Цвета Арктики

Геофизик, геолог и дизайнер рассказывают, почему Север — яркий

Человек живет в плену множества стереотипов, природа которых зачастую объясняется страхом перед неизвестным, непохожим, непривычным. Представления об Арктике как о безжизненной пустыне, царстве льдов и вечного холода, пространствах однообразных и полных уныния — из их числа. Мы пригласили трех специалистов из самых разных областей — геофизика Владимира Белаховского, биолога Илью Гомыранова и дизайнера Александру Морозову, — чтобы в фирменном формате Информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ) «Разберем на атомы» развеять наиболее распространенный миф о Заполярье как о земле, бедной красками. А заодно наконец узнать, какие же они, цвета Арктики.

Рисунки солнечным ветром: какого цвета полярные сияния

Владимир Белаховский

Популяризатор науки, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Полярного геофизического института, г. Апатиты

Когда мы говорим о цветах Арктики, сложно обойти вниманием такое природное явление, как северное сияние. Хотя в современной науке считается более корректным говорить «полярные сияния», потому что происходят они одновременно как в северном (aurora borealis), так и в южном полушариях (aurora australis).

Издревле величественные и загадочные полотна, возникающие в ночном небе, завораживали и привлекали внимание людей. Обитатели русского севера — поморы — называли их пазорями, а маори — пылающими небесами. Однако только в XX веке мы сумели раскрыть истинную физическую природу этих явлений.

У нашей планеты есть своеобразный зонтик, который защищает нас от космической радиации, — магнитное поле Земли. Сталкиваясь с истекающим от Солнца потоком заряженных частиц, движущихся со скоростью 300—1200 км/с, — солнечным ветром ,— магнитное поле Земли искажается, и образуется магнитосфера Земли. По форме она напоминает комету или луковицу, поджатую на дневной стороне и с вытянутым хвостом на ночной. Плазма солнечного ветра проникает внутрь магнитосферы, накапливается в хвосте, а затем в результате развития неустойчивости часть плазмы улетает в космос, а часть — движется к Земле по силовым линиям магнитного поля, проходя в высокие широты северного и южного полушарий. Здесь в овальных зонах-поясах, окружающих магнитные полюса Земли, — авроральных овалах — электрически заряженные частицы возбуждают атомы и молекулы газов и порождают полярные сияния.

Это очень похоже на то, как работает неоновая лампа или старый кинескопный телевизор. Пучок электронов отклоняется электрическими и магнитными полями, и в результате люминесценции на экране мы видим изображение. Атом взаимодействует с электроном, переходит в возбужденное состояние, но долго находиться в нем не может и, возвращаясь в основное или менее возбужденное состояние, излучает квант света. Результатом и является появление полярного сияния, цвет которого зависит от химического элемента, с которым электроны взаимодействуют.

Самый распространенный цвет полярного сияния — зеленый. Оно возникает на высоте от 100 до 300 км, когда заряженные частицы сталкиваются с атомами кислорода в атмосфере Земли. Мы видим зеленое полярное сияние чаще в том числе потому, что человеческий глаз наиболее чувствителен именно к этой части спектра.

Красный цвет полярных сияний встречается сравнительно реже. Они возникают на высоте более 200 км. Атомов кислорода здесь уже значительно меньше, что в конечном счете и влияет на цвет этого природного явления.

Во время сильной солнечной активности мы можем наблюдать и полярные сияния других цветов. Например, на высоте ниже 100 км в результате контакта заряженных частиц с молекулами азота могут проявляться яркие малиновые цвета.

Внешние источники света — уличное освещение или Луна на ночном небе — затрудняют наблюдение полярного сияния, поскольку оно является достаточно слабым источником света. Кроме того, человеческий глаз несовершенен, а высокочувствительная оптическая аппаратура способна регистрировать и другие цвета полярных сияний.

Камуфляж, QR-код и антисептик: откуда в живом мире Арктики берутся яркие краски

Илья Гомыранов

Биолог, сотрудник Сколтеха, популяризатор науки

Цвет в животном мире Арктики выполняет множество функций: в суровых условиях Крайнего Севера было бы нерационально (насколько этот термин вообще применим к эволюционным процессам, результатом которых в конечном счете и является окрас) попусту тратить драгоценные ресурсы.

Разумеется, в первую очередь цвет — это средство маскировки. Если говорить о мелких млекопитающих, живущих на севере, — грызунах (леммингах), да и о хищных песцах, то у них в основном летом преобладает покровительственная окраска, как и в наших широтах, скрывающая их от хищников или, наоборот, от жертв. Другое дело — черно-белая окраска, которую мы можем видеть у многих птиц в этом регионе. Типичный пример — кайры, верх тела которых черный, а низ, напротив, белый. Вокруг предназначения такой окраски ведутся многолетние споры. Одна из самых распространенных версий: когда кайры находятся на поверхности воды, белое брюхо скрывает их от рыб, а черная спина — от хищных птиц, летающих сверху, поскольку черная спина плохо различима на фоне океана.

Впрочем, не менее важно в суровых условиях Арктики для любого живого организма накапливать и сохранять тепло. И здесь окраска тоже играет существенную роль. Прекрасный пример — белый медведь. Его шерсть на самом деле лишена пигмента, полые и при этом заполненные воздухом изнутри волоски прекрасно сохраняют тепло. А вот кожа — черная, как и его нос. Такая окраска за счет пигмента меланина притягивает к себе очень много солнечного света, превращая организм животного в настоящую фабрику по запасанию и сохранению тепла.

Похожая история — с полярными совами. У них очень большие, мощные и сложно устроенные перья, которые тоже накапливают много воздуха, а значит, и тепла. Кроме того, для окраса полярных сов характерны пестрины — маленькие серые и черные пятнышки. Это не только своеобразный пиксельный камуфляж, но и способ идентификации. Рисунок таких пестрин индивидуален и позволяет совам различать друг друга,  в первую очередь выделять самок, у которых он более выраженный.

Вместе с тем неверно было бы считать, что арктическая фауна напрочь лишена ярких цветов. Другое дело, что для производства цветных пигментов организм тратит довольно много энергии. Поэтому для этого у полярных обитателей должны быть крайне веские причины. Тупиков называют арктическими попугаями: они выделяются среди всех пернатых северных широт ярким оранжевым клювом. Причем если изучить его под ультрафиолетом, то можно заметить в его основании еще и дополнительные яркие пятна. Таким образом, для сородичей тупика, прекрасно видящих в ультрафиолете, его раскраска еще более примечательна. Можно с высокой уверенностью утверждать, что она необходима тупикам-самцам для того, чтобы привлекать самок во время брачных игр.

Еще один интересный и необычный пример нетипичной для этих широт яркой окраски — это яйца уже упоминавшихся кайр. Мало того, что сами по себе они крайне необычной — грушевидной — формы, так еще и имеют очень приметную яркую зеленую окраску. Много лет исследователи задавались вопросом: почему так? И пришли к выводу, что во всем этом есть глубокий практический смысл.

Кайры гнездятся на так называемых птичьих базарах — уступах практически отвесных скал. Они не строят гнезд, а почти постоянно держат яйца между лап. При такой форме яйцо, во-первых, куда легче держать: птица размещает узкий конец между лап, а широкий при этом направлен к телу. А во-вторых, вероятность, что оно скатится со скалы, когда птица будет садиться или испугается чего-то, существенно меньше. Но тут возникает проблема: из-за постоянного контакта птицы и яйца последнее быстро покрывается экскрементами. И ученые полагают, что природа позаботилась о безопасности потомства кайр и создала на пути возможных инфекций дополнительный барьер — высокую концентрацию билирубина в скорлупе. Из-за этого яйца и приобрели такой яркий зеленый цвет. Кроме того, если присмотреться внимательно, поверхность яйца кайр испещрена темно-коричневыми пятнами. Одна из версий, что это своеобразный QR-код, который позволяет птицам безошибочно распознавать именно свое потомство среди тысяч других.

На самом деле этот разговор можно продолжать почти до бесконечности. Ярко-красная грудка краснозобой казарки, рыжие брюшки хрустанов и плавунчиков, отливающий червонным золотом окрас оперения розовой чайки — вопреки расхожему мнению животный мир полярных широт чрезвычайно пестр. Да, ограниченность ресурсов и специфические природные условия накладывают на него свой отпечаток. Но однообразным его точно не назовешь.

Переоткрывая Арктику: зачем жителям Севера яркие цвета

Морозова Александра

Экс-дизайнер Кольской АЭС, руководитель молодежного просветительского проекта Росатома «Лига безопасности»

Более трети всей территории России находится в Арктической зоне. Планомерное освоение этих необъятных пространств началось еще в раннем Средневековье, когда экспедиции из Новгорода и Вятки продвигались все дальше на север в поисках пушнины. Охотников за «мягким золотом» сменяли старатели, шахтеры, нефтяники. Однако до сих пор эти земли остаются в массовом сознании чем-то диким, чуждым, недружелюбным.

Это поразительно, потому что весь путь длиною в сотни лет и тысячи километров мы проделываем бок о бок с теми, для кого Арктика — не только привычная и родная территория, но и неисчерпаемый источник вдохновения на протяжении веков. Более 20 тыс. лет назад, задолго до нас, эти земли заселили десятки народов — чукчи и коряки, эскимосы и алеуты, кереки и якуты, которые не просто приспособились к существованию в экстремальных условиях Крайнего Севера — для них это и есть сама жизнь.

Чем вызван столь разный опыт бытования в одном и том же пространстве? Все чаще приходится слышать, что ответ на этот вопрос нужно искать в изучении такого уникального антропологического феномена, как прикладная культура народов Крайнего Севера.

Сама по себе эта тема неисчерпаемая. Начать с того, что даже восприятие цветов у аборигенов принципиально отличается от нашего. Этнографы начала XX века свидетельствовали, что, например, чукчи знали лишь белый, черный, красный и серый, при этом различая огромное количество оттенков, описываемых через подобия, встречающиеся в природе. Причина этого, конечно, не в мнимом однообразии арктической природы. Цвета и орнаменты, встречающиеся у аборигенов, носят не просто декоративный характер. Как в любом дописьменном обществе, прикладное искусство здесь не только и не столько способ самопрезентации, но и инструмент выражения идентичности и мировосприятия — от этических норм до космогонических представлений.

Рискну предположить, что именно в таком качестве прикладное искусство аборигенов выступает важным механизмом, обеспечивающим гармоничное равновесие системы «человек — живая и неживая природа» в Арктике.

И наоборот, отсутствие того, что у специалистов по дизайну называется «предметно-пространственной оболочкой», не просто адекватной суровому окружению, но и помогающей в его освоении, возможно, главная причина того, что Заполярье, несмотря на многовековую историю соседства, сохраняет репутацию места неприветливого и, по большому счету, чужого.

Как результат — в регионах с продолжительной зимой и ограниченным световым днем частым явлением стало сезонное аффективное расстройство (САР), при котором люди могут чувствовать себя подавленными или вялыми из-за недостатка солнечного света.

Самый простой способ борьбы с ним — яркие цвета в одежде, которые ассоциируются с радостью, теплом и жизненной силой. Да, по-прежнему на севере хватает тех, кто использует в одежде приглушенные тона, лиричные и буквально вшитые в местную атмосферу. Но здесь нет такого обилия черной одежды, как в средней полосе России. Есть этому, конечно, и вполне практичное объяснение: в краях, где кристально чистый снег лежит девять месяцев, люди могут позволить себе носить большее разнообразие цветов, не боясь запачкаться. Но прослеживается в этом и новая тенденция к самовыражению: суровые условия Крайнего Севера буквально провоцируют на подчеркивание индивидуальности как способ выстроить диалог и в конечном счете глубоко личную историю взаимоотношений с этими пространствами. 

Постепенно трансформируется отношение и к другим элементам материальной среды, создаваемой человеком за полярным кругом. Многие годы большинство зданий на севере были выкрашены согласно ГОСТу в спокойные, консервативные цвета, ничем не отличаясь от своих собратьев из средней полосы России. Сравнительно недавно ситуация начала меняться. Административный корпус Билибинской АЭС, жилые дома в Норильске и Певеке, хранилище газа в Сабетте в виде гигантской банки сгущенного молока — все чаще мы видим, как промышленные объекты становятся пространством самовыражения, площадкой для диалога со своим суровым окружением.

В хорошо знакомой мне Мурманской области и конкретно в Полярных Зорях таких объектов пока немного. Зато активно развивается направление уличного искусства. Особое распространение получили муралы — монументальные художественные работы на стенах зданий. В Мурманске даже проходит посвященный им фестиваль «Рост», в котором принимают участие художники со всей страны. За три года работы в рамках фестиваля созданы 43 монументальные росписи, в 2024 году на стенах самого длинного дома в России появятся еще 10 росписей и 2 мозаики от художников из 9 городов России.

Другое любопытное направление — это художественное освещение, или мэппинг. В моем родном городе Полярные Зори даже был реализован проект «Полярные Зори — город света»: на нескольких многоэтажных домах появились картины, нарисованные светом, организовано модное и цветное освещение в городском парке, инсталляцию «Северное сияние» тоже разукрасили цветными огнями.

Хочется надеяться, что количество подобных проектов будет только расти. Мое глубокое убеждение, что в визуальном мы нащупали уникальный язык коммуникации, который позволит нам переоткрыть Крайний Север и наше место в нем. И эти вчера еще недружелюбные пространства заиграют новыми красками.