Итак, мы выяснили, что на климат влияют колебания солнечной активности. Но разогрев поверхности планеты зависит не только от активности Солнца, но и от положения самой Земли, вспомним Гиппарха: «клима» – это уклон, угол… Другими словами, нагрев зависит от того, под каким углом планета повернет к звезде свою «макушку». С дошкольных лет каждый знает, что Земля крутится вокруг Солнца и вокруг своей оси. Период обращения Земли вокруг своей оси – 24 часа, а вокруг светила – 365 суток с копейками. Но эти два параметра – еще не все характеристики вращения планеты.

Ось вращения, проходящая через Северный и Южный полюсы, – та самая, о которую «трутся спиной медведи», – наклонена к плоскости эклиптики (плоскость обращения Земли вокруг Солнца) под углом в 23,1 градуса. Поэтому школьный глобус всегда «кривой», и никогда вы не отыщете в продаже глобуса, железная ось которого, увенчанная черным пластмассовым шариком, победно торчащим из Северного полюса, была бы перпендикулярна вашему столу. Она всегда наклонена, поскольку отражает существующее в реальности положение планеты.

Земля вращается вокруг светила, подставляя Солнышку то Северный полюс, то Южный, отчего приключаются смены времен года – когда больше солнца попадает на Северный полюс, случается лето в Северном полушарии, а когда на Южный – в южном.

Но 23,1 градуса – это средний угол, под которым ось вращения планеты наклонена к плоскости эклиптики. Угол этот постоянно меняется, гуляет на полтора-два градуса. Это «гуляние» называется нутацией. Когда угол меньше, больше тепла попадает на «макушки», начинают таять полярные шапки. Когда, напротив, угол возрастает, больше тепла приходится на низкие, экваториальные широты и меньше на полярные. И полярные шапки разрастаются. Период нутации – 41 тысяча лет.

Цикл эксцентриситета (сжимание-расширение эллипса орбиты) – 93 000 лет.

А есть еще такая штука, как прецессия – конусообразное колебание оси вращения планеты. Период колебания прецессии – 23 000 лет… В музее бельгийского города Лир экспонируются удивительные механические часы. Они сделаны часовым мастером Луи Зиммером в 1935 году и состоят из нескольких циферблатов. На одном из циферблатов движется самая медленная стрелка в мире – период ее полного оборота как раз составляет 23 000 лет. Увидевший зиммеровские часы Эйнштейн был очень ими впечатлен и тепло поздравил мастера с созданием этого великого прикола…

Так вот, все перечисленные астрономические циклы есть не что иное, как циклы климатических колебаний. Астрономия – наука точная, как часы. И не очень сложная, кстати. Еще во времена Птолемея можно было предсказывать солнечные затмения на сотни лет вперед. Поэтому, казалось бы, зная, с какой точностью работают небесные шестеренки, можно легко предсказывать изменения климата. Увы. Инструменты климатического оркестра звучат какофонически. Колебания разной частоты сложным образом накладываются друг на друга, словно рябь, бегущая по большой волне, и образуют сложную картину возмущения. А уж если учесть, что не только астрономия влияет на климат, картина становится совсем зубодробительной.

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…

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 два-три 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. Даже небезызвестный 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-венгерско-сербо-хорватско-югославский 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, выше не зря упомянул тот вполне очевидный факт, что Миланкович не имел компьютера. И сделал это исключительно для того, чтобы подчеркнуть величие научного подвига этого человека – чтобы рассчитать приток солнечной радиации на разные широты северного полушария, ему потребовалось 12 лет. 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 вод, 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 метров. А когда-то она была равна полутора километрам. Но вопрос о причинах движения земной коры не входит в рассмотрение данной книги. 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…

График климатических колебаний за последние 400 тысяч лет представлен ниже. Пики на нем – это оттепели. Мы живем на последнем пике. За ним должно последовать новое ледниковье.

Однако нас с вами по понятной причине больше интересуют не десятки и сотни тысяч лет и уж тем более не миллионы, а тысячи и считаные сотни лет. То есть короткие климатические колебания, сопоставимые со временем существования цивилизации. А нашей цивилизации, напомню, около пяти тысяч лет. Иными словами, нас интересует та крохотная часть на графике, которая занимает половинку одного деления возле нуля на оси времени. И вот эти вот мелкие дрожания вокруг нуля на температурной оси.

Какие же факторы колеблют климат «по-мелкому»? И насколько вообще чувствительна цивилизация к мелким климатическим колебаниям?

Изменения температуры относительно нынешнего уровня, °С

Длительные периодические провалы на графике – ледниковые периоды. Короткие тепловые вспышки – межледниковые периоды. На графике мы отчетливо видим четыре ледниковых периода и пять межледниковий. Мы живем в самом конце пятого. Обратите также внимание, как резко падает температура при сваливании климата в ледниковый режим. Каких-нибудь 500–1000 лет и планету уже не узнать… Нулем на вертикальной оси обозначена нынешняя климатическая норма. (Если быть точным и придирчивым, то уже не нынешняя, а климатическая норма середины ХХ века.) То есть график показывает не абсолютную температуру, а отклонения среднеглобальной температуры от современного уровня за 400 000 лет.

Одного фактора мы уже коснулись – совсем «по-мелкому» на климат могут влиять 11-летние колебания солнечной активности. Помимо 11-летних существуют и вековые колебания солнечной активности. Возможно, эти вековые колебания связаны с периодом обращения тяжелых планет. Кстати говоря, с теми же тяжелыми планетами связана и вулканическая активность на Земле, также влияющая на климат.

Вулканы – это прыщи на лице планеты…