Глава 3 - Земля

 

Климат

 

Погода

 

Климат-то понятие уже «наше», поближе к нашему времени. А вот погода — это да, это издавна и сильно интересовало людей. И хочется мне привести хоть чуточку старинных записей, уж очень выразителен их язык… В 1708-1709 и в 1739-1740 годах в Европе были необычайно лютые зимы, унесшие много людских жизней, и вот что написал в 1741 году академик Г.В.Крафт, ведший тщательные наблюдения за погодой в Петербурге.

«Без сомнения бы, то несказанную пользу учинило, ежели бы такие жестокие зимы, каковы были в 1709 и недавно в 1740 году, заранее предвидеть, и тот год, в который она опять будет, наперед объявить можно было. Хотя сие трудно, и почти учинить невозможно, однакож могло бы оно служить к некоторым догадкам, ежели бы все зимы, в которые случилась жестокая стужа, в историях записанные, замечать и смотреть, не по порядку ли какому, который узнать было можно, одна за другою последуют. К сему надлежит еще обстоятельную роспись всех студеных зим иметь, для сочинения которой от давних времен зачавши, многие исторические книги читать надобно.

Однакож я здесь некоторый опыт предложу, который может быть те, которые в том меня искуснее, гораздо пространие учинить могут».

Потом ученый привел свои данные и вывод: жестокие зимы повторяются через 32 года, однако «тщательные изыскания потребны, дабы послужили они к пользе и прибыли нашей»...

Или вот из Двинской летописи: «...Апреля 18 дня 1761 года тронулся лед на реке Сухоне и вскоре от запору остановился, от чего в городе сделалось великое потопление. И как вода умножилась, то весь лед потащило ужасным стремлением, которым не токмо мосты, кузницы и дворы поломало и разнесло, но и бывшие домы огромного строения быстринною водою от основания опровергло...»

В XVIII веке Россия пережила 68 «чрезвычайно голодных лет» — более половины из них были вызваны засухами. 2/3 века, два из каждых трех лет!!

 

Подобные записи велись, разумеется, не только в России. А такие явления погоды понуждали людей искать способы предугадать ее. С помощью оракулов и ясновидцев это получалось не очень надежно, а для более четкого осмысления нужны были не такие вот «качественные» описания, а нечто количественное, что можно было бы измерить.

В 1593 году Галилео изобрел термометр — и стало можно записывать не просто «холодно» или «тепло», но и точную величину холодатепла. Через полвека (1643) Торричелли придумал принцип барометра — и стало можно записывать давление. Однако только в начале 19-го столетия, когда появилось радио, стало возможным нанести на карту одновременные наблюдения в разных, далеких друг от друга точках. И тогда быстро выяснилось, что погодой в значительной мере управляют огромные вихри (несколько тысяч км в диаметре), в которых воздух крутится либо против часовой стрелки (циклон, область пониженного давления), либо по часовой стрелке (антициклон, область повышенного давления). А пока ветры вот так крутятся, они захватывают теплый воздух с юга и холодный с севера, и эти две массы воздуха вращаются в вихре вместе, но разделены довольно четкими границами — и именно с приходом такой границы в данный район в нем — районе — начинаются сильные и быстрые изменения погоды. Обнаружили это в 1920 году норвежские метеорологи Вильгельм и Яков Бьеркнесы, отец и сын (Vilhelm and Jakob Bjerknes). Они же назвали эти границы «фронтами», соответственно «теплым фронтом» — где холодный воздух сменяется теплым, и «холодным фронтом» — где наоборот. Многие склонны именно отсюда отсчитывать историю метеорологии (это, конечно, спорно — наблюдения за погодой штука очень древняя, еще у Аристотеля один из его трактатов назывался «Meteorologica»; но именно после появления модели циклона Бьеркнесов метеорология получила в руки мощный инструмент и стала развиваться быстрыми темпами, уже как наука о глобальных — именно глобальных, а не локальных, как раньше — явлениях в атмосфере).

На этом «о погоде» закончим: в этом трактате важны ведь «долгие» периоды, а это больше подходит к климату, чем к погоде. Поэтому перейдем уже непосредственно к климату.

 

 

в древности

 

Экспедиция Джона Косгриффа (США) обнаружила под льдами Антарктиды (1980) кости различных животных, живших там около 200 млн лет назад. Среди них 9 почти полных скелетов, размерами сравнимых с современными оленями. И все принадлежат к видам, живущим в тропиках, и сходны с подобными останками, обнаруженными в Австралии, Индии, Африке – кстати, еще один довод в пользу «суперконтинента» в древности.

Американский палеонтолог Вильям Цинсмайстер обнаружил в Антарктике окаменевшие остатки широколиственных деревьев, обычно растущих в умеренных широтах, а также улиток и моллюсков, возраст которых оценивается в 55 млн лет.

Таких свидетельств — море и желающие найдут их в изобилии. Нам же лучше двинуться поближе к «выводам».

Выводы же — в том, что касется климата в древности — в значительной степени гипотетичны и основаны (кроме упомянутых выше многочисленных, но разрозненных данных) главным образом на двух «оселках»: на изучении «эволюции» пустыни Сахара и на попытках реконструкции ледниковых эпох. Давайте «пробежимся» по ним.

 

На XI конгрессе Международного союза по изучению четвертичного периода (Москва, 1982) отмечалось: …На северо-востоке Нигера обнаружены керамические обломки, одни из древнейших в мире. Их возраст около 9,5 тысячелетия. А сейчас этот район южной Сахары — пустыня, непригодная для обитания. Следовательно, в начале голоцена природная обстановка здесь была вполне благоприятна для жизни людей. Многочисленные наскальные рисунки Сахары, следы рек и озер свидетельствуют о том, что многие районы этой крупнейшей в мире пустыни относительно недавно были богаты водой и жизнью… Вообще Сахара — удобный «оселок» для раздумий над климатом, поскольку неплохо изучена…

…Сахара… превратилась в настоящий первобытный рай, в котором соседствовали болота, озера и сухие участки. Как показывают окаменелости, там бурно разрослись тропические леса, по которым бродили динозавры…

Но 130 миллионов лет назад, с началом мелового периода, динозавры исчезли. Море снова покрыло обширные пространства на севере и юге Сахары. Затем море опять сменилось озерами и болотами.

Хотя начиная с мелового периода Сахара больше не заливалась морем, она не была постоянно сухой. Резких переходов от моря к суше больше не было, но влажные периоды с огромными озерами и реками, в которых буйно развивалась животная и растительная жизнь, сменялись засушливыми эпохами, когда здесь были лишь безжизненная пустыня и голые скалы. Но в целом влажные периоды были всего лишь небольшими интермедиями на длительном пути развития Сахары. Она все больше высыхала. Пышного тропического рая здесь больше не было с тех пор, как вымерли динозавры.

Но размеры пустыни не всегда были такими, как сегодня. В засушливые периоды она сильно расширялась — это видно по древним дюнам, сейчас укрепленным растительностью. Их пояс лежит порядочно к югу от теперешнего южного края пустыни и местами заходит на 500 километров в тропическую Африку. А временами пустыня была много меньше, чем сейчас, например, 10—20 тысяч лет назад в южной части Сахары простирались два огромных озера, из которых одно, озеро Мегечад, не уступало по размерам Каспийскому морю.

…С тех пор, как существует человек, Сахара никогда не была морем. Она лишь переживала, как и многие другие районы нашей планеты, периоды плодородности и сравнительно засушливые времена.

 

В чем причина этих климатических изменений? Самый простой, хотя и не вполне удовлетворительный ответ на эту большую и сложную проблему обычно формулируется так: в какой-то момент исключительно сильное испарение вследствие высоких температур перевесило количество осадков. Это и сделало Сахару пустыней.

 

Ледники на Земле — неотъемлемая часть ландшафта и мощнейший фактор взаимодействия стихий, гидро- и атмосферы. Многие ученые даже склонны по этой причине выделять ледники в «гляциосферу», хотя они и не образуют непрерывной оболочки. Сейчас ледники занимают 16 млн квадратных километров (11% суши), 70 тысяч лет назад занимали 45 млн км2, возможно больше… В одной только Антарктиде заморожено 60% всех земных запасов пресной воды — семисотлетний сток всех рек мира. А в целом в ледниках планеты в 32 раза больше пресной воды, чем в реках, озерах и доступных бурению недрах…

Всегда ли на Земле были ледники?

Большинство ученых считают — нет; если суммировать «ледовые» эпохи и «без-ледовые» за последний миллиард лет, они окажутся примерно равными. Хотя сами периоды оледенений (в смысле наличия ледников у полярных шапок) весьма продолжительны: кембрийское — 200 млн лет, пермокарбоновое — 100, нынешнее началось 25 млн лет назад и когда кончится — неизвестно.

 

Хочу отметить здесь одну вещь. Частенько в подобном месте всяческих трактатов Вы можете встретить утверждения, что таяние полярных шапок приведет к катастрофическому повышению уровня океана. На самом деле нет. Дело в том, что вся арктическая ледяная шапка «плавает» в океане, то есть она уже уравновешена гидростатически и ее таяние не повысит уровня вовсе. Антарктическая шапка тоже наполовину «плавает»: западная Антарктида — архипелаг и покрывающий острова ледяной панцирь в значительной степени плавает, а лишь частично «висит» на этих островах. Поэтому даже полное таяние полярных ледяных шапок даст повышение уровня океана только на 5, максимум 6 метров, причем «неторопливо». Хотя и такое повышение для многих портовых городов будет равносильно гибели, но все же это не вселенский потоп. А вот горные ледники — совсем другое дело: вся их масса, если растает, будет «работать» на повышение уровня океана и может (вместе с полярными шапками) дать повышение метров 70…

Однако в случае таяния антарктической шапки есть другая опасность. Дело в том, что под льдами Антарктики имеется жидкая вода (сначала она была предсказана теоретически, потом американцы обнаружили ее бурением. Она образуется за счет геотермального тепла на нижней границе льда, если он достаточно толст: тонкий успевает «промерзать» насквозь). И если начнется таяние — а вместе с ним и неизбежное разрушение, раскалывание ледового панциря — огромные его части могут «скользнуть» по этой воде и свалиться в море очень быстро. Вот тогда уровень океана может подняться хоть и на те же 4-5 метров, но очень-очень быстро. Вдобавок такое резкое сползание больших масс, находившихся вблизи оси вращения Земли, в стороны от этой оси может резко замедлить вращение (как замедляет фигурист, резко выбрасывая в стороны руки) и вызвать смещение водных масс в экваториальной зоне: по планете прокатится волна и ее движение будет уже сильно смахивать на «всемирный потоп», как он описан в легендах и мифах. К слову, сейчас ледовый щит «ползет»: столбик в условной точке Южного полюса за 18 лет перекочевал в сторону Рио-де-Жанейро на 150 метров.

 

В системе «суша – океан – атмосфера – ледники» идет непрерывный обмен теплом и влагой. И взаимозависимость очень сильна: к примеру, повышение температуры океана на 0.0001 градуса вызывает повышение температуры атмосферы на 1 градус. А если растопить все ледники Земли в океане, он «поднимется» на 70 метров и остынет на 2.5 градуса — что весьма существенно охладит атмосферу.

Вообще роль ледников в нашей жизни колоссальна. С одной стороны, они дают нам воду, причем в очень удобном режиме: именно тогда, когда жарко и сухо, они тают быстрее и подпитывают «ослабевшие» реки. С другой стороны, как выразился гляциолог Р.Шарп «ледники являются чем-то вроде дамоклова меча, висящего над головами всех людей, живущих вблизи моря.»

А давно ли на Земле нынешний ледяной панцирь?

В этом смысле наибольший интерес представляет как раз Антарктида: там подо льдом «твердь», а по ней можно что-то определить. Тамошняя твердь оказалась вулканическими лавами (когда-то там бушевали вулканы…), а таковые легко отличаются друг от друга в зависимости от условий «излияния»: на воздухе они излились, под водой или подо льдом. И возраст их определяется довольно точно — в смысле когда излились и затвердели. Оказалось, что по крайней мере последние, верхние слои изливались подо льдом и случилось это не менее 25 – 35 миллионов лет назад.

Так почему же она —  Антарктида —  «вдруг» так замерзла?

Гипотез тут тьма, но их можно разбить всего на две группы: одни опираются на внеземные причины, другие — на чисто земные. Однако и тем и другим приходится учитывать земную обстановку — ну хотя бы ход температуры на планете — в те времена. Ход за последние 60 миллионов лет вот какой (более длительный период – на цветной картинке раньше):

 

 

Хорошо видно, что все это время шло постепенное и более или менее равномерное понижение температуры — на целых 10 градусов за 60 миллионов лет. А вот в последнем миллионе температура начала «скакать» резко, на те же 10 градусов, но уже за сотню тысяч лет — и как раз в этот миллион в северном полушарии то исчезали, то появлялись ледники, при этом антарктический продолжал существовать постоянно.

Ни одной из гипотез не удается объяснить равномерного и столь длительного снижения температуры на Земле. Все они дают только один надежный вывод: самое устойчивое состояние нашей планеты — «полностью оледенелая Земля». Однако все известные палеоданные свидетельствуют об обратном: такого состояния никогда не было, на планете всегда, даже 4 миллиарда лет назад, существовала жидкая вода и в ней уже около 3 миллиардов лет назад была жизнь.

После появления теории дрейфа континентов — о ней мы уже достаточно говорили — появился «свет в конце туннеля»: оказалось, что эпохи оледенения совпадали с периодами, когда континенты собирались в околополюсном пространстве. И — по наиболее принятой ныне гипотезе — окончательным фактором, «отделившим» Антарктиду от остального мира, стал отрыв Южной Америки от Антарктиды и образование 20 – 22 миллиона лет назад пролива Дрейка: этот пролив позволил замкнуться мощному круговому течению вокруг шестого континента.

Вокруг Северного полюса образовался почти замкнутый Северный Ледовитый океан, вокруг Южного — этот отрезанный круговым холодным течением шестой континент. Два мощных холодильника планеты…

А в «словесном» описании ледниковая история планеты выглядит так.

·        в системе «Солнце – Земля» по крайней мере миллиард лет существует относительно стабильный энергетический баланс, позволяющий воде оставаться жидкой;

·        на Земле два основных состояния энергообмена между высокими и низкими широтами: периоды свободных от льда полюсов (как во времена Пангеи) и периоды оледенелых полюсов (как в наше время);

·        «безледная» система энергообмена обеспечивает температуру в средних широтах на уровне около 200С с небольшими колебаниями в пределах нескольких градусов на протяжении десятков и сотен миллионов лет;

·        «ледяная» система энергообмена обеспечивает температуру в средних широтах на уровне около 100С на таких же отрезаках времени, однако с колебаниями до ±100С.

·        «безледные» периоды способствовали наивысшему биологическому процветанию и накоплению огромных количеств биомассы;

·        «ледовые» периоды затрудняли процветание и приводили к сокращению биомассы, однако повидимому являлись «ускорителями» эволюции, поскольку требовали для выживания быстрых и кардинальных приспособительных мер. Появление человека разумного тоже связано с эпохой оледенений;

·        будущие условия на планете зависят уже от схемы «суша – океан – атмосфера – ледники – человек», поскольку антропогенные факторы все сильнее влияют на «естественный» ход событий в этом энергообмене.

 

Сейчас, в наши дни, гигантские ледяные панцири покрывают только Антарктиду и Гренландию (ну, и Северный Ледовитый, но там нет суши). Сравнительно недавно (около 12 – 15 тысяч лет назад) потоки льда толщиной более километра вторгались на обширные равнины севера Европы, Азии, Америки. Мы живем в ледниковый период, точнее, в послеледниковое время. И больше ста лет продолжаем спорить о том, как проходило оледенение, сколько раз надвигались и таяли великие ледники в течение четвертичного времени, почему происходили оледенения… А нынешнюю климатическую ситуацию ученые оценивают так: снижение глобальной температуры  еще на 10С соответствует началу оледенения планеты.

Таков «общий фон».

 

Ну а каков же «сухой остаток»? Приходится признать, что не такой уж он «сухой»: не устоявшийся еще, аморфный. Примерно вот такой.

Ú За последний миллион лет было несколько десятков оледенений.

Анализ ископаемых организмов позволил выявить крупные климатические циклы:

Ú 100 тыс лет, он соответствует длительности известных астрономам циклов состояния земной орбиты, которая меняется от почти круговой к эллиптической и обратно. Когда круговая – климат холодный, когда эллиптическая – более теплый.

Ú 42 тыс лет, он совпадает с изменениями наклона земной оси к плоскости эклиптики. В пределах этого цикла наклон меняется от 22.10 до 24.50  и чем меньше угол, тем холоднее климат. Последняя ледниковая эпоха закончилась около 11 тыс лет назад, угол был максимальным около 9 тыс лет назад и сейчас уменьшается.

Ú 21 тыс.лет, ????

Ú 1800-2000 лет, цикл трансгрессий и регрессий озер (Арсений Владимирович Шнитников летал на боевых самолетах трех войн: первой мировой, гражданской, Великой Отечественной. А к науке прикипел после работы секретарем у Вернадского; в 50 с лишним лет взялся за труд осмысления «высыхания и расширения» озер, начав с Балхаша. И вывел периодичность трансгрессий и регрессий: 18 - 20 веков, связана с изменениями климата [при потеплении спуск озер, при похолодании – наполнение]. Цикличность справедлива для всех материков и он связывает ее с легендами потопов).

Ú Сейчас ледники отступают, уже около 200 лет Земля «втягивается» в фазу иссушения.

Ú За последние сто лет постепенно теплело, максимум этого явления пришелся на 1930-е годы, затем стало холодать, а позже снова теплеть. По расчетам: если средняя температура на планете увеличится на 30С, на ней полно-стью исчезнут области с отрицательными температурами в зимнее время. Начнется таяние полярных льдов.

Не очень-то густо, правда? Ни по части «что было», ни по части «что будет» и «чем сердце успокоится». Не очень-то знаем мы свой любимый гамбургер…

 

 

Домой Оглавление Назад Дальше