10.3. Климат планеты

10.3. Климат планеты

Глобальные катастрофы кардинально изменяют не только географию планеты, но и ее климат.

Огромное количество фактов отчетливо показывает, что в большинстве районов Земли климат в иные времена был совсем другим, чем ныне. Так, например, известно, что в Европе на протяжении значительной части истории Земли климат был субтропический и тропический. «Особенно яркий пример больших климатических изменений, — пишет Альфред Вегенер в книге «Происхождение континентов и океанов», — представляет полярная северная область, например, хорошо известный Шпицберген, который отделен от Европы лишь участком мелкого моря и, следовательно, образует часть большого Евразиатского континентального блока.

В настоящее время Шпицберген находится в суровом полярном климате, под материковым льдом, а в далекие времена «там стояли леса, отличавшиеся большим богатством пород, что ныне можно встретить и в Средней Европе. Там произрастали не только сосна, ель и тис, но также липа, бук, тополь, вяз, дуб, клен, плющ, терн, орешник, боярышник, калина, ясень и даже такие теплолюбивые растения, как водяная лилия, грецкий орех, болотный кипарис (Taxodium), мощная секвойя, платан, каштан, гинкго, магнолия и виноградная лоза! Очевидно, тогда на Шпицбергене должен был существовать такой климат, какой сегодня характерен для Франции, то есть средняя годовая температура здесь была примерно на 20° выше, чем в настоящее время. А если мы еще больше углубимся в историю Земли, то найдем здесь признаки еще более теплого климата», когда здесь «росли саговые пальмы, которые ныне встречаются только в тропиках, гинкго (в настоящее время есть один единственный вид в Китае и Южной Японии), древовидный папоротник и др. Наконец… мы находим в некоторых районах Шпицбергена мощные пласты гипса, свидетельствующие о субтропическом засушливом климате, а также флору, которая имеет субтропический характер.

Такая резкая смена климатов — в Европе от тропического до климата умеренных широт, а на Шпицбергене от субтропического до полярного — сразу наводит на мысль о смещении полюсов и экватора и вместе с ними всей зональной системы климатов. При этом можно предположить следующее. Если меридиан Шпицберген — Южная Африка испытал наибольшие изменения климата, то одновременное изменение климата на двух меридианах, лежащих на 90° восточнее и западнее его, должно было равняться нулю или во всяком случае быть весьма незначительным. И это действительно так, ибо Зондский архипелаг, который находится на 90° восточнее Африки», в ту давнюю эпоху «определенно имел такой же тропический климат, как и теперь. Это видно из того, что там сохранились без изменения многочисленные древние растения и животные, например такие, как саговая пальма или тапир…»

На основе палеоклиматических данных, наблюдений Международной службы географических широт, многочисленных исследований в смежных областях Вегенер и ряд ученых из разных стран мира пришли к следующим выводам:

10.3.1. Миграция полюсов (их смещение) носит характер периодических колебаний относительно неизменного среднего положения.

10.3.2. Между внутренним смещением осей и миграцией полюсов существует связь, о которой выдающийся теоретик лорд Кельвин писал: «Мы можем не только допустить, но и считать в высшей степени вероятным, что наибольшая ось инерции и ось вращения, всегда находившиеся близко друг к другу, в древние времена могли быть значительно удалены от их современного положения и они постепенно могли переместиться на 10, 20, 30, 40 или больше градусов…»

10.3.3. Периодические преобразования географии Земли, когда континенты то собираются в единый суперконтинент, то расходятся в разные стороны, приводят к весьма существенным изменениям климата.

10.3.4. Наклон земной оси (оси суточного вращения Земли, т. е. прямой, проходящей через центр планеты и ее географические полюсы) к эклиптике (т. е. к плоскости земной орбиты, по которой Земля обращается вокруг Солнца) характеризуется существенными периодическими колебаниями, которые, в совокупности с соответствующими изменениями долготы в перигелии и эксцентриситетом орбиты, оказывают решающее влияние на последовательную смену ледниковых и межледниковых периодов. Причем «в периоды материкового оледенения наклон эклиптики был меньше, а в те периоды, когда ледников не было и происходило значительное распространение организмов в сторону полюсов, — больше.

Нетрудно выяснить, — пишет Вегенер, — влияние таких изменений наклона эклиптики на климатическую систему Земли. Для этого нужно только представить себе, что годовое колебание температуры в значительной степени обусловлено наклоном оси вращения Земли по отношению к эклиптике. Если бы наклон эклиптики (по отношению к экваториальной плоскости) был бы равен нулю, то есть земная ось была бы ориентирована перпендикулярно к плоскости орбиты Земли, то при незначительности эксцентриситета орбиты не было бы вообще годового колебания температуры и повсюду на Земле на протяжении всего года господствовала бы температура постоянная во времени, как это имеет место в настоящее время только в тропиках».

По индикаторам климата прошлого, считают ученые, можно сделать заключение о том, что в определенные периоды истории Земли различие между климатом полюса и экватора существенно уменьшается.

10.3.5. Состояние атмосферы — ее масса и состав — являются немаловажным климатообразующим фактором. Из всех характеристик атмосферы особо важное значение имеет содержание углекислого газа, хотя он и присутствует в ней в ничтожном количестве — всего 0,03 % объема. «В целом, — пишет К. С. Лосев в книге “Климат: вчера, сегодня и завтра” (1985), — атмосфера прозрачна для потока солнечного излучения, которое происходит в основном в световом, то есть коротковолновом, диапазоне. Поток солнечных лучей, доходящий до поверхности Земли, частично отражается, а частично поглощается. В результате, поверхность планеты нагревается и, в свою очередь, начинает излучать энергию в виде теплового потока — инфракрасного, или длинноволнового, излучения. Земля, таким образом, работает как аппарат, преобразующий видимое (коротковолновое) излучение в невидимое инфракрасное (длинноволновое). Излучаемое Землей тепло уходит в пространство, но значительная его часть задерживается молекулами СО₂, так как углекислота непрозрачна для тепловых лучей.

Оценки показывают, что отсутствие СО₂ в атмосфере могло бы привести к весьма существенному снижению средней температуры на поверхности Земли…

Основная масса СО₂ находится не в атмосфере, а в океане, где ее в 50 раз больше. Другим резервуаром углерода и углекислого газа является биосфера. Но, конечно, больше всего связанного и захороненного углерода находится в земной коре, откуда углекислый газ поступает в атмосферу вместе с вулканическими извержениями. Между всеми резервуарами углекислого газа идет сложный обмен, стремящийся к равновесию. Нарушение равновесия должно приводить к изменениям содержания СО₂ в атмосфере и, следовательно, изменениям климата на поверхности Земли. Очевидно, что изменения СО₂ могли происходить по разным причинам…»

Расчеты, выполненные М. И. Будыко, А. Б. Роновым, Л. И. Яншиным (1980), показали, что всплески СО₂ достаточно хорошо согласуются с периодами теплых эпох, а уменьшение — с эпохами оледенений. Причем колебания концентрации углекислого газа происходят в довольно узком пределе. Основную причину всплесков содержания СО₂ в атмосфере указанные авторы видят в повышении вулканической активности.

10.3.6. Важное значение для климата Земли в целом имеет относительная площадь Мирового океана — чем эта площадь больше, тем более мягким («морским») будет климат на планете, т. е. тем меньше будет размах широтных изменений температуры воздуха и ее суточных, синоптических и годовых колебаний.

В геологической истории Земли не раз происходили явления наступления (трансгрессии) и отступления (регрессии) океана, в результате которых изменялись соотношения суши и моря, а также глубина океана. «…В результате регрессии океана, — пишет Лосев, — площадь суши на Земле возрастает и наша планета становится ярче в связи с тем, что суша обладает значительно большей отражательной способностью (большим альбедо). А это приводит к понижению температуры. При крупных трансгрессиях, когда затапливается до 40 % суши (по сравнению с современной), планета тускнеет, так как уменьшается ее альбедо; поверхность разросшегося океана поглощает больше солнечных лучей, что приводит к общему повышению температуры».

Одной из главных причин «крупнейших трансгрессий и регрессий океана являются процессы в недрах Земли, вызывающие движение литосферных плит и изменения конфигурации, размеров и глубины океана. Сейчас создана обоснованная физическая теория, объясняющая трансгрессии и регрессии океана изменением скоростей приращения (спрединга) литосферных плит в районах рифтовых долин срединно-океанических хребтов. При быстром раздвижении плит вновь образующаяся океаническая кора не успевает остывать и формирует поэтому “мелкий” океан. В таком случае при условии постоянства объема воды в океане он не должен затапливать часть суши. Когда скорость приращения литосферных плит уменьшается, образовавшаяся океаническая кора постепенно остывает и в соответствии с законом физики сжимается, в результате, океан снова становится “глубоким” и вода уходит с затопленной суши. Начинается регрессия океана. Огромное влияние на изменения климата… оказывает перемещение материков по поверхности Земли в составе литосферных плит». Как отмечалось выше, расположение материков на поверхности планеты и их конфигурация периодически изменялись. Причем в период оледенения один из материков располагался в районе полюса. «Уже самое замещение воды сушей, альбедо которой значительно выше, приводило, — говорит Лосев, — к снижению температуры в этом районе. Еще из школьных учебников известно, что из-за шарообразности Земли районы полюсов значительно холоднее других районов планеты, так как получают значительно меньше солнечного тепла. В силу физических причин в районе полюсов осадки выпадают часто в виде снега, при этом количество стаивавшего снега было меньше количества выпавшего. Накапливавшийся из года в год остаток снега превращался в лед и формировал ледниковый покров. Возникал глобальный холодильник, что постепенно приводило к охлаждению поверхности всей планеты. Когда же на месте полюсов располагался океан, ледниковый покров возникнуть не мог. Расчеты показывают, что при океанических «жидких» полюсах температура на них не должна быть ниже 0 °C, а у экватора — около 30 °C, то есть перепад температуры в теплую эпоху между экватором и полюсом составлял около 30 °C. Значение океана на полюсе видно из такого современного факта. Сейчас оба полюса покрыты постоянным льдом, на Южном — он лежит на суше, на Северном — на воде, соответственно средняя температура на полюсах такая: на Южном — минус 50 °C, а на Северном — минус 14 °C. Таким образом, океан даже подо льдом повышает температуру по сравнению с сушей в 3,5 раза.

Восстановление по геолого-геофизическим данным расположения и конфигурации континентов в прошлом свидетельствует о том, что они то собирались в единый ансамбль, формируя один суперконтинент, то расходились в разные стороны. Это тоже приводило к длительным изменениям климата на Земле, так как менялось ее альбедо, а следовательно, и величина усвоения солнечной радиации. Расположение единого суперконтинента по обе стороны экватора могло повысить температуру на нашей планете на 10 °C по сравнению с современной, когда континенты разобщены и сдвинуты к полюсам. Такой единый суперконтинент — Пангея — действительно располагался по обе стороны экватора» в период одной из самых теплых эпох климата.

10.3.7. В последнее время происходит много дебатов по поводу возможных последствий для климата ядерной войны. «Тотальный ядерный удар, — пишет по этому поводу Лосев, — который может быть осуществлен практически мгновенно, вызовет катастрофические изменения в атмосфере. Ядерный взрывы колоссальной мощности как на земле, так и в воздухе и последующие пожары в городах и в лесной зоне приведут к выбросу в атмосферу и стратосферу огромного количества пыли, сажи, дымов, аэрозолей, пара и газов, которые могут подняться до высоты 30 км. При этом мельчайшие аэрозольные частицы сосредоточатся в верхней части тропосферы и стратосфере, а более крупные и пылевые — в нижней части. Этот многослойный «пирог» из пыли и аэрозолей резко уменьшит прозрачность атмосферы и вызовет настоящее «солнечное затмение», ослабив светимость Солнца для наблюдателя на поверхности Земли от 2 до 200 раз в зависимости от местоположения. Мрак будет рассеиваться в течение многих дней. Отрезанная от солнечного излучения поверхность планеты начнет охлаждаться. Расчеты по имеющимся климатическим моделям с помощью компьютеров дают такие величины понижения температуры в первые десятки дней у поверхности Земли: по отношению к средней годовой глобальной температуре оно составит 15 °C, а для северного полушария 20–25 °C. На территории США температура упадет на 30–40 °C, в Центральной Европе на 50 °C, на Аравийском полуострове на 50 °C, на Камчатке на 40 °C. Если это будет летом, то значительная часть биосферы Земли погибнет, а если зимой, то гибель будет несколько меньшей.

Пока поверхность планеты и тонкий приземный слой воздуха будут охлаждаться, сама атмосфера, в которой как в многослойном пироге увязнет солнечная радиация, будет разогреваться. В результате после сильного охлаждения температура у поверхности Земли сначала выровняется, а потом начнет быстро повышаться. На 300–350-й день после войны температура в северном полушарии повысится по отношению к среднегодовой на 25–35 °C. Ледяной холод сменится удушающей жарой. На континентах летом температура местами подскочит до 50–60 °C, что приведет к уничтожению наземной жизни. Разумеется, это только самые первые прикидки, основанные на еще несовершенных и весьма упрощенных моделях климата при отсутствии достаточно обоснованной исходной информации, а также природных аналогов таких явлений. Рассматривая естественные изменения климата, воздействия на него человека, возможные сценарии климата завтрашнего дня, не следует забывать, что не это сейчас самое важное в развитии человечества, так же как и не экологический, продовольственный, энергетический и другие кризисы. В случае ядерной войны все эти проблемы, которыми занимаются многочисленные ученые и общественные деятели, просто перестанут существовать вместе с человеческим обществом».

Однако Новое Знание дает более оптимистичный прогноз: «Какие бы катаклизмы ни происходили на Земле, вплоть до ядерной войны, полного уничтожения никогда не происходит. Потому что откуда появился бы тогда человеческий род в начале следующего Цикла — ведь Цикл Мировой Драмы вращается вечно».

Мы сейчас живем в эпоху очередного оледенения. Время нашей жизни — конец Железного века, а точнее Переходного (см. рис. 7.1).

Это очень удачное время — время, когда в недрах Старого мира снова, как и Цикл назад, зарождается Новый мир — Золотой век человечества.

Существовавший в Золотом и Серебряном веках единый континент Пангея в начале Медного века распался и из его осколков сформировались современные континенты, что привело к более «мелкому» океану и, как следствие, трансгрессии — затоплению части суши. Причем один из осколков Пангеи — Антарктида переместился в южно-полярную область, где сформировался мировой «холодильник» — мощный ледниковый покров площадью около 14 млн км² и объемом 24 млн км³. Это составляет сегодня около 90 % объема всех ледников мира; объем Гренландского ледникового щита равен 2,6 млн км³; на арктические и горные ледники остается менее 1 %; растопление всего антарктического льда повысило бы уровень Мирового океана на 55 м. В период распада Пангеи происходит глобальная перестройка климатической системы: возникают обширные ледниковые покровы, что существенно сказывается на средней температуре воздуха (глобальная температура воздуха у поверхности Земли уменьшается приблизительно с 22 °C до 15–10 °C), так как планета становится более яркой, отражая значительно больше солнечных лучей. Субтропическая растительность в высоких широтах сменяется растительностью умеренных и холодных широт. Исчезают динозавры и многие виды животных, на смену которым приходят иные, более близкие к современным. Изменилось все: океан, суша, растительность, насекомые и почвы. Все эти изменения, считают Лосев и другие исследователи, происходили довольно быстро.

Свидетельства, собранные учеными в самых разных районах планеты, говорят о том, что в межледниковье (то есть во времена Золотого и Серебряного веков) климат на планете был теплым и мягким: не было практически суточных, синоптических и годичных колебаний температуры воздуха; отсутствовали ледниковые и снежные покровы; разница температур в районах полюсов и экватора была незначительной — повсюду была «вечная» весна.