ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА ЗЕМЛИ. Изменения солнечной радиации, кривая Миланковича

Климат Земли зависит от множества факторов, как космических, так и планетарных, поэтому его изменения, имевшие место в прошлом, могли вызываться различными причинами. Эта многопричинность в какой-то мере нашла отражение в большом числе разнообразных гипотез, которые предложены для объяснения изменений древних климатов.

Из всех существующих гипотез мы коснемся лишь немногих, лучше разработанных и анализирующих все основные факторы, привлекаемые для объяснения изменений климата.

В зависимости от характера учитываемых природных факторов гипотезы разделяются на две группы: астрономо- физическую и геолого-географическую. К первой относятся гипотезы, привлекающие для объяснений климата космические процессы, а ко второй — гипотезы, признающие в качестве основной причины изменений климата планетарные процессы.

АСТРОНОМО-ФИЗИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ

Астрономо-физические гипотезы связывают изменения климата с колебаниями количества и состава солнечной радиации. Эти гипотезы в свою очередь подразделяются на две подгруппы, из которых одна исходит из постоянства солнечной радиации и переменности положения поверхности Земли по отношению к потоку солнечных лучей, а другая основное значение придает изменениям самой излучающей способности Солнца, представляющего собой, по этим воззрениям, переменную звезду.

На неравномерное распределение солнечной радиации по поверхности Земли в связи с изменениями элементов земной орбиты впервые указал английский астроном Д. Кролль в 1875 г. Однако эта гипотеза получила широкую известность и признание лишь после того, как ее принципы были математически обоснованы М. Миланковичем и поддержаны В. Кеппеном и А. Вегенером.

Суть гипотезы заключается в том, что Земля находится под постоянным воздействием различных космических систем, в результате которого ее положение в пространстве периодически изменяется, а с ним изменяется и распределение солнечной радиации по поверхности планеты. Периодическим колебаниям подвергаются наклон земной оси (период 40 тыс. лет), эксцентриситет земной орбиты (92 тыс. лет) и сезон перигелия (21 тыс. лет).

Установлено, что каждое из этих нарушений изменяет количество солнечного тепла, поступающего на земную поверхность. Более отвесное положение земной оси по сравнению с существующим (23° 24') ослабляет контрасты зимы и лета, а более пологое, наоборот, усиливает их. Изменение фигуры земной орбиты от круговой к эллиптической увеличивает временные удаления Земли от Солнца. Зимний перигелий ослабляет суровость климата в холодную половину года, а летний действует в противоположном направлении. Изменения этих трех элементов земной орбиты могут сочетаться таким образом, что их климатические последствия будут то усиливать, то погашать друг друга.

Периодические изменения элементов земной орбиты М. Миланкович рассчитал для некоторых широт на весь четвертичный период, в результате чего получил кривую колебаний солнечной радиации. Эта кривая была сопоставлена Цейнером с хронологией четвертичного периода ( 18). Убеждение в справедливости связи главных событий четвертичного периода с интенсивностью радиации было настолько сильным, что многие исследователи, в том числе Кеппен, Вегенер и Зергель, приняли кривую радиации Миланковича за основу геологического летоисчисления.

Однако ряд астрономов и исследователей четвертичного периода высказывали сомнения в большом климатическом значении периодических изменений элементов земной орбиты, учитываемых кривой Миланковича. Обращалось внимание на то, что климатические последствия этих изменений должны были проявляться поочередно в Северном и Южном полушариях, тогда как оледенения и потепления четвертичного периода носили общепланетарный характер. Отмечалось и несовпадение основных событий четвертичного периода, рассчитанных по кривой радиации и полученных методом ленточных глин и изотопным способом. Колебания солнечной радиации, связанные с изменениями элементов земной орбиты, должны были иметь место и в дочетвертичное время, например в неогене и палеогене, для которых, однако, признаков оледенений не отмечается.

Более поздние расчеты американских астрономов показали, что изменения солнечной радиации, отраженные кривой Миланковича, действительно невелики и не имеют, следовательно, большого климатического значения. Даже в крайних случаях их амплитуда недостаточна для того, чтобы вызвать оледенение. В расчетах Миланковича полностью игнорировались динамические процессы атмосферы, играющие, как выяснилось позже, исключительную роль в формировании климата.

Некоторое климатическое значение могло иметь и удлинение суток в результате замедления вращения Земли под влиянием лунных и солнечных приливов (на 0.0014—0,0024 с в столетие). В начале палеозоя сутки были на 2,5 ч короче современных.