Крис Терни - Terni_Kosti_skalyi_i_zvezdyi._Nauka_o_tom_kogda_chto_proizoshlo.395719
Глава 7
Льды наступают
Неслышная поступь времени.
Эдмунд Берк (1729-1797)
Представьте снежно-ледяную пустыню, торосы, завывание морозного ветра, запредельные минусовые температуры. Картина настолько впечаталась в сознание, что кажется, витала в воздухе тысячелетиями. Однако еще несколько сотен лет назад жители Западной Европы в большинстве своем полагали, что мир существует каких-нибудь 6000 лет. И камни, и почву, и останки ископаемых принес на сушу, по их мнению, Всемирный потоп, описанный в Книге Бытия. Так гласило Писание. Однако сегодня в это мало кто верит всерьез. Что же изменилось? Почему мы так сжились с идеей ледниковых периодов? И дает ли это представление о том, что нас может ждать в будущем?
Не далее как в конце XVIII в. люди начали обращать внимание на свидетельства природных катаклизмов, встречающиеся по всей Европе. Они попадались всюду. Даже высоко в горах обнаруживались нагромождения валунов. Что еще могло лечь в основу «теории катастроф», кроме Всемирного потопа? Однако в 1787 г. швейцарский священнослужитель Бернард Кун осмелился помыслить иначе. Он высказал крамольную мысль, что валуны и обломки скал, отличающиеся по геологическому составу от окружающей местности, мог принести ледник. В валунах, которые в геологии называются «эрратическими», верующие видели прямое доказательство Всемирного потопа. Кун, однако, посчитал их следствием природного процесса.
Примерно в то же время шотландский геолог Джеймс Хаттон, один из основоположников геологии, выдвинул теорию, что сегодня мы наблюдаем геологические процессы, которые могут в дальнейшем (в очень далеком будущем) привести к образованию новых гор. В результате медленной эрозии, полагал он, образуются отложения, заполняющие дно озер и морей. Сегодня мы называем эту теорию «униформизмом» — но Хаттон в выборе слова не виноват, термин придумали уже после его смерти.
В 1795 г. он изложил свою тщательно аргументированную теорию в двухтомном трактате под названием «Теория Земли». Книга обрела известность как высоконаучный, но при этом абсолютно неудобочитаемый труд. Как заметил друг автора Джон Плейфэр, «вероятно, в силу своего большого объема и во многом вытекающей отсюда туманности изложения, труд этот был принят совсем не так, как того заслуживает». Те же, кто сумел одолеть трактат целиком, выяснили, что, по утверждению Хаттона, эрратические валуны появились в горах Юры благодаря леднику. Доводы Хаттона ставили под сомнение теорию катастроф. Современная картина мира, доказывал Хаттон, складывалась в результате естественных постепенных процессов, и для ее объяснения не обязательно искать катастрофы.
Несмотря ни на что, теория не сразу нашла приверженцев. На первых порах идея просто зачахла. И только в начале XIX в. дело сдвинулось с мертвой точки благодаря простому швейцарскому альпинисту Жан-Пьеру Перродену, который всю жизнь прожил в Швейцарских Альпах и периодически натыкался на скальные породы, словно изрезанные долотом. Перроден предположил, что это воздействие ледника, проползшего когда-то по ныне свободной ото льда поверхности. В отличие от Куна ему удалось разжечь достаточный интерес общественности, чтобы теория начала разрабатываться. Проявив большую настойчивость, он сумел уломать двух инженеров представить его концепцию на собраниях Швейцарского естественнонаучного общества в 1829 и 1834 гг. Один из слушателей пришел в такое возмущение после доклада, что решил опровергнуть доводы Перродена раз и навсегда. Звали его Луи Агассис. В свои 25 лет он уже считался восходящей звездой швейцарской науки.
Однако надежды Агассиса не оправдались. К 1836г. результаты полевых исследований, проведенных в горах, кардинально изменили его точку зрения. Теперь он сам убедился, на что способны были древние ледники. На следующий год он занял влиятельную должность, придавшую его словам особый вес: он стал президентом Швейцарского естественно-научного общества. На ежегодной конференции он должен был выступить с докладом об ископаемых рыбах, будучи признанным авторитетом в данной области. Вместо этого он повел речь о «ледниковых периодах», впервые использовав данный термин на научном собрании. Агассис был настолько увлечен концепцией, что для большей убедительности вывел слушателей в горы. Среди прочего он продемонстрировал им борозды, оставленные на поверхности скал, по его предположениям, камнями, вмерзшими в ползущий по местности ледник. Консервативных ученых мужей это зрелище, впрочем, не убедило. Как знать, возражали они, с таким же успехом эти борозды могла оставить груженая повозка.
Однако неудача Агассиса не обескуражила, и в 1840 г. он написал книгу о ледниковом периоде, где выжал из данных всё. Там он доказывал, что жизнь с лица земли стерло стремительное массовое наступление ледников — «Большой ледниковый период». В том же году он выступил в Британии с докладами по теме, радостно рассказывая о мамонтах, которые замерзали в момент гибели. Несмотря на свои крайние взгляды и обвинения в приверженности катастрофизму, ему вскоре удалось привлечь на свою сторону самых выдающихся в то время британских геологов, в том числе Уильяма Бакленда и Чарльза Лайеля, о которых мы еще поговорим (см. главу 10). Автор популярного труда «Основы геологии» Чарльз Лайель принадлежал к ярым сторонникам униформистской теории Хаттона и сначала никак не желал прислушиваться к катастрофистским доводам Агассиса о ледниковом периоде. Однако Бакленду, учителю и наставнику Лайеля, удалось его переубедить. В конце 1840 г. все трое уже выступали единым фронтом. Агассис прочитал доклад на собрании Лондонского геологического общества, где в его поддержку также вышли с докладами Бакленд и Лайель. Ледниковый период вступил в свои права.
¤
Приняв наконец теорию ледниковых периодов, ученые середины XIX в. задались вопросом: что же вызвало наступление ледников?
Прежде чем мы к этому перейдем, освежим в памяти основные принципы обращения Земли вокруг Солнца, которых мы вкратце касались в главе о пирамидах (см. главу 4). Начнем с того, что происходит в течение годового цикла, а потом обратимся к изменениям в масштабе тысячелетий.
Если вы когда-нибудь покупали глобус, наверняка обращали внимание, что ось, на которую он насажен, расположена не вертикально, а под углом. Из всех различных факторов обращения Земли вокруг Солнца именно наклону оси вращения планеты относительно орбитальной плоскости мы обязаны сменой времен года. И эта особенность земной орбиты была открыта первой: александрийским астрономом Эратосфеном, жившим между 276 и 194 гг. до н. э. В данный момент отклонение оси от вертикали составляет 23,5°. Результат можно наблюдать в северном полушарии во время летнего солнцестояния в районе 21 июня: северная часть планеты обращена строго к Солнцу и получает максимальное количество тепла (рис. 7.1). Через полгода наблюдается прямо противоположная картина. 21 декабря, во время зимнего солнцестояния северное полушарие максимально отклонено от Солнца, и из-за этого на Землю попадает минимум тепла. Важно помнить, что на смену времен года влияет не расстояние до Солнца, а то, куда обращена планета. В настоящее время лето в северном полушарии наступает как раз, когда Земля находится в наибольшем орбитальном удалении от Солнца.
В 1605 г. немецкий астроном Иоганн Кеплер выяснил, как происходит движение Земли вокруг Солнца. Он определил, что планеты, в том числе и Земля, описывают вокруг Солнца не идеальную окружность, как предполагалось в то время, а следуют по вытянутой, эллиптической орбите. До этого люди долго терялись в догадках, почему в одном полугодии дни получаются несколько длиннее, чем в другом. Кеплер же установил, что воображаемая линия, связывающая планету с Солнцем, проходит участок космического пространства за фиксированное время. При этом Солнце слегка смещено от центра описываемой фигуры, поэтому в одном полугодии мы находимся ближе к нашей звезде и под более широким углом и, следовательно движемся быстрее. В европейском календаре это явление никак не отражено, а вот в некоторых районах Индии астрономы, также заметив разницу, сумели создать календарь с месяцами разной длины. Те, что приходятся на время, когда Земля ближе всего к Солнцу, получились короче, и наоборот, чем дальше Земля от Солнца, тем больше дней в месяце.
Рис. 7.1. Факторы, действующие на обращение Земли вокруг Солнца
Довольно рано исследователи поняли, что ключ к тайне ледниковых периодов надо искать как раз в движении Земли по околосолнечной орбите. В 1842 г. первую попытку предпринял французский математик Жозеф Адемар в своей книге «Возмущение моря». Адемар предположил, что в прошлом Земля успела пережить не один ледниковый период, которыми она обязана форме своей орбиты и прецессии равноденствий (см. определение возраста пирамид в главе 4). Из-за формы земной орбиты и некоторого смещения Солнца от центра северному полушарию сейчас достается чуть больше летних дней, чем зимних. В результате, согласно выводам Адемара, в Антарктиде увеличивается число темных зимних ночей, и, получая с каждым годом меньше тепла, она постепенно охлаждается.
