ЗИМНЯЯ СЕССИЯ / ксе / Концепции современного естествознания

на Земле составляла бы всего –20°С. Это означает, что Земля от полюсов до экватора была бы покрыта нетающим ледником. Влияние же парниковых газов (в том их количестве, в котором они сейчас имеются в атмосфере) таково: водяной пар повышает температуру на 20°, углекислота – на 7°, метан – на 5°, все остальные вместе взятые – на 2°. В совокупности это дает 34: –20° + 34° = 14°, т. е. как раз современная среднегодовая температура.

Периодические потепления и похолодания можно объяснить естественными колебаниями количества углекислоты ˝в воздухе. Происходит это предположительно так. Если доля углекислоты растет, на Земле становится теплее. Но из-за этого усиливается испарение морской и вообще любой воды; вода переходит в облака, которые очень хорошо отражают солнечный свет. И чем мощнее облачный покров Земли, тем меньшая доля солнечного излучения достигает ее поверхно˝с- ти. Кроме того, чем теплее на Земле, тем быстрее углекислота˝ растворяется в морской воде и переходит в соли, – коротко говоря, исчезает из воздуха. Таким образом, создаются усло˝- вия для нарастающего похолодания. Но в холоде и испарение˝ воды резко замедляется и скорость растворения углекисло˝ты падает. Поэтому создаются условия для накопления углекис˝- лоты в воздухе и последующего потепления. Затем все снова˝ повторяется.

Рассматривается также возможность потепление вследствие высвобождения метана, который в связанном с водой состоянии может скапливаться на дне морей. Метан – наиболее сильный парниковый газ; в этом отношении он превосходит даже углекислоту. Любопытно, что выброс метана должен˝ по расчетам сопровождаться не только естественным вспен˝и- ванием воды, отчего любой корабль в таком месте потеряет плавучесть и затонет, но и звуковыми волнами низкой часто˝- ты, вызывающими у человека тревогу и страх, а также электризацией и временным изменением магнитного поля, что сказывается на работе самых разных приборов.

Смена времен года обеспечивается относительным постоянством наклона земной оси к плоскости эклиптики. Ось отстоит от перпендикуляра, проведенного к плоскости экли˝п- тики, на 23,5 градуса. Смена времен года, впрочем, резко выражена только в полярных областях; в экваториальном поясе, лежащем между северным и южным тропиками, она почти незаметна. Вместо чередования лета и зимы в ряде стран имеет место чередование влажного и сухого времени. В

61

прошлые эпохи, когда среднегодовая температура на Земле была гораздо выше современной, поясность и сезонность от-˝ сутствовали почти повсеместно.

Скорость вращения Земли вокруг оси тоже делает свой вклад в погодные условия. Очень быстрое вращение при существующем наклоне оси, как утверждают некоторые исследователи, должно приводить к тому, что поясность будет еще˝ более явной, чем сейчас. С другой стороны очень медленное осевое вращение вызовет огромные температурные перепад˝ы в течение суток: днем (особенно на экваторе) будет нестерп˝и- мо жарко, а ночью так же нестерпимо холодно. Равенство периодов суточного и годового вращения (т. е. когда Земля будет повернута к Солнцу только одним полушарием, к чему все и идет) закончится – через тысячи или миллионы лет – почти полным вымерзанием воздушной оболочки: на неосвещенном полушарии все составляющие воздуха постепенно перейдут из газового в твердое состояние.

Больших ледниковых периодов за все время существования Земли предположительно было пять:

•2,4–2,1 миллиарда лет назад;

•850–650 миллионов лет назад (в это время, как считают многие геологи, Земля была покрыта льдами полностью – от полюсов до экватора);

•460–420 миллионов лет назад;

•310–270 миллионов лет назад;

•34–0 миллионов лет назад, т. е. этот последний ледниковый период продолжается и по сей день, хотя есть признаки того˝, что он заканчивается.

Причина первого похолодания, как полагают, заключалась в том, что фотосинтезирующие организмы впервые произвели˝ довольно большое количество кислорода, а он в свою очеред˝ь окислил метан – наиболее мощный парниковый газ в земной атмосфере. Причина второго похолодания, когда, по мнению ряда геологов, ледник, возможно, покрыл всю Землю, не известна. Но, вопреки тому, что говорилось у нас несколько выше, некоторые считают, что ему способствовало сосредото˝- чение всей суши в экваториальном поясе, а значит, похолодание, начавшееся на полюсах, долгое время не могло замедлить химического выветривания силикатных горных пород, в ходе˝ которого углекислота (второй по значимости парниковый га˝з) покидает воздух, превращаясь в карбонатные отложения на дне морей. Необходимое для потепления количество углекис˝- лоты было потом постепенно выброшено из недр Земли.

62

Третьему, четвертому и пятому похолоданиям сопутствовали одни и те же события: падение уровня углекислоты до 0,05%

èдаже ниже, а также расположение на южном полюсе огромного континента (в первых двух случаях – Гондвана, в последнем – Антарктида).

Между вышеперечисленными сравнительно короткими по геологическим меркам эпохами на Земле было очень тепло. Например, 55–35 миллионов лет назад в высоких широтах (острова Северной Канады, Шпицберген, Новая Земля) шумели широколиственные и даже вечнозеленые леса, обитали че- репахи, крокодилы, змеи и прочие теплолюбивые животные. То, что пальмы, секвойи и плауны росли за полярным кругом, где бывает продолжительная ночь (пусть даже там не было холодно), представляет собой немалую загадку. Ведь, как счи- тается, некоторые важные для своей жизнедеятельности вещ˝е- ства эти растения способны вырабатывать только на свету. Как же они обходились без солнечного излучения неделями

èдаже месяцами?..

Впрочем, некоторые геологи говорят, что давно знают ответ. Речь идет о смещении земной коры относительно оси вращения Земли. Утверждают, что такое происходит приблизительно раз в 25 тысяч лет. Угол смещения – около 30 градусов. Перед последним поворотом северный полюс якобы находился в Тибете, южный – около острова Пасхи. Поэтому нынешние высокие широты не всегда были высокими; они бывали и низкими, даже экваториальными, и там спокойно могли обитать какие угодно теплолюбивые звери и растения˝. Смещение же оси происходит почти мгновенно. В качестве доказательства приводят случаи обнаружения в вечной мер˝з- лоте замерзших зверей с неперевареной пищей в желудке: он˝и заледенели за считанные часы...

Итак, примерно 34 миллиона лет назад началось последнее похолодание: 10 миллионов лет назад льды полностью покрыли Антарктиду (а прежде там были хвойные и широколиственные леса), 4–5 миллионов лет – Исландию и Гренландию, 2 миллиона лет – северные моря. На всей Земле увели- чились годовые колебания температур (особенно в средних и высоких широтах), разница между летней и зимней погодой стала более ощутимой.

Пик оледенения наступил всего 26 тысяч лет назад. В Европе тогда ледник доходил до пятидесятого градуса севе˝р- ной широты. Южнее простирались тундра, тайга и по побережью Средиземного моря узкая полоса смешанных и широ-

63

колиственных лесов. Вся Канада, Аргентина и Чили тоже оказались подо льдом. Небольшие ледники были еще на юго-восточных оконечностях Африки и Австралии. А вот север Африки покрывали жестколистные вечнозеленые леса˝ – пустыня туда еще не пришла. Уровень мирового океана был на 130 метров ниже современного. По этой причине, например, нынешние Британские острова составляли с континентальной Европой единый участок суши.

Потепление началось 18–15 тысяч лет назад, и даже на экваторе в те времена было не жарко. В период 8–5 тысяч лет назад условия на Земле стали весьма и весьма благоприятными. 4,5–1,5 тысячи лет назад – малое похолодание, сопровождавшееся засухами и расширением пустынь (особенно в субтропиках). В V–VI веках н. э. опять началось потепление, которое достигло пика между IX и XIV веками. Затем оно вновь сменилось относительным похолоданием, продолжавшимся до XIX века. С двадцатого столетия идет потепление.

Русский геолог Николай Ясаманов и, вероятно, многие другие исследователи считают, что вопреки некоторым мрачным˝ предсказаниям быстрое потепление последнего столетия в˝овсе не грозит человечеству большим потопом от растаявшего льда. Они ссылаются на то, что после ордовикского и карбонового оледенений (430 и 280 миллионов лет назад соответственно) быстрого поднятия уровня воды не отмечено, несмотря на резкое потепление. Получается, что потепление не обязательно сопровождается наводнением. Значит, нет ника˝- ких оснований думать, что оно будет сейчас. Этим они хотят успокоить людей, поскольку расчеты показывают, что если растают все льды Антарктиды и Гренландии, уровень мирово-˝ го океана поднимется на 70 метров, а значит, все прибрежные низменности окажутся под водой.

Существенное воздействие на земные погодные условия может оказать также сильное извержение. Однако поскольку˝ явления такого рода обычно единичны и кратковременны, то и воздействия их тоже, как правило, резко ограничены во времени.

Например, извержение на горе Пинатубо (Филиипины) в 1991 году привело тогда к понижению среднегодовой температуры на 0,5°C, образованию сернокислого тумана по всей Землей и сокращению озонового слоя. В окрестностях погиб-˝ ло 870 человек.

Гораздо более сильным было извержение на горе Кракатау (Индонезия) в 1883 году. В воздух было выброшено, по оцен-

64

кам, 15–20 кубических километров пепла, хотя, по-видимому, больших высот пепел не достиг и поэтому держался сравнительно недолго. Но в окрестностях погибло уже около 35 тысяч человек.

Самое мощное достоверно известное извержение истори- ческого времени имело место на горе Тамбора (остров Сумбава в Индонезии) в 1815 году. Оно сопровождалось выбросом на большие высоты примерно 150 км3 пепла и привело к понижению среднегодовой температуры в 1816 году приблизительно на 2°C. В Западной Европе в том году зимний снег растаял только в июне, а уже в августе начались заморозки и снова стала наступать зима. В Соединенных Штатах Америки в июне и июле ночные заморозки вообще не прекращались. Следствием всего этого был неурожай и голод, от которого, по оценкам, в Северной Америке и в Западной Европе умерло тогда 50–80 тысяч человек (тогда как непосредственно˝ от извержения всего около 10 тысяч). Окончательно погода восстановилась только к 1820 году.

Три с половиной тысячи лет назад извержение на одном из островов Эгейского моря вообще положило конец влады- честву Крита в этих местах. А Крит был самым могущественным из ахейских государств того времени.

Тепрь о том, что предположительно происходило в далеком прошлом, но что может повториться и сейчас. Около 25 тысяч лет назад извержение на северном острове Новой Зеландии закончилось выбросом в воздух примерно 1200 км3 пепла. Сейчас этот вулкан спит, а в его кратере располагает˝ся озеро под названием Таупо. Около 75 тысяч лет назад гора на острове Суматра, как показывают исследования, извергла˝ около 3000 км3 пепла и около 3 миллиардов тонн сернистого ангидрида. Итогом этого стали многолетние сернистые дожд˝и по всей Земли и зима, продолжавшаяся, возможно, 20–30 лет.

Более или менее тепло было только на экваторе, где зарождающееся человечество и смогло пережить тяжелые времена˝. Однако его численность, по оценкам, сократилась тогда до одной-двух тысяч человек. Сейчас в кратере этого вулкана озеро Тоба.

Все большие опасения вызывает обнаруженный не так давно кратер Йеллоустоун (в США) размером приблизительно 50 на 70 километров. Есть признаки того, что это кратер вулкана, извергающегося через каждые 600–650 тысяч лет. В случае, если он начнет действовать, погодные условия и жизнь на Земле ожидают значительные перемены.

65

Сходное воздействие оказывает столкновение Земли с небесными телами поперечником в несколько километров. Так, астероид, упавший в море, не только создаст очень высокую волну, которая будет способна накрыть прибрежные страны и˝ даже целые континенты, но и испарит огромное количество воды. Резко увеличившийся облачный покров не позволит солнечным лучам достичь поверхности Земли. Астероид же, упавший на сушу, поднимет много пыли и пепла, что опять же сделает воздух непрозрачным для лучей солнца. Крупней-˝ шие более или менее достоверно известные ударные кратеры˝ находятся в Южной Африке (Вредефорт), Восточной Канаде (Садбери) и в Мексике (Чиксулуб). Их размеры соответственно 300, 250 и 170 километров; первые два образовались примерно 2,0 и 1,85 миллиарда лет назад, третий – 65 миллионов лет назад. С этим третьим событием в последние десятилетия стали связывать вымирание динозавров и мног˝их других животных, как раз случившееся в то время. Возможно, что самый большой ударный кратер (размером 500 километров) находится в Антарктиде. Однако это место скрыто льдом и возможности для его изучения очень ограничены.

Вот данные по силе некоторых взрывов в пересчете на миллионы тонн тротила (МТ), что показывает степень влияния соответствующих явлений на земную среду:

• бомба, взорванная в Хиросиме (1945)	0,02 ÌÒ
• тунгусский метеорит (1908)	5–10 ÌÒ
• аризонский метеорит (49 тыс. лет назад)	10–15 ÌÒ
• бомба, взорванная на Новой Земле (1961)	58 ÌÒ
• извержение на горе Кракатау (1883)	200 ÌÒ
• извержение на горе Тамбора (1815)	800 ÌÒ
• астероид Альваресов (65 млн. лет назад)	107–108 ÌÒ

На погодные условия в отдельных местах Земли сильное влияние оказывают морские течения. Например, Антарктида сейчас со всех сторон охвачена на уровне примерно пятиде-˝ сятого градуса южной широты кольцевым холодным Течением западных ветров, которое как бы отгораживает ее от остального мира. Соответственно, граница области с отрицательными среднегодовыми температурами в южном полушарии располагается в поясе 55–65° ю. ш. Но, переместившись в северное полушарие, мы обнаруживаем совсем другую картину. В Западной Канаде граница области отрицательных среднегодовых температур проходит по 58° с. ш., а рядом, вдоль побережья, с юга на север несет свои воды теплое

66

Аляскинское течение. Вдоль восточного же побережья Канад˝ы с севера на юг устремляется холодное Лабрадорское течение, и на востоке Канады указанная граница доходит уже почти д˝о 50° с. ш. В Сибири она вообще простирается едва ли не до 45° с. ш., т. е. до Монголии, а вдоль Камчатки и Курильских островов проходит с севера на юг холодное Курильское тече˝- ние. Напротив, в Европе эта граница отодвинута к полюсу в наибольшей степени – там она на семьдесят второй параллели. В пространстве же между Гренландией и Европой (но ближе к последней) с юго-запада на северо-восток идет теплый Гольфстрим. Судя по всему, он и греет так называемый старый свет. Но это означает, что если по каким-либо причи- нам Гольфстрим исчезнет или сильно ослабеет, граница обла˝- сти отрицательных среднегодовых температур в Европе опу˝- стится до 50° с. ш. Погода в Польше, Германии и Британии установится такая, как сейчас в Западной Сибири, в скандинавских странах (Швеция, Норвегия, Финляндия) – как сей- час на Таймыре или даже в Якутии, т. е. среднегодовая температура там опустится ниже –10°С. В Южной Европе (Испания, Италия, Греция), возможно, не будет субтропиков – туда придут растительность и животные умеренного пояса.

Происхождение Земли. По современным представлениям Земля, как и все остальные тела нашей планетной системы, возникла из газопылевого облака поперечником в нескольк˝о световых лет. Вследствие вращения оно сжималось в направ-˝ лении оси, и вещество его постепенно слиплось в большие тела.

Нечто в этом роде предполагал еще Анаксагор из Клазомен (Эллада) две с половиной тысячи лет назад. В более поздние времена эту гипотезу разрабатывали, в частности, Иммануил Кант и Пьер Симон Лаплас, поэтому она получила их имя, несмотря на то, что, по сути, они не были первооткрывателями. В XIX–ХХ веках наиболее важные уточнения сделали Джеймс Максвелл, Джеймс Джинс, Отто Шмидт, Ханнес Альвен и некоторые другие.

Сейчас считается весьма вероятным, что примерно 4,5 миллиарда лет назад, т. е. вскоре после образования, Земля стол˝- кнулась с планетой, по размерам сравнимой с Марсом. Этой гипотетической планете дали название Тейя. Вследствие ст˝олкновения вещество небесных тел частично объединилось. Оставшаяся часть стала зародышем Луны, которая первона- чально находилась от Земли на расстоянии всего 20–30 тысяч километров и удалялась со скоростью 10 километров в год.

67

Очень возможно, что приливные землетрясения и извержения˝ по причине близости Луны были тогда более частыми и мощными. Земля же была холодная по всей глубине (не расплавленная), однородная, внешне похожая на современную Луну. За первые 500 миллионов лет своего существования Луна оказалась на расстоянии 150 тысяч километров от Земли, а скорость ее удаления от нас упала до 4 сантиметров в год. Сейчас до Луны в среднем 384 тысячи километров.

Есть предположение, что наибольшее расстояние между телами нашей двойной системы будет достигнуто через 2–3 миллиарда лет и составит 650 тысяч километров, после чего Луна начнет приближаться к Земле и, если это будет происходить примерно с той же скоростью, с какой происходило сближение, через 6–7 миллиардов лет они вполне могут столкнуться.

КОСМОЛОГИЯ

Большие планеты. Со времен древних эллинов в Европе считалось, что планет семь – Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Таков был их порядок расположения в пространстве по степени удаления от Земли, котора˝я сама ни в коем случае планетой не являлась – Земля была исключительным, единственным в своем роде телом. В XVI веке Николай Коперник предложил считать, что вокруг Земли вращается только Луна, а Земля вместе с Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном движется вокруг Солнца. Таким образом, Солнце и Луна покинули разряд планет, а Земля его пополнила. Следовательно, планет стало шесть. Иоганн Кеплер впервые установил, что наблюдаемые движения планет легче всего объяснить исходя из предполо˝- жения, что они вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Галилео Галилей положил начало открытию спутников у других планет, а Исаак Ньютон объяснил обращение планет вокруг Солнца действием двух сил – силы тяготения,˝ направленной к Солнцу, и так называемой метательной силы,˝ направленной под прямым углом к первой. Сила притяжения, по его мнению, изначально присуща материи (заложена в нее богом во время сотворения мира); метательная сила сообщен˝а непосредственно богом.

В 1781 году Вильям Гершель (Британия, 1738–1822) слу- чайно открыл новую планету, которую назвали Ураном. Известная странность здесь заключается в том, что в Европе у˝же много веков использовались римские (латинские) названия˝ планет, Уран же слово греческое и в переводе означает «небо». Новая планета была едва различима невооруженным глазом, и это объясняло то, почему ее прежде не замечали. Гершель, впервые рассматривая ее в телескоп, сначала реши˝л, что это либо необычная туманная звезда, либо комета. Орбит˝а Урана по размеру в 19 раз превышала земную и почти в 2 раза – орбиту Сатурна.

К 40-м годам XIX века обнаружилось, что Уран в своем движении как будто подвергается какому-то неучтенному воздействию. Показатели его орбиты были таковы, что их не

69

могли объяснить влиянием уже известных планет. Это озна- чало, что надо искать новую. Джон Адамс (Британия, 1819– 1892) и Урбен Леверье (Франция, 1811–1877) рассчитали, где она должна находиться. И действительно, в 1846 году планету разглядели в телескоп. Это сделал некий Иоганн Готфрид Галле, работавший в Берлине. Он получил письмо от Леверье и в тот же день нашел планету вблизи расчетного местоположения. Планету назвали Нептун (по-гречески Посейдон). Особенности движения Нептуна, по мнению некоторых астрономов, тоже не вполне объяснялись притяжением уже известных небесных тел, и естественным образом возникло предположение о существовании еще одного. Его поискам отдал много сил некий Персиваль Ловелл (США, 1855–1916), который, однако, не дожил до заветного открытия.

Эту очередную планету, получившую потом название Плутон (Аид), нашел в 1930 году ученик Ловелла Клайд Томбо (США, 1906–1997). Плутон примерно в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, и у него очень вытянутая орбита, из-за чего часть ее находится уже внутри орбиты Нептуна (превышающей земную в 30 раз). По этой причине периодически самой далекой от Солнца планетой оказывался именно Нептун. Так было, например, в 1979–1999 годах. Любопытно, что первые две буквы имени «Плутон» являются как бы напоминанием о Персивале Ловелле, который так хотел найти˝ это небесное тело…

Упоминавшийся Урбен Леверье впервые заметил смещение ближайшей к Солнцу точки орбиты Меркурия и решил, что здесь дело обстоит так же, как с Ураном: на движение Меркурия влияет некая неизвестная и очень близкая к Солнцу планета. Леверье назвал ее Вулкан (Гефест). Но найти предполагаемое небесное тело не удалось, как ни старались˝. Ничего неизвестно о нем и сейчас. Общая теория относитель˝- ности, появившаяся в начале ХХ века, объяснила указанное явление без привлечения воздействий еще каких-то тел.

В 2006 году на очередном съезде международного астрономического союза в Праге было дано новое определение боль-˝ шой планеты, главными признаками которой стали считаться˝ следующие:

•вращается вокруг Солнца и не является спутником какой-л˝ибо другой планеты;

•достаточно большая, чтобы собственные силы тяготения д˝елали ее шарообразной;

•доминирует на своей орбите.

70