Феликс Зигель - Виновато Солнце
Можно подсчитать, что если средняя температура Земли понизится на 4–5°, наступит новая ледниковая эпоха. Ледовые панцири покроют почти всю Северную Америку, Европу, Сибирь и Китай. Иначе говоря, колебания средней температуры всего в несколько градусов могут бросить Землю в объятия ледников или, наоборот, почти всю ее поверхность покрыть океаном.
Теперь уже всеми признано, что в истории Земли много раз были ледниковые эпохи и периоды, которые коренным образом изменяли лик планеты. Между ними наступали эпохи потепления, когда Антарктида освобождалась ото льда, а наша Земля имела все основания называться планетой «Океан». На эти крайне медленные, но грандиозные по последствиям климатические изменения накладывались меньшие по амплитуде, зато более частые и быстрые колебания климата, когда ледниковые периоды сменялись периодами теплыми и влажными.
Не подумайте, что автор повторяется и снова рассказывает о том, о чем шла уже речь в предыдущей главе.
Нет, сейчас мы рассматриваем колебания климата за огромные, поистине астрономические промежутки времени.
Среди геологов нет пока единого мнения о средних промежутках времени между соседними ледниковыми эпохами или ледниковыми периодами. К тому же и здесь в природе действуют циклы, а не точные периоды. Можно, однако, основываясь на исследованиях ледниковых отложений, определить приближенно некоторые средние интервалы. Так, по исследованиям советского геолога Г. Ф. Лунгерсгаузена, ледниковые эпохи повторялись и истории Земли через каждые 180–200 миллионов лет.
Интервалы же между ледниковыми периодами значительно меньше и в среднем близки к нескольким десяткам тысяч лет.
Наше поколение живет в межледниковую эпоху.
Последний ледниковый период закончился примерно 40 тысяч лет назад. Если эта схема хотя бы в общих чертах верна, Антарктида была свободна ото льда, вероятно, сотни тысяч, а то и миллионы лет назад. Так что карты Оронция Финея могли быть составлены по данным, полученным в очень далеком прошлом.
Пусть читатель не сетует на большую неопределенность в сроках да и в характеристике событий.
Трудности, стоящие перед геологами, огромны. Восстановить в подробностях и хронологически точно историю Земли, длящуюся миллиарды лет, — задача исключительной сложности. И все же несомненно, что наряду с климатическими колебаниями, длящимися десятилетия, существуют крайне медленные, но зато коренные климатические изменения, длительность которых измеряется миллионами лет.
Образно говоря, в истории Земли много раз бывали «космические зимы», продолжавшиеся десятки миллионов лет.
Они неизбежно сменялись также «космическими» по продолжительности веснами и летами. Эти колебания захватывали всю Землю в целом, и вряд ли можно сомневаться, что причину смены ледниковых эпох надо искать в космосе. К тому же следы оледенения находят даже в архейских, самых древних слоях земной коры. Какая земная причина могла действовать так длительно и постоянно?
О причине смены ледниковых эпох высказано немало гипотез. Некоторые ученые считают, что периодически ослабевало общее солнечное излучение. Но это не вяжется с многолетними измерениями так называемой «солнечной постоянной» — величины, характеризующей общее (во всех лучах) лучеиспускание Солнца. Она действительно постоянна, и не видно физических причин, которые бы заставили ее периодически колебаться.
В межзвездном пространстве астрономы наблюдают большое число так называемых темных туманностей — исполинских облаков из мелких космических пылинок и газа. Может быть, при полете вокруг ядра нашей звездной системы Галактики Солнце с планетами периодически погружалось в такие туманности, а это отражалось на тепловом режиме Земли? Но, во-первых, на галактическом пути Солнца не видно туманностей, способных сыграть роль темного фильтра. А во-вторых (и это главное), темные пылевые туманности так разрежены, что, погрузившись в них, Солнце казалось бы по-прежнему ослепительно ярким.
Период между ледниковыми эпохами (180–200 миллионов лет) близок к периоду обращения Солнца вокруг ядра Галактики. Может быть, всякий раз, сближаясь с галактическим ядром, Земля испытывает повышенное воздействие его гравитационного поля, или, проще говоря, его притяжение? Однако галактическая орбита Солнца, грубо говоря, мало отличается от окружности. Кроме того, гравитационное поле галактического ядра сообщает всем частям Земли одинаковое ускорение, а значит, не может вызвать какие-либо пертурбации в твердом теле Земли или ее атмосфере. Подобно этому будущие космонавты, пролетая вблизи Юпитера, никак не будут ощущать его мощнейшее тяготение. Другое дело, если бы они опустились на его поверхность.
Был выдвинут и еще ряд гипотез, но менее правдоподобных, чем только что упомянутые. Судя по всему, нет нужды искать каких-то особых причин для климатических колебаний огромных периодов. По вполне логичному и обоснованному мнению известного советского астронома М. С. Эйгенсона, все колебания климата (и мелкие и крупные, и быстрые и крайне медлительные) вызваны одной причиной — различными циклами солнечной активности.
Мы пока не знаем, в каких явлениях на Солнце выражается 1800-летний цикл, а тем более циклы продолжительностью в десятки тысяч или миллионы лет. Но в земной коре, в ее отложениях, а также в других земных явлениях почти одинаково четко зафиксированы и короткие и длинные циклы. О коротких циклах достоверно известно, что они вызваны Солнцем. Не логично ли считать Солнце виновником и всех остальных, даже сверхпродолжительных циклов?
Но тогда ледниковые эпохи и ледниковые периоды наступали в те времена, когда Солнце (в соответствующем цикле) переживало очередную пассивность. С переходом к активности (опять же крайне медленным) Солнце будоражило земную атмосферу. Усиливался меридиональный перенос, энергичнее перемешивалась земная атмосфера, наступала очередная эпоха влажности и потепления.
В общем, как видите, одно и то же повторяется много раз — от 11-летнего, всем заметного, цикла до космического цикла продолжительностью 200 миллионов лет, следы которого можно найти лишь в геологических отложениях. Сроки разные, а физический механизм один — периодическая смена циркуляции атмосферы со всеми ее последствиями. Все это напоминает фильм, который «прокручивается» много раз, но в разном темпе — от сверхбыстрого до крайне медленного.
Вероятно, гипотеза М. С. Эйгенсона соответствует действительности. Но тогда получается не «рябь на волне», а какая-то многоступенчатая система волн, каждая из которых по отношению к предыдущей (или последующей — это зависит, от чего считать) является «рябью». Как же это Солнце ухитряется одновременно колебаться с разными амплитудами и периодами? Возможно ли такое?
Во власти Солнца
Знаете ли вы, как колеблется струна? Любая, самая обыкновенная, например у гитары?
Оттяните середину струны и отпустите ее. Колебания струны, усиленные резонатором (декой инструмента), породят звук. Но «состав» этого звука не простой.
Оказывается, колеблется не только вся струна, но и одновременно колеблются в отдельности ее части.
Струна в целом дает основной тон. Половинки струны, колеблясь быстрее, издают более высокий звук — так называемый первый обертон. Но и половинки половинок, или, иначе говоря, каждая из четвертей струны, также самостоятельно колеблясь, издают еще более высокий звук — второй обертон. Теоретически эти рассуждения можно продолжить до бесконечности. Важно уяснить, что полный звук струны складывается не только из основного тона, по и из всех обертонов — первого, второго, третьего и т. д. Однако чем больше номер обертона, тем меньше амплитуда колебаний соответствующей доли струны, а значит, тем слабее звук.
Этот небольшой экскурс в теорию струнных музыкальных инструментов мы затеяли неспроста. Дело в том, что, по гипотезе М. С. Эйгенсона, наше Солнце в некотором смысле подобно струне. Поясним, что имеется в виду, Когда-то, миллиарды лет назад, в недрах Солнца начал действовать тот самый протон-протонный цикл ядерных реакций, который поддерживает лучеиспускание Солнца и в наши дни. Переход к этому циклу, несомненно, сопровождался какой-то внутренней перестройкой. От прежнего состояния равновесия Солнце скачкообразно перешло к новому состоянию. И это, судя по всему, не осталось бесследным. Солнце «зазвучало» как струна, выведенная из состояния покоя. Конечно, слово «зазвучало» следует понимать в том смысле, что в исполинской массе Солнца возникли какие-то колебательные, ритмические процессы. Начались, по предположению М. С. Энгенсона, циклические переходы от активности к пассивности и обратно. Сохранившиеся и до наших дней эти давным-давно возникшие колебания выражаются в циклах солнечной активности.
