Одним из самых первых и самых известных ученых, исследовавших влияние астрономических циклов на климат, был Милутин Миланкович – серб по национальности. В отечественной литературе его любят величать югославским ученым. Миланкович действительно умер в 1958 году в Югославии. Но родился он в конце XIX века в Австро-Венгерской империи, поэтому с тем же успехом его можно называть великим австро-венгерским ученым, тем более что учился он в Вене, а работал какое-то время в Будапеште. Миланкович занялся проблемой, которая волновала тогда буквально всех, даже русских революционеров, например, знаменитого анархиста князя Кропоткина.
Дело в том, что в XIX веке была открыта поразительная периодичность оледенений. Оказалось, что когда-то полярная шапка расползалась практически на всю Европу – чуть ли не до Черного моря континент был покрыт мощным ледниковым панцирем. И это открытие совершенно потрясло весь цивилизованный мир. Еще за 2–3 десятка лет до этого замечательного открытия, во времена Пушкина, люди с точностью до года знали, когда был создан мир: один из средневековых ирландских монахов, изучая священное писание, высчитал дату сотворения – 4004 год до рождества Христова. В России до 1700 года даже летоисчисление велось от сотворения мира. (Правда, россияне с тем ирландским монахом были не вполне согласны и вносили свою поправку: полагали, будто мир был создан за 5508 лет до рождества Христова.)
И вот представьте себе, после этой неторопливой эпохи шпаг и дуэльных пистолетов вовсю развернул свои плечи замечательный XIX век – век удивительных свершений, век револьвера, воздушного шара, Жюля Верна и паровоза, век, вскруживший человечеству голову успехами науки и техники. Биология указала людям на их предков – приматов. А геология – на истинный возраст мира: сотни миллионов лет.
Были, наконец, открыты следы грандиозного оледенения. На существование в Европе гигантского ледника указывали два геологических признака – ледниковые морены и глубокие параллельные борозды на поверхности долин. Надвигающийся ледник работает как бульдозер ковшом – сдвигает перед собою грунт, обломки горной породы. В результате перед «ковшом» этого «бульдозера» образуется вал. На местности этот вал представляет собой цепь холмов, которые так и назвали – ледниковые морены.
Кроме того, наползающий ледник тащит с собой острые куски горной породы, процарапывая этими камнями длинные борозды. Ледник работает словно гигантский наждак. Камни-резцы постепенно стираются, теряя острые грани и превращаясь в округлые ледниковые валуны.
Дальнейшие исследования геологов показали, что подобные наступления северных льдов – не разовая случайность, а периодическое явление. Естественно, это открытие всех думающих граждан страшно возбудило: если подобное уже было, не может ли оно случиться вновь? Ведь это означало бы конец цивилизации!… Так что интерес Миланковича к проблеме был вполне объясним. Всех тогда интересовала ледниковая проблема. Вот и анархист Кропоткин – весьма, кстати, разносторонняя личность – увлекался изучением ледниковых эпох.
Чем вызываются оледенения? Ответ на этот вопрос и стал искать Миланкович. Любопытно, что решение заняться этой проблемой пришло в голову молодого преподавателя Белградского университета по пьяни. Приятель Миланковича опубликовал сборничек своих самопальных виршей, и друзья решили отметить сие событие в небольшом белградском кафе. Поскольку денег у преподавателей было мало, отмечали дебют, попивая кофе. Но тут на счастье не мировой литературы, но мировой науки в кафе нарисовался ни много ни мало директор Белградского банка, имени которого неблагодарная история до нас не донесла. Он случайно услышал разговор и заинтересовался книжицей, стихи банкиру очень понравились, и он купил у поэта-дебютанта целых десять экземпляров брошюрки. Денег после этого события у молодых преподавателей стало, как вы понимаете, немерено, и они перешли на настоящее «отмечание» – заказали несколько бутылок вина.
После третьей бутылки приятель Миланковича решил написать поэму всех времен и народов, а Миланкович – «постичь всю Вселенную и донести луч света до ее отдаленных уголков», так, во всяком случае, он сам позже охарактеризовал свое состояние в мемуарах. Вселенную Миланкович не постиг, но зато взвалил на свои плечи решение загадки оледенений.
Идея Миланковича состояла в том, что решающее влияние на оледенение оказывает количество солнечного света, получаемого разными областями Земли. А оно, в свою очередь, связано с разными параметрами вращения и обращения планеты – нутацией, прецессией, циклом эксцентриситета. Представьте себе, что количество света и тепла, проливающегося на северные широты, уменьшается. Это значит, что снег с каждой весной все дольше остается на поверхности. А снег, как вы знаете, белый. То есть он хорошо отражает свет. То есть альбедо планеты (ее отражающая способность) повышается. И получается замкнутый круг, который в науке называется положительной обратной связью: чем меньше тепла и света, тем больше снега, а чем больше снега, тем меньше света и тепла достигает поверхности, потому что свет отражается от белой снежной поверхности. В результате этой положительной обратной связи Земля довольно быстро сваливается в совершенно иной климатический режим – ледниковый период.
Ледниковый период длится примерно 100 тысяч лет, а межледниковье – только 10–12 тысяч лет. Вся наша цивилизация – порождение краткого периода «оттепели», мы живем в последнем межледниковом периоде, который называется голоценом. И который, к слову сказать, уже практически закончился, и если бы не спасительное глобальное потепление… Впрочем, об этом мы еще поговорим, а сейчас вернемся к Миланковичу.
Австро-венгро-сербо-хорватский ученый, не имея компьютера, рассчитал приход солнечной радиации в различные сезоны и в разные широты земного шара. И сделал это настолько замечательно, что рассчитанные им тепловые потоки позже прекрасно совпали с большим количеством других – уже современных – данных о времени наступления ледниковых эпох. Ученые до Миланковича жарко спорили: какой тепловой поток важнее для климата – приходящийся на полярные или экваториальные широты?
Летний или зимний? Из теории Миланковича получалось, что важнее летний тепловой солнечный поток, поступающий в полярные широты. И это тоже потом блестяще подтвердилось.
Я, между прочим, не зря выше упомянул тот вполне очевидный факт, что Миланкович не имел компьютера. И сделал это исключительно для того, чтобы подчеркнуть величие научного подвига этого человека: целых 12 лет он рассчитывал приток солнечной радиации на разные широты Северного полушария. Зато благодаря заложенному им фундаменту теперь ясно, что именно параметры гелиоцентрической орбиты оказывают существенное влияние на климат Земли в диапазоне десятков и сотен тысяч лет.
А вот в геологических масштабах, то есть в масштабах десятков и сотен миллионов лет, важнейшим климатическим фактором является соотношение площадей суши и воды, если это вам интересно. Океаны – аккумуляторы тепла. Чем больше океанов – тем ровнее климат, тем меньше температурный контраст между экватором и полюсами.
Еще один интересный фактор, влияющий на климат, – средняя высота суши на планете. Здесь зависимость ясна: чем выше – тем холоднее. Сейчас средняя высота суши составляет 849 м. А когда-то она была равна 1,5 км. Но вопрос о тектонике литосферных плит и причинах движения земной коры не рассматривается в данной книге (хотя, возможно, войдет в следующую). Упомяну лишь, что сегодня средняя высота земной поверхности выше, чем была в мезозое, но ниже, чем в пермокарбоне.
Земля дышит, и эти геологические подвижки также оказывают влияние на климат: когда-то на Земле было гораздо теплее, чем теперь, а в иные времена – гораздо холоднее, чем даже в последний ледниковый период…