Возможные причины возникновения оледенения

Одной из основных причин возникновения покровных оледенении в разных широтах, безусловно, является миграция полюсов, в настоящее время убедительно доказанная данными палеомагнетизма и исследованиями магнитных полей планет, подтверждающими гипотезу о связи последних со скоростью вращения планет и, следовательно, о связи магнитных полюсов с географическими. Иными словами, магнитные и связанные с ними географические полюса Земли неоднократно меняли положение в ходе геологической истории. Вместе с ними существенно менялось и положение климатических зон. Этим, например, объясняется приуроченность мощных покровных оледенений в позднем палеозое к современному экватору, так как тогда там находились полярные области, что убедительно доказывается и палеомагнитными, и палеобиогеографическими данными, и анализом палеоклиматов.

Миграция полюсов и климатических зон объясняет, однако, далеко не все особенности проявления и причины возникновения оледенений. Неясно, почему, например, в мезозойской эре не было крупных покровных оледенений, почему при более или менее постоянном положении полюсов максимумы оледенения чередуются с теплыми межледниковьями и т. п. Для объяснения этого предложено несколько гипотез.

Гипотеза шведского физика Аррениуса, связывавшего воникновение оледенений с изменением состава атмосферы (он считал, что если бы количество углекислоты в атмосфере уменьшилось вдвое, температура Земли понизилась бы на 4—5° С и вся Северная Европа снова бы покрылась льдом), не подтвердилась более точными расчетами.

Другие авторы возникновение оледенения связывают с изменением рельефа и особенно с распределением суши и моря. Вода обладает высокой теплоемкостью и подвижностью. Альбедо (т. е. отношение количества отраженной поверхностью лучистой энергии к падающей на нее) для поверхности льда и снега составляет 80—100%, для обнаженной поверхности Земли— 10—20%, для поверхности, покрытой растительностью, — 4—15%, а для поверхности океана — 3% , т. е. поверхность океана отражает в 5 раз меньше солнечной радиации, чем поверхность суши, и в 30 раз меньше, чем поверхность снега. Теплые поверхностные воды смешиваются с холодными, и крупные водные бассейны делают климат более равномерным и теплым. Английский климатолог К. Брукс подсчитал, как изменится температура в разных широтах, если площадь суши уменьшится на 10%.

Зависимость изменения температуры от уменьшения площади суши
Широты, градус Изменения температуры, °С Широты, градус Изменения температуры,°С Широты, градус Изменения температуры, °С

0

-3,5

30

-1.7

60

+1.7

10

-3,3

40

-0,6

70

+2,7

20

-2,7

50

+0,6

80

+3,3

Из таблицы видно, что уменьшение площади суши вызывает понижение температуры в низких широтах и повышение — в высоких. Увеличение площади суши производит обратный эффект. Охлаждающая роль суши особенно сильно проявляется в высоких широтах, так как там за время короткого лета материки нагреваются незначительно и гораздо больше охлаждаются зимой (по сравнению с морями). Если поверхность суши достигает в высоких широтах в поперечнике 500—600 км и более, над ней образуется антициклон с его незначительной облачностью, малой скоростью ветра во внутренних частях и незначительным количеством атмосферных осадков. Все это, как показывают расчеты, добавочно снижает температуру на 10° С, а это более чем достаточно для зарождения оледенения. Но как только появится ледниковый покров, он сразу же начинает влиять на климат. Лед почти полностью отражает солнечную радиацию, а поглощаемое им тепло расходуется на таяние снега и не вызывает повышения температуры, т. е. ледниковый покров сразу же вызывает добавочное охлаждение воздуха и увеличивается в размерах. Такое саморазрастание тормозится антициклоном, который препятствует притоку осадков. К. Брукс подсчитал, что первоначальное охлаждение климата в высоких широтах всего на 0,3° С уже может вызвать появление ледника, который в дальнейшем может снизить над собой температуру на 25° С.

Несомненное влияние на изменение климата оказывает солнечная радиация. Колебания ее могут быть вызваны или процессами, происходящими на Солнце, или изменением положения поверхности Земли по отношению к Солнцу. Солнечная радиация резко увеличивается вместе с увеличением площади солнечных пятен. При этом изменения активности Солнца периодически повторяются через 80—90 лет. Влияние солнечной радиации на климат не только тепловое, оно связано также с атомно-молекулярными процессами, вызываемыми главным образом ультрафиолетовой частью спектра, которая реагирует на изменения температуры поверхности Солнца значительно сильнее, чем все солнечное излучение. Например, если 1/10 000 часть солнечной поверхности повысит температуру на 30 000° С, солнечная постоянная повысится только на 1 %, а ультрафиолетовое излучение усилится в 100 тыс. раз. Ультрафиолетовые лучи вызывают образование озона, поглощающего земное излучение и вызывающего значительный тепловой эффект. Эти лучи воздействуют на молекулы кислорода и азота и вызывают в конечном счете образование (в присутствии озона) азотного ангидрида (М205), молекулы которого очень гигроскопичны и служат ядрами конденсации водяного пара, т. е. вызывают образование облаков в верхних горизонтах атмосферы, которые уже непосредственно влияют на климат. Наконец, изменение размеров солнечных пятен приводит к усиленному проявлению циклонов и антициклонов. И. П. Герасимов и К. К. Марков связывают с этим отсутствие одновременности максимумов и минимумов оледенений в разных районах.

На климате сказывается также положение поверхности Земли по отношению к Солнцу (так как интенсивность инсоляции пропорциональна косинусу угла падения солнечных лучей на поверхность Земли и обратно пропорциональна квадрату расстояния Земли от Солнца). Изменения положения поверхности Земли по отношению к Солнцу могут быть вызваны изменением наклона земной оси, изменениями формы орбиты Земли, изменениями времени наступления равноденствий, зависящими от того, что ось планеты описывает при вращении конус, и, наконец, смещением полюсов, которое уже рассматривалось. Изменения наклона земной оси происходят периодически через 40 тыс. лет в пределах 24°36'—21°58'.

Оказывается, что изменения солнечной радиации в связи с изменениями эксцентриситета земной орбиты и с предварением равноденствий ничтожно малы и не сказываются существенно на колебаниях климата, но изменение наклона земной оси имеет большое значение. Еще в 1902 г. А. И. Воейков рассчитал, что 9 тыс. лет назад, когда наклон земной оси был на 1° больше современного, лето в высоких широтах было теплее. Он показал, что увеличение наклона земной оси только на 1° вызовет уменьшение годовой солнечной радиации на экваторе только на 0,35%, а на полюсе — на 4,2%.

1 комментарий к “Возможные причины возникновения оледенения

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>