ПАЛЕОКЛИМАТОЛОГИЯ

ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА ЗЕМЛИ. Гипотезы Эпика и Симпсона

Первичные изменения солнечной радиации, связанные с переменной деятельностью Солнца, лежат в основе известных гипотез Эпика и Симпсона, привлекающих в настоящее время наибольшее число сторонников.

Гипотеза Эпика

Предполагается, что при 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, следствием чего является охлаждение климата Земли. При восстановлении равновесия на Солнце интенсивность излучения вновь возрастает, и на Земле возвращается теплый климат. Многократные повторения этих процессов, имеющих характер своеобразных «мерцаний» Солнца, очевидно, и были причиной периодического возвращения ледниковых эпох [Эпик, 1961].

Основным недостатком гипотезы Эпика является отсутствие каких-либо наблюдений и теоретических расчетов, подтверждающих существование «мерцаний» Солнца. Неясно и климатическое значение колебаний солнечной радиации продолжительностью в сотни тысяч лет. Известно лишь влияние, оказываемое на климат короткопериодическими изменениями излучения, связанными с циклами развития солнечных пятен. Замечено, например, что с периодами интенсивного образования солнечных пятен совпадают усиления волнений земной атмосферы и увеличения количеств дождевых осадков.

Вообще следует сказать, что поскольку Солнце является, по существу, единственным источником энергии атмосферных процессов, поиски причин периодических изменений климата в колебаниях солнечной радиации представляются наиболее перспективными.

Гипотеза Симпсона

Согласно этой гипотезе оледенения связываются не с ослаблениями солнечной радиации, а, наоборот, с ее усилениями. Увеличение солнечной постоянной на 10% достаточно для того, чтобы существенно повысить температуру земной поверхности, увеличить испарение с океанов и сформировать плотный облачный покров. Нагревание земной поверхности, по Симпсону, должно происходить неравномерно в низких и высоких широтах, следствием чего явятся возрастание температурного градиента экватор — полюс и соответственно усиление атмосферной циркуляции, которая дополнительно повышает испарение, влажность, образование облаков и выпадение осадков.

Увеличение количества осадков, большей частью зимой в виде снега, и прохладное лето, при котором выпавший снег не успевает растаять полностью, способствуют росту ледников в высоких широтах и на возвышенностях ( 19). Вместе с тем возросшая отражательная способность облачного покрова исключает возможность значительного повышения температуры соответственно увеличивающейся радиации. Когда же приток солнечной радиации приближается к максимуму и температура приземных слоев атмосферы повышается настолько, что испарение и таяние начинают превосходить ежегодные накопления снега, ледники вследствие этого начинают сокращаться и исчезать. При максимуме солнечной радиации ледниковая эпоха сменяется теплым влажным межледни-

Переход к фазе ослабления солнечной радиации сопровождается возрождением влажного прохладного климата и очередным оледенением. Однако с приближением к минимуму радиации испарение вследствие понизившейся температуры снова ослабевает, уменьшаются осадки и ледники лишаются значительной части снегового питания, в результате рост ледников приостанавливается, а затем следует их деградация. Наступает новая межледниковая эпоха, но холодная и сухая. Когда интенсивность радиации снова начнет повышаться, все процессы повторятся, но в обратной последовательности. Таким образом, по Симпсону, как ледниковые эпохи, так и разделившие их межледниковья, были различными по климату: одни холодными, другие теплыми. Причем в холодные межледниковья температура могла быть даже более низкой, чем в теплую ледниковую фазу.

Самым слабым местом в гипотезе Симпсона является допущение холодного сухого межледниковья, приходящегося на минимумы солнечной радиации. Таким межледниковьем, по расчетам автора гипотезы, должно быть миндель- рисское. Однако геологические данные показывают противоположное состояние: миндель-рисский интрагляциал был теплее и влажнее следовавшего за ним рисс-вюрмского. Сторонники гипотезы Симпсона — американские астрономы X. Уиллетт и Б. Белл, чтобы выйти из этого затруднения, предложили выделять для ледникового периода не два, а четыре максимума интенсивности солнечной радиации.

Гипотеза Симпсона в ее новом уточненном варианте сейчас пользуется довольно широким признанием. К ее несомненным достоинствам прежде всего следует отнести увязку периодических изменений солнечной радиации с динамическими процессами атмосферы.