Юрий Почанин – Глобальное потепление или глобальное похолодание? (страница 3)

Изменения содержания углерода-14 в атмосфере, определяемые по кольцам деревьев за последние 400 лет, представлены на рис.1.4. Он является одним из природных радиоактивных изотопов. Углерод-14 образуется в верхних слояхтропосферы и стратосфере в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов, которые в свою очередь являются результатом взаимодействия космических лучей и вещества атмосферы. На рис.1.4 хорошо видны эффекты солнечной модуляции, особенно глобальных солнечных минимумов. Для сопоставления приведена нормализованная кривая числа исторических сообщений о наблюдавшихся полярных сияниях

Рис. 1.4. Изменения содержания углерода-14% в атмосфере по кольцам деревьев за последние 400 лет

Схема космических лучей и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли, представлена на рис.1.5.

Рис.1.5. Космические лучи и изменение плотности облачного покрова в атмосфере Земли.

Схема, иллюстрирующая образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатка, представлена на рис. 1.4.

Солнечный экран, мешающий солнечной инсоляции, формируется из метеоритной пыли, вулканических выбросов, которые иногда достигают высоты 70 км, пыльные бури, которые могут поднимать пыль в воздух до 7 км и дым пожаров, представлен на рис.1.6. Эти частицы в совокупности блокируют поток солнечной энергии. Схемы, приведенные на рис 1.5-1.7, взяты из журнала “Археология и геоэкология”. Малый ледниковый период, часть 1. Космические и глобальные и метеорологические аспекты, автор К.Г. Леви.

Рис.1.6. Образование радиоуглерода при воздействии космических лучей на атмосферу Земли и его захоронение в органических остатках

Опубликованы исследования, посвящены галактическому излучению, его преобразованию и дают представление о том, что огромное количество солнечных и космических лучей летят отовсюду.

Солнце создает межпланетное магнитное поле, которое защищает все планеты солнечной системы от внешнего воздействия, но и само солнце этому воздействию подвержено. Когда эти космические лучи проникают в атмосферу, они начинают взаимодействовать с атомами атмосферных газов и распадаются на более мелкие лучи.

Рис.1.7. Структура нижней части атмосферы Земли и факторы их замутнения

Особенно интересны нейтроны, их измеряют только в двух регионах: это в обсерватории в Москве и в обсерватории в Оулу, Финляндия. Увеличение потоков нейтронов приводит к увеличению плотности облачности, а облачность играет двоякую роль. С одной стороны, эти газы ионизируются и становятся концентраторами для формирования пузырьков воды в нижнем ярусе облачности (всего их три). Самый нижний нас больше всего интересует, так как эта высота примерно 2000-2500 м, он для нас по ощущениям доходит.

Получается, что Земля, с одной стороны, охлаждается, потому что не получает должной инсоляции из-за высокой плотности облаков и, с другой стороны, одновременно получает большое количество влаги, пресной воды. Пресная вода очень плохо “дружит” с океанской водой, потому что последняя более плотная и более энергоемкая. Она нагревается и держит тепло, а пресная вода очень быстро остывает. Причем, когда говорят о глобальных потеплениях и глобальных похолоданиях, как правило, похолоданию предшествует потепление. Вот это потепление заставляет таять те ледники, которые лежат на полярных шапках и горных массивах и увеличивают сброс пресной воды в океан, слой пресной воды нарастать начинает, она остывает очень быстро и при недостатке инсоляции начинают снова формироваться ледники. Поэтому ледовый покров в Арктике и в Антарктике подвержен именно таким изменениям. А они, фактически, диктуют климат на Земле”.

1.2. Колебание интенсивности солнечного излучения

Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Без света Солнца, невозможно было бы и образование пригодных для жизни условий, и конечно, небесное светило влияет на все процессы, происходящие на живой планете. В аспекте очень долгого периода, сейчас Солнце стало ярче и дает гораздо больше тепла. Такой долгий процесс тоже влияет на Землю. Если верить исследователям, то на раннем этапе формирования жизни на Земле, Солнце было настолько неактивным, что вода находилась в состоянии льда. Даже в короткие временные отрезки можно проследить изменение активности светила. К примеру, в начале прошлого века было замечено потепление, что связано с кратковременной активностью Солнца. Влияние звезды на атмосферу Земли, полностью не изучено.

Еще один механизм влияния на климат заключается в астрономических соотношениях нашей Солнечной системы. Планеты, в основном Юпитер и Венера, находясь то на одном, то на другом расстоянии от Земли, возмущают ее орбиту. При определенном расположении Юпитер, подтягивая Землю к себе, то чуть подтягивает ее к Солнцу, то чуть отдаляет относительно основной эллиптической орбиты. Аналогично Венера всегда чуть подтягивает Землю к Солнцу, но с разной интенсивностью. Возмущая расстояние до Солнца, эти планеты возмущают примерно на 1% и радиационную энергию, попадающую на Землю. Эти возмущения имеют 12-летний период, но еще большие возмущения происходят с 60-летним периодом, который, кстати, не совпадает с так называемыми планетным резонансом с периодом 83 года.

Далее Земля крутится вокруг Солнца, но орбита не круговая, а чуть-чуть эллиптическая, в одном из фокусов находится Солнце, соответственно, расстояние от Земли до Солнца в перигее меньше, чем в апогее на 5 млн километров, т.е. мы имеем дело с колебаниями в 3,5%. А это значит, что излучение в перигее и в апогее различается примерно на 7%. В январе мы ближе на 3,5% и соответствующее полушарие получает больше тепла, чем в июле. Поэтому зима в северном полушарии в среднем теплее, а лето прохладнее, чем в южном полушарии. По оценкам средняя температура воздуха на поверхности Земли каждые полгода должна колебаться на 3-5 градусов, а на самом деле она колеблется меньше.

У каждого орбитального параметра своя цикличность. Например, эксцентриситет: траектория вращения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую каждые 95, 125 и четыреста тысяч лет. Ось вращения планеты отклоняется в пределах трех градусов от эклиптики – плоскости обращения Земли вокруг Солнца.

В эпоху плейстоцена – от 2,6 миллиона до 11,7 тысячи лет назад – Земля пережила несколько холодных периодов, когда ледники занимали до 30 процентов планеты и доходили в Северном полушарии до 40-й параллели.

1.3. Климатические циклы

Самые значительные климатические процессы за последние несколько миллионов лет – это смена гляциальных (ледниковые эпохи) и интергляциальных (межледниковых) эпох текущего ледникового периода, обусловленные изменениями орбиты и оси Земли.

Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, которые названы в честь их авторов.

1. Циклы Миланковича. Согласно гипотезе сербского математика и геофизика Милутина Миланковича, теория тепловых явлений, вызванных из-за регулярных изменений параметров орбиты – эксцентриситета, наклона оси вращения и прецессии, рис.1.8, – земная поверхность нагревается Солнцем по-разному. В результате возникают оледенения, сменяющиеся более теплыми периодами – межледниковьями. Это так называемые циклы Миланковича, на их основе строят долгосрочные климатические прогнозы.

Рис.1.8. Орбитальные параметры Земли: А – эксцентриситет; В – наклон оси вращения; С – прецессия

Ци́клы Мила́нковича —это колебания количествасолнечного света и солнечной радиации, достигающих Земли, на протяжении больших промежутков времени. Причиной этих отклонений от средней интенсивности солнечного излучения на Земле являются три эффекта:

-прецессия - поворот земной оси с периодом около 25750 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;

–нутация - долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41000 лет. Ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики и этот наклон меняется от 21,5 до 24,5 и обратно.

–долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93000 лет. Форма орбиты Земли вокруг Солнца меняется со временем с меньшей на более эллиптическую и обратно. под действием притяжения других планет.

У каждого орбитального параметра своя цикличность. Например, эксцентриситет: траектория вращения Земли вокруг Солнца с круговой переходит на более эллиптическую каждые 95, 125 и четыреста тысяч лет. Ось вращения планеты отклоняется в пределах трех градусов от эклиптики – плоскости обращения Земли вокруг Солнца – примерно каждую 41 тысячу лет. А цикл прецессии – вращения земной оси по конусу на манер гироскопа – в среднем 26 тысяч лет. За это время земная ось описывает полный круг. Периодичность изменения орбитальных параметров, определяющая циклы Миланковича, представлена на рис.1.9.

Рис.1.9.Периодичность изменения орбитальных параметров, определяющая циклы Миланковича