Помоги проекту - поделись книгой:
На атмосферу действуют и космические лучи, которые выбрасываются из Солнца после хромосферной вспышки. Собственно, это не лучи, а потоки высокоэнергичных заряженных частиц. Они практически беспрепятственно проскакивают верхнюю ионосферу и застревают в атмосфере в основном ниже 90 км. Там эти солнечные частицы производят ионизацию. Собственно, именно они создают самую нижнюю ионосферу. С изменением погоды и климата это связано следующим образом. При воздействии солнечных заряженных частиц происходит не только ионизация атомов и молекул, но и запускаются химические реакции с образованием окислов азота. Это в свою очередь меняет характер поглощения солнечного излучения атмосферой. Другими словами, меняется величина метеорологической солнечной постоянной. Но описанный эффект зависит от широты, поскольку движение заряженных частиц направляется магнитным полем Земли. Чем ближе к магнитному полюсу, тем легче заряженные частицы проникают в атмосферу.
Время от времени на Солнце происходят особые вспышки, во время которых выбрасываются потоки высокоэнергичных протонов. Эти вспышки так и называются — протонными. Высокоэнергичные солнечные протоны проникают в области, окружающие магнитные полюса, — в полярные шапки. Эти протоны производят ионизацию атомов и молекул на высотах нижней ионосферы. Кроме того, они нагревают атмосферный газ, то есть их энергия преобразуется в энергию теплового движения частиц атмосферного газа. Этот эффект был назван «выпучиванием» атмосферы в полярных областях. Некоторые специалисты считают, что именно в результате этого нагревания происходит углубление Исландского минимума и усиление движения атмосферного газа в направлении восток — запад, то есть усиление западно-восточного переноса.
В атмосферу Земли проникают не только солнечные заряженные частицы. Сюда приходят заряженные частицы, выбрасываемые из других звезд галактики. Потоки этих заряженных частиц называют галактическими космическими лучами. Эти заряженные частицы вызывают в атмосфере те же эффекты. Но поскольку они приходят в нашу планетную систему извне, их интенсивность зависит от условий в межпланетном пространстве. При высокой солнечной активности пространство вокруг Солнца (гелиосфера) заполнено заряженными частицами. Поэтому пробиться через него к Земле галактическим космическим лучам труднее. Поэтому при максимальной солнечной активности интенсивность приходящих к Земле галактических космических лучей в этот период минимальна. Их интенсивность зависит от геомагнитной широты, поскольку их движение направляется магнитным полем Земли. Все межпланетное пространство пронизано магнитным полем, источником которого является Солнце. Интенсивность галактических космических лучей зависит и от межпланетного магнитного поля.
При изменении солнечной активности от минимальной до максимальной интенсивность галактических космических лучей может меняться на 20 % и более. Основная их энергия застревает в атмосфере на высоте 12–20 км. Она расходуется как на нагревание атмосферного газа, так и на ионизацию атомов и молекул.
Мы уже упоминали, что изменение солнечной активности приводит к изменению концентрации озона. Это происходит даже в том случае, если солнечная постоянная не меняется. Просто меняется количество энергии волнового излучения Солнца с теми длинами волн, которые эффективно поглощаются молекулами озона. Их так и называют — полосами поглощения озона. Чем больше молекулы озона в стратосфере поглощают солнечной энергии, тем больше стратосфера нагревается. Это и обеспечивает прямую связь солнечной активности с нагревом атмосферы, или, другими словами, с изменением погоды и климата. Поглощение дополнительной солнечной энергии озоном в стратосфере способно увеличить температуру атмосферы на высоте стратосферы даже на десятки градусов. Это тепло дойдет до поверхности Земли не целиком. Температура воздуха у поверхности Земли при этом повысится примерно на один градус.
Поглощает солнечную энергию не только озон. Ее поглощают и другие малые составляющие атмосферы. Когда происходит ионизация заряженными частицами, то NO соединяется с молекулой азота и при этом образуется NO2. Далее NO2 соединяется с атомом кислорода, образуя NO. В этих двух реакциях исчезает как озон, так и атомарный кислород. Но это не все потери. Образовавшиеся окислы азота поглощают ультрафиолетовое солнечное излучение. Значит, солнечная энергия, приходящая к Земле, будет уменьшаться (уменьшается метеорологическая солнечная постоянная). Можно не сомневаться, что солнечные и галактические космические лучи за счет изменения их интенсивности во времени могут ощутимо изменять климат.
Имеется еще одна (не последняя) возможность влияния солнечной активности на климат. Она связана с высокоэнергичными солнечными частицами, которые проникают глубоко в атмосферу. На этих высотах (ниже ионосферы) солнечные частицы вызывают ионизацию атомов и молекул воздуха. Эти ионы могут выполнять роль ядер кристаллизации. На этих ядрах собирается (сублимируется) водяной пар из окружающего воздуха. В результате образуются облака. Весь этот процесс происходит потому, что упругость насыщения водяного пара надо льдом отличается от таковой над водой. Такие условия можно создать в специальных камерах в лабораторных условиях. Специалисты подметили, что при высокой солнечной активности создается больше перистых облаков, чем при минимальной солнечной активности. На основании анализа большого массива наблюдательных данных было показано, что после резкого увеличения (всплеска) интенсивности рентгеновского излучения на Солнце в земной атмосфере увеличивается облачность в обеих полушариях. Это увеличение составляет 0,25 — 0,5 балла. Много это или мало? Такое увеличение облачности может привести к уменьшению радиационного баланса в среднем на 1–2 %. В приполярных районах после интенсивных вспышек рентгеновских лучей облачность увеличивается значительно сильнее, она возрастает на 2–3 балла. В результате радиационный баланс меняется на 10–20 %. Это составляет примерно 12 Вт/м2. В результате этого температура воздуха в приполярных районах уменьшается примерно на 3 °C. В средних широтах уменьшение температуры воздуха из-за данного эффекта меньше — порядка одного градуса. Но для метеорологов и эта величина весьма существенна. Специалисты рассчитали, как будут меняться отдельные климатические показатели из-за действия описанного механизма, и достоверно показали, что «климатический эффект влияния перистой облачности весьма заметен».
ВЛИЯНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА
Совершенно очевидно, что для изменения климата важно не только то количество энергии, которое приходит к атмосфере Земли и впоследствии поглощается на разных уровнях, но и свойства той среды, в которой эта энергия поглощается. Это и свойства атмосферы, и свойства гидросферы, и многое другое, вплоть до размеров Земли, ее массы, строения, процессов в ее недрах, свойств земной поверхности, скорости вращения Земли вокруг своей оси, гравитационного и магнитного полей внутренних источников тепла и т. д. Важно и то, как менялся состав атмосферного газа в процессе эволюции Земли и ее атмосферы.
Масса и размеры Земли в данном случае важны потому, что ими определяется гравитационное поле, а оно определяет способность планеты удержать свою атмосферу при себе. У Луны и масса и размеры недостаточны для того, чтобы удержать свою атмосферу, поэтому она безжизненна. Масса и размеры планеты оказывают влияние и на состав атмосферного газа этой планеты.
Гравитационное поле планеты зависит и от скорости ее вращения, поскольку вращение создает центробежные силы, которые в некоторой степени уменьшают гравитационное поле. Этот эффект зависит от широты. Чем ближе к экватору, тем он больше. Если на полюсе эта поправка равна нулю, то на экваторе она достигает максимальной величины порядка 0,35 %. Именно по этой причине ускорение силы тяжести у полюсов больше (9,83 см/с2), чем у экватора (9,78 см/с2). Чем больше масса планеты, тем сильнее она притягивает к себе атмосферу, которая при этом вынуждена уплотняться и ужиматься, прижимаясь к планете. Если бы масса Земли была больше, то ее атмосфера была бы плотнее и тоньше. Динамика атмосферного газа в такой атмосфере существенно отличалась бы от современной, то есть погода и климат были бы другими.
Циркуляция атмосферы зависит от угловой скорости вращения Земли. То же относится и к водам Мирового океана. То, что Земля вместе с атмосферой и водами Мирового океана вращается, кардинально влияет на движения как в атмосфере, так и в Мировом океане. Атмосферный газ приходит в движение прежде всего потому, что он в разных местах нагрет по-разному. В экваториальном поясе он нагрет больше всего. При нагревании газ расширяется и становится легче. Поэтому в экваториальном поясе он поднимается вверх. Отсюда поднятый нагретый атмосферный газ, постепенно охлаждаясь, будет двигаться в направлении северного и южного полюсов, где, естественно, холоднее. Так из-за неравномерного нагрева атмосферного газа создаются его движения в меридиональном направлении — от экватора по направлению к полюсам. На это движение газа действует вращение Земли (сила Кориолиса), из-за чего поток газа уже не движется строго вдоль меридиана, а отклоняется вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Поэтому атмосферный газ движется наискосок, то есть продвигаясь на север, он одновременно значительно смещается к востоку, а продвигаясь на юг, он смещается к западу. Так фактически за счет вращения Земли возникает зональная (вдоль постоянной географической широты) циркуляция. Она часто преобладает. Часто, но не всегда. Ранее мы говорили о том, что имеются две овальные зоны (в каждом полушарии по одной), в которые вторгаются заряженные частицы, приходящие от Солнца, и вносят в атмосферу свою энергию. Их вторжение в верхнюю атмосферу проявляется в виде полярных сияний. Значительная часть энергии солнечных заряженных частиц, которые вторгаются в атмосферу в зонах полярных сияний, идет на нагревание атмосферного газа. Таким образом, на Земле имеется не один нагретый пояс (экваториальный), а целых три: к экваториальному нагретому поясу добавляются еще по одному в зонах полярных сияний каждого полушария. В этих двух дополнительных поясах нагретый атмосферный газ поднимается вверх и затем движется по направлению к полюсу. Это происходит в обеих полушариях. Чем ближе к полюсу, тем вращение Земли сказывается меньше и меньше отклоняет поток атмосферного газа на восток (в северном полушарии) или на запад (в южном полушарии).
Благодаря нарисованной выше картине нагрева атмосферного газа очень отчетливо выявляется зависимость движения атмосферного газа от солнечной активности. Дело в том, что нагрев атмосферного газа в высокоширотных поясах (в зонах полярных сияний) производят солнечные заряженные частицы. Пролетая через атмосферу, они заставляют атомы и молекулы атмосферного газа светиться (полярные сияния, которые в северном полушарии называют северными сияниями) и одновременно увеличивают температуру атмосферного газа. А дальше все просто — чем выше солнечная активность, тем больше выбрасывается из Солнца заряженных частиц, значит, их больше приходит в атмосферу зон полярных сияний. Таким образом, при высокой солнечной активности атмосфера в зонах полярных сияний нагревается больше, что усиливает движение нагретого атмосферного газа в сторону областей, где он более холодный, то есть в меридиальном направлении. При минимальной солнечной активности нагрев атмосферы в зонах полярных сияний заряженными частицами меньше, поскольку меньше самих частиц приходит от малоактивного Солнца. Поэтому меридиональный перенос атмосферного газа будет слабее, чем при максимальной солнечной активности. Климатологи хорошо знают, что значит изменить направление движения атмосферного газа. При этом может поменяться практически все, поскольку погода и зависит от того, «откуда ветер дует». Значит, влияние солнечной активности на погоду и климат посредством нагрева атмосферного газа в зонах полярных сияний не может вызывать сомнений. Жаль только, что климатологи этот факт плохо воспринимают, поскольку он выходит за рамки классической климатологии. Практически все ученые (их результаты) являются жертвами очень узкой специализации, что не позволяет им видеть всю картину процессов в околоземном пространстве целиком. Они видят и понимают только некую часть этих процессов, которую «положено» им видеть в соответствии с выданными им дипломами. Жаль.
Зональная циркуляция атмосферного газа и вод в Мировом океане, создаваемая вращением Земли, очень важна. Ею в основном определяется зональность климата, скорость распределения длинных и ультрадлинных волн, формирование струйных течений с инерционно-сдвиговыми (разрывными) волнами. Вращение Земли определяет собой пассатную циркуляцию в атмосфере и, конечно, циркуляцию вод в Мировом океане.
Если так важно вращение Земли, то необходимо представлять себе, насколько вращение Земли остается постоянным. Специалисты установили, что скорость вращения Земли меняется, менялась она всегда. В далеком прошлом Земля вращалась быстрее. Поэтому зональность климата была более ярко выражена, чем сейчас. В прошлом были и такие периоды, когда Земля вращалась медленнее. Скорость вращения Земли меняется даже в течение малого времени — всего несколько месяцев.
Зональность климата надо понимать так, что климат на разных широтах резко различается. То есть температура воздуха между высокими и низкими широтами очень сильно отличается. Специалисты говорят о контрастах температур на разных широтах. Но в условиях контрастных температур между низкими и высокими широтами возникают многие эффекты, которые могут менять ситуацию. Они направлены на то, чтобы этот контраст (разность) уменьшить. Это прежде всего различные волновые процессы, которые усиливаются, когда перепады температуры вдоль меридиана увеличиваются. Все процессы зависят от той среды, в которой они протекают. Например, звук в воздухе распространяется не так, как в воде или в твердых телах. Так и другие процессы, в частности те, в результате которых переносится тепло. Например, атмосферный газ можно быстро нагреть, но он так же быстро и охлаждается. Воды Мирового океана нагреваются медленно, но зато они способны долго держать полученное тепло, служа своего рода термосом. Охлаждаются так же медленно, как и нагреваются. Поэтому та схема, которую мы привели выше, с нагретыми поясами и меридиальной и зональной циркуляцией, в условиях реальной Земли значительно видоизменяется. Очень много в смысле формирования погоды и климата зависит от того, какие площади поверхности Земли занимают воды Мирового океана, на каких широтах их больше и т. д. и т. п. Это естественно, поскольку континенты и океаны на Земле обладают различными тепловыми свойствами. Поэтому вдоль одной и той же широтной зоны климат может резко различаться в зависимости от наличия или отсутствия океанов.
Проблема погоды — это проблема составления различных карт. Метеорологи их очень любят. Наиболее классические составляются так. Температуры воздуха для каждой широты и для каждого месяца усредняются. Получают некие цифры. Их наносят на карты: каждой широте своя цифра. Причем на карту наносят не усредненную температуру, а отклонение наблюдаемой в данный момент температуры от среднемесячной. Далее на карте те точки, где температуры одинаковые, соединяют линиями. Так получают карту линий одинаковых температур. Такие линии специалисты называют изолиниями («изо» означает «одинаковый»). Такие карты очень наглядны. На них четко просматриваются различные отклонения от нормы (аномалии). Так, для января в районе Северной Атлантики имеется место, где температура равна +24 °C, а в районе Верхоянска -20 °C. Над Тихим океаном имеется аномалия, где температура равна +12 °C, а над Северной Америкой -14 °C. Значит, средние температуры на одной и той же широте могут различаться на 44 °C (это Верхоянск и Северная Атлантика). Так что, говоря о зональности климата, надо иметь в виду, что этот термин достаточно условный, то есть климат в одной и той же широтной зоне отнюдь не одинаковый. Он зависит от наличия или близости вод Мирового океана, от удаления данного места от побережья и т. д. Когда зональность увеличивается (например, при минимальной солнечной активности), то должно происходить потепление климата зимой у западных побережий континентов. В то же время у восточных побережий должно наблюдаться похолодание климата зимой. Все ведь зависит от того, откуда дует ветер, с океана или с континента. А указанные выше направления определяются направлением вращения Земли, которое всегда остается неизменным.
Мы пришли к пониманию, что наряду с вращением Земли для формирования климата очень важна подстилающая поверхность (вода, суша, лед, песок, камни и т. д.). Оба эти фактора определяются свойствами Земли, поэтому их называют геофизическими.
Имеется и еще один источник тепла, которое поступает в атмосферу и Мировой океан. Это сама Земля. Известно, что чем глубже проникать в Землю, тем там теплее. На глубине в один километр температура больше на 30 °C. Это тепло передается к земной поверхности путем теплопроводности. Этот процесс очень медленный. Так, внутри земное тепло доходит до вод Мирового океана или до атмосферы в мизерном количестве — всего одна десятитысячная калории за одну минуту. Значительно эффективнее тепло переносится путем турбулентного движения атмосферного газа. Установлено, что турбулентные потоки тепла над океаном более чем в тысячу раз больше, чем потоки теплопроводности. Над ледяной поверхностью они намного меньше, но все же в два раза больше, чем потоки за счет теплопроводности. Из всего этого следует вывод, что потоки внутреннего (геотермального) тепла оказывают пренебрежимо малое влияние на климат Земли. Другое дело — в прошлом, во время высокой активности вулканической деятельности. При исследовании изменения климата в эти периоды учитывать влияние геотермального тепла обязательно. Особенно если речь идет о длительных в геологическом масштабе времени изменениях климата.
Имеется и еще один геофизический фактор, который может влиять на изменение климата. Это магнитное поле Земли. Здесь мы подразумеваем не то, что только благодаря магнитному полю Земли она имеет атмосферу, биосферу и вообще жизнь. Если бы магнитного поля у Земли не было (как его нет у Луны), то все заряженные частицы (как солнечные, так и галактические), которые подходили бы к Земле, проникали бы в ее атмосферу и очень скоро разрушили бы ее. Все нейтральные атомы и молекулы атмосферного газа этими частицами были бы разрушены (они превратились бы в электрически заряженные ионы) и проблема изменения климата отпала бы сама собой. Естественно, что при этом не было бы смысла говорить ни о биосфере, ни о человеке.
Но здесь мы будем говорить о роли не самого магнитного поля Земли как такового, а о том, как на климатических условиях скажется непрерывное смещение магнитных полюсов Земли. Дело в том, что магнитные полюса кардинально меняют свое положение. Попутно скажем, что зоны полярных сияний, в которых атмосферу нагревают солнечные заряженные частицы, определенным образом «привязаны» к магнитным полюсам: их дневная часть удалена от соответствующего полюса на 10 угловых градусов, а ночная — на 20°. Смещение магнитного полюса автоматически означает смещение зон полярных сияний, а значит, и зон нагрева атмосферного газа солнечными заряженными частицами. Оба магнитных полюса (северный и южный) связаны между собой, как связаны между собой два конца одного намагниченного бруска. Поэтому говоря о движении (смещении) северного магнитного полюса, мы тем самым говорим и о смещении южного полюса. Если захотите воспользоваться глобусом, то точку на глобусе, где находится северный магнитный полюс, соединяйте с центром Земли (глобуса) и продолжайте до ее пересечения с поверхностью Земли (глобуса). Здесь и находится южный магнитный полюс. Правда, это не строго точно, но для понимания сути дела достаточно точно. Дело в том, что центр магнитного диполя Земли на 600 км смещен относительно центра тяжести Земли.
А как смещались полюса раньше? В конце последнего ледникового периода 12–15 тысяч лет назад северный магнитный полюс Земли располагался не там, где сейчас, а на востоке Северного Ледовитого океана. Сейчас он находится на северо-западе Гренландии. Около 200 года до н. э. северный магнитный полюс Земли находился значительно ближе к Европе, чем через 200 лет. Еще через 300 лет он передвинулся на север Аляски. Затем между 600 и 1000 годами н. э. он снова приблизился к Европе. Еще через 600 лет он передвинулся в Баренцево море и только между 1650 и 1850 годами он удалился к Гренландии. Куда он пойдет дальше?
Почему смещение магнитных полюсов должно влиять на климат и вызывать его изменение — мы уже фактически объяснили. Это вызвано смещением зон, в которые вторгаются солнечные заряженные частицы и в которых они вызывают нагрев атмосферного газа. Правда, весьма уважаемые климатологи считают, как и сто лет назад, что заряженные частицы легче всего вторгаются вблизи магнитных полюсов. Такая информация и содержится в книгах по метеорологии. Это неверно, и уже несколько десятилетий благодаря измерениям, выполняемым на спутниках и космических кораблях, установлено, что области непосредственно вокруг магнитных полюсов достаточно надежно защищены от вторжения заряженных частиц. Но зато под действием давления солнечного ветра магнитосфера деформируется таким образом, что наиболее уязвимыми для вторжения заряженных частиц становятся овальные области, подсолнечная (дневная) сторона которых удалена от своего полюса на 10°, а ночная — на 20°. Это и есть те зоны полярных сияний, о которых говорилось выше. Мы объясняем такие «тонкости» потому, что в книгах по климатологии и метеорологии читатель может найти старую информацию, которая выдается за современную.
Поскольку смещение магнитных полюсов Земли приводило к смещению зон нагрева атмосферного газа, то это обязательно вызывало изменение климата. Так, когда северный магнитный полюс смещался ближе к Европе, что, естественно, начинала преобладать циркуляция атмосферы в меридиональном направлении. А это однозначно вызывало потепление климата. На континент поступали более теплые океанические воздушные массы. Когда же северный магнитный полюс находился в восточной части Северного Ледовитого океана, то происходило похолодание: на Европу надвигался холодный арктический воздух.
При оценке возможного изменения климата следует учесть все источники тепла, а также оценить тот вклад, который они могут (или могли) внести в изменение климата. В частности, надо оценить вклад тепла, который связан с распадом долгоживущих изотопов U, Th и К. Оценено, что за всю историю Земли за счет радиоактивного распада U и Th было выделено огромное количество тепла — 1,6х1038 эрг. Несколько меньше (0,9 × 1038 эрг) тепла выделилось за всю историю Земли за счет распада долгоживущего изотопа К. Часть этого тепла, аккумулированного внутри Земли путем теплопроводности, была передана наружу и была поглощена водами Мирового океана и атмосферным газом. Но это примерно пятая часть всего накопленного тепла. Оставшееся там тепло шло на разогрев и частичное плавление недр Земли. Внутри Земли вещество фактически кипит. Как и на Солнце, в мантии Земли имеются весьма интенсивные конвективные потоки вещества. Время от времени последствие этой бурной деятельности мантии мы наблюдаем — активизируются вулканы со всеми вытекающими отсюда последствиями. И не только. Конвективные движения вещества в мантии Земли вызывают также дрейф континентов.
Что касается вулканов, то они возникают не в любых местах. Если вы нанесете на карту или глобус все вулканы, известные на Земле, то заметите, что они группируются в определенных поясах. Что это за пояса? Это зазоры, зоны, которые остаются между литосферными плитами. Сами литосферные плиты не сейсмичны. На них вулканов быть не может. Там нечему кипеть. Все кипящее вещество находится под ними. Литосферные плиты перемещаются, поэтому смещаются и границы между ними, так называемые подвижные зоны. На сегодняшний день установлены следующие подвижные зоны, в которых располагается большинство вулканов. Это Евроазиатская зона, Индо-Австралийская зона, Тихоокеанская, Американская, Антарктическая и Африканская зоны. Расположение плит показано на рис. 11.
Как мы уже говорили, литосферные плиты плавают. Поэтому неизбежно плавают (перемещаются) и материки. Примерно 15–20 миллионов тому назад лет континенты располагались так же, как и сейчас. Эволюция земной коры, океана и атмосферы связана с движением континентов и вулканической деятельностью. Естественно, что с ними самым тесным образом связано и формирование и изменение климата.
За всю историю Земли вулканы выбросили на поверхность столько вещества, что оно равно массе земной коры толщиной около 33 км. Это вещество содержало, в частности, и газы. Общая масса всех выброшенных при извержениях вулканов газов примерно в 50 раз больше массы современной атмосферы. Масса выброшенных газов примерно в два раза больше массы всех вод современного Мирового океана. Значительно больше половины из этих газов (70–80 %) составлял водяной пар. Остальные газы — H2S, SO2, HCl, HF, HBr, H, Ar и другие. Ясно, что водяной пар впоследствии сконденсировался и образовал воды Мирового океана. Сконденсировалась и часть других паров, поэтому океан состоял не только из воды.
Мы уже описывали, как дальше развивались события, как происходили сложные геохимические изменения, в результате которых из атмосферы, содержащей азотные соединения и воду, образовалась нынешняя атмосфера — азотно-кислородная. Решающую роль при этом сыграло действие солнечного излучения. При этом в атмосфере образовались примеси — малые составляющие в виде углекислого газа, озона, водяного пара и др. Малые составляющие определяют тепловой режим атмосферы. Они служат своего рода пленкой над нашим домом — теплицей. Эту пленку нельзя повредить, иначе теплица исчезнет и нам станет очень неуютно.
Все ученые сходятся на том, что вулканическая деятельность сформировала атмосферу Земли и хотя бы частично ответственна за изменения климата на Земле. Но специалистами высказывалась и другая идея — что определенная динамика атмосферного газа может активизировать деятельность вулканов. Здесь все построено на определенном распределении сил, сил притяжения. В том случае, если холодные и теплые воздушные массы располагаются так, что их граница (воздушный фронт) придется на вулканические подвижные зоны, то равновесие может быть нарушено, поскольку теплый воздух легче холодного. Проведенные подсчеты показывают, что если воздушные массы будут занимать около десяти миллионов квадратных километров, то при разности в атмосферном давлении равной 20 миллибар (а это вполне реально) могут создасться значительные дополнительные силы напряжения в земной коре.
Как известно, во время извержения вулканов в атмосферу выбрасываются не только газы, но и аэрозоли. Попадая в атмосферу, аэрозоль меняет ее оптические свойства, а значит, и условия прохождения через нее солнечного излучения, особенно в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Это не может не сказаться на процессах в атмосфере, а значит и на климате. Не вызывает сомнения, что в прошлом на климат влияли в основном аэрозоль и малые составляющие атмосферы, такие как CO2 и др. Несомненно, что и в будущем эти факторы, приводящие к изменению. климата, останутся главными. Об этом свидетельствуют такие факты. Мы научились сами создавать огромные количества аэрозоля и выбрасывать его в атмосферу. На сегодняшний день ежегодно мы выбрасываем не менее двух миллионов тонн аэрозоля. Аэрозоль поглощает солнечную энергию, и она не доходит до поверхности Земли. Аэрозоль малых размеров (мелкодисперсный) рассеивает коротковолновое солнечное излучение. Этот эффект равносилен увеличению отражательной способности атмосферы. Раз атмосфера недополучает солнечную энергию, то она охлаждается. Мы привели два противоположных эффекта, которые способен вызывать аэрозоль. Один эффект приводит к нагреванию атмосферы, а другой — к ее охлаждению. Что будет преобладать на самом деле — зависит от свойств аэрозоля и прежде всего от размера его частиц. Поэтому при анализе влияния аэрозоля на изменение климата необходимо весьма детально проанализировать все свойства реально находящегося в атмосфере аэрозоля.
То, что вулканические выбросы способны уменьшить доходящее до поверхности Земли солнечное излучение, было известно с древности. После некоторых мощных извержений вулканов на Земле наступали сумерки. Ситуация не выравнивалась в течение нескольких месяцев.
Некоторые ученые склонны объяснять основные изменения климата на Земле именно влиянием вулканической деятельности. Ледниковые эпохи они также объясняют таким механизмом. Некоторые совпадения действительно имеют место. Когда были сопоставлены данные о климате с изменением индекса вулканической активности с 1500 года н. э. по наше время, то оказалось, что, действительно, в период малого ледникового периода в XV–XVI веках н. э. и в начале XIX века н. э. наблюдалась повышенная вулканическая деятельность. С 1912 года до начала 40-х годов не было сильных вулканических извержений и атмосфера за этот период была более прозрачной. В это время происходило потепление климата. Но не надо все эти факты воспринимать как несомненное доказательство того, что основные изменения климата связаны с вулканической деятельностью. В период с 1883 по 1912 год наблюдалась целая серия извержения вулканов. Солнечное излучение в течение нескольких месяцев и даже одного-двух лет было меньше. Но потепление климата началось не после извержения вулканов, а до того. Поэтому не следует объяснять сложное явление действием только одного из действующих факторов. Нужно остановиться и еще на одном факторе, от которого зависит поступающая в атмосферу и к поверхности Земли солнечная энергия. Это концентрация CO2, а также других малых составляющих атмосферы. Речь идет о составляющих, которые обладают парниковым эффектом. Это и водяной пар и хлорные соединения, и др.
Что касается количества CO2, то цифры здесь такие. В атмосфере Земли в настоящее время содержится 0,033 % CO2. Это соответствует примерно 2350–2570 миллиардам тонн. В водах Мирового океана CO2 в 50 раз больше. Между атмосферой и океаном, между атмосферой и биосферой происходит непрерывный обмен CO2. На фотосинтез растений сейчас уходит за счет атмосферы около 100 миллиардов тонн CO2 в год. Такое же количество CO2 атмосфера получает в результате дыхания живых организмов. CO2 поступает и из недр Земли через вулканы. Но это почти в сто раз меньше, чем поступление CO2 за счет деятельности человека. Источником CO2 в недрах Земли является углерод, которого там не менее 2× 108 миллиарда тонн. Основная его часть связана в карбонатных породах.
CO2 приходит в атмосферу и уходит из нее в биосферу. Он совершает своего рода кругооборот, естественный цикл. Этот естественный цикл CO2 между атмосферой и биосферой составляет около 20 лет. В то же время естественный цикл в системе земная биосфера — атмосфера длиннее. Он составляет 20–40 лет. CO2 совершает кругооборот и между атмосферой и океаном. Полный период обмена CO2 в системе океан — атмосфера (туда и обратно) составляет около пяти лет. Этот обмен существенно зависит от температуры воды Мирового океана. Чем теплее, тем эффективнее поступает CO2 из океана в атмосферу. Одновременно идет поступление CO2 из атмосферы в воды Мирового океана. Из-за разницы в температурах в высоких широтах в условиях холодной воды поток CO2 из воды в атмосферу мал. Здесь преобладает поток CO2 из атмосферы в воду океана. В низких широтах все наоборот, поскольку там вода Мирового океана теплая. Поток CO2 из воды в атмосферу больше, чем из атмосферы в воды Мирового океана. Установлено, что если температура верхнего слоя воды в Мировом океане (толщиной 50 км) изменится на 1 °C, то это вызовет изменение выхода CO2 из океана на полпроцента или даже больше. При оценке изменения климата с этим надо считаться.
Рассматривая историю атмосферы, мы уже говорили о том, как менялось содержание CO2 в атмосфере Земли за всю ее историю. В прошлом в истории Земли были такие периоды, когда содержание CO2 в атмосфере было намного больше, чем в наше время. Примерно 250 миллионов лет назад концентрация CO2 в атмосфере составляла 7,5 %. Зато в фанерозое (570 миллионов лет назад) CO2 в атмосфере было не более 0,3 %. Примерно 1 миллион лет назад концентрация CO2 в атмосфере была в два раза больше, чем сейчас. Рассматривая современное количество CO2 в атмосфере и возможные его изменения, мы должны исходить не из абсолютных величин, а из того, как эти изменения при учете озона и других малых составляющих скажутся на изменении климата. Рассматривать влияние на климат изменения концентрации одного только CO2 бессмысленно, как бессмысленно без всестороннего анализа говорить о том, много CO2 в атмосфере или мало. Всегда надо добавлять: «для чего?», то есть для чего много или мало. Это необходимо пояснять, поскольку уважаемые климатологи позволяют себе писать так: «сейчас содержание CO2 в атмосфере невелико».
ВЛИЯНИЕ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ
НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА
Рассмотренные выше факторы действуют на климат постепенно. Нужно немалое время, чтобы прогреть Мировой океан или растопить ледники. Приведенное в движение вещество в океане или атмосфере движется, подчиняясь законам движения, законам гидродинамики или даже законам магнитной гидродинамики (в ионосфере и атмосфере). Поэтому мало рассмотреть роль приходящей к Земле солнечной энергии в изменении климата. Надо проследить, как эта энергия распределилась в атмосфере и гидросфере и какие процессы она там вызвала. Каждый процесс характеризуется своим временем. Это также надо учитывать. Поэтому надо рассмотреть, как отразятся на изменениях климата различные особенности циркуляции атмосферного газа.
Не вызывает сомнения, что атмосферная циркуляция в разные климатические эпохи была разной. Общая энергия, поступающая от Солнца в атмосферу, может и не меняться, тогда как циркуляция атмосферы будет меняться весьма кардинально. Об этом свидетельствуют данные наблюдений. Приведем некоторые примеры. В Швеции и Дании зима 1657–1658 годов была одной из самых холодных. Даже средняя температура была отрицательной (-1 °C), тогда как в обычные годы она на 4° была выше. Холодные зимы в этих местах наблюдались и в другие годы: 1739–1740, 1762–1963, 1783–1784, 1788–1789, 1794–1795, 1798–1799, 1822–1823, 1829–1830, 1837–1838, 1890–1891, 1928–1929 и 1941–1942.
Суровая зима в определенном регионе отнюдь не означает холодного климата. Из приведенного выше списка видно, что часть очень холодных зим в Швеции и Дании приходится на малый ледниковый период. Зато две последние суровые зимы имели место в период потепления климата. Особенно суровая зима 1941–1942 годов, охватившая и Россию, наблюдалась в период максимального потепления климата в северном полушарии. Таких примеров можно привести много. Так, по данным о толщине колец деревьев, было установлено, что в конце малого ледникового периода между XVII и началом XX века в Калифорнии произошло общее потепление климата.
Специалисты детально исследовали характер появления различных аномалий в климатических процессах (наступление засух, суровых зим, обильных осадков и т. п.). При этом обнаруживается, что наступают они с определенной повторяемостью, периодичностью. Правда, длина периода в некоторых пределах меняется. Поэтому лучше говорить не о периодичности (это предполагает определенную величину периода), а о цикличности, что означает просто повторяемость. Например, было установлено, что за последние 30 лет для Англии четко выявляются изменения климата, повторяющиеся через 20–25 и 45–55 лет. При этом очень важно, что в этих аномальных климатических условиях циркуляция атмосферы кардинально отличается от циркуляции в другие, нормальные периоды. Так, для Европы самые мягкие зимы соответствуют западным и юго-западным ветрам. Таким в Европе был период 1920–1929 годов. Теплые летние сезоны обусловлены теплыми антициклоническими типами циркуляции над Западной и Центральной Европой. Такими были годы: 1940–1949, 1976. Когда имеет место слабая циркуляция атмосферы, то наблюдаются более холодные зимы. Когда в Европе наблюдались холодные погоды летом (1690–1699 и 1840–1849 годы), то в это время области высокого давления были значительно смещены к югу. При этом преобладали северные ветры. За период с конца XVIII века по начало XX века н. э. положение центра Исландского минимума (атмосферного давления) сместилось в северном направлении на 1,5–3° широты. Именно в результате этого создались условия движения атмосферного воздуха, которые способствовали потеплению климата в приполярных областях северного полушария. В таких условиях при интенсивной атмосферной циркуляции над Арктикой льды взламываются и выносятся в соседние районы. Если движение воздушных масс над Арктикой стихает, успокаивается, то есть в условиях спокойной атмосферной циркуляции, спокойной погоды, то льды растут и их количество увеличивается. Такие условия реализовались над северной частью Европы в 1930–1939 и 1940–1949 годах. Поскольку на этой территории преобладали антициклоны и господствовали южные ветры, то в западной Арктике обширные пространства поверхности воды освободились ото льда.
Если в Арктике дуют восточные и северо-восточные ветры и часто образуются антициклоны, то в Европе формируются холодные климатические условия. Такие суровые зимы с преобладающими восточными ветрами наблюдались в 1560–1569, 1690–1699, 1820–1829, 1890–1899 годы.
Во второй половине прошлого столетия в южном полушарии усиливались южные ветры, а в северном полушарии возрастала циркуляция западного направления (зональный перенос). Этот зональный перенос явился причиной значительного изменения количества осадков. При этом происходящие изменения количества осадков для разных регионов были разными.
Аномальные (необычные) климатические явления весьма часты и в последние десятилетия. Они весьма ощутимо сказываются как на народном хозяйстве, так и на жизни и здоровье людей. Так, аномальной по климатическим условиям была зима 1962–1963 годов. Для Англии она была самой холодной после 1740 года. Зима 1963–1964 годов была очень сухой. Такой сухой зимы в Англии не было с 1743 года. В эту зиму морозы продвинулись вплоть до берега Персидского залива. Зима 1965–1966 годов была суровейшей. Замерзло даже Балтийское море, а льды Северного Ледовитого океана достигли Мурманска. Порт Мурманск обычно не замерзает, сказывается теплое течение Гольфстрим. Над европейской территорией СССР очень холодная зима стояла в 1978–1979 годы. Зимы 1973–1975 годов были очень теплыми. В Копенгагене до конца января цвели розы, а Балтийское море вообще не замерзало.
В последние десятилетия и в экваториальном поясе разыгрывались аномальные климатические явления. В зонах 10–20° северной широты и 12–20° южной широты существенно сократилось количество осадков, которые сюда обычно приносятся ветрами муссонами. Результатом такого сокращения стали жесточайшие засухи.
Специалисты обращают внимание на то, что в последнее время циркуляция (динамики) атмосферного газа радикально изменила свой характер. Это проявляется в том, что сейчас области аномального высокого атмосферного давления (теплые) и аномально низкого атмосферного давления (холодные) очень сходны друг с другом. Такого в прошлом еще не было. Поэтому есть все основания говорить о формировании новых циркуляционных условий или, другими словами, о том, что движение атмосферного газа в наше время кардинально меняет свой характер. С чем связано такое изменение атмосферной циркуляции? Специалисты не спешат все списать на деятельность человека, засорения им окружающего пространства и атмосферы в том числе. Но они и не сомневаются в том, что антропогенное влияние на изменение климата в последнее время очень существенно. Они высказываются следующим образом: «Если для изменения общего теплового режима планеты антропогенных источников, включая CO2, еще недостаточно, то для региональных воздействий на погоду и климат антропогенные факторы уже сейчас, а тем более в будущем, могут стать определяющими».
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА
В ЧЕТВЕРТИЧНОМ ПЕРИОДЕ
Мы живем в четвертичном периоде. Он начался примерно полтора-два миллиарда лет тому назад. Лучше всего мы знаем, как менялся климат за то время, когда уже существовали цивилизации. Этот этап четвертичного периода называют голоценом. Мы располагаем палеоклиматическими, а также историческими данными не только об изменении климата за это время, но и о том, как это изменение влияло на человечество.
Главной характерной чертой изменения климата в четвертичном периоде является чередование продолжительных (70 — 120 тысяч лет) ледниковых периодов и более коротких (15–20 тысяч лет) теплых межледниковых периодов. Известные нам цивилизации существовали и существуют последние 10–12 тысяч лет. Это время последнего теплого межледникового периода, который начался 15–18 тысяч лет назад. Это благодатное время примерно через 4 тысячи лет должно закончиться — снова начнут наступать ледники. Что они принесут с собой? Об этом можно судить по тем ледниковым периодам, которые уже были раньше.
Если подсчитать среднюю температуру Земли за последние два миллиона лет, то окажется, что она была близка к нынешней — примерно 15 °C. Но это средняя температура. При переходе от ледниковых к межледниковым периодам она изменялась весьма существенно — на 5 — 10 °C.
На рис. 12 показано, как менялась средняя температура Земли за последние 4,5 миллиона лет. За весь этот период даже в самые суровые фазы ледниковых периодов Земля ни разу не была покрыта льдом целиком. Но она и не освобождалась ото льда никогда, даже в самые теплые межледниковые периоды. Ученые считают, что за последние 4,5 миллиона лет Северный Ледовитый океан всегда в той или иной мере был покрыт льдом. Антарктида также была скована льдами.
Последний ледниковый период своим климатом очень сильно отличался от нашего межледникового периода. Наибольшее оледенение имело место примерно 18 тысяч лет назад. Тогда уровень воды в Мировом океане был на 85 метров ниже, чем в наше время. Температура воды в океане была на несколько градусов (местами в Атлантике даже на 10 °C) ниже современной. Некоторые континенты были полностью покрыты ледниками. Поэтому отражательная способность поверхности Земли была значительно больше. Значит, больше приходящей от Солнца энергии отражалось обратно в космос. Лед, камни и песок занимали примерно вдвое больше той площади, которую они занимают сейчас, — 24 миллиона квадратных километров. Тундра и альпийские сообщества также занимали почти в три раза большую площадь, чем они занимают сейчас (сейчас — 8 миллионов квадратных километров). Пустынь и полупустынь на одну треть по площади было меньше (8 против 12 миллионов квадратных километров). Полагают, что леса, кустарники, саванна и другие сообщества занимали в ледниковый период такую же суммарную площадь, как и сейчас.
Исходя из этих основных данных, а также делая определенные предположения, ученые рассчитали, как менялись в ту пору основные климатические показатели: температура поверхности Земли и воздуха у поверхности и на высоте в атмосфере, где атмосферное давление равно 800 и 400 миллибар, ветры на этих высотах, направление на восток или запад, облачность, относительная влажность, а также содержание влаги в атмосфере, испарение, осадки и давление у поверхности Земли.
Были рассчитаны указанные величины для всей Земли для трех различных вариантов в предполагаемых параметрах. Основные результаты этих расчетов дают представление о климате в ледниковый период. Если рассматривать условия июля для северного и южного полушарий, то расчеты показывают, что в северном полушарии средняя температура земной поверхности и воздуха вблизи нее была ниже современной примерно на 5,3 °C. В южном полушарии, где большая поверхность Земли была занята водами Мирового океана, понижение температуры по сравнению с современным было, естественно, меньше (4,5 °C).
Мы привыкли к изменениям температуры на десятки градусов. Поэтому 4–5 градусов могут показаться незначительными. Но не обманывайте себя. Речь идет о средней температуре для полушария. А это совсем иное. Так, уменьшение средней температуры поверхности Земли всего на один градус означает изменение вегетационного периода примерно на две недели. Следовательно, глобальное среднее похолодание на 5,4 °C должно было вызвать сокращение вегетационного периода практически на три месяца. Это значит, что в этих условиях во многих районах мира вегетационный период практически исчезал. Речь идет не только о приполярных зонах, но и о средней полосе, где в условиях отсутствия вегетационного периода нельзя было заниматься сельским хозяйством.
Облачность в ледниковый период была меньше современной на 2–3 %. Более чем в два раза было меньше и количество осадков. Что касается атмосферного давления, то в северном полушарии среднее давление было меньше на 8,7 миллибар, а в южном полушарии на столько же оно было больше современного.
Если в атмосфере меняются давление, температура, влажность и другие показатели воздуха, то меняется и его движение. Другими словами, меняется циркуляция атмосферы. В условиях ледникового периода атмосферная циркуляция была более интенсивной как в июле, так и в январе. В то время циклоны двигались другими путями, их оси были смещены к югу, в отличие от сегодняшних. Они проходили южнее Скандинавии и направлялись в сторону Азии. Летом осадков было немного меньше, чем сейчас, особенно в Южной и Восточной Азии. Зимой их было примерно столько же, как и сейчас. Правда, в северном полушарии их было несколько меньше.
Каким был климат за время существования цивилизаций (период голоцена)? Установлено, что первые 7–8 тысяч лет этого межледникового периода имело место резкое потепление климата. В результате этого примерно восемь тысяч лет назад растаял ледник на Скандинавском полуострове. Спустя полторы тысячи лет растаял ледовый покров и на Североамериканском континенте. Еще через две тысячи лет растаял Лабрадорский лед. По мере потепления леса стали смещаться к северу. Они занимали площади на 300 км севернее нынешней полярной границы лесов. Вечная мерзлота в Северной Америке и Восточной Сибири также отступила на север на несколько сот километров. Климат был не только более теплым, чем сейчас, но и значительно более влажным.
Там, где сейчас имеется засушливый пояс — от Западной Африки до Раджахстана на северо-западе Индии, в то время был очень влажный климат. Об этом можно судить по таким фактам. В современном засушливом центре Сахары количество осадков достигало 250–400 миллиметров. Сейчас там осадки составляют всего 6 мм в год. Уровень воды в озере Чад был на 40 м выше современного. Поэтому само озеро было значительно больше по площади — оно достигало размеров Каспийского моря. В крайне засушливых районах Ближнего и Среднего Востока и северо-запада Индии в то время были очень благоприятные условия для скотоводов-кочевников, а также для земледельцев. Было главное — достаточное количество воды. Поэтому были обильные пастбища и поля для земледелия, не требующие орошения. Это был прекрасный климат. Поэтому специалисты назвали его оптимальным, а точнее климатическим оптимумом.
Но такое положение сохранялось всего несколько тысяч лет. Примерно четыре тысячи лет назад климат стал значительно холоднее. Становилось суше. По уровню воды в озерах в прошлом ученые восстанавливают количество осадков. Эти данные свидетельствуют о том, что количество осадков примерно 3,7 тысячи лет назад уменьшилось в Рад-жахстане примерно в три раза. Это вызвало упадок экономики района. Произошли неблагоприятные изменения климата и в других районах Земли. При этом надо иметь в виду, что все эти изменения взаимосвязаны. Это и понятно, поскольку вся атмосфера Земли представляет собой единое целое. Если в одном месте воздух начнет двигаться по-иному, то и в других местах его движение изменится. Поэтому потепление или увлажнение климата в одних районах будет сопровождаться похолоданием или сухостью климата в других районах. При усреднении это нивелируется и средние показатели меняются значительно меньше. Как мы уже говорили, изменение средней температуры всего на один градус вызовет значительные изменения в жизни биосферы и человека. Так, если брать последние пять тысяч лет, то за первые две тысячи лет из этого периода среднегодовая температура в Китае была на два градуса выше, чем теперь. В этот же период в других районах мира имело место значительное похолодание. В последние три тысячи лет в Китае среднегодовая температура менялась в пределах 2–3 °C. Самые низкие температуры там были в 100, 400 годы до н. э. и в 1200 году н. э. Довольно теплым климат в Китае был в 206 году до н. э., а также в 220 году н. э. и в 618–907 годы н. э. В Западной Японии лето 1180 года н. э. принесло неслыханную засуху. В восточной части Японии в это время собирали богатый урожай.
За последние 6000 лет наблюдались четыре периода повышенной увлажненности, которые четко разделены тремя периодами с сухим климатом.
Первый из этих периодов увлажненного климата имел место на рубеже V и IV тысячелетий до н. э. Об этом свидетельствуют результаты работы французской археологической экспедиции Анри Лота.
Экспедиция обнаружила в Центральной Сахаре в скальных нишах и пещерах массива Тассилин-Алджер наскальные рисунки. На них были изображены гиппопотамы и носороги. Скальные ниши и пещеры находились в долинах рек, которые давно пересохли, а также по берегам высохших водоемов.
Массив Тассилин-Алджер имеет свои особенности. Он находится на северо-восток от плоскогорья Ахаггар. Массив представляет собой систему уступов, которые возвышаются до 2000 м над уровнем моря. В сущности, это плато, расчлененное эрозией и сложенное песчаниками. Эрозия образовала очень своеобразную местность. Это ровные площадки с башнеподобными останками, которые чередуются с участками каменистой пустыни. Песчаники представляют собой пористую породу. Они хорошо собирают грунтовые воды. Край всего массива изрезан ущельями, которые имеют причудливую форму. Это следы работы эрозии.
Руководитель экспедиции Анри Лот описал работу экспедиции во многих книгах. Он описывал, что путь экспедиции лежал среди высоких колонн, которые напоминали руины громадного средневекового города. Им «виделись» обезглавленные башни, церковные шпили, паперти соборов, странные фигуры фантастических животных, диковинные архитектурные ансамбли.
Плато, на котором проводились работы, имеет длину 800 км и ширину 50–60 км. Сейчас там безводная территория. В период увлажнения здесь жили люди, которые создали чудесные наскальные рисунки. Наскальные рисунки здесь были впервые обнаружены в 1933 году лейтенантом Бренаном. На отвесной скале он увидел глубоко вырубленные изображения громадных животных, слонов с поднятыми хоботами, гиппопотамов, которые выходят из воды. Изображены здесь и носороги и длинношейные жирафы, которые щиплют верхушки кустарников.
Специалисты считают, что когда-то Сахара была заселена и ее фауна была аналогична фауне современной саванны. В прошлом в этих местах текли полноводные реки и климат был влажным. Реки брали начало в горных массивах Ахаггар, Тассилин, Ардар-Ифорас. Они образовывали большую гидрографическую сеть, которая соединялась с Нигером, озером Чад, а также с другими озерами, которые сейчас остались как соленые озера.
Сахару в IV тысячелетии до н. э. населяли племена охотников и рыболовов. Они селились по берегам рек и озер. Обнаружены каменные серпы и зернотерки, датируемые IV тысячелетием до н. э. Поэтому можно считать, что население занималось не только охотой, но и использовало семена дикорастущих злаков для приготовления муки. Климат менялся, реки и озера высыхали. Жители устремлялись на восток, к долине Нила и на юг, к озеру Чад. Экспедиция обнаружила много «кухонных куч», в которых найдены кости гиппопотамов.
Имеются наскальные рисунки разных эпох. По ним специалисты получили возможность развернуть жизнь в Сахаре во времени. Так, были выделены разные периоды.
Первый период — период охотников, или период буйвола. Это ранний неолит. Он обнаружен в самых древних наскальных рисунках периода между V и IV тысячелетиями до н. э. На рисунках изображены выбитые на камне контурные фигуры животных «эфиопской фауны». Это гиппопотамы, носороги, слоны, жирафы, антилопы, страусы. Носороги и гиппопотамы изображены только на самых древних рисунках. Они первыми вымерли из-за изменения (иссушения) климата.
Анри Лот так представлял себе то далекое время, в которое ему позволили заглянуть наскальные рисунки:
«Нам рисовались цветущие долины, леса, болота и звери, жившие когда-то в этом раю. Мы заселяли в нашем воображении эти места разнообразными животными. Добродушные слоны толпились возле воды, шевеля большими ушами. Пугливые носороги спешили к логовищам по узким тропинкам. Жирафы прятали головы в кустах мимозы. По долинам, пощипывая траву, бродили стада антилоп и газелей, находивших отдых под зелеными кронами деревьев. Наконец, мы старались представить себе людей, живших в скальных пещерах: мужчин, занимавшихся подготовкой оружия к охоте и мастерящих себе одежду из шкур, женщин, готовящих пищу или отправляющихся к соседнему водоему купаться или мыть миски».
Рисунки этого периода (фрески) имеют большие размеры. На них люди вырисованы с большой тщательностью. При этом видна татуировка, которая характерна для современных племен Верхнего Нила и Центральной Африки.
Второй период приходится примерно на 3500 год до н. э. Это скотоводческий период. Появились домашние животные, что изображено на фресках. Это крупный рогатый скот, козы, собаки, антилопы, муфлоны. Люди и животные изображены очень естественно. Нарисованы стада с пастухами. Люди изображены в разнообразных одеждах. Они полны красоты, гармонии, изящества. Они даны в движении. То они стреляют по дичи из лука, то сражаются за обладание стадами. Показаны они и собирающимися в группы для участия в танцах.
Дикие животные — слоны, носороги, гиппопотамы, жирафы, лошадиные антилопы, львы, дикие ослы, страусы — нарисованы очень реалистично. Эти животные не могли существовать без тучных пастбищ и очень влажного климата. Так, на одной из фресок изображены три гиппопотама, за которыми охотятся люди в пирогах.
Таким образом, достоверно доказано, что Сахара некогда была обитаемой. От Атлантического побережья вплоть до долины Нила и далее к востоку, в Нубийской пустыне, были обнаружены следы деятельности человека. В Сахаре повсеместно найдены каменные орудия. Они относятся к двум различным периодам, которые отделены друг от друга тысячелетиями. Орудия первого периода появились в эпоху раннего палеолита. Второй период — время неолита. Итак, в глубокой древности в Сахаре было два периода высокой влажности. Тогда в ныне безводных районах существовала жизнь.
Первый влажный период приходится на эпоху раннего палеолита. Сахару в те времена населяли предки современного человека. Их каменные орудия найдены по всей территории Сахары. Все они очень единообразны. После этого периода влажного климата наступил весьма продолжительный период с очень засушливым климатом. Сахара превратилась в огромную пустыню, непригодную для жизни. Всякая растительность исчезла. Эта древняя пустыня была намного больше современной Сахары.
Затем наступил второй влажный период, уже в эпоху неолита. Именно в это время Сахару населяли племена охотников и рыболовов, которые жили на берегах больших рек и озер. Могучие реки в то время прорезали ущелья в горных массивах. Сейчас рек нет, остались только ущелья. Орудия в этот неолитический период очень разнообразны, но встречались они не повсеместно. В районах каменистых и песчаных пустынь их не обнаружили. Основными орудиями были лук и стрелы. Население занималось преимущественно охотой. Как уже говорилось выше, были найдены каменные серпы и зернотерки, также каменные.
Неолит Сахары не уступает по возрасту неолитическим культурам Египта. Более того, ученые полагают, что Сахара (Тибести) была центром, откуда распространялись культурные влияния на Фаюм, Хартум и Танере.
Но в Сахаре второй раз наступил период сухого климата. Периоды влажного климата обнаруживаются и по раскопкам древнейшего города Ур («Ур халдеев») в Месопотамии (современный Южный Ирак). Город находился в междуречье рек Тигра и Евфрата, в 16 км к западу от современного русла Евфрата.
Раскопки «Ура халдеев» проводила экспедиция под началом Леонарда Вулли с 1922 по 1934 год. Было подтверждено то, о чем писал Геродот об Ассирии и Вавилоне. Вавилон был возведен во времена царицы Семирамиды. Геродот приводит описание Вавилонской башни. Ее руины обнаружила экспедиция Вулли.
Вавилон унаследовал высокую культуру от шумеров, которые раньше населяли Ассирию. Государство шумеров располагалось в общей долине рек Тигра и Евфрата. Это была аллювиальная равнина, сложенная из плодородных речных отложений.
Раскопки свидетельствуют о том, что первые поселенцы позднего неолита селились на илистых речных островах, которые лежали среди заболоченных равнин. Были обнаружены и руины дворцов, и царские могилы. Найденные в могилах сокровища говорят о поразительно высокоразвитой цивилизации.
Раскопки дали информацию и об изменении климата. Верхний слой до 19 м состоял из обычной смеси мусора, развалившихся необожженных кирпичей, золы и черепков. В этом слое (горизонте) находились гробницы. В них археологи обнаружили аллювиальные отложения толщиной до 2,5 м. В них не было никаких следов культуры. Затем под аллювием были найдены следы человека. Это были распавшиеся необожженные кирпичи, зола и черепки расписной посуды. Они принадлежали людям позднего неолита. Ниже этого слоя была зеленоватая глина. В ней не было следов деятельности человека. Эта толща формировалась при постепенном заполнении бывшего морского залива на месте единой дельты рек Тигра и Евфрата.
Раскопки, проведенные экспедицией Вулли, однозначно подтверждают, что в позднем неолите здесь был потоп.
В этот период влажный климат был не только в Центральной Сахаре и Месопотамии. Он прослеживается и в Средней Азии.
Особенно большая влажность в Средней Азии была на рубеже IV и III тысячелетий до н. э. Археолог С. П. Толстов пишет, что территории земель «древнего орошения» между горным массивом Султан-Уиздагом на севере, Амударьей на западе и староречьем Суярган на востоке представляли собой в это время обильно обводненную, влажную, болотистую страну, заросшую камышами и лесными зарослями. В это время были затоплены песчаные холмы с постройками, а значительная часть дельты Амударьи была превращена в водоем.
В середине III тысячелетия до н. э. наступил влажный период. Об этом, в частности, свидетельствует снижение уровней Онежского и Ладожского озер, а также заселение освободившейся местности людьми эпохи неолита. При исследовании побережья Ладожского и Онежского озер был обнаружен торф, который залегал на 3,1 м ниже современного уровня Ладоги. Этот торф, по мнению специалистов, образовался в первой половине суббореального периода, то есть 2600 лет до н. э. Значит, в это время уровень воды в Ладоге был на три метра ниже современного. Это подтверждают и исследования Онежского озера. Специалисты обнаружили культурный слой с обломками керамики, который относится к эпохе неолита, ниже современного уровня Онежского озера. На этом же уровне были обнаружены и древесные пни.
В это же самое время в Альпах сокращались ледники. Высоко в горах стали появляться первые поселения. Люди создали дороги через горные перевалы, которые в наше время закрыты ледниками. Данные однозначно свидетельствуют о том, что в этот период торфяники Западного Казахстана, Западной Сибири и Европейской территории бывшего СССР очень сильно усохли. Этот период пониженной увлажненности во второй половине II тысячелетия до н. э. сменился периодом повышенной влажности. При этом уровень Ладожского озера поднялся на 5,5 м выше современного и на 8,6 м выше того, который был в предыдущий период пониженной влажности. Исследования альпийских озер подтверждают наступление в это время влажного климата. Было показано, что в это время все свайные поселения погибли, поскольку они были затоплены при повышении уровня воды в озерах. Древние свайные поселения найдены почти во всех странах Европы. Они представляли собой поселки людей эпохи неолита, которые вырастали на озерах или реках. Жилища сооружали на сваях с настилом. Когда уровень воды сильно поднимался, люди покидали их.
В начале II тысячелетия до н. э. наступил очередной период пониженной влажности. Об этом достоверно свидетельствуют остатки поселений в поймах рек Русской равнины. В обычных условиях в поймах никто не селился, поскольку пойма обязательно будет залита водой. Собственно пойма — это часть долины вдоль реки, которая ежегодно заливается водой. То, что в этих поймах были обнаружены поселения, однозначно говорит о том, что они не заливались водой, поскольку уровень воды в реке значительно понизился.
Поделиться книгой: