Знание-сила, 2006 № 08 (950)

Мнения ученых противоречивы. Так, по расчетам бельгийского геофизика и астронома Андре Бержера из Католического университета в городе Левене, нынешний межледниковый период продлится 50 тысяч лет благодаря сложившемуся сейчас уникальному соотношению параметров земной орбиты.

Ведь что до сих пор задавало такт периодам сна и бодрствования Природы? Что определяло длительность оледенений и межледниковых периодов на Земле, сменявших друг друга, как день и ночь? Уж, конечно, не человек — смену климатических эпох обусловливали космические факторы — влияние Солнца и планет Солнечной системы. Их взаимное расположение сказывалось на траектории Земли, то сближая ее со светилом, то отдаляя от него.

Если бы вокруг Солнца обращалась одна Земля, если бы она имела форму идеального шара, если бы ее ось вращения сохраняла одно и то же положение, то наша планета описывала бы, согласно законам Кеплера, идеальный эллипс, чья форма не менялась бы во веки веков. В таком случае любая область Земли в определенный день календарного года получала бы одно и то же количество солнечного тепла, в каком бы году мы ни вели наши наблюдения.

Перемены сводились бы к смене времен года. На полушарии, обращенном к Солнцу, царило бы лето, а на другой стороне Земли — зима. Лишь дрейф континентов вносил бы некоторое разнообразие в эти прописные истины климата. За миллионы лет все эти Пангеи и Гондваны переползали бы с одной стороны Земли на другую, то погружаясь во мрак, то восставая средь яркого света.

Но действительность лежит за рамками школьной геометрии. Земля — не шар, а эллипсоид, то бишь приплюснутый шар. Ее диаметр в районе экватора несколько больше расстояния между полюсами. Из-за этого под действием притяжения Луны и Солнца возникает особая сила, стремящаяся повернуть ось вращения Земли.

Ось покачивается, совершая один оборот примерно за 26 тысяч лет. Это явление называется прецессией.

Если бы Земля обращалась вокруг Солнца, двигаясь по идеальной круговой орбите, то прецессия не влияла бы на климат. Но наша планета движется по эллиптической орбите, и это вносит своеобразие. Например, лето в ближайшей к Солнцу точке эллипса — это совсем не то, что лето в самой дальней точке эллипса. Приближаясь к Солнцу, планета движется быстрее, чем находясь вдалеке от него. Сейчас, например, лето в Северном полушарии длится несколько дольше, чем в Южном полушарии. Так будет продолжаться десять с лишним тысяч лет, пока земная ось не повернется за счет прецессии.

Циклически меняются и другие параметры орбиты. Наиболее ощутимы периоды продолжительностью примерно в 100 тысяч лет (изменение эксцентриситета) и 41 тысяча лет (изменение наклона земной оси). Каждые 400 тысяч лет орбита Земли принимает почти идеальную круговую форму.

Все эти разнообразные процессы не могут не сказываться на климате нашей планеты, вызывая его колебания. Ведь по их вине меняется количество тепла, получаемого различными областями Земли. Еще в XIX веке была высказана догадка, что оледенения наступают, когда отдельные регионы начинают получать меньше тепла, чем обычно.

Анализ кернов, взятых во льдах Гренландии, позволяет узнать, как менялся климат на нашей планете

В 1915 году сербский математик Милутин Миланкович задался целью вычислить, как меняется количество солнечного тепла, достигающего различных областей Земли, чтобы, может быть, понять причину наступления ледниковых периодов.

Сейчас подобную задачу можно сравнительно быстро решить на компьютере. Миланкович же потратил много лет на то, чтобы подсчитать, сколько солнечного тепла получали разные регионы планеты за последние 600 тысяч лет.

Составленные им графики были весьма выразительны. Так, анализируя график, на котором было показано количество тепла, получаемого в летнее время полярными областями Северного полушария, Миланкович обратил внимание на то, что в отдельные эпохи кривая солнечной радиации была необычайно низка. Он предположил, что именно тогда начинались новые ледниковые эпохи.

Если лето выдалось аномально холодным и пасмурным, если солнечные лучи не прогревали землю, то снег, выпавший зимой, мог пролежать до следующей зимы. Одно, другое лето, вот уже счет их мерится столетиями, и нарастает слой нерастаявшего снега, смиряя планету, стирая с ее чела признаки жизни. К тому же снег хорошо отражает солнечный свет, а потому эффект охлаждения планеты усиливается. Постепенно там, где ворошилась крупа снежинок, вырастала хрустальная плита льда. Ледник вытягивал тысячи языков, отравляя "морозным ядом" все, что жило вокруг него. Он полз на юг, покрывая все более обширную территорию. Начиналось новое оледенение Земли.

До Миланковича, кстати, считалось, что оледенения поочередно наступают то в Северном, то в Южном полушарии. Он же настаивал на том, что движитель "климатической машины" находится в Северном полушарии, ведь большая часть суши расположена здесь, а ледники образуются на суше.

Правота выводов Миланковича стала подтверждаться в 1950-е годы. Именно тогда итальянский геолог Чезаре Эмилиани, используя относительно новый метод анализа изотопов кислорода, определил, как менялась температура в далеком прошлом. По- видимому, он первым, анализируя кривые изменения солнечного излучения, подсчитал продолжительность так называемых циклов Миланковича. Во всяком случае, ни в одной из публикаций Миланковича эти циклы не вычислены, да и выбранный им метод не позволял непосредственно определить их.

И все же окончательное признание гипотеза Миланковича получила в 1970-е годы, когда географы из Колумбийского университета Джеймс Хейс, Джон Имбри и Николас Шекелтон, исследуя глубоководные керны, проникли в прошлое на миллион с лишним лет, точно датировав сроки оледенения и продолжительность климатических циклов. Они впервые вычислили сразу несколько подобных циклов в истории Земли, длящихся 100 тысяч лет, 41 тысячу лет, 23 тысячи лет и 19 тысяч лет, и назвали их "циклами Миланковича". Одновременно их продолжительность теоретически рассчитал Андре Бержер (в 1994 году он будет награжден медалью Милутина Миланковича, учрежденной годом ранее Европейским геофизическим обществом).

В последние годы теория Миланковича — одна из самых обсуждаемых научных теорий. Ниже приведен перечень наиболее интересных недавних работ, так или иначе посвященных ей. Авторы одних исследований находят новые подтверждения этой теории, тогда как их оппоненты подбирают любопытные возражения.