Млечный Путь Номер 1 (27) 2019 год - Ефим Аронович Гаммер
Термин "ледниковый период" хорошо нам знаком. Нет, я не имею в виду популярное ледовое шоу или серию мультфильмов киностудии "ХХ век Фокс". А те самые настоящие ледниковые периоды, которые временами начинались на нашей земле.
Теория ледниковых периодов сложилась еще в XIX веке, и с тех пор неоднократно подтверждалась и уточнялась многими поколениями ученых. Мы знаем о больших оледенениях и межледниковых потеплениях, об озерах ледникового происхождения, изменениях морских течений и многом другом. Нынешняя геологическая эпоха - голоцен четвертичного периода кайнозойской эры - считается межледниковой. Голоцен начался примерно 12 тысяч лет назад с таяния льдов. Уровень воды в мировом океане тогда поднялся на 35 метров! В ту эпоху произошло милое нашему сердцу соединение Черного моря со Средиземным. Растаяло множество ледников, не повезло лишь некоторым, например, Гренландии. В одном из озер ледникового происхождения - Лох-Несс - "поселилась" загадочная Несси, чтобы привлечь туристов в этот живописный и суровый край. Продолжительность голоцена неизвестна, но, как и любой межледниковый период, он когда-нибудь закончится и климат опять изменится.
Ученые сумели восстановить, как менялась температура на нашей планете в последние пять миллионов лет (четвертичный период). Амплитуда колебаний температуры - порядка 10 градусов.
(https://en.wikipedia.org/wiki/Ice_age)
Подчеркну - на всякий случай, что человечество к этим изменениям климата никакого отношения не имело. Его еще не было. Считаете это само собой разумеющимся?
Как посмотреть. В Рамочной конвенции ООН об изменении климата (Framework Convention on Climate Change) говорится, что "изменение климата" означает изменение климата, которое прямо или косвенно обусловлено деятельностью человека, вызывающей? изменения в составе глобальной? атмосферы"
(https://unfccc.int/resource/docs/convkp/convru.pdf).
Не остается ничего иного, как предположить, что составители этой конвенции планируют придумать для изменений климата, вызванных не антропогенными факторами, другой термин. Но мы будем пользоваться одним термином - "глобальное потепление", указывая по необходимости - какими причинами оно вызвано.
Почему же меняется климат?
Температура на Земле - это отражение той энергии, которая рассеивается в биосфере Земли, в атмосфере Земли. Главный источник этой энергии - Солнце. Немного энергии перепадает от ядра Земли, но это незначительная величина - не более одного процента от того, что получает Земля от Солнца. Энергией ядра Земли мы обоснованно пренебрегаем.
Дарующее нам тепло, свет и саму жизнь Солнце светит неравномерно. Бывают периоды большей и меньшей светимости. Несколько слов о механизме светимости Солнца.
В центральной части Солнца - ядре - происходят термоядерные реакции. Выделяемая энергия через слой, называемый мантией, переносится на поверхность, а с поверхности эта энергия излучается в мировое пространство. Небольшую толику излученной энергии получает Земля, и это определяет температуру на нашей планете. Энергия переносится через мантию двумя способами - излучением и конвекцией. При конвекции разогретые массы плазмы медленно поднимаются к поверхности, на это уходят тысячи лет. С поверхности плазма излучает энергию в пространство и, соответственно, охлаждается. "Остывшая" плазма (ее температура 4 - 4,5 тысячи градусов) проваливается вниз, уступая место новым потокам из недр Солнца. Как обнаружилось при изучении потоков заряженных частиц и нейтрино от Солнца, этот процесс непостоянен. Остывшая плазма не спешит "проваливаться" вниз: в глубины мантии. На поверхности Солнца должно накопиться достаточно много остывшей плазмы, чтобы началось ее обрушение вниз.
Можно дома проделать такой маленький эксперимент: налейте полный стакан воды - так, чтобы мениск воды был точно на уровне края стакана. А затем начинайте добавлять воду по каплям. Мениск воды станет выпуклым (благодаря силам поверхностного натяжения), и в какой-то момент вода перельется через край. Обратите внимание - вытечет примерно чайная ложка воды, хотя за секунду до этого вы добавили лишь одну каплю! Опыт можно продолжить далее, добавляя в стакан воду по капле, но выливаться она будет порциями. Это маленькая аналогия происходящих на Солнце процессов: горячая плазма всплывает на поверхность равномерно, как мы капали по капле, а переливается за край маленькими порциями.
С каждым таким "переливом за край" светимость Солнца чуточку возрастает - какие-нибудь проценты. Затем плавно возвращается к прежнему уровню.
В замечательной монографии выдающегося советского астронома И. С. Шкловского "Звезды: их рождение, жизнь и смерть", первое издание которой вышло более сорока лет назад, автор успокаивает - эти изменения незначительны, скорее всего, они не превысят 1 - 2%. И добавляет, что, судя по структуре излучения Солнца, мы переживаем сейчас конец "ледникового" периода. Потепление, писал он, может начаться в любой момент, внезапно, и займет небольшой по астрономическим понятиям срок - не более ста лет. Сказано было это еще тогда, когда о глобальном потеплении никто и не слышал...
Вторая причина колебаний количества тепла и света, получаемого Землей, - это вариации земной орбиты и движения нашей планеты вокруг Солнца.
Мы привыкли приближенно считать орбиту Земли вокруг Солнца круговой, а саму нашу планету - идеальным шаром. Но это не так. Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от него. Считанные проценты, но это влияет. Земная ось отклонена от вертикали на 23 градуса, и это тоже влияет. Есть много дополнительных факторов, влияющих на получение Землей солнечной энергии. Их исследовал в первой половине прошлого века талантливый сербский астроном и климатолог М. Миланкович.
Так появилось понятие о циклах Миланковича. Сам он выделил несколько долгопериодических циклов - 93-тысячелетний цикл, обусловленный колебаниями эксцентриситета орбиты, 26-тысячелетний цикл, обусловленный прецессией земной оси, и несколько среднепериодических циклов.
Совокупное влияние этих циклов не так уж мало - при наложении нескольких максимумов энергия, получаемая от Солнца, оказывается на 10% выше по отношению к точке наложения минимумов!
В наши дни теория Миланковича получила развитие в трудах профессора И. Смульского (http://samlib.ru/s/smulxskij_i_i/ospoatlp3.shtml).
Начиная с 90-х годов минувшего века, в Антарктиде проводится глубинное бурение и исследование кернов льда. Эти керны содержат небольшие пузырьки воздуха, представляющие собой уникальные хранилища атмосферы прошлого. Анализируя эти пузырьки, ученые узнают, какова была температура и структура атмосферы тысячи лет назад.
Синим цветом показана температура воздуха, зеленым - концентрация углекислого газа, красным - запыленность. Данный график охватывает период в 400 тысяч лет.
Сразу же бросается в глаза почти полное совпадение графиков концентрации углекислого газа и температуры.
Углекислый газ вырабатывают в основном живые организмы. Поглощают - растения, большую часть - 2/3 - океанский планктон и фитопланктон. Равновесие этих процессов зависит от температуры на планете. Чем более будет разница между средней
