По холодным следам

Место под Солнцем

Все гипотезы о земных причинах оледенения имеют один общий недостаток. Они не объясняют, почему же произошли на Земле те или другие изменения. Почему вдруг стали особенно часто и мощно извергаться вулканы? Почему перемещаются материки? Почему вздымается суша или опускаются океанические впадины? Почему образуются горные цепи?

Издавна ищут геологи ответы на такие вопросы. И до сих пор окончательных ответов не найдено. Неясно даже, какие силы в основном направляют развитие земной поверхности: внутренние или внешние.

Из внутренних сил обычно предполагаются две: энергия радиоактивного распада и течения вещества мантии Земли.

Энергия распада радиоактивных элементов, содержащихся главным образом в земной коре, действительно велика. Но достаточно ли ее, чтобы расплавлять горные породы, вспучивать возвышенности, создавать вулканы?

Поток тепла из недр, как показали многочисленные измерения, примерно одинаков на континентах и в океанах. Континентальная земная кора содержит значительно больше радиоактивных элементов, чем океаническая. Значит, тепло земных недр вряд ли существенно связано с имеющимися там радиоактивными элементами.

Известны богатые урановые месторождения, где содержание радиоактивных элементов в тысячи раз выше среднего для земной коры. А ведь горные породы на этих месторождениях не расплавлены.

Возможно, в далеком прошлом, когда многие радиоактивные элементы еще не успели распасться, общее содержание их в земной коре значительно превышало нынешнее. Энергия их распада заметно сказывалась на жизни поверхности Земли. Но на последние полмиллиарда лет, во всяком случае, радиоактивная энергия недр вряд ли играла большую роль в геологических процессах.

О потоках вещества мантии Земли нам и вовсе ничего не известно. Возможно, они существуют. Возможно, их и вовсе нет. Возможно, они вызывают поднятия гор и опускание дна морей. А возможно, именно колебания поверхности Земли влияют на мантию и заставляют ее течь…

Можно исходить из некоторых более общих соображений.

В физике существует второе начало термодинамики. Для нашего случая суть его можно выразить просто: внутренние силы Земли должны со временем ослабевать. Если бы только они вызывали движения земной поверхности, то движения эти становились бы все слабее и слабее. Уменьшалось бы количество накопленных осадков. И вообще бы жизнь земной коры постепенно затухала.

Однако этого нет. Напротив, геологические процессы, пожалуй, увеличивают со временем свою активность. Во всяком случае, о затухании их не может быть и речи.

Значит, Земля «питается» энергией, поступающей от каких-то внешних источников.

Каким же, образом происходит это питание? Для ответа следует обратиться к астрономам.

На Землю воздействуют силы притяжения Луны и Солнца. Приливы возникают не только в морях и океанах, но и в каменной массе планеты. Временами приливы достигают особой силы. Однако и тогда они остаются сравнительно слабыми и кратковременными для того, чтобы вызвать значительные изменения рельефа Земли или даже морских течений.

Существеннее может быть влияние неравномерности вращения Земли вокруг своей оси. Замедляется вращение притяжением Луны и Солнца и даже перемещением гигантских потоков воздуха в тропосфере или изменениями в верхних слоях атмосферы и в ионосфере, связанными со вспышками солнечной активности.

При огромной массе нашей планеты даже незначительное ускорение или замедление скорости ее вращения высвобождает колоссальное количество энергии. Ее вполне хватает на то, чтобы сдвигать материки, коробить земную поверхность, менять направление потоков атмосферного воздуха, вызывать землетрясения и вулканические извержения.

С помощью одной лишь этой гипотезы нельзя еще объяснить наступление ледникового времени. Зато она поясняет возможную причину «первого толчка». Цепь дальнейших явлений, приведших к ледникам, требуется достраивать с помощью каких-нибудь иных, «земных» гипотез.

Особенно детально разработана и пользуется немалой популярностью гипотеза, которую связывают с именем югославского астронома Миланковича. Она сравнительно сложна, и мы не будем углубляться в ее детали. Суть ее такова.

Как известно, Земля вращается вокруг Солнца по эллипсу. Расстояние от нее до светила то увеличивается, то сокращается. От этого и солнечной энергии поступает на Землю то чуточку больше, то меньше.

Кроме того, Земля напоминает юлу, которая, кружась, плавно покачивается из стороны в сторону. От этого периодически сильнее нагреваются солнцем то одни территории, то другие (в зависимости от угла падения солнечных лучей).

От этих и некоторых других причин для каждого района из века в век изменяется количество солнечного тепла. Чередуются похолодания и потепления.

Миланкович построил график, на котором показал, как изменялось со временем количество солнечного тепла для определенной широты Северного и Южного полушария в зависимости от положения Земли относительно Солнца. И прежде такие графики составлялись учеными, однако материалы Миланковича считаются наиболее полными и обоснованными.

График Миланковича. Ледниковые эпохи закрашены. По горизонтали шкала времени в тысячах лет.

Кривые солнечной радиации Миланковича охватывают почти весь четвертичный период. Согласно им, в Северном полушарии 230 600 лет назад было холодное лето. То же было и 20 300 лет назад. И, между прочим, некоторые геологи именно к этим тысячелетиям относят наиболее мощные оледенения.

На графиках Миланковича максимум похолоданий повторяется приблизительно каждые сорок тысяч лет. Геологическими данными это не подтверждается. Правда, Миланкович уточнил: оледенениям благоприятствуют годы с холодным летом и теплой зимой. Но и в таком случае должно было бы произойти девять великих оледенений за последние шестьсот тысяч лет.

Некоторые ученые обобщили кривые и составили более грубую схему, которая, в общем-то, хорошо согласуется с альпийской схемой оледенений Альбрехта Пенка.

И все-таки как ни привлекательны графики астрономов, есть у них серьезные изъяны. Астрономы не учитывают каких-то главных причин оледенения, хотя точно определяют второстепенные причины.

Почему же изменение положения Земли относительно Солнца нельзя считать основной причиной оледенений?

Вспомните, что до четвертичного периода климат Земли в общем был теплым. Периоды великих оледенений бывают на планете сравнительно редко. Положение Земли относительно Солнца менялось и до ледникового периода. Но ледники тогда не возникали.

Есть и другие возражения против гипотезы Миланковича, но это — главное. Если уж и привлекать астрономические причины для объяснения оледенений, то только как второстепенные, а не основные.

Однако, кроме периодических явлений, существуют и непериодические, которые тоже могли бы существенно влиять на климат планеты.

Было высказано предположение, что Луна некогда (на ранних этапах геологической истории) отделилась от Земли. От этого Земля бы уменьшилась в размерах, и пропорционально возросла бы скорость ее вращения. Солнечное тепло равномернее бы распространялось по поверхности планеты. Возможно, и расстояние от Земли до Солнца в прошлом было меньше, чем теперь. Не этим ли объясняется господство теплых климатов на протяжении почти всей геологической истории?

Или еще одна причина. Если земная ось в прошлом была наклонена на тридцать пять градусов к плоскости вращения планеты вокруг Солнца, то все широты получали бы приблизительно равное количество солнечного тепла. Тогда бы повсюду господствовал субтропический климат. А изменения наклона оси могли бы приводить к ледниковым эпохам.

Все эти гипотезы трудно и доказать и отвергнуть.