая Земля, во второй половине XVI века появившаяся на картах всех мореходных наций под русским именем, данным ей поморами, поначалу считалась мысом одного из островов полярного материка. Полагаясь на такие легенды, нечего было и думать о том, чтобы обойти Новую Землю с севера.
Лишь последнее десятилетие XVI века принесло новые, тогда ещё чисто умозрительные идеи. У их истоков стоял богослов Петер Планциус — проповедник и кальвинистский пастор в Амстердаме и в то же самое время признанный специалист в математике, навигации и картографии. На карте мира, изданной им в 1590 году, Новая Земля показана ещё вполне традиционно, в виде мыса. На настенной карте 1592 года он впервые изобразил узкий пролив между южным островом Новой Земли и полярным материком (единственный сохранившийся экземпляр этой карты хранится в Коллегии Тела Христова в Валенсии). А ещё спустя два года он уже решительно отделил Новую Землю от полярного материка широким морем, представив её в виде двух островов, разделённых проливом.
Обладая недюжинным красноречием и силой убеждения, Планциус смог привлечь на свою сторону немало сторонников, в числе которых был и Баренц. Да и сам Меркатор на одной из последних своих карт, которая изображала северные регионы в новой полярной эквидистантной проекции (то есть, как если бы смотреть на глобус сверху), отразил идеи Планциуса.
Именно с такими представлениями и картами отправился Баренц в своё третье полярное плавание. Генеральные штаты (парламент Объединённых провинций) в государственном финансировании отказали, и организаторами выступили муниципалитет и торговые люди Амстердама. Снаряжены на этот раз были всего два корабля. Корабль, на котором штурманом был Баренц, а шкипером (капитаном) — Якоб ван Хеймскерк, будущий адмирал, вышел из Амстердама 10 мая 1596 года. Вместе с ними команда состояла из 17 человек. Достигнув в начале августа северной оконечности Новой Земли и обогнув её, мореплаватели решили дождаться благоприятной ледовой обстановки, чтобы продолжить плавание на восток. Однако 26 августа корабль был зажат льдами, и освободить его они уже не смогли.
Надвигалась осень, а вместе с нею — арктический холод и полярная ночь. Помощи ждать было неоткуда. Из леса-плавника и частей своего корабля они построили на берегу зимовье, перенесли в него все припасы и с 12 октября поселились в нём постоянно. Не готовясь к зимовке заранее, не имея опыта выживания на Севере и не зная, удастся ли им спастись, команда Баренца провела на Новой Земле восемь долгих месяцев. На пятом месяце зимовки на исходе полярной ночи им довелось наблюдать явления, названные впоследствии эффектом Новой Земли.
С наступлением лета зимовщики отремонтировали два открытых шлюпа и 13 июня 1597 года, когда море освободилось от сплошного льда, покинули свою стоянку. Под парусами и на вёслах, они прошли вдоль западного берега Новой Земли, достигнув материка, а потом вдоль побережья и через горло Белого моря до Колы, где были подобраны нидерландским кораблём. За время обратного плавания они несколько раз встречались с русскими поморами и принимали от них необходимую помощь. Похоронив за время экспедиции пятерых товарищей, среди них Баренца, который умер 20 июня, двенадцать зимовщиков 1 ноября 1597 года вернулись в Амстердам.
Их крохотное по размерам зимовье займёт выдающееся место в истории географических открытий. В течение последующих столетий картографы всего мира, отставив в сторону принципы картографической генерализации, будут изображать и подписывать его практически на всех своих картах, независимо от масштаба — «Het Behouden Huys», или Благохранимый дом — пожалуй, единственное в истории сооружение, удостоенное такой чести. (Это название, которое — к возможному разочарованию энтузиастов русской словесности — читается «хэт бехáудэн хáус», было дано зимовью уже после возвращения экспедиции — впервые оно появляется на картах, опубликованных в 1598 году. Пока зимовщики его строили или жили в нём, дать своему убежищу такое название они не могли, поскольку их дальнейшая судьба оставалась им неизвестной.)
В Нидерландах имя Виллема Баренца знает каждый школьник. «Nova Zembla» — символ его героической эпопеи и смыслообразующее событие национальной истории. Однако научные достижения экспедиции, включая астрономические наблюдения, лишь с трудом пробивают себе путь в массовую аудиторию.
В России, где слова «Новая Земля» имеют в первую очередь географическое значение, тем не менее из года в год растёт число людей, не только знакомых с историей экспедиции, но и слышавших об эффекте Новой Земли. Страница в Википедии, целый ряд авторских блогов и даже стихотворение на портале Stihi.ru — вот часть того, что без труда можно найти в Сети. К сожалению, абсолютное большинство таких публикаций остаются весьма поверхностными. Да что там сетевые публикации!
Несколько лет назад нидерландский режиссёр Рейну Урлеманс снял фильм «Новая Земля» (Reinout Oerlemans, Nova Zembla, 2011). Фильм этот — романтизированная история, в центре которой — Геррит де Вейр, автор знаменитой книги о трёх арктических экспедициях Виллема Баренца. В фильме де Вейр представлен этаким начитанным юношей, литератором и что называется сухопутным «салагой» (нид. spiering), которого Петер Планциус, будущий тесть, спроваживает с Баренцем, дабы тот «сделал из него мужчину или скормил белым медведям». На самом деле ни литератором, ни зятем Планциуса, ни тем более «салагой» де Вейр не был. Он был грамотным и опытным моряком, участником предыдущей экспедиции Баренца (1595 год) и выполнял на борту обязанности первого помощника капитана.
Но если произвольную трактовку исторических фактов ещё можно отнести на счёт свободы художественного самовыражения, то вольное обращение с законами природы — результат пренебрежительного отношения к рекомендациям научных консультантов. Рассказывая об эпопее Новой Земли, режиссёр не преминул показать знаменитый оптический эффект, о котором у нас идёт речь. Выбравшись из своего зимовья, моряки видят, как темноту полярной ночи разрывает встающее над горизонтом солнце. Они спешат назад и докладывают разбитому смертельной болезнью Баренцу о «возвращении света», но опытный штурман не верит: «Слишком рано». Эта сцена — кульминация фильма. Она основана на реальных исторических событиях, имевших место 24 января 1597 года. Вот только на экране эти события происходят… 12 мая, когда от полярной ночи оставались лишь воспоминания, а солнце уже три месяца как должно было согревать зимовщиков своим видом и теплом.
Вероятно, авторы перепутали «возвращение света» — то есть первое появление солнца после полярной ночи, — с началом полярного дня, когда солнце остаётся над горизонтом даже в полночь. За полярным кругом эти два события разнесены по времени на величину, зависящую от широты места, и совпадают лишь на самóм полюсе, — этот момент приходится на весеннее равноденствие.
Что же на самом деле произошло на Новой Земле в 1597 году на исходе полярной ночи?
Широту своей стоянки моряки знали твёрдо — 76оN; она была подтверждена несколькими измерениями и сомнений у зимовщиков не вызывала. Полярная ночь на этой широте, по расчётам Баренца, должна была продолжаться до 7 февраля. Однако уже 24 января, в полдень, зимовщики — среди них были Геррит де Вейр и шкипер Якоб ван Хеймскерк — смогли на короткое время увидеть над горизонтом край солнечного диска. И Баренц — он тогда ещё находился в добром здравии — действительно наотрез отказался поверить им на слово.