Горы влияют на течение воздушных потоков, преграждая им путь или отклоняя их в сторону.
В тропической зоне солнечные лучи разогревают воздух. Теплые потоки поднимаются вверх и направляются к полюсам. Они стремятся распределить солнечное тепло по всей поверхности планеты.
Колебания среднего уровня суши (верхняя кривая), вулканической активности (средняя) и температуры в Европе за последние 70 миллионов лет. Вертикальные линии — границы геологических периодов (слева направо): эоцен, олигоцен, миоцен, плиоцен и четвертичный. Видно, как температура постепенно снижалась к ледниковому времени.
Если бы Земля была совершенно гладкой и равномерно покрыта водой, воздушные потоки преуспели бы в своем «благородном деле», выравнивая температуры поверхности планеты. Но это не происходит. Горные хребты, имеющие широтное направление, преграждают путь теплому и влажному воздуху тропиков. За Гималайской стеной находится великая сухая и холодная пустыня Гоби. В Сибири сухо и морозно.
Общее поднятие суши и воздымание горных хребтов могут вызвать похолодание на Земле.
Ну, а если в четвертичный период было несколько ледниковых и межледниковых эпох? Не могла же поверхность земли так часто колебаться вверх-вниз, а океаны так стремительно увеличивать и сокращать свою площадь!
Даже если великое наступление ледников в Северной Америке и Евразии прошло один раз за последний миллион лет, то и тогда общее поднятие и опускание суши выглядит неправдоподобно быстрым.
Как известно, для рождения и роста ледников одного мороза недостаточно. Требуется еще много атмосферных осадков.
Существует мнение (подкрепленное графиками и расчетами), что для появления в Скандинавии мощных ледников достаточно растопить белый панцирь Северного Ледовитого океана!
Выходит и вовсе странно: некоторое потепление у полюса должно привести к ледниковой эпохе.
Обосновывается эта идея так. Когда исчезнет лед на Северном океане, воды его начнут усиленно испаряться. Пар станет осаждаться на берегах океана дождем и снегом. Слой зимних снегов будет велик. За полярное лето он не успеет растаять. Возникнут ледники.
Основная мысль тут правильная: без обильных осадков не может быть великих ледников. Но ведь и холода тоже нужны!
А возможно, как раз наоборот: ледниковое время началось именно тогда, когда Северный океан стал Ледовитым.
Это мнение поддерживает академик К. К. Марков. «На протяжении кайнозойской эры, — пишет он, — очертания материков изменились таким образом, что увеличилась изоляция арктического бассейна. Поступление в него теплых атлантических и тихоокеанских вод сократилось, уменьшился вынос льда.
Постепенно Арктический бассейн превратился в Северный Ледовитый океан, а его поверхность стала самостоятельным фактором дальнейшего охлаждения. Альбедо (отражающая способность) поверхности льда вчетверо больше среднего альбедо Земли, не покрытой льдом. Благодаря увеличению среднего альбедо Земли, ее поверхность дополнительно охладилась. Весьма вероятно, что замерзание Арктического бассейна началось не в плейстоцене, а ранее».
На первый взгляд такая точка зрения прямо противоположна предыдущей и они взаимно исключают друг друга. Но дело обстоит сложнее. Обе могут взаимно дополняться. То есть ледниковый период не может продолжаться без замерзания и оттаивания Северного океана. Но об этом мы еще будем говорить подробнее.
Связывают великие ледники и с атмосферными причинами.
Криосфера находится преимущественно в воздушной оболочке нашей планеты. Нельзя ли объяснить расширение криосферы какими-нибудь изменениями воздушного океана?
Предположим, из-за активных извержений вулканов значительно повысилось содержание вулканической пыли в атмосфере. Она будет рассеивать часть солнечных лучей и снижать температуру воздуха в низах тропосферы.
В 1912 году взорвался вулкан Катмаи на Аляске, выбросив двадцать один кубический километр пыли и пепла. После этого в Калифорнии и в Алжире было отмечено ослабление интенсивности солнечного излучения на двадцать процентов.
Известный климатолог Брукс высказал мнение, что все холодные годы, начиная с XVIII века, следовали за крупными извержениями вулканов. Вообще о похолоданиях, связанных с атмосферной пылью, известно немало.
Так, еще до революции, в Сибири после особенно больших лесных пожаров (воздух целых три месяца был мутен из-за дыма и пепла), средние годовые температуры снизились на 2–3 градуса.
Однако разные вещи — вызвать годовые похолодания или повлиять на климат целого геологического периода. Пыль в атмосфере долго не держится (стратосфера слишком разрежена, а тропосфера достаточно скоро очищается дождями и снегом). К тому же четвертичный период вовсе не отличается необычайной активностью вулканов. Доказывают это материалы, собранные Бруксом. Он подсчитал, сколько содержится вулканических пород среди отложений различных геологических периодов. Оказалось, продуктов вулканической деятельности особенно много в карбоне-перми и эоцене. А оледенения были в кембрии, карбоне-перми и в четвертичное время.
Значит, оледенения непосредственно не связаны с вулканической активностью. Единственным исключением может быть оледенение, происходившее в конце карбона и начале перми.
Изменения химического состава атмосферы тоже могут заметно влиять на климат.
Особую роль в атмосфере играет углекислый газ. Он задерживает часть солнечных лучей и способствует «оттеплению» поверхности Земли. По некоторым подсчетам, уменьшение содержания углекислоты в атмосфере в два раза должно понизить среднегодовые температуры в средних широтах на четыре-пять градусов. А увеличение содержания углекислоты в два-три раза подняло бы температуру приполярных областей на восемь-девять градусов.
Много углекислого газа поступает в атмосферу через жерла вулканов. Усиление вулканической деятельности поэтому должно охлаждать атмосферу (обилие пыли) и оттеплять ее (обилие углекислоты).
Возможно, последствия этих двух явлений взаимно уничтожаются.
Но и тут, пожалуй, дело обстоит сложней.
Во-первых, нельзя забывать, что при увеличении содержания углекислого газа в атмосфере он будет усиленно поглощаться водами океанов (до установления газового равновесия в воздухе и воде). Во-вторых, углекислый газ является пищей для растений и некоторых простейших и беспозвоночных животных. Они тоже будут стремиться «выесть» излишки атмосферной углекислоты. Отмирая, эти организмы будут захоронять соединения, содержащие углерод и кислород.
Если атмосфера обогатится углекислым газом, за этим последует расцвет растений и животных, питающихся им. Позже, когда будут «съедены» запасы этого соединения, атмосфера заметно им обеднеет. Недостаток углекислоты нарушит тепловое равновесие в атмосфере в сторону общего похолодания.
В таком виде гипотеза выглядит довольно внушительно. Перед эпохами оледенений действительно наблюдалось некоторое усиление активности вулканов и расцвет растений или животных, поглощающих углекислоту. Так было в силуре (перед нижнедевонским оледенением), в карбоне, в плиоцене (незадолго до современной ледниковой эпохи). Правда, неясным остается вопрос с оледенением в кембрийское время. Но вполне возможно, что прежде него находились в расцвете микробы, питавшиеся углекислотой и не оставившие после себя явных остатков, как это случалось позже с многими скелетными животными и растениями.
Но и тут не совсем ясно: если были неоднократные наступления четвертичных ледников, то как связать это с колебаниями химического состава атмосферы? Почему могли происходить такие колебания? Непонятно…
И наконец, некоторые ученые связывают изменение климата с жизнью Мирового океана.
Известно, как сильно влияют морские теплые и холодные течения на климат прилегающих участков суши (благодаря Гольфстриму климат Скандинавии значительно мягче, чем на тех же широтах в Сибири). Направление морских течений может периодически меняться при опусканиях или поднятиях значительных территорий по берегам морей, или при переменах течения атмосферного воздуха, или при образовании новых архипелагов и т. д. Тогда изменяются климатические условия на значительных территориях. И, скажем, отсутствие Гольфстрима настолько охладит Скандинавию, что здесь вырастут ледники.
