Один ученый прошлого века сравнил Землю с плохо запущенным волчком. Такое сравнение правомерно: как у всякого волчка, земная ось не остается неподвижной. Она описывает медленные круги: один оборот за 26 лет. Земная ось наклонена к плоскости эклиптики под углом 23,5°. Поэтому она еще описывает в пространстве поверхность конуса. А это значит, что за тысячелетия положение Земли относительно Солнца меняется.
Югославский ученый Миланкович, создавая математическую теорию колебаний земного климата, использовал соображения, высказанные астрономом Кроллем. Оказалось, что изменение эксцентриситета земной орбиты мало влияет на солнечный поток, согревающий Землю. Главным фактором, влияющим на солнечную радиацию, является наклон земной оси к плоскости земной орбиты.
Чем сильнее наклонена Земля, тем резче контраст зимы и лета. Это значит, что с увеличением угла наклона значительно возрастает количество солнечной радиации, приходящей в высокие широты.
Колебание угла наклона земной оси может происходить в значительных пределах (от 24°31/ до 21°58/) периодически через каждые 10 000 лет. Угол наклона изменяется в пределах 3°, что представляет внушительную цифру.
Когда угол наклона Земли к плоскости вращения был мал, высокие широты получали наименьшее количество солнечной радиации, что вызывало заметное похолодание, а возможно, и оледенение.
Если бы похолодание на Земле зависело только от колебаний угла наклона земной оси, то ледниковые периоды повторялись бы через каждые 40 000 лет.
Но, как мы знаем, в прошлые геологические эпохи такого правильного чередования не было. И вот Миланкович учел в своей теории все астрономические факторы, которые могли бы сказаться на изменении напряжения солнечной радиации, попадающей на земной шар. Он учел и колебания земной оси, и изменение эксцентриситета земной орбиты, и ряд других причин, влияющих на положение Земли по отношению к Солнцу. Выведенные им зависимости показали, что климат Земли тесно связан в своих изменениях с притоком животворного солнечного тепла.
Но в своей гипотезе Миланкович игнорировал существенные стороны жизни планеты, определяющие климат эпохи. Движения воздушных масс, переносящих тепло и холод, поднятия и опускания участков суши, не учтенные в гипотезе Миланковича, сильно искажают картину воздействия солнечной радиации на климат Земли.
Совсем недавно установили, что земная ось действительно описывает замысловатые фигуры в пространстве. Траектория движения географического полюса напоминает развернутую спираль.
Какие же причины могут вызвать колебания земной оси? Прежде всего Землю «расшатывает» воздух. Дело в том, что вес воздуха огромен. Понятно, что воздух оказывает влияние на вращение Земли и вызывает колебания земной оси.
Представьте себе гимнаста, к которому привязана гиря весом в килограмм. Пусть он попробует хорошо выполнить упражнение, особенно если гиря еще и перемещается по его телу!
Если бы земная орбита представляла собой идеальный круг, то приток тепла на Землю в течение года был бы равномерным. Но земная орбита — это эллипс, в фокусе которого находится Солнце. Земля быстро пробегает участок орбиты, близкий к Солнцу, и долго путешествует по остальному пути. Год на Земле разделен на неравные отрезки времени. Зима в северном полушарии длиннее зимы южного полушария на 8 дней. На протяжении геологических эпох земная орбита могла быть более вытянутой, чем теперь, или, как принято говорить в астрономии, могла обладать большим эксцентриситетом. Тогда распределение периодов зимы и лета было бы еще более неравномерным.
Ученые-астрономы подсчитали, что ледниковый период мог возникнуть лишь в том случае, когда зима северного полушария тянулась примерно на месяц дольше зимы южного полушария. Они предположили, что ледник попеременно захватывал то северное, то южное полушарие. Периодическое оледенение происходило через каждые 10 500 лет.
Однако эта теория вызвала много серьезных возражений. Прежде всего геологи восстали против попеременного оледенения северного и южного полушарий. У них имелись убедительные доказательства того, что оледенение наступило на севере и юге одновременно, так как похолодание охватывало в прошлом весь земной шар. Периодичность оледенений также не подтверждается геологическими данными.
Сейчас, например, в южном полушарии намного больше ледников, чем в северном. Значит ли это, что на юге недавно было оледенение, которое способствовало сохранению старых ледников и возникновению новых? Вряд ли...
Снегопады и холодные дожди плюс отсутствие устойчивых теплых течений — вот причина возникновения ледников в южном полушарии. Земная орбита неповинна в оледенении Антарктиды.