Чому відбуваються заледеніння Землі
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Людство народилося і зміцніло в період великих зледенінь планети. Цих двох фактів цілком достатньо, щоб нам проявити особливий інтерес до проблем льодовикового часу. Їм присвячено і присвячується регулярно безліч книг і журналів – гори фактів і гіпотез. Навіть якщо вам пощастить оволодіти ними, попереду неминуче будуть маячити нечіткі контури нових гіпотез, припущень.
У наш час вчені всіх країн і всіх спеціальностей знайшли спільну мову. Це математика: цифри, формули, графіки.
Чому відбуваються заледеніння Землі, до сих пір неясно. Чи не тому, що важко знайти причину похолодань. Скоріше тому, що причин знайдено занадто багато. При цьому вчені наводять безліч фактів на захист своїх думок, використовують формули і результати багаторічних спостережень.
Ось деякі гіпотези (з величезного їх числа):
У всьому винна Земля
1) Якщо наша планета раніше знаходилася в розплавленому стані, значить, з часом вона остигає і покривається льодовиками.
На жаль, це просте і ясне пояснення суперечить всім наявним науковим даним. Заледеніння траплялися і в «молоді роки» Землі.
2) Двісті років тому німецький філософ Гердер припустив, що полюса Землі переміщаються.
Геолог Вегнер «вивернув навиворіт» цю ідею: не полюса переміщаються на материки, а брили материків підпливають до полюсів по плиній, нижче лежачої оболонки планети. Переконливо довести рух материків поки не вдається. Та й чи тільки в ньому справа? У Верхоянську, наприклад, значно холодніше, ніж на Північному полюсі, а льодовики там все одно не утворюються.
3) Вгору по схилах гір через кожен кілометр підйому температура повітря знижується на 5-7 градусів. Розпочаті мільйони років назад рухи земної кори привели нині до її підняття на 300-600 метрів. Зменшення площі океанів додатково охолодило планету: адже вода – хороший акумулятор тепла.
Але як же бути з багаторазовими наступаннями льодовика за одну і ту ж епоху? Не могла ж поверхня землі так часто коливатися то вгору, то вниз.
4) Для росту льодовиків необхідні не тільки холоди, але й багато снігу. Значить, якщо з якоїсь причини розтануть льоди Льодовитого океану, його води будуть посилено випаровуватися і випадати на найближчих материках. Зимові сніги не встигнуть розтанути в коротке північне літо, почнуть накопичуватися льоди. Все це – припущення, майже без доказів.
Місце під сонцем
Астрономи звикли мислити мовою математики. Висновки їх про причини і ритми оледінінь відрізняються точністю, наочністю і… викликають безліч сумнівів. Відстань від Землі до Сонця, нахил земної осі не залишаються постійними. На них позначається вплив планет, форми Землі (вона не куля і вісь власного обертання не проходить через її центр).
Сербський вчений Міланкович побудував графік, що відображає збільшення або зменшення з часом кількості сонячного тепла для певної паралелі, в залежності від положення Землі відносно Сонця. Надалі ці графіки уточнювалися і доповнювалися. Виявився дивовижний збіг їх з заледеніннями. Здавалося б, все стало абсолютно ясно.
Однак Міланкович склав свій графік лише для останнього мільйона років життя Землі. А раніше? І тоді становище Землі щодо Сонця змінювалося періодично, а заледенінь не було десятки мільйонів років! Значить, точно розраховано вплив другорядних причин, а найголовніші залишилися не врахованими. Все одно, що визначати години, хвилини, секунди сонячних затемнень, не знаючи, в які дні і роки затемнення відбудуться.
Цей недолік астрономічної теорії намагалися усунути, припускаючи переміщення материків до полюсів. Але дрейф материків і сам по собі не доведений.
Пульс зірки
Вночі на небі мерехтять зірки. Це красиве видовище – оптичний обман, щось на зразок міражу. Ну, а якщо зірки і наше Сонце дійсно мерехтять (звичайно, дуже повільно)?
Тоді причину заледенінь слід шукати на Сонці. Але як вловити неквапливі, триваючі тисячоліттями коливання його випромінювання?
До сих пір достовірно не встановлено зв’язок клімату Землі з сонячними плямами. На збільшення сонячної активності чуйно реагують верхні шари атмосфери. Порушення своє вони передають до поверхні Землі. У роки високої активності Сонця накопичується в озерах і морях більше опадів, товщають річні кільця дерев.
Досить переконливі докази одинадцятирічного і столітнього циклів сонячної активності. Між іншим, вони простежуються в шаруватих відкладеннях, що відкладалися мільйони і навіть сотні мільйонів років тому. Наше світило відрізняється завидною постійністю.
Але зате тривалі сонячні цикли, з якими можна пов’язувати заледеніння, майже зовсім не вивчені. Дослідити їх – справа майбутнього.
Туманності…
Деякі вчені для пояснення заледенінь залучають сили космосу. Найпростіше: у своїй галактичній подорожі Сонячна система минає більш-менш нагріті частини космосу.
Є інша думка: періодично змінюється інтенсивність випромінювання Чумацького Шляху. На початку минулого століття була запропонована чергова гіпотеза. У міжзоряному просторі витають гігантські хмари космічного пилу. Коли Сонце проходить крізь ці скупчення (немов літак в хмарах), частки пилу поглинають частину сонячних променів, призначених Землі. Планета охолоджується. Коли серед космічної хмари зустрічаються просвіти, потік тепла зростає і Земля знову «зігрівається».
Математичні розрахунки спростували це припущення. Виявилося, що щільність туманностей невелика. На короткій відстані від Землі до Сонця вплив пилу майже не позначиться.
Інші дослідники пов’язували підвищення активності Сонця з проходженням його через космічні водневі хмари, вважаючи, що тоді за рахунок припливу нового матеріалу яскравість Сонця може збільшуватися на 10 відсотків.
Гіпотезу цю, як і деякі інші, важко спростувати або довести.
Як би це могло бути.
Занадто часто прихильники однієї якої-небудь наукової теорії непримиренні до своїх супротивників і загальна згуртованість в пошуках істини поступається місцем неузгодженим зусиллям. В даний час цей недолік все частіше долається. Все частіше вчені висловлюються за узагальнення безлічі гіпотез в єдине ціле.
Можливо, на своєму космічному шляху Сонце, потрапляючи в різні області Галактики, то збільшує, то зменшує силу свого випромінювання (або це відбувається за рахунок внутрішніх змін в самому Сонці). Починається повільний спад або підйом температури на всій поверхні Землі, де головне джерело тепла – сонячні промені.
Якщо під час повільного «сонячного похолодання» відбуваються значні підняття земної кори, збільшується площа суші, змінюється напрямок і сила вітрів, а з ними – і океанських течій, то клімат в приполярних областях може істотно погіршитися. (Не виключено додатковий вплив переміщення полюса або дрейфу материків).
Зміни температури повітря будуть йти швидко, в той час як океани ще зберігатимуть тепло. (Зокрема, Північний океан ще не буде Льодовитим). Випаровування з їх поверхні буде високим, і кількість атмосферних опадів, особливо снігу, збільшиться.
Земля вступить в льодовикову епоху.
На тлі загального похолодання виразніше виявиться вплив на клімат астрономічних факторів. Але не настільки чітко, як показано на графіку Міланковіча.
Треба буде врахувати і ймовірні коливання випромінювання самого Сонця. А як же закінчуються льодовикові епохи?
Вщухають руху земної кори, «спекотніше припікає» Сонце. Лід, вода, вітер згладжують гори і височини. Все більше опадів накопичується в океанах, і від цього, а головне – від розпочатого танення льодовиків, рівень морів підвищується, вода насувається на сушу. За рахунок збільшення водної поверхні – додаткове «зігрівання» Землі.
Потепління, як і заледеніння, наростає, немов лавина. Перші незначні зміни клімату тягнуть за собою інші, до них підключаються все нові і нові…
Нарешті, поверхня планети згладиться. Потоки теплого повітря стануть безперешкодно розтікатися від екватора до полюсів. Велика кількість морів, зберігачів сонячного тепла, сприятиме пом’якшенню клімату. Настане довгий «теплове спокій» планети. До прийдешніх заледенінь.
Автор: В. Г.