В настоящее время общепринятой считается гипотеза, впервые предложенная для объяснения чередования ледниковых периодов и межледниковий сербским астрономом Милутином Миланковичем (1879-1958) в работе «Математическая теория тепловых явлений, обусловленная солнечной радиацией» (1920) и в дальнейшем не раз модифицированная. Миланкович доказывал, что Земля, вследствие особенностей своего движения в пространстве, испытывает периодические изменения интенсивности солнечной радиации, которые, в свою очередь, должны вызывать столь же периодические изменения климата.
У Миланковича были предшественники в XIX веке. Так, ещё в 1842 году французский математик Жозеф Альфонс Адемар пытался обосновать регулярность оледенений циклами прецессии земной оси. Когда Земля находится на минимальном расстоянии от Солнца, в Южном полушарии – лето, в Северном – зима, и наоборот, соответственно. Это в наше время, но каждые 11 000 лет положение меняется. Каждое полушарие в конкретный момент времени получает неодинаковое количество солнечной радиации, чем и можно объяснить периодические колебания климата. Однако из гипотезы Адемара следовало, что оледенения должны были периодически происходить то в Северном, то в Южном полушарии Земли. Это, как считалось и тогда, и ныне, противоречило фактическим данным, согласно которым похолодания происходили повсеместно на земном шаре. Да и времени на каждый ледниковый период такая гипотеза отводила слишком мало.
В 1875 году шотландский учёный-самоучка Джеймс Кролль опубликовал работу «Климат и время». В ней он рассматривал, помимо циклов прецессии, ещё и долгопериодические изменения эксцентриситета орбиты Земли. Приблизительно каждые 100 000 лет эксцентриситет орбиты Земли меняется от почти круговой до наиболее вытянутой (согласно вычислениям французского астронома Урбана Леверье, использованным Кролем, от 0,01 до 0,06; в настоящее время – 0,02). По мнению Кролля, оледенения наступают в периоды наивысшего эксцентриситета орбиты. Сопоставив этот параметр ещё и с прецессионными циклами, Кролль пришёл к выводу, что последнее оледенение закончилось 80 000 лет назад. Эта цифра не сошлась у геологов с фактическими данными по земным породам, и поэтому гипотеза Кролля в науке не прижилась.
Миланкович рассмотрел уже три параметра: помимо двух, указанных выше, он учёл ещё и периодические изменения наклона оси Земли к плоскости орбиты вокруг Солнца. В настоящее время этот наклон составляет 23,5 градуса, но каждые примерно 41 000 лет он меняется от 22 до 25 градусов. Далее, он рассчитал, как эти циклы накладываются друг на друга, и построил графики долгопериодических изменений солнечной радиации для высоких широт обоих полушарий. Эти графики, как считается, замечательно согласуются с современными данными о времени конкретных ледниковых периодов[1].
Однако так считалось не всегда. Более того, было время, когда гипотеза Миланковича переживала серьёзный кризис, так как, подобно предыдущим, плохо согласовывалась с данными по возрасту ледниковых отложений. В результате,
«к 1965 году астрономическая теория ледниковых эпох потеряла почти всех своих сторонников»[2].
Перелом в отношении к этой гипотезе наступил после детального изучения соотношений изотопов кислорода в океанских донных осадках, сформированных отмершими остатками микроорганизмов (фораминифер). Соотношение изотопов кислорода в них зависит от температуры: при более высокой температуре соотношение кислорода-18 в них выше к кислороду-16, чем более низкой. А скорость накопления таких осадков вроде бы известна, что позволяет в итоге построить по ним шкалу изменений климата[3]. Эта шкала, как теперь принято считать, прекрасно согласуется с данными по наземным оледенениям. Таким образом, гипотеза Миланковича для объяснения наступления благоприятных условий для оледенений ныне подтверждена компьютерными моделями и принимается большинством учёных мира.
Итак, науке всё известно, и непротиворечивая картина построена? Увы, не всё так просто.
Продолжение следует
Примечания
[1] Дж. Имбри, К.П. Имбри. Тайны ледниковых эпох. ./ пер. с англ. – М.: «Прогресс», 1988. – С. 114, 117, 128.
[2] Там же. – С. 135.
[3] Зимы нашей планеты: Земля подо льдом. – Под ред. Б. Джона. / пер. с англ. – М.: «Мир», 1982. – Рис. 140 на с. 227.