1) Климат Земли в прошлом. Стадия формирования климата благодаря внутренней теплоте планеты. Все планеты Солнечной системы, в том числе и Земля, на протяжении 4 миллиардов лет имела не прозрачную, плотную и толстую атмосферу. Например, 3 миллиарда лет назад влияние солнечных тепловых лучей на поверхность планеты было минимальным из-за плотной и непроницаемой атмосферы Земли. Основным источником тепла было радиоактивное тепло недр. В период 0,5 - 4,5 миллиардов лет назад климат на всей поверхности Земли был субтропический. Температура почвы достигала 30 ? - 50 ? С. В это время происходил активный процесс испарения воды в атмосферу. Ливневые дожди и грозы отличались большой интенсивностью. На горах и на полюсах не было снега и льда. Не существовало температурной разницы между летом и зимой, между ночной и дневной половинами суток. Солнечная энергия давала в сумме тепла в сотни раз меньше, чем величина собственного, радиоактивного тепла планеты. Темпы охлаждения поверхности Земли хорошо проиллюстрированы на графике 14.
2) Что сейчас оказывает влияние на климат Земли? Солнечная стадия формирования климата. Литосфера Земли постепенно остывает. В наше время теплота на поверхности планеты в основном поддерживается за счет солнечного тепла. Ежегодно радиоактивные недра Земли выделяют на поверхность тепловую энергию в количестве 1,9 ?1027 эрг, а от Солнца приходит тепловая энергия 1,5 ? 1031 эрг, что почти в 8000 раз выше. Но поток солнечного излучения (тепла) также уменьшается на 0,015% в год (читай § 40). Цветущую Землю уничтожает холод. На протяжении последних 0,5 миллиардов лет собственное радиоактивное тепло планеты почти не нагревало ее поверхность. За 4 миллиарда лет толщина атмосферы Земли уменьшилась в сотни раз, меньше стала ее масса, плотность и давление, атмосфера стала полностью прозрачна для солнечных лучей. Природа «позаботилась» о том, чтобы потеря источника радиоактивного тепла компенсировалась солнечным теплом, и «сделало» прозрачной атмосферу Земли. Сейчас климат планеты на 99 % зависит от солнечного тепла. Глобальная перемена климата на Земле произошла 0,5 миллиардов лет назад, и такое положение продлится еще 1 миллиард лет, то есть до тех пор, пока имеется атмосфера вокруг планеты. Если учесть, что жизнь существует уже 3,5 миллиардов лет, то последние 0,5 миллиардов лет живые организмы ориентированы на получение тепла от солнечных лучей. Солнечная стадия формирования климата имеет много закономерностей и правил. В этот период возникли сезонные (годовые) колебания температур, суточные колебания и так далее. Интересно, что 500 миллионов лет назад на планете не существовало сезонов года. Не существовало ни лета, ни осени, ни весны, ни зимы. Не было дождливых сезонов года и засушливых. Дожди каждые 2 - 3 суток выпадали и в Антарктиде, и в Африке. Ночью было тепло, как днем. Примерно 100 миллионов лет назад годовое колебание температуры составляло 3 °, а суточное 0,5 °. Около 3 миллиона лет назад годовое колебание температуры составляло уже 20 °, суточное 10 ° С. Сейчас дневная и ночная температуры могут отличаться на 20 °. Зима и лето в Якутии имеют разницу температур в 100 °, так как зимой температура достигает минус 60 °, а летом - плюс 40 ° по Цельсию.
ВЫВОД. По мере охлаждения атмосферы и поверхности Земли усиливаются суточные и годовые температурные контрасты, возникают сухие и дождливые сезоны года.
Охлаждение всей поверхности Земли одновременно может иметь место только в то время ее эволюции, когда планета еще обладает довольно протяженной и массивной атмосферой. Когда почти исчезает атмосфера, возникает температурный контраст - возникает сильное нагревание планеты с дневной стороны и сильное охлаждение с ночной стороны. Именно такой период геологического развития начался на Земле 70 миллионов лет назад и продолжается до сих пор. Все это время происходит процесс неравномерного планетарного охлаждения на дневной и ночной стороне планеты. Дополнительно к общему охлаждению климата, около 5 миллионов лет назад присоединилось сверхсильное, локальное охлаждение Земли на полюсах. Начало Кайнозойской эры совпало со временем, когда источник тепла в виде эндогенного радиоактивного разогрева планеты иссяк. Солнечное излучение особенно интенсивно нагревает экваториальную поверхность Земли, которая расположена перпендикулярно к направлению движения солнечных лучей. Поверхность планеты на полюсах весьма слабо нагревается Солнцем, так как лучи падают под очень малым углом и не нагревают ее поверхность. В результате этого древние тропические леса погибли на полюсах, биомасса этих участков суши снизилась до нуля, территории превратились в безжизненные снежно-ледяные пустыни. Подвергались «климатическому истреблению» растения и животные Антарктиды, Гренландии, островов Северного Канадского архипелага, Ледовитого океана (о-ва Шпицберген, Новая Земля, Земля Франца-Иосифа и т. д.). На месте бывших тропических лесов возникли огромные тундровые пространства, которые отличаются небольшим количеством видов приспособившихся к холоду растений и животных (мхов, рыб, пушного зверя). Так как охлаждение планеты продолжается, то эти пространства суши в ближайшем геологическом будущем также превратятся в снежно-ледяные пустыни, на которых фактически отсутствует биологическая жизнь.
3) Прозрачность земной атмосферы. Интересно, что прозрачность атмосферы на протяжении 5 миллиардов лет постоянно улучшалась! Это, в свою очередь, способствует увеличению энергии солнечного лучевого потока, падающего на Землю, что ведет к лучшему прогреванию ее поверхности. Кроме того, повышение лучевого потока ведет к интенсификации реакции фотосинтеза у растений. Улучшению прозрачности атмосферы способствуют следующие причины.
· Происходит уменьшение толщины атмосферного слоя Земли. В термическую стадию (5 миллиардов лет назад) толщина ее равнялась 500 000 километров (из материи атмосферы образовалась Луна), во время вулканической стадии (4 миллиардов лет назад) - 150000 километров, органосодержащей (3 миллиардов лет назад) - 50 000, кислородсодержащей (1 миллиардов лет назад) - 10 000, сейчас - 1000 километров. Причина эволюционного уменьшения толщины атмосферного слоя раскрывается в § 48.
· Уменьшается интенсивность вулканических извержений. Вулканы заполняли атмосферу пылью и облаками газов, которые значительно уменьшали прозрачность атмосферы.
· Постоянно уменьшается количество углекислого газа в атмосфере благодаря деятельности растительного мира. Но 3 миллиарда лет назад огромные облака этого газа поглощали больше половины солнечного света.
· Когда-то над Землей нависали непрозрачные облака из аммиака. Окислительная деятельность свободного атмосферного кислорода привела их к превращению в прозрачный для солнечного света азот.
· Охлаждение литосферы приводит к уменьшению испарения воды в атмосферу. Облачность атмосферы постоянно снижается, одновременно улучшается ее прозрачность.
Можно привести множество других примеров, подтверждающих закон эволюционного улучшения прозрачности земной атмосферы. Так как в последние 0,5 миллиардов лет основной источник тепла на Земле является Солнце, то улучшение прозрачности атмосферы улучшает проникновение солнечных лучей к поверхности планеты. Можно только удивляться, как удачно Природе удается компенсировать охлаждение планеты "изнутри" улучшением прогревания ее солнечными лучами "снаружи". Благодаря хорошей прозрачности атмосферы на поверхности Земли сохраняется тепло, которое совершенно необходимо для жизни животных и растений.
4) Климат Земли в будущем. Какова перспектива изменения климата на Земле? Чтобы сделать более точный прогноз климатических изменений на Земле, необходимо принять во внимание следующее обстоятельство. Современные метеорологи ошибочно полагают, что динамику изменения климата на Земле можно выявить, имея данные на протяжении 300 - 500 лет. Но истинные изменения надо определять при наблюдении за климатом на протяжении в 30 - 100 миллионов лет, а лучше всего на протяжении 1000 - 2000 миллионов лет. По причине короткого периода наблюдений за климатом Земли прогнозы современных метеорологов на тысячелетия вперёд абсолютно ошибочны.
Во-первых, метеорологи не принимают во внимание тот факт, что Земля вращается вокруг Солнца не по круговой орбите, а по эллиптической, и важно то, что при этом медленно изменяется центральное расположение Солнца внутри этого эллипса. На протяжении одного десятилетия эллипсовидное расположение орбиты Земли может быть с более близким расположением Земли к Солнцу в зимний период, и тогда на протяжении десятилетия будут тёплые зимы (в северном полушарии). В следующее десятилетие близкое расположение Земли к Солнцу возникнет в летний период, и тогда лето будет невыносимо жаркое (в северном полушарии). Вот почему на протяжении 300 лет учёные не могут категорически утверждать ни о системном охлаждении поверхностности планеты, ни о динамическом потеплении климата. Правда, в последние 10 лет учёные упорно пропагандируют идею «глобального потепления». Но это ошибочное утверждение, это, несомненно, временное потепление атмосферы на 1 - 2 градуса, которое будет продолжаться на протяжении нескольких десятилетий, пока эллиптическая орбита будет располагать Солнце близко к Земли в зимние месяцы. Через 20 - 30 лет динамическое похолодание планеты Земля продолжится.
Во-вторых, солнечная активность один год может быть очень слабой и поток солнечного тепла на 10 % будет ниже обычного. Тогда зимы в северном полушарии в этом году будут суровые, а летний сезон будет прохладный. В год высокой активности Солнца в зимние и летние месяцы будет достаточно тепло.
В-третьих, ежегодно с различной интенсивностью вулканизм и сжигание цивилизацией органических топлив насыщает атмосферу Земли углекислым газом и пылевыми частицам. Так как эти глобальные процессы снижают прозрачность атмосферы и её нагревание солнечными лучами, то это так же влияет на изменение климата. На климат влияет десятки других факторов. Вот почему прогнозы современных метеорологов, основанные на изучения погоды на протяжении 3 - 5 столетий, никакой закономерности её изменений не отражают.
О погоде надо судить по её динамическом изменении на протяжении длительного периода эволюции гидросферы, атмосферы и литосферы Земли. Например, на протяжении 5 миллиардов лет Земля медленно теряет атмосферу, а через 1 миллиард лет атмосфера над Землёй совсем исчезнет. Как изменяет этот процесс климат Земли в динамике? Обратимся к наглядному примеру. Безатмосферная Луна нагревается Солнцем до плюс 130 ° С, а ночная ее сторона в это время имеет температуру минус 160 ° С. Следовательно, суточный температурный контраст составляет 290 ° С. Меркурий на солнечной стороне нагрет до 550 ° С, а на ночной имеет температуру 170 ° С. Суточная разность температур у Меркурия составляет более 700 ° С. Климатическая судьба Земли имеет тенденцию к сближению с условиями существования безатмосферных планет. Через 1 миллиард лет она потеряет атмосферу и суточный контраст температур на ее поверхности приблизительно будет плюс 150 ° С днем, минус 200 ° С ночью.
Зная перспективу изменения климата в далеком будущем, можно предположить, что в ближайшие десятилетия произойдут следующие изменения:
а) Дневная температура будет повышаться, а ночная - понижаться. Солнечных и безоблачных дней будет все больше.
б) Увеличится контраст температур летних и зимних месяцев. В северном полушарии зимы будут все более суровыми, а летние месяцы все теплее; в южном полушарии - все наоборот.
в) Активная диссипация газов атмосферы в космос уменьшит массу атмосферы и ее давление у поверхности планеты. Одновременно (в связи с общим охлаждением планеты) снизится количество испарившихся молекул воды в атмосферу, уменьшается количество дождей, повсеместно снизится количество осадков, станут редкостью грозы, еще больше возрастет площадь пустынь. Вместе с холодом земные растения и животные испытают на себе воздействие засухи. Уменьшится и интенсивность метеорологических явлений: станет слабее ветер, снизится количество и интенсивность циклонов и антициклонов, бурь, штормов, ураганов, тайфунов, смерчей, торнадо и так далее.
7. Ледниковые периоды и климат Земли. Две гипотезы возникновения ледниковых периодов на Земле. Первая гипотеза. При взрыве «сверхновой» звезды вся кристаллическая масса планет превращается в астероиды, метеориты, метеоры, кометы и болиды. Другая часть массы планеты превращается в силикатно-металлическую пыль и газы. Масса самой «сверхновой» звезды сначала превращается в плазму, а после остывания представляет собой газы и частички пыли, состоящие из тяжелых радиоактивных металлов. При наблюдении в телескоп на месте взрыва «сверхновой» и ее планетарной системы располагается темное, непрозрачное, радиоактивное пылевое облако (туманность), разлетающееся от центра взрыва во все стороны. Есть данные, что во время «медленного падения» на ядро галактики некоторые пылевые туманности окутывали Солнечную систему. Пылевое облако обволакивало Солнце и в несколько раз уменьшало яркость электромагнитного излучения. На Земле в это время наступал ледниковый период.
Итак, причина возникновения ледниковых периодов - космическая. Все ледниковые периоды происходили в последние 70 миллионов лет, когда собственного тепла коры Земли выделялось явно недостаточно для растительно-животного мира. Сейчас ежегодно радиоактивные недра Земли выделяют на поверхность тепловую энергию в количестве 1,9 · 1027 эрг. Одновременно от Солнца за год Земля получает тепловой энергии 1,5 · 1031 эрг, почти в 8000 раз больше. Поэтому растения и животные уже десятки миллионов лет ориентируются на солнечное тепло. Однако при вращении вокруг ядра Галактики (период обращения 250 миллионов лет) Солнечной системе приходится пересекать такие области космического пространства, которые имеют высокую концентрацию космической пыли.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173