Страница 166 из 173
Время развертывания похолодания и оледенения было временем ветрового (эолового) переноса частиц мелкозема (пылеватых, глинистых и песчаных), из которых образовывались лессовые породы. Частицы мелкозема выдувались из разрушающихся пород и участвовали в атмосферной циркуляции. Циклоны теплых месяцев с их восходящими токами воздуха выносили часть мелкозема в атмосферу, запыляя ее. Антициклоны холодных месяцев с их нисходящими приземными ветрами выдували часть мелкозема за пределы пустынь, где он осаждался и давал начало лессовым породам. О реальной силе ветров дают представление черные бури Америки и Евразии, связанные с северным антициклоном. Иногда черные бури за месяц перемещают столько почвенного мелкозема, что на сотнях верст оставляют гряды «черноземных» барханов, которые иногда до крыш засыпают одноэтажные дома селений. Можно представить, какую работу проделывали более сильные и постоянные ветры за многие тысячи лет наступания ледников. Впрочем, толстые покровы лессовых пород показывают это вполне наглядно.
Возвратимся к оледенению, которое, казалось бы, грозило развиваться до бесконечности. Оно действительно привело к глубокому охлаждению всей земной поверхности, в том числе и океанов, являющихся основными регуляторами ее тепла. Повсеместное охлаждение теперь уже сглаживало, ослабляло температурные градиенты между высокими и низкими широтами. Интенсивность атмосферной циркуляции и влагооборота теперь уже уменьшалась. Затраты тепла на испарение стали минимальными, а слабая облачность не мешала яркому сиянию солнца. А оно было действительно ярким даже по сравнению с настоящим временем: атмосфера приобрела почти идеальную прозрачность из-за полного очищения от пыли.
Началось потепление, под натиском которого края ледниковых покровов и горных ледников начали таять и медленно отступать, обводняя и увлажняя пустыни огромными реками и озерами.
Отступание сопровождалось уменьшением отражающей поверхности ледников, а это означало, что земля усваивала все больше солнечного тепла и нагревалась. Нагревание усиливало испарение Н2О и выделение СО2 из океанов, а следовательно, и тепличный эффект. Тепличный эффект способствовал согреванию суши и океанов, сокращая отражающую поверхность ледников. Это вело к дальнейшему потеплению. Таким образом, благодаря обратным связям между процессами отступание ледников и потепление все ускорялось и ускорялось.
Во время отступания ледников бывшие пустынные и засушливые области обводнялись и увлажнялись. Это было время благоденствия органической жизни, время образования мощных почвенно-растительных покровов.
После стаивания ледников и высыхания оставленных ими озер устанавливается сухой и жаркий климат межледниковья. Только климат Арктики был уже холоднее, чем до первого оледенения: северный океан сохранил часть холода ледниковой эпохи.
Цикл первого оледенения замкнулся, но породившие его причины остались почти в прежнем виде. Теми же причинами, теми же процессами были обусловлены и все последующие ледниковые циклы четвертичного периода.
Продолжительность каждого последующего ледникового цикла была короче предыдущего. Иными словами, частота ледниковых циклов возрастала. Это объясняется тем, что каждое последующее межледниковье было холоднее предыдущего ввиду остаточного охлаждения океанов. Понятно, что от более холодного начала путь и время оледенения короче, чем от более теплого начала. Последние уже очень короткие и слабые ледниковые циклы затухли к современной эпохе. К настоящему времени температура океанов стала настолько низкой, что сохраняются льды Арктики и Антарктики. В этом состоянии оледенение начаться не может, так как накопление пыли в стратосфере не происходит (деятельность циклонов составляет лишь три-четыре месяца в году).
Охлаждение земной поверхности от предледниковой эпохи до наших дней выражает общую направленность оледенений. Эта направленность и привела к затуханию ледниковых циклов. Никакая астрономическая причина не объясняет ни этой направленности, ни учащения, ни затухания ледниковых циклов. А ведь еще остается проблема лессов!
Особенности лессовых пород не объясняются просто эоловой деятельностью. Эоловая деятельность была всегда, но лессовые покровы свойственны именно четвертичному периоду. Это понятно: лишь в ледниковые эпохи атмосферная циркуляция была столь напряженной, что ветры проделали огромную разрушающую и транспортирующую работу.
Ярусность лессовых пород связана с ледниковыми циклами: в фазу наступания ледников переносился и накоплялся мелкозем; в фазу отступания климат увлажнялся и образовывался почвенно-растительный покров. Таким образом, каждому ледниковому циклу соответствует свой ярус из лесса и почвы.
Содержание глинистых частиц убывает к верхним ярусам лессов потому, что пустыни постепенно обеднялись наиболее подвижными глинистыми частицами. Не зря остались пустыни с чисто кварцевыми песками, в которых очень мало тонких частичек. Результаты аэрофотосъемок, обобщенные Б. А. Федоровичем, показали, что лессовые покровы залегают в соответствии с ветрами, господствовавшими во время их образования. Это наряду с однородным мелкоземным составом лессовых пород — яркое свидетельство их эолового происхождения.
Попытаемся представить изменение географической обстановки в будущем. Без вмешательства человека происходило бы очень медленное потепление — в равновесии с разрушением горных стран, уменьшением размеров суши и, главное, сокращением пустынь. Но человек сжигает так много угля и нефти, что в атмосфере повышается концентрация углекислого газа. Тепличный эффект уже начал подогревать сушу и океаны. Благодаря подогреванию океанов в атмосфере будет повышаться концентрация паров Н2О и СО2. Это будет усиливать тепличный эффект и общее нагревание земли. Льды Арктики и Антарктики, а вместе с тем и их отражающая поверхность будут постепенно сокращаться. Это ускорит потепление, прогревание океанов и возрастание тепличного эффекта. Следовательно, таяние льдов и общее потепление будут прогрессировать. Циклоны пустынь, видимо, не успевают запылять атмосферу в такой степени, чтобы сдерживать потепление. Но они будут работать четыре, шесть, восемь месяцев в году, и в конце концов настигнут потепление и остановят его. А это уже начальный момент «рядового» оледенения.
Чтобы обоснованно опасаться за свое будущее, человек должен сделать точный расчет. Такой расчет становится возможным при рассмотрении системы «земная поверхность — атмосфера» как системы автоматического регулирования.
Результаты рассмотрения, выполненного в первом приближении, изложены выше. С целью максимального упрощения описаны лишь некоторые процессы, приводящие к изменениям в системе.
При рассмотрении системы «земная поверхность — атмосфера» как системы автоматического регулирования вскрываются внутренние связи и взаимодействия процессов, развивающихся на поверхности планеты. Считается, что «земная поверхность — атмосфера» представляет собой относительно обособленную систему. Факторы, влияющие на ее формирование и развитие, называются входными воздействиями (см. рис.). Реакция системы на входные воздействия называется выходом.
Входными воздействиями являются тектоническая деятельность, сила тяжести, солнечная радиация, вращения Земли и т. д. В результате этих воздействий земная поверхность претерпевает изменения, которые описываются выходными процессами: преобразования рельефа, изменения климата, оледенения, физико-химические и биологические процессы и т. д. Однако процессы в свою очередь воздействуют на земную поверхность, вызывая ее изменение. Таким образом, получается замкнутая система автоматического регулирования. Анализ динамики этой системы позволит с высокой достоверностью определить характер и направление развития среды, в которой мы живем.
Четвертичное оледенение не было единственным в истории Земли. Так, за триста миллионов лет до наших дней разразилось грандиозное пермокарбоновое оледенение. Это оледенение развивалось также после поднятий и увеличения размеров суши. В пределах суши господствовали пустыни. Эоловая деятельность обладала такой энергией и масштабами, что оставила песчано-глинистые отложения толщиной до сотен метров. Все это достаточно сходно с обстановкой четвертичного периода. Видимо, эти оледенения были порождены однотипными причинами и процессами.