Технопарк юрского периода. Загадки эволюции - Александр Александрович Гангнус

уже знали, что и эксцентриситет земной орбиты вокруг Солнца, и наклонение земной оси к плоскости орбиты, и даже сама плоскость орбиты -  не абсолютно постоянны, они меняются в течение тысячелетий, и эти изменения поддаются точному математическому расчету. Но вот перенести эти расчеты на земную почву то ли боялись, то ли не догадывались. Впрочем, и это не все: сейчас Земля ближе к Солнцу, когда в северном полушарии лето, из-за этого лето теплее, но оно быстрей протекает, зато зима долгая и холодная, а в целом северное полушарие недополучает тепла по сравнению с полушарием южным. Из-за прецессии оси земного волчка через десять тысяч лет наступят времена, когда летом Земля будет смотреть на Солнце в перигелии южным полушарием. Соответственно, не будет и привычной ориентации северного полюса на Полярную звезду, которая таким образом будет уже не полярной. Если учесть все эти медленные периодические изменения, то, как они накладываются друг на друга, то оказывается, что, например, северное полушарие проходит через волны чередующихся эпох повышенного и пониженного притока солнечной энергии, причем размах, амплитуда этой неравномерности в нагреве заведомо превосходит действие всех возможных колебаний активности самого Солнца! ,

И что особенно важно, можно - этим и занялся блестящий математик Миланкович - посчитать и назад, в прошлое, и вперед, в будущее, с высокой точностью размер этих колебаний в притоке энергии. В этих волнах энергии выделялись и периоды, ритмы «гляциалов» и «межледниковий», то есть наступлений и отступлений оледенений, к этому времени уже определенных палеогеографами. Например, такие:

26 тысяч лет (период прецессии оси, его иногда называют платоновым годом). Прецессия -  это круг, который описывает конец оси земного волчка под совместным действием солнечных и земных приливов.

41 тысяча лет (период изменения наклонения оси).

100 тысяч лет (период изменений в эксцентриситете земной орбиты вокруг Солнца). Сейчас Земля ближе всего к Солнцу на своей орбите (перигелий) 2 января, а дальше всего (афелий)-  3 июля. Соответственно, в перигелии скорость Земли на ее орбите максимальна в перигелии и минимальна в афелии.

Сочетание всех этих переменных, их взаимное наложение и вычитание, порождают неравномерность их действия, как бы еще одну псевдоцикличность (20 циклов наступлений -  отступлений четвертичного оледенения за 2,5 миллиона лет). Почти сразу же многие палеоклиматологи подтвердили совпадение расчетов Миланковича с тем, что они наблюдали в отложениях четвертичного периода. Беда была в том, что они не могли подтвердить этого точно, данные о наступлении и отступании ледников в старых отложениях трактовались не всегда однозначно, методов надежной датировки этих отложений еще не было. Поэтому теорию Миланковича постигла странная участь: ее почти не оспаривали -  математику не оспоришь. Ее просто игнорировали в течение многих лет, придумывая фантастические порой причины колебаний климата, безропотно терпя странную и тяжелую ситуацию науки без теории, лишь бы «не привлекать астрономии». Читатель, может, и не поверит, но я это помню хорошо: любое привлечение «космических аргументов» в геонауках считалось страшным грехом, виновный подвергался так называемой академической цензуре (она бывала пострашней Главлита) и бойкоту без всякого объяснения причин: нез-з-зя -  и все тут.

Положение изменилось в последнее десятилетие двадцатого века. Химики доказали, что в отложениях озер, мирового океана, например в раковинках некоторых микроорганизмов, суммарный кислород в гораздо большей степени состоит из изотопа с атомным весом 18 (обычный кислород, как известно, имеет атомный вес 16) в века усиленного притока талой воды из материковых льдов. Содержание 18О можно считать с высокой точностью, привязку слоя ископаемых раковинок к хронологической шкале почти столь же точно можно делать по периоду полураспада некоторых радиактивных изотопов химических элементов, по радиоуглероду, по радиоактивному стронцию и т.д. Началась эра массовых определений изотопного состава всяких отложений ледниковой эпохи и сравнение с расчетами Миланковича, которые тоже оказалось возможным уточнить. Результаты превзошли все ожидания. На сегодня только закоренелые скептики пытаются бороться с очевидным: гениальное теоретическое открытие Миланковича, сравнимое по красоте и значению с системой элементов Д.И. Менделеева, полностью подтвердилось.

Сейчас уже ясно, что из всех переменных показателей движения Земли в космосе самый важный для климата - наклонение земной оси. Эксцентриситет земной орбиты, его переменность, тоже важен, но он тесно связан с наклонением и действует не напрямую, а через наклонение. Поэтому кривая, рисующая пики и провалы накопления 18О в кальцитах океанов, почти полностью совпала с кривой роста и уменьшения угла наклонения земной оси (сейчас он составляет 23 градуса, а колеблется в пределах менее 3 градусов (22,1- 24,5). Пик нашего межледниковья, максимума в бурном летнем таянии льдов на Земле пришелся на 9 тысяч лет назад (человечество сделало свой решающий рывок по созданию цивилизаций именно после этой даты, мы и сейчас продолжаем наслаждаться на редкость, как оказалось, ровным, умеренным и спокойным климатом нашего глубокого межледниковья, этих самых 9 тысяч лет). Другие крупные межледниковья были 132, 213, 334, 416, 538, 579, 621, 702, 785, 869, 949 тысяч лет назад. И на эти же сроки пришлись максимумы в наклонении земной оси в сочетании с подходящей периодичностью в эксцентриситете земной орбиты.

Минимумы в содержании кислорода-18 (а значит, и минимумы в летнем таянии, а следовательно, в каком-то приближении, максимумы в космических зимах) пришлись на 70, 192, 274, 396, 479, 558, 600, 642, 764, 849, 927, 970 тысяч лет назад. И минимальные наклоны земной оси выстроились в похожий ряд цифр, пришлись на эти же даты. В этом ряду цифр было больше, чем в «кислородной кривой» и вообще совпадение не было таким буквальным (бурное таяние поэтому показателю выделяется явно гораздо четче, чем отсутствие таяния, самоподдерживающийся «ледяной лишай», размазанный на многие века), но смысл и этих двух кривых был очевиден: они были, несомненно, прочно связаны одна с другой.

Каким же образом связано наклонение земной оси с наступлением и отступлением ледников? Можно поступить просто -  посчитать количество солнечного тепла, приходящееся  в год на тот или иной широтный пояс. Сейчас полярный круг получает пять- десять килокалорий в год (на квадратный сантиметр), а экватор - восемьдесят - сто. И понятно, почему: угол, под которым падает солнечный луч на земную поверхность, на разных широтах разный.

Но в нашем случае важен не средний угол падения лучей на поверхность Земли, а летний, максимальный. То, что ученые называют морозным климатом, начинается там, где максимальный угол падения солнечных лучей на земную поверхность равен сорока градусам. Все, что полярнее,- это в среднем морозный климат, все, что ближе к экватору,- холодный. Почему же максимальный теплый, то есть летний,