По холодным следам

Глава VI В дебрях гипотез

Ребенок-почемучка может замучить своими вопросами даже мудреца.

Почему солнце светит? Происходят в нем термоядерные реакции. Почему происходят? Распадаются и создаются атомные ядра. Почему? Почему трава растет? Почему птицы поют?..

Очень каверзный вопрос «почему?». В прежние времена любили отвечать на него просто: «Так бог создал». Позже многие ученые стали утверждать, что в науке важно постичь, как все происходит, а уж «почему» — не столь важно.

Но никакими отговорками не охладить человеческую любознательность.

Ученые задумываются над теми вопросами, которые сами же признавали необязательными для науки. И приходят к интересным выводам. И затевают бесконечные споры. И придумывают новые гипотезы. И обосновывают новые теории.

Для науки нет запретных вопросов. Мудрено заранее догадаться, какая проблема открывает путь к новым идеям.

Таков и вопрос о причинах оледенений. В принципе можно бы и не отвечать на него. Не все ли равно, какие причины? Важно выяснить, как все произошло, в какое время, в какой последовательности.

Ну, а если не удается точно восстановить историю великих оледенений? Если даже не совсем ясно, происходили оледенения разом по всей Земле или в Северном и Южном полушариях поочередно?

Очень важно догадаться о причинах оледенений. Если это связано с неземными силами, тогда оледенения должны наступать регулярно и точно, как календарные даты.

А если они вызываются сочетанием случайностей, то и в оледенениях не будет никакого порядка.

Ледниковые эпохи — время необычайных изменений климата. Узнав, почему случаются такие изменения, можно предсказать их на будущее. Или даже бороться с ними. Размышляя о причинах великих оледенений, ученые не ставили себе каких-то практических целей. Они не собирались управлять климатом. Им просто было интересно разобраться в сложной головоломке, решить мудреную задачу со многими неизвестными. Но чистая любознательность ученых может в конце концов обернуться большой практической пользой для всех людей. Ведь и электричество некогда считалось забавной выдумкой физиков, занимательной игрушкой, а ученым оно казалось любопытным природным явлением, вовсе не связанным с хозяйственными нуждами.

До сих пор некоторые люди смеются над любознательностью ученых. Наука, мол, должна сейчас же приносить практическую пользу. Вот некоторые биологи изучают всяких червячков, букашек, мушек. Тешат свое любопытство. А толк-то от этого какой? Никакого. Червячки не дают молока, букашечки — мяса, а мушек и вовсе не разводить надо, а уничтожать.

А оказывается, с помощью мушек можно получать больше молока и мяса. На мушках очень удобно изучать законы наследственности. Постигнув эти законы, можно выводить новые, наилучшие породы коров, свиней, овец, кур.

Настоящие ученые — это вечные Колумбы, отправляющиеся на поиски новых земель. Колумб плыл в Индию, а открыл Америку. И ученые не всегда достигают той цели, к которой стремятся. Но то, что они открывают, возможно, через несколько лет окажется «новой землей», необычайно обширной и богатой.

Надо только верить науке. И не спешить. Ведь то, что сегодня нам кажется пустой забавой, может завтра обернуться расщепленным атомом или космической ракетой.

«Гипотез предложено много, а где обилие гипотез, там нет хороших гипотез, нет удовлетворительного научного объяснения явлений», — писал геолог И. Д. Лукашевич в статье о причинах ледниковой эпохи (1915 год). Действительно, к тому времени так много появилось гипотез о ледниковой эпохе, что можно было прийти в отчаяние.

Как навести порядок в этом нагромождении противоречивых идей?

Старый испытанный способ — построить гипотезы в «шеренги» по порядку номеров.

Так мы и сделаем.

Всего можно выделить пять групп гипотез о причинах ледниковой эпохи.

В первой объясняется все земными причинами.

Во второй обращается внимание на изменчивость положения Земли относительно Солнца и на колебания скорости вращения ее вокруг своей оси.

В третьей указывается на «солнечные» причины оледенений.

В четвертой группе поиски причин уводят в космические дали.

А к пятой группе относятся «смешанные» гипотезы, учитывающие ряд причин в совокупности.

За последние десятилетия геологи постарались отобрать из гипотез наиболее правдоподобные, но мы познакомимся с основными гипотезами об оледенениях, существовавшими в начале нашего века, некоторые из которых считаются безнадежно устаревшими.

Казалось бы, стоит ли возвращаться к прошлому? Достаточно пересказать то, что признано в настоящее время.

Но раз уж нет окончательного ответа, современные идеи не обязательно окажутся в будущем самыми верными; как знать, не расцветут ли когда-нибудь те гипотезы, которые теперь нам кажутся старыми и убогими?

Множество научных гипотез исчезает бесследно из-за противоречия с фактами. Немало и таких, которые через некоторое время возрождаются, питаемые новыми фактами и идеями. Выделить их наперед невозможно.

Гипотез, объясняющих оледенения земными причинами, очень много. Некоторые из них сложны и требуют длительных пояснений. Такие гипотезы придется пересказать упрощенно.

Во времена Кювье господствовала мысль о постепенном остывании нашей планеты. Ее развивал известный естествоиспытатель Бюффон. Он даже изучал скорость остывания чугунных ядер, чтобы прикинуть, за какой срок мог остыть земной шар (учитывая его огромный диаметр).

Результаты получились очень сомнительными: ведь температура земных глубин до сих пор точно не определена. Сравнение земного шара с чугунным ядром допустимо только с позиций геометрии: подобие облика двух фигур — и только. Чугунный шар находится в атмосфере Земли, а планета — в космосе. В шаре и на планете действуют совершенно разные силы. Например, даже на глубине нескольких десятков километров (тончайшая оболочка Земли, радиус которой превышает шесть тысяч километров) любые самые прочные вещества под гигантским подземным давлением неузнаваемо меняют свои свойства.

Если Земля постепенно остывает, это должно привести в конце концов к великим холодам и оледенениям.

К сожалению, столь простая и убедительная гипотеза столь же просто и убедительно опровергается.

Главное: оледенения сопровождают всю геологическую историю Земли. Следы их наблюдаются в осадках, возраст которых миллиард лет. После очень крупного оледенения, каменноугольно-пермского (двести пятьдесят миллионов лет назад), почти на всей поверхности планеты было тепло. А еще раньше тоже были оледенения.

Но это еще не значит, что Земля образовалась обязательно «холодным путем», при скоплении космической пыли или метеоритов. За последние годы немало известных астрономов (среди них академик В. А. Амбарцумян) пишут о возможном образовании Солнца и планет в результате взрывов ядер галактик.

Космические взрывы непостижимой силы уже много раз наблюдали астрономы. Космос развивается не только медленно, регулярно, но и катастрофически, со взрывами, рождающими новые звезды и, возможно, планеты.

Но если даже Земля была когда-то раскаленной капелькой солнечного вещества, она должна была основательно остыть за первые один-два миллиарда лет своей космической истории (геологическая история Земли начинается со времени образования на ней первых осадочных пород — два-три миллиарда лет назад). Если некоторое остывание Земли продолжалось, то происходило оно все медленнее и, наконец, прекратилось.

От Солнца поступает к поверхности нашей планеты в тысячи раз больше энергии, чем из глубоких недр. За последний миллиард лет (или более) главнейшим «кормильцем» Земли было Солнце. Если солнечное излучение ослабнет хотя бы на сотую долю, это заметнее скажется на природных условиях у поверхности Земли, чем уменьшение теплового потока из недр в два или три раза.

Другая группа земных причин связана с изменчивостью положения полюсов Земли.

Двести лет назад философ Гердер предположил, что полюсы земли перемещаются. Позже эту мысль использовали геологи для объяснения оледенений. Действительно, если бы вдруг Северный полюс переместился в район Скандинавии, то почему бы там не образоваться великим ледникам?

К началу нашего века астрономам удалось установить незначительные колебания земной оси (на десятки метров от среднего положения). Теперь наблюдений ведется так много и они столь точны, что имеются карты перемещения полюсов, и явление это совершенно доказано.

Однако для того, чтобы земная ось отклонилась на двадцать градусов от своего нынешнего положения (как предполагали сторонники этой гипотезы), требуется гигантская космическая сила. Даже обыкновенная юла, вращаясь, приобретает устойчивость. С увеличением массы и скорости вращения устойчивость эта возрастает. Для земного шара она необычайно велика.

Если бы и удалось отклонить ось вращения Земли, за этим последовали бы великие геологические преобразования. Земной шар начал бы сжиматься в одних областях и раздуваться — в других. Начали бы очень быстро вздыматься горные пояса и опускаться впадины морей. Наступила бы эпоха всеобщих катастроф на Земле, а не только ледниковых. Да и сила, способная существенно сдвинуть земную ось, остается неизвестной.

Во времена Гердера была высказана оригинальная мысль, как бы «выворачивающая наизнанку» идею этого философа: земная ось остается неизменной, а перемещаются материки.

В начале нашего века эту мысль геологически обосновал оригинальный ученый, смелый путешественник Альфред Вегенер. С той поры она обычно называется гипотезой Вегенера.

Суть ее в том, что на нашей планете существует земная кора двух типов: континентальная, толщиной сорок — семьдесят километров, и океаническая, сравнительно тонкая (в несколько километров). Ниже находится мантия, плотное вещество которой, под огромным давлением недр, находится как бы в пластичном состоянии. Материки могут плавать в мантии подобно тому, как перемещаются в океане айсберги среди тонких полярных льдов.

По предположению Вегенера, до каменноугольного времени существовал единый материк Пангея («Всеземля») в едином Мировом океане. Позже он раскололся, и части его расплылись, образовав Северную и Южную Америку, Евразию, Африку, Австралию, Антарктиду и цепи островов — как бы обломки материков.

Споры вокруг гипотезы Вегенера не утихают до настоящего времени. Однако она как будто в общем оказалась верной. Во всяком случае, некоторое перемещение континентов теперь признают едва ли не все геологи.

Вегенер (и позже советский геолог Б. Л. Личков) для доказательства своей гипотезы приводил сведения о древних ледниках.

Если взглянуть на карту, где отмечены следы древнего каменноугольно-пермского оледенения, ясно видно, что вырисовывается единая область в Южном полушарии, охватывающая юг Америки, Африки, Индии и часть Австралии. Ледниковые шрамы на скалах подтверждают как будто, что ледники двигались так, словно континенты в то время были соединены вместе.

У гипотезы Вегенера есть немало подтверждающих ее фактов, хотя и есть некоторые сомнительные стороны (например, остается невыясненной сила, разорвавшая материк). Но для объяснения последнего, четвертичного оледенения, она вряд ли пригодна.

За последние один-два миллиона лет континенты почти наверняка существенно не меняли своего положения. По некоторым подсчетам, перемещение континентов должно идти со средней скоростью два — пять сантиметров в год. За два миллиона лет это составит не более пятидесяти километров.

И разве дело только в том, чтобы материк оказался близ полюса? Разве непременно после этого должно начаться оледенение?

В Верхоянске бывают лютые морозы. Здесь, а не на Северном полюсе располагается полюс холода нашего полушария. Ледников в этих краях нет. Для ледников нужен не только холод, но и много «пищи» — атмосферных осадков. В Верхоянске осадков выпадает мало. Ледники здесь таятся под землей.

Поэтому появление великих ледников нередко связывают с общим поднятием суши.

Вверх по склонам гор через каждый километр подъема температура воздуха снижается на пять — семь градусов. На высоких горах круглый год белеют снега. Оттуда в теплые долины стекают ледники.

Даже в тропиках, выше четырех-пяти километров над поверхностью земли, царствует криосфера, холодная оболочка планеты, где вода превращается в лед.

В те геологические периоды, когда поверхность земли в целом невысоко поднимается над уровнем океана, на планете должно быть тепло. А если земная поверхность поднята сравнительно высоко, она приблизится к границе криосферы и начнет охлаждаться.

Около тридцати — пятидесяти миллионов лет назад начались могучие движения земной коры на материках. Подсчитано, что к современной эпохе поверхность суши поднялась на 300–600 метров.

Возникали высокие горные хребты (Гималаи, Альпы, Кавказ, Кордильеры).

Они, достигая холодных слоев воздуха, отдавали им тепло, накопленное землей.

Общее поднятие суши увеличивает ее площадь за счет сокращения поверхности морей и океанов. Вода — хороший аккумулятор тепла. Она задерживает солнечную энергию дольше, чем суша. Поэтому с уменьшением водной поверхности на Земле должно холодать.

Горы влияют на течение воздушных потоков, преграждая им путь или отклоняя их в сторону.

В тропической зоне солнечные лучи разогревают воздух. Теплые потоки поднимаются вверх и направляются к полюсам. Они стремятся распределить солнечное тепло по всей поверхности планеты.

Если бы Земля была совершенно гладкой и равномерно покрыта водой, воздушные потоки преуспели бы в своем «благородном деле», выравнивая температуры поверхности планеты. Но это не происходит. Горные хребты, имеющие широтное направление, преграждают путь теплому и влажному воздуху тропиков. За Гималайской стеной находится великая сухая и холодная пустыня Гоби. В Сибири сухо и морозно.

Общее поднятие суши и воздымание горных хребтов могут вызвать похолодание на Земле.

Ну, а если в четвертичный период было несколько ледниковых и межледниковых эпох? Не могла же поверхность земли так часто колебаться вверх-вниз, а океаны так стремительно увеличивать и сокращать свою площадь!

Даже если великое наступление ледников в Северной Америке и Евразии прошло один раз за последний миллион лет, то и тогда общее поднятие и опускание суши выглядит неправдоподобно быстрым.

Как известно, для рождения и роста ледников одного мороза недостаточно. Требуется еще много атмосферных осадков.

Существует мнение (подкрепленное графиками и расчетами), что для появления в Скандинавии мощных ледников достаточно растопить белый панцирь Северного Ледовитого океана!

Выходит и вовсе странно: некоторое потепление у полюса должно привести к ледниковой эпохе.

Обосновывается эта идея так. Когда исчезнет лед на Северном океане, воды его начнут усиленно испаряться. Пар станет осаждаться на берегах океана дождем и снегом. Слой зимних снегов будет велик. За полярное лето он не успеет растаять. Возникнут ледники.

Основная мысль тут правильная: без обильных осадков не может быть великих ледников. Но ведь и холода тоже нужны!

А возможно, как раз наоборот: ледниковое время началось именно тогда, когда Северный океан стал Ледовитым.

Это мнение поддерживает академик К. К. Марков. «На протяжении кайнозойской эры, — пишет он, — очертания материков изменились таким образом, что увеличилась изоляция арктического бассейна. Поступление в него теплых атлантических и тихоокеанских вод сократилось, уменьшился вынос льда.

Постепенно Арктический бассейн превратился в Северный Ледовитый океан, а его поверхность стала самостоятельным фактором дальнейшего охлаждения. Альбедо (отражающая способность) поверхности льда вчетверо больше среднего альбедо Земли, не покрытой льдом. Благодаря увеличению среднего альбедо Земли, ее поверхность дополнительно охладилась. Весьма вероятно, что замерзание Арктического бассейна началось не в плейстоцене, а ранее».

На первый взгляд такая точка зрения прямо противоположна предыдущей и они взаимно исключают друг друга. Но дело обстоит сложнее. Обе могут взаимно дополняться. То есть ледниковый период не может продолжаться без замерзания и оттаивания Северного океана. Но об этом мы еще будем говорить подробнее.

Связывают великие ледники и с атмосферными причинами.

Криосфера находится преимущественно в воздушной оболочке нашей планеты. Нельзя ли объяснить расширение криосферы какими-нибудь изменениями воздушного океана?

Предположим, из-за активных извержений вулканов значительно повысилось содержание вулканической пыли в атмосфере. Она будет рассеивать часть солнечных лучей и снижать температуру воздуха в низах тропосферы.

В 1912 году взорвался вулкан Катмаи на Аляске, выбросив двадцать один кубический километр пыли и пепла. После этого в Калифорнии и в Алжире было отмечено ослабление интенсивности солнечного излучения на двадцать процентов.

Известный климатолог Брукс высказал мнение, что все холодные годы, начиная с XVIII века, следовали за крупными извержениями вулканов. Вообще о похолоданиях, связанных с атмосферной пылью, известно немало.

Так, еще до революции, в Сибири после особенно больших лесных пожаров (воздух целых три месяца был мутен из-за дыма и пепла), средние годовые температуры снизились на 2–3 градуса.

Однако разные вещи — вызвать годовые похолодания или повлиять на климат целого геологического периода. Пыль в атмосфере долго не держится (стратосфера слишком разрежена, а тропосфера достаточно скоро очищается дождями и снегом). К тому же четвертичный период вовсе не отличается необычайной активностью вулканов. Доказывают это материалы, собранные Бруксом. Он подсчитал, сколько содержится вулканических пород среди отложений различных геологических периодов. Оказалось, продуктов вулканической деятельности особенно много в карбоне-перми и эоцене. А оледенения были в кембрии, карбоне-перми и в четвертичное время.

Значит, оледенения непосредственно не связаны с вулканической активностью. Единственным исключением может быть оледенение, происходившее в конце карбона и начале перми.

Изменения химического состава атмосферы тоже могут заметно влиять на климат.

Особую роль в атмосфере играет углекислый газ. Он задерживает часть солнечных лучей и способствует «оттеплению» поверхности Земли. По некоторым подсчетам, уменьшение содержания углекислоты в атмосфере в два раза должно понизить среднегодовые температуры в средних широтах на четыре-пять градусов. А увеличение содержания углекислоты в два-три раза подняло бы температуру приполярных областей на восемь-девять градусов.

Много углекислого газа поступает в атмосферу через жерла вулканов. Усиление вулканической деятельности поэтому должно охлаждать атмосферу (обилие пыли) и оттеплять ее (обилие углекислоты).

Возможно, последствия этих двух явлений взаимно уничтожаются.

Но и тут, пожалуй, дело обстоит сложней.

Во-первых, нельзя забывать, что при увеличении содержания углекислого газа в атмосфере он будет усиленно поглощаться водами океанов (до установления газового равновесия в воздухе и воде). Во-вторых, углекислый газ является пищей для растений и некоторых простейших и беспозвоночных животных. Они тоже будут стремиться «выесть» излишки атмосферной углекислоты. Отмирая, эти организмы будут захоронять соединения, содержащие углерод и кислород.

Если атмосфера обогатится углекислым газом, за этим последует расцвет растений и животных, питающихся им. Позже, когда будут «съедены» запасы этого соединения, атмосфера заметно им обеднеет. Недостаток углекислоты нарушит тепловое равновесие в атмосфере в сторону общего похолодания.

В таком виде гипотеза выглядит довольно внушительно. Перед эпохами оледенений действительно наблюдалось некоторое усиление активности вулканов и расцвет растений или животных, поглощающих углекислоту. Так было в силуре (перед нижнедевонским оледенением), в карбоне, в плиоцене (незадолго до современной ледниковой эпохи). Правда, неясным остается вопрос с оледенением в кембрийское время. Но вполне возможно, что прежде него находились в расцвете микробы, питавшиеся углекислотой и не оставившие после себя явных остатков, как это случалось позже с многими скелетными животными и растениями.

Но и тут не совсем ясно: если были неоднократные наступления четвертичных ледников, то как связать это с колебаниями химического состава атмосферы? Почему могли происходить такие колебания? Непонятно…

И наконец, некоторые ученые связывают изменение климата с жизнью Мирового океана.

Известно, как сильно влияют морские теплые и холодные течения на климат прилегающих участков суши (благодаря Гольфстриму климат Скандинавии значительно мягче, чем на тех же широтах в Сибири). Направление морских течений может периодически меняться при опусканиях или поднятиях значительных территорий по берегам морей, или при переменах течения атмосферного воздуха, или при образовании новых архипелагов и т. д. Тогда изменяются климатические условия на значительных территориях. И, скажем, отсутствие Гольфстрима настолько охладит Скандинавию, что здесь вырастут ледники.

Имеются гипотезы, связывающие похолодание климата с изменением солености Мирового океана, гидросферы. В простейшем случае, если некогда общая соленость океанических вод была ниже, чем теперь, они должны были бы замерзать при температурах чуть ниже нуля. Это могло бы объяснить существование древнейших оледенений. Однако и ныне, при значительной солености океана, продолжается ледниковая эпоха.

Конечно, влияние океанических течений на климат суши велико. Но вряд ли оно может играть главную роль. Ведь оледенения охватывали огромные территории континентов, порой удаленные на тысячи километров от океанов. Да и сама смена океанических течений предполагает какие-то предшествующие события (подъемы и опускания суши, расползание материков и т. п.). Значит, эта гипотеза сводится, в конце концов, к какой-нибудь из тех, о которых мы говорили ранее.

Все гипотезы о земных причинах оледенения имеют один общий недостаток. Они не объясняют, почему же произошли на Земле те или другие изменения. Почему вдруг стали особенно часто и мощно извергаться вулканы? Почему перемещаются материки? Почему вздымается суша или опускаются океанические впадины? Почему образуются горные цепи?

Издавна ищут геологи ответы на такие вопросы. И до сих пор окончательных ответов не найдено. Неясно даже, какие силы в основном направляют развитие земной поверхности: внутренние или внешние.

Из внутренних сил обычно предполагаются две: энергия радиоактивного распада и течения вещества мантии Земли.

Энергия распада радиоактивных элементов, содержащихся главным образом в земной коре, действительно велика. Но достаточно ли ее, чтобы расплавлять горные породы, вспучивать возвышенности, создавать вулканы?

Поток тепла из недр, как показали многочисленные измерения, примерно одинаков на континентах и в океанах. Континентальная земная кора содержит значительно больше радиоактивных элементов, чем океаническая. Значит, тепло земных недр вряд ли существенно связано с имеющимися там радиоактивными элементами.

Известны богатые урановые месторождения, где содержание радиоактивных элементов в тысячи раз выше среднего для земной коры. А ведь горные породы на этих месторождениях не расплавлены.

Возможно, в далеком прошлом, когда многие радиоактивные элементы еще не успели распасться, общее содержание их в земной коре значительно превышало нынешнее. Энергия их распада заметно сказывалась на жизни поверхности Земли. Но на последние полмиллиарда лет, во всяком случае, радиоактивная энергия недр вряд ли играла большую роль в геологических процессах.

О потоках вещества мантии Земли нам и вовсе ничего не известно. Возможно, они существуют. Возможно, их и вовсе нет. Возможно, они вызывают поднятия гор и опускание дна морей. А возможно, именно колебания поверхности Земли влияют на мантию и заставляют ее течь…

Можно исходить из некоторых более общих соображений.

В физике существует второе начало термодинамики. Для нашего случая суть его можно выразить просто: внутренние силы Земли должны со временем ослабевать. Если бы только они вызывали движения земной поверхности, то движения эти становились бы все слабее и слабее. Уменьшалось бы количество накопленных осадков. И вообще бы жизнь земной коры постепенно затухала.

Однако этого нет. Напротив, геологические процессы, пожалуй, увеличивают со временем свою активность. Во всяком случае, о затухании их не может быть и речи.

Значит, Земля «питается» энергией, поступающей от каких-то внешних источников.

Каким же, образом происходит это питание? Для ответа следует обратиться к астрономам.

На Землю воздействуют силы притяжения Луны и Солнца. Приливы возникают не только в морях и океанах, но и в каменной массе планеты. Временами приливы достигают особой силы. Однако и тогда они остаются сравнительно слабыми и кратковременными для того, чтобы вызвать значительные изменения рельефа Земли или даже морских течений.

Существеннее может быть влияние неравномерности вращения Земли вокруг своей оси. Замедляется вращение притяжением Луны и Солнца и даже перемещением гигантских потоков воздуха в тропосфере или изменениями в верхних слоях атмосферы и в ионосфере, связанными со вспышками солнечной активности.

При огромной массе нашей планеты даже незначительное ускорение или замедление скорости ее вращения высвобождает колоссальное количество энергии. Ее вполне хватает на то, чтобы сдвигать материки, коробить земную поверхность, менять направление потоков атмосферного воздуха, вызывать землетрясения и вулканические извержения.

С помощью одной лишь этой гипотезы нельзя еще объяснить наступление ледникового времени. Зато она поясняет возможную причину «первого толчка». Цепь дальнейших явлений, приведших к ледникам, требуется достраивать с помощью каких-нибудь иных, «земных» гипотез.

Особенно детально разработана и пользуется немалой популярностью гипотеза, которую связывают с именем югославского астронома Миланковича. Она сравнительно сложна, и мы не будем углубляться в ее детали. Суть ее такова.

Как известно, Земля вращается вокруг Солнца по эллипсу. Расстояние от нее до светила то увеличивается, то сокращается. От этого и солнечной энергии поступает на Землю то чуточку больше, то меньше.

Кроме того, Земля напоминает юлу, которая, кружась, плавно покачивается из стороны в сторону. От этого периодически сильнее нагреваются солнцем то одни территории, то другие (в зависимости от угла падения солнечных лучей).

От этих и некоторых других причин для каждого района из века в век изменяется количество солнечного тепла. Чередуются похолодания и потепления.

Миланкович построил график, на котором показал, как изменялось со временем количество солнечного тепла для определенной широты Северного и Южного полушария в зависимости от положения Земли относительно Солнца. И прежде такие графики составлялись учеными, однако материалы Миланковича считаются наиболее полными и обоснованными.

Кривые солнечной радиации Миланковича охватывают почти весь четвертичный период. Согласно им, в Северном полушарии 230 600 лет назад было холодное лето. То же было и 20 300 лет назад. И, между прочим, некоторые геологи именно к этим тысячелетиям относят наиболее мощные оледенения.

На графиках Миланковича максимум похолоданий повторяется приблизительно каждые сорок тысяч лет. Геологическими данными это не подтверждается. Правда, Миланкович уточнил: оледенениям благоприятствуют годы с холодным летом и теплой зимой. Но и в таком случае должно было бы произойти девять великих оледенений за последние шестьсот тысяч лет.

Некоторые ученые обобщили кривые и составили более грубую схему, которая, в общем-то, хорошо согласуется с альпийской схемой оледенений Альбрехта Пенка.

И все-таки как ни привлекательны графики астрономов, есть у них серьезные изъяны. Астрономы не учитывают каких-то главных причин оледенения, хотя точно определяют второстепенные причины.

Почему же изменение положения Земли относительно Солнца нельзя считать основной причиной оледенений?

Вспомните, что до четвертичного периода климат Земли в общем был теплым. Периоды великих оледенений бывают на планете сравнительно редко. Положение Земли относительно Солнца менялось и до ледникового периода. Но ледники тогда не возникали.

Есть и другие возражения против гипотезы Миланковича, но это — главное. Если уж и привлекать астрономические причины для объяснения оледенений, то только как второстепенные, а не основные.

Однако, кроме периодических явлений, существуют и непериодические, которые тоже могли бы существенно влиять на климат планеты.

Было высказано предположение, что Луна некогда (на ранних этапах геологической истории) отделилась от Земли. От этого Земля бы уменьшилась в размерах, и пропорционально возросла бы скорость ее вращения. Солнечное тепло равномернее бы распространялось по поверхности планеты. Возможно, и расстояние от Земли до Солнца в прошлом было меньше, чем теперь. Не этим ли объясняется господство теплых климатов на протяжении почти всей геологической истории?

Или еще одна причина. Если земная ось в прошлом была наклонена на тридцать пять градусов к плоскости вращения планеты вокруг Солнца, то все широты получали бы приблизительно равное количество солнечного тепла. Тогда бы повсюду господствовал субтропический климат. А изменения наклона оси могли бы приводить к ледниковым эпохам.

Все эти гипотезы трудно и доказать и отвергнуть.

Ночью в небе мерцают звезды. Это оптический обман, нечто вроде миража. Но большинство звезд действительно пульсирует. Их пульс слишком медлен или слишком быстр для того, чтобы его можно было заметить глазом.

Возможно, излучение всех звезд — переменное. Только колебания звездной активности порой слишком слабы или слишком медленны (период колебания — века, тысячелетия), и приборы не в силах еще их уловить.

Наше Солнце относится к разряду переменных звезд. Вполне доказана одиннадцатилетняя ритмичность его излучения. В целом излучение Солнца изменяется ничтожно, такими колебаниями можно было бы пренебречь. Зато резко возрастает интенсивность его излучения на коротких волнах. Именно это излучение и вызывает целую серию процессов на Земле. В первую очередь реагируют на них радиационные пояса Земли, уходящие далеко в космос. Затем приходит черед верхам атмосферы (в частности, расцветают полярные сияния), и, наконец, отзываются на солнечную активность тропосфера и гидросфера (например, образуются циклоны) и вместе с ними живые существа.

По-видимому, существуют, кроме одиннадцатилетних, и более длительные ритмы солнечной активности. Если так, то с заманчивой простотой можно объяснить наступление всепланетных похолоданий длительным уменьшением солнечной активности.

Солнечные ритмы очень не просто влияют на климат нашей планеты. Нелегко отыскивать следы влияния на Землю возможных долгопериодичных колебаний излучения Солнца.

Географ А. В. Шнитников в своих работах обосновывает существование климатического ритма с периодом около тысячи восьмисот лет. Через этот промежуток времени, возможно, наступают эпохи повышенной увлажненности материков Северного полушария (эпохи потопов, «малые ледниковые эпохи»). Только не совсем ясно, то ли отражаются тут солнечные колебания, то ли действуют какие-нибудь иные причины. О более длительных колебаниях и вовсе трудно судить. Существование такого климатического ритма еще нельзя считать доказанным.

Некоторые астрогеологи (ученые, изучающие влияние космических сил на Землю) убеждены, что великие климатические изменения на Земле связаны, безусловно, с солнечными воздействиями.

«Мы считаем, — писал советский астрогеолог М. С. Эйгенсон, — что по крайней мере некоторые холодные, в частности ледниковые, периоды в истории Земли могли быть геофизическим эффектом длительно (на тысячи или миллионы лет и более) ослабленной (нулевой) солнечной активности». Дело, стало быть, сводится не просто к уменьшению солнечного тепла, но, главное, к очень слабым перемещениям потоков атмосферного воздуха и океанических вод. Солнечное тепло очень неравномерно распространялось по поверхности Земли. Где-то сильно теплело, где-то холодало… Ведь солнечная активность, как считается, усиливает общую циркуляцию атмосферы.

«Наоборот, некоторые теплые, межледниковые эпохи, — продолжает Эйгенсон, — по нашему предположению, были нормальными эпохами весьма активного вмешательства этой великой — и новой для научного познания — силы природы в управление земными делами… В эти теплые эпохи шел интенсивный теплообмен и воздухообмен между полярными холодильниками и тропическим нагревателем, в результате чего температуры выравнивались… При этом… климат в среднем теплел, потому что площадь полярных шапок меньше площади экваториального пояса».

Английский метеоролог Симпсон попытался оценить влияние на климат крупных колебаний солнечной активности.

Предположим, началось усиление солнечной радиации. Средняя температура на Земле повысится. Усилится испарение, увеличится облачность и количество выпадающих осадков. Активизируются движения воздушных потоков и вихрей в атмосфере. В северных районах начнет расти снеговой покров, а на горных склонах — ледники. Значит, некоторое потепление Земли вызовет ледниковую эпоху.

При дальнейшем усилении солнечного излучения начнется таяние снега и льда. Наступит теплое и влажное межледниковье.

Когда солнечная активность начнет затухать, все повторится в обратном порядке. Похолодает. Грянет новая ледниковая эпоха.

Но к моменту, когда солнечная активность ослабнет и заметно уменьшится поступление солнечного тепла, климат Земли, в общем, станет холодным и сухим. А в холодном сухом климате ледники не растут (вспомните Сибирь). Значит, вернется своеобразная межледниковая эпоха: холодная и сухая.

Новая волна солнечной активности повторит все заново. Значит, чтобы вызвать четыре ледниковых эпохи, достаточно всего лишь два солнечных всплеска…

Существование длительного холодного и сухого межледниковья не подтверждается геологическими данными Схема Симеона выглядит как-то абстрактно. И неясно, почему вдруг Солнце дважды за четвертичный период резко увеличивало свою активность, а многие миллионы лет не делало ничего подобного.

Очень простое предположение: Солнечная система в своем галактическом путешествии минует более или менее теплые участки космического пространства. Только вот не обнаружено еще в космосе теплых и холодных мест. Значит, гипотеза остается совершенно недоказанной.

Другая гипотеза: периодически меняется интенсивность излучения Млечного Пути, нашей Галактики. Шестьдесят лет прошло с той поры, когда было впервые высказано это мнение. Никаких прямых подтверждений ему не получено.

Однако появились некоторые косвенные подтверждения этой гипотезы. За последнее время астрономы обнаружили, что ядра некоторых галактик очень активны. Наблюдались колоссальные, мощностью в миллионы солнц, извержения звездного вещества из галактических ядер. Такие процессы, возможно, не редкостные фейерверки космоса, а характерные черты, глубокие закономерности его жизни. Галактики могут пульсировать, подобно звездам… И все-таки нельзя забывать, что нет прямых доказательств влияния излучения Галактики на климат Земли.

В начале нашего века была предложена еще одна гипотеза. В межзвездном пространстве «тихо бродят без следа облаков неуловимых волокнистые стада». Облака космической пыли! Когда Солнечная система мчится сквозь них, прозрачность космоса уменьшается. Космическая пыль поглощает и рассеивает часть солнечных лучей, предназначенных Земле. Планета охлаждается.

Когда в туманности случаются просветы, на Землю падает неослабленный поток солнечного тепла. Ледниковая эпоха сменяется теплым межледниковьем.

«Изложенная гипотеза, — писал известный советский климатолог, географ и биолог Л. С. Берг, — по моему мнению, наилучше объясняет чередование геологических климатов».

Последующие математические расчеты опровергли гипотезу. Выяснилось, что плотность космических туманностей очень мала. На сравнительно коротком расстоянии от Земли до Солнца влияние пыли почти не сказывается.

Другие исследователи связывают с неоднородностью космического пространства повышение, а не ослабление солнечных излучений. Если космические облака содержат водород — горючее для термоядерных реакций, — проходя сквозь них, Солнце будет «разгораться» ярче. Тогда холодные эпохи будут вызваны «прогалинами» в космических водородных облаках.

И наконец, имеется еще одна гипотеза. Ее обосновал один из основателей астрогеологии Б. Л. Личков. По его мнению, один оборот Земли вокруг центра Галактики — так называемый галактический год, продолжительностью около ста пятидесяти миллионов лет, — можно разделить на несколько этапов. На протяжении одного из них Солнечная система (в частности, наша Земля) испытывает влияние повышенных гравитационных сил (сил притяжения) со стороны окружающих звезд и галактик. На другом этапе гравитационные силы ослабевают.

Земля в связи с этим испытывает поочередные сжатия и расширения (они особенно ярко проявляются в определенных поясах, «критических широтах» планеты). Происходит усиленное горообразование и целый ряд процессов, приводящих в конце концов к ледниковым эпохам.

В этой гипотезе заманчиво то, что она учитывает не только климатические изменения, но и другие геологические процессы. Например, по Личкову, на определенные «сезоны» галактического года приходятся эпохи, во время которых происходили массовые вымирания живых организмов на Земле. Эти эпохи, заставляющие вспомнить теорию катастроф Кювье, действительно происходили в геологической истории (хотя и в тысячи раз «спокойнее», чем предполагал Кювье). До сих пор они окончательно не объяснены.

И все-таки трудно принять идею галактического года. Самое главное: эпохи «катастроф» (или, как принято сейчас называть, диастрофизма) происходят не регулярно в истории Земли. Ближе к нашему времени они учащаются. Или это вызвано неравномерностью хода наших «галактических часов» (то есть ускорением вращения Галактики или перемещением Солнечной системы ближе к ее ядру), или гипотеза не верна.

Среди ученых ярко выраженным даром пророчества наделены астрономы. Это их давняя привилегия. Недаром первые халдейские астрономы считались чародеями.

В древних китайских рукописях упомянуты два астронома, казненные за то, что не сумели точно предсказать солнечное затмение. Случилось это за две тысячи лет до нашей эры.

О неудачливых геологах-предсказателях ничего подобного как будто не писали. Если бы геологов карали столь строго за неточные предсказания, профессия геолога годилась бы только для самоубийц.

Движения небесных тел изумительно точны. По ним часы проверяют. С жизнью Земли все несравненно сложнее. Здесь переплетается так много различных геологических и космических сил, закономерных и случайных событий, что учесть и точно оценить их нет никакой возможности. Сколько противоречивых факторов влияет на климат планеты! И общая площадь суши, и новые моря и горы, и течения в атмосфере и океане, и Солнце, и Луна, и наклон земной оси, и звезды, и Галактика… всего не перечесть. Много еще остается неразгаданного в геологическом прошлом нашей планеты. Основания для предсказаний слишком ненадежны.

Даже наш беглый обзор гипотез о причинах ледникового периода показал, что вряд ли можно из них выбрать одну основополагающую, непротиворечивую и объясняющую все полностью. Значит, остается испытать различные сочетания гипотез. Этих сочетаний можно придумать очень много. Обсуждать их мы, конечно, не будем.

Еще шестьдесят лет назад И. Д. Лукашевич постарался объяснить наступление ледникового периода несколькими причинами.

Общее охлаждение Земли, начавшееся задолго до ледникового времени, он связывал с ослаблением солнечной радиации (предлагал и другой вариант: уменьшение атмосферной оболочки Земли — «воздушного одеяла» — благодаря рассеиванию из нее в космос водорода и гелия).

На фоне общего похолодания резко проявились колебания климатов. Они были вызваны широкими наступлениями моря на сушу (отчего температура суши повышалась) и отступлениями моря, приводящими к понижению температуры и некоторому усилению атмосферных осадков, благодаря стоку в океаны сравнительно теплых вод из морских бассейнов.

Незначительное общее охлаждение Земли сопровождалось резким падением температуры полярных областей. В тропиках обильные водяные пары атмосферы способствуют сохранению тепла.

К полюсам влажность воздуха значительно падает, и поэтому охлаждение идет сильнее.

Усугубилось похолодание общим подъемом суши.

Лукашевич подчеркнул главные причины: «Небольшое общее охлаждение Земли, резкое падение температуры в ее полярных странах и наличность огромных масс теплой воды в океанах — вот те обстоятельства, которые вызвали в плейстоцене обширное оледенение суши».

Любопытно, что Лукашевич говорит об одном-единственном оледенении. Если ж ледники наступали неоднократно, объяснение Лукашевича должно выглядеть очень неубедительным.

Казалось бы, за последние десятилетия наука ушла так далеко вперед, так много теперь ведется метеорологических наблюдений — на всех морях и океанах, на всех континентах и даже высоко в космосе, с помощью специальных космических ракет и лабораторий-спутников, что уж столь важный вопрос (причины великих климатических перемен на Земле) должен выясниться.

И все-таки до сих пор ученые не могут прийти к единогласию даже по ряду важнейших вопросов.

Географ академик К. К. Марков указывает: «Надо прежде всего проанализировать изменение географических особенностей самой земной поверхности, а не торопиться прибегать к астрономическим и космическим гипотезам».

Мнение американского ученого Э. Дж. Эпика прямо противоположное: «При нормальном развитии звезды, подобной Солнцу, превращение водорода в гелий в ее недрах совместно с диффузией газа должно создавать зоны неустойчивости и перемешивания. Это в свою очередь приводит к временному ослаблению солнечного излучения и вызывает на Земле оледенение. При восстановлении равновесия на Солнце интенсивность излучения вновь возрастает и возвращается теплый климат».

Советский климатолог М. И. Будыко утверждает: «Можно полагать влияние длительных колебаний вулканической активности вероятным фактором развития оледенений. Это заключение подтверждается соответствием основных эпох четвертичных оледенений периодам значительного усилия вулканической активности…»

Другой ученый, П. М. Борисов, дополняет: «Необходимо признать, что причинами частых и крупномасштабных изменений климата в четвертичном периоде являются звенья длинной цепи. Она берет начало в деятельности Солнца и замыкается в физико-географических особенностях земной поверхности…»

Вот ведь как получается: не выяснено даже, какие основные силы вызывают оледенения: космические или земные. А выяснить это важно не столько для познания прошлого, сколько ради прогнозов на будущее.

Наиболее уверенно судят о грядущих изменениях на Земле ученые, связывающие изменения климата (или вообще основные геологические процессы) с астрономическими явлениями. Они рассчитывают на теплое и солнечное будущее.

В Галактике наша Солнечная система движется в районы, где количество темных туманностей меньше. Если они вызывают оледенение, у нас потеплеет. Если же дело в волнах многовековых колебаний солнечной активности, то и тогда должно продолжаться потепление, которое уничтожило бы последний ледниковый покров в Северном полушарии.

Однако, если верить графику Миланковича, впереди маячит бледный призрак будущего оледенения или, по крайней мере, значительного похолодания.

Анализ земных причин оледенения приводит к не менее грустным выводам. Продолжаются в наше время движения суши и океанического дна. Сравнительно велико в атмосфере количество вулканической пыли (к ней еще добавилась наша хозяйственная). Кроме того, древние оледенения длились несколько миллионов лет. Не столько ли времени придется, и нам дожидаться конца ледникового периода?..

Итак, на ближайшие тысячелетия прогноз неопределенный. И ничего тут странного нет. Даже точное предсказание погоды на завтра — задача головоломная. Не решить ее полностью и с помощью «умных машин». Вмешаться могут случайности: лесные пожары, взрывы вулканов, вспышки на Солнце… Что уж говорить о предсказаниях на тысячелетия вперед!

Правда, мудрый Ходжа Насреддин любил уверенно судить о далеком будущем, рассчитывая, что или сам до него не доживет, или помрут те, для кого он пророчит, или вообще забудутся предсказания. Но когда речь идет о всей Земле и о всем человечестве, цена ошибок не столь уж мала.

Людям надо уточнять будущее не из любопытства. Сейчас, вооруженные всесильной техникой, мы приобретаем власть над Землей. И одновременно вынуждены быть исключительно осторожными и предусмотрительными. Потому что теперь даже наша малая ошибка может обернуться большой бедой.

Если даже впереди нас ждет очередная ледниковая эпоха, каковы бы ни были ее причины, людям под силу бороться с оледенениями или, во всяком случае, значительно ослабить их…