Основным энергетическим источником всех геофизических процессов на поверхности Земли является энергия Солнца. Большая часть лучистой энергии Солнца поглощается Мировым океаном, занимающим 2/3 поверхности планеты. Энергетическая мощность солнечного потока в тысячи раз превосходит другие источники тепла, в том числе тепловой поток из недр Земли. Солнечная постоянная S0=1367±14 Bm/M2 мало менялась на протяжении геологической истории. Мировой океан, аккумулирующий солнечную энергию, выступает в качестве постоянного источника тепла для земных процессов, образуя вместе с атмосферой (холодильник) тепловую машину, определяющую климатические и погодные условия на Земле. Это справедливо прежде всего для непродолжительных (десятки, сотни тысяч лет) исторических периодов. Длительные палеоклиматические эпохи похолоданий и потеплений контролируются и другими важными факторами развития Земли как планеты Солнечной системы. С большой вероятностью можно предполагать изменение таких физических параметров как наклон земной оси к эклиптике, ускорение-замедление осевого вращения (ротационный режим) движения земных полюсов и другие (1,2).
Особенность нашей планеты состоит в наличии крупного космического спутника – Луны. Система Земля-Луна в сущности двойная планета, аналогов которой нет в настоящее время в Солнечной системе (есть гипотеза, что Меркурий мог быть «потерянным» спутником Венеры). Луна-Земля вращаются вокруг общего барицентра, находящегося на расстоянии 0,8R земного радиуса от центра Земли (R=6371км) Ю.Н.Авсюк обосновал (1) модель циклической эволюции системы Земля-Луна на протяжении фаперозоя, выражающейся в их периодическом расхождении и сближении в теоретическом интервале 20-80 R. Это сопровождалось ускорением-замедлением осевого вращения Земли (на фоне его общего замедления), изменением наклона земной оси (плоскости экватора). В настоящее время расстояние Земля-Луна равно 60 R, наклон земной оси 23027. Длительность циклов расхождения-сближения Земли и Луны примерно 200 млн. лет. Развитие циклов носит волновой, гармонический характер. Волны потеплений и похолоданий сменяют друг друга, являя череду палеоклиматических кризисов разной интенсивности. Инструментальные наблюдения за последнее столетие показали сложное движение Северного полюса, прецессии и нутации земной оси, влияющие на погодные условия. В развитие предложенной цикличности рассмотрим две гипотетические модели.
Модель1, (полярная). Земля и Луна находятся на максимально возможном сближении (меньше современного). Осевое вращение Земли замедляется под действием приливных сил Луны. Уменьшается наклон земной оси, приближаясь к перпендикулярному к эклиптике. В результате уменьшается солнечная радиация в полярных широтах. Годовая сезонность почти отсутствует. Под действием приливных сил происходит сгон океанических вод к экватору. На полюсах появляются обширные площади суши. В Экваториальной зоне повышается температура воздуха и морских вод, усиливается испарение. Влажные массы атмосферы устремляются к полюсам и оседают там в виде снега и льда. Образуются ледяные покровы, достигающие средних широт. Климат планеты аридный. Преобладают пустынные ландшафты. Климатическая зональность усиливается.
Маловероятно, чтобы Земля в своей истории имела очень малый наклон оси вращения, как например планета Венера (наклон оси 2,60) К модели 1 приближалась, вероятно, ситуация в пермотриасовом периоде (см. очерк «Великая засуха…) – суровое время существования биосферы, гибель растительного и животного мира палеозоя.
Развитие Земли по модели 1 отмечается в истории следами масштабных оледенений. Есть свидетельства крупных оледенений в протерозое. Наиболее известно глобальное «гондванское оледенение» (конец карбона - начало перми около 300 млн. лет назад). Великое оледенение в Кайнозое, начинается с эоцена, растягивается на сорок с лишним млн. лет, периодически прерываясь эпизодами потепления и таяния покровных и горных ледников. В периоды максимального оледенения уровень Мирового океана понижался на 60-100 м, увеличивая территорию суши.
Модель 2, (экваториальная), отвечает максимальному отдалению Земли и Луны друг от друга при сохранении вращения вокруг общего барицентра. Земная ось предельно наклоняется к плоскости эклиптики. Осевое вращение Земли ускоряется. Земные приливы минимизируются. Гидросфера довольно равномерно распределяется по земному шару с образованием обширных мелководных морей и других водоемов. Солнце достаточно равномерно обогревает всю поверхность планеты.
Льды полярных морей исчезают. Климат планеты теплый, влажный. Смена времени года, дни и ночи, восходы и заходы Солнца носят необычный характер с точки зрения современного наблюдения. Любознательный читатель сам без труда разберется, сколь причудлив может быть окружающий мир на Земле, вращающейся «лежа на боку». Возможно, модель 2 обеспечила бы комфортные условия существования биосферы Земли. Маловероятно, что Земля в своей истории могла иметь столь большой наклон оси вращения, подобно планете Уран (наклон оси – 820). Специалисты по физике Земли полагают, что в своей 3,0-3,5 млрд. лет истории интервал наклона оси вращения колеблется в пределах 17-180 до 28-300. Тенденции в развитии модели 2 можно усмотреть в переломные для геологической истории кембрийский, девонский, юрско-меловой периоды. Последний такой эпизод приходится на верхний мел перед кайнозойским оледенением. В течение последнего вымирают богатейшая флора и фауна мезозоя. Есть некоторые основания полагать, что современный период (антропоген) – это начало нового глобального цикла по модели 2. По расчетам разных глобальных климатических моделей (ГКМ) к 2100 году ожидается повышение средней глобальной температуры на 1,5-1,80С. Количество осадков, вероятно увеличится во внетропических широтах Северного полушария и в Антарктиде зимой. Ожидается дальнейшее сокращение снежного и ледяного покрова в Северном полушарии. К 2100г. ожидается повышение среднего уровня Мирового океана на 14-80 см. Природные условия будут благоприятны. От человечества зависит, станут ли следующие тысячелетия расцветом жизни на Земле.
Литература
1. Авсюк Ю.Н. Эволюция системы Земля-Луна и ее место среди проблем нелинейной геодинамики. Геотектоника, 1993, №1.
2. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы, М.1996.
3. Метеорология и климатология. М, МГУ. 2004.
4. Основы океанологии. М,2008.
Особенность нашей планеты состоит в наличии крупного космического спутника – Луны. Система Земля-Луна в сущности двойная планета, аналогов которой нет в настоящее время в Солнечной системе (есть гипотеза, что Меркурий мог быть «потерянным» спутником Венеры). Луна-Земля вращаются вокруг общего барицентра, находящегося на расстоянии 0,8R земного радиуса от центра Земли (R=6371км) Ю.Н.Авсюк обосновал (1) модель циклической эволюции системы Земля-Луна на протяжении фаперозоя, выражающейся в их периодическом расхождении и сближении в теоретическом интервале 20-80 R. Это сопровождалось ускорением-замедлением осевого вращения Земли (на фоне его общего замедления), изменением наклона земной оси (плоскости экватора). В настоящее время расстояние Земля-Луна равно 60 R, наклон земной оси 23027. Длительность циклов расхождения-сближения Земли и Луны примерно 200 млн. лет. Развитие циклов носит волновой, гармонический характер. Волны потеплений и похолоданий сменяют друг друга, являя череду палеоклиматических кризисов разной интенсивности. Инструментальные наблюдения за последнее столетие показали сложное движение Северного полюса, прецессии и нутации земной оси, влияющие на погодные условия. В развитие предложенной цикличности рассмотрим две гипотетические модели.
Модель1, (полярная). Земля и Луна находятся на максимально возможном сближении (меньше современного). Осевое вращение Земли замедляется под действием приливных сил Луны. Уменьшается наклон земной оси, приближаясь к перпендикулярному к эклиптике. В результате уменьшается солнечная радиация в полярных широтах. Годовая сезонность почти отсутствует. Под действием приливных сил происходит сгон океанических вод к экватору. На полюсах появляются обширные площади суши. В Экваториальной зоне повышается температура воздуха и морских вод, усиливается испарение. Влажные массы атмосферы устремляются к полюсам и оседают там в виде снега и льда. Образуются ледяные покровы, достигающие средних широт. Климат планеты аридный. Преобладают пустынные ландшафты. Климатическая зональность усиливается.
Маловероятно, чтобы Земля в своей истории имела очень малый наклон оси вращения, как например планета Венера (наклон оси 2,60) К модели 1 приближалась, вероятно, ситуация в пермотриасовом периоде (см. очерк «Великая засуха…) – суровое время существования биосферы, гибель растительного и животного мира палеозоя.
Развитие Земли по модели 1 отмечается в истории следами масштабных оледенений. Есть свидетельства крупных оледенений в протерозое. Наиболее известно глобальное «гондванское оледенение» (конец карбона - начало перми около 300 млн. лет назад). Великое оледенение в Кайнозое, начинается с эоцена, растягивается на сорок с лишним млн. лет, периодически прерываясь эпизодами потепления и таяния покровных и горных ледников. В периоды максимального оледенения уровень Мирового океана понижался на 60-100 м, увеличивая территорию суши.
Модель 2, (экваториальная), отвечает максимальному отдалению Земли и Луны друг от друга при сохранении вращения вокруг общего барицентра. Земная ось предельно наклоняется к плоскости эклиптики. Осевое вращение Земли ускоряется. Земные приливы минимизируются. Гидросфера довольно равномерно распределяется по земному шару с образованием обширных мелководных морей и других водоемов. Солнце достаточно равномерно обогревает всю поверхность планеты.
Льды полярных морей исчезают. Климат планеты теплый, влажный. Смена времени года, дни и ночи, восходы и заходы Солнца носят необычный характер с точки зрения современного наблюдения. Любознательный читатель сам без труда разберется, сколь причудлив может быть окружающий мир на Земле, вращающейся «лежа на боку». Возможно, модель 2 обеспечила бы комфортные условия существования биосферы Земли. Маловероятно, что Земля в своей истории могла иметь столь большой наклон оси вращения, подобно планете Уран (наклон оси – 820). Специалисты по физике Земли полагают, что в своей 3,0-3,5 млрд. лет истории интервал наклона оси вращения колеблется в пределах 17-180 до 28-300. Тенденции в развитии модели 2 можно усмотреть в переломные для геологической истории кембрийский, девонский, юрско-меловой периоды. Последний такой эпизод приходится на верхний мел перед кайнозойским оледенением. В течение последнего вымирают богатейшая флора и фауна мезозоя. Есть некоторые основания полагать, что современный период (антропоген) – это начало нового глобального цикла по модели 2. По расчетам разных глобальных климатических моделей (ГКМ) к 2100 году ожидается повышение средней глобальной температуры на 1,5-1,80С. Количество осадков, вероятно увеличится во внетропических широтах Северного полушария и в Антарктиде зимой. Ожидается дальнейшее сокращение снежного и ледяного покрова в Северном полушарии. К 2100г. ожидается повышение среднего уровня Мирового океана на 14-80 см. Природные условия будут благоприятны. От человечества зависит, станут ли следующие тысячелетия расцветом жизни на Земле.
Литература
1. Авсюк Ю.Н. Эволюция системы Земля-Луна и ее место среди проблем нелинейной геодинамики. Геотектоника, 1993, №1.
2. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы, М.1996.
3. Метеорология и климатология. М, МГУ. 2004.
4. Основы океанологии. М,2008.
