Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 63 )

Влияние отмеченных факторов на изменение земного климата не изу-чено, численные значения многих величин не известны, поэтому в настоящее время можно высказать только общие предварительные оценки. В целом средняя температура поверхности Земли повышалась на протяжении всего геологического времени. Климат докембрия был очень суров. Это согласуется с повсеместным распространением докембрийских тиллитов [383]. Области с положительными температурами впервые возникли в полосе древнего экватора земного шара. Впоследствии эти области становились шире, как из-за увеличения потока солнечной энергии, так и по причине увеличения поверхности Земли. О расширении климатических поясов свидетельствует рис. 10.4, демонстрирующий эволюцию во времени различных типов осадочных пород. Характерно, что ископаемые угли появившись впервые в экваториальной зоне, позже отлагались в Южном и Северном полушариях [42], что связано с расширением зоны тропиков и образованием позже двух внетропических зон угленакопления.

Палеоэкваториальная зона, судя по климатическим индикаторам, включавшим девонские, располагалась значительно севернее современ-ного экваториального пояса. Объясняется это последующим преиму-щественным разрастанием Южного полушария. Данные [42], особенно по распространению древних кораллов, свидетельствуют о том, что экватор, начиная с ордовика и девона, постепенно перемещался на юг до совмещения с современным экватором Земли. Данные Дж. Брайдена и Е. Ирвинга полностью совпадают с решением проблемы палеоклиматов в работах [200, 201] и [57] (см. § 3.7). На этом фоне постепенного и закономерного перемещения климатических зон в истории Земли абсурдными выглядят утверждения плейттектонистов о многократном образовании Пангей и их распадах.

Повышение температуры на поверхности палео-Земли происходило очень медленно. Это вытекает из того, что увеличение светимости Солнца компенсировалось удалением Земли от светила, поэтому средние темпера-туры на поверхности земного шара были относительно стабильными на длительных интервалах времени. Не останавливаясь больше на особеннос-

§ 10. 5. Будущее Земли. Климат и экология 239

тях древних климатов, связанных также с миграцией палеополюсов Земли, отметим, что встречающееся в литературе мнение о более теплых клима-тах прошлых земных эпох навеяно гипотезой горячего происхождения земного шара, а мнение о триасовой эпохе повсеместно теплого климата обусловленно тем, что оно сформировалось на изучении структур Северного полушария, в которое оказались вытесненными экваториальные пояса триаса (см. §§ 3.5–3.7).

Рис. 10. 4 . Схема эволюции различных типов осадочных пород во времени по Дж. Брай-

жену и Е. Ирвингу [42]. Ось абсцисс обозначает время, а ось ординат – широту в гра -

дусах. Справа показаны современные аналоги климатичес­ких индикаторов: П – пески пу-

стыни; СА – мелководные карбо­наты; С – торф. 1 – угли; 2 – краснопветные отложе-

ния и эвапориты; 3 – пустынные песчаники; 4 – карбонатные породы.

Относительная стабильность древних климатов совершенно не гаран-тирует благоприятный климат в будущем. Здесь дело не только в трудности предсказаний, но и в том, что эволюция земного шара подошла к той черте, за которой возможен качественный скачок температурного режима на поверхности планеты. Началом такого скачка может послужить наблюдаемое потепление климата, приписываемое деятельности человека.

Как известно [129], светимость Солнца L ~ М3, 9, поэтому даже мед-ленное увеличение массы Солнца влечет значительное увеличение его светимости. Светимость существенно влияет на среднюю температуру поверхности планет. Об этом можно судить по температуре на поверхности Венеры, составляющей ~ 600°С. Поскольку массы Венеры и Земли различаются не так уж сильно, то вполне логично считать, что высокая температура венерианской поверхности обязана солнечной радиации, которая для Венеры в ~ 1,7 раз больше, чем для Земли. Соответствующие расчеты с использованием гравитационной шкалы времени показывают, что солнечная постоянная на нынешней земной орбите сравняется с современной солнечной постоянной для Венеры примерно через 15 млн. лет, а для достижения 100°С на поверхности

240 Глава 10. Земля среди небесных тел .

Земли потребуется, вероятно 2–3 млн. лет. Очевидно, что еще меньше времени Земля останется пригодной для высоко организованной жизни.

Время существования земной жизни может оказаться несколько большим, если учесть удаление планеты от Солнца. Но надежных способов вычисления скорости удаления планет не существует. Из законов Кеплера известно соотношение для круговой орбиты

n2 R = f M☼ , (10.6)

где R - радиус орбиты, а n - линейная скорость планеты на орбите, f - гра-витационная постоянная, М☼® - масса Солнца. Поскольку масса Солнца растет, т. е. правая часть (10.2) увеличивается, то должна увеличиться и левая часть, т. е. n2R . Однако остается неизвестным, как распределяется общее увеличение между n и R. Если допустить, что развитие пар Солнце-Земля и Сатурн-Диона происходит квазиподобно, то средняя скорость удаления Земли от Солнца составляла ~ 1 м/год. Эта же скорость должна характеризовать будущее развитие пары Сатурн-Диона.

Теоретические оценки скорости удаления планет от Солнца осложня-ются еще и тем, что в Солнечной системе многие явления определяются поведением Юпитера - наиболее крупной планеты. Из-за существования резонансных явлений (правило Тициуса-Боде), скорость удаления Земли от Солнца, вероятно, близка к таковой для Юпитера. Солнечная система имеет тенденцию согласованного увеличения планетных орбит и это возможное свойство следует учитывать в будущих наблюдениях. Если наблюдения за удалением планет от Солнца организовать надлежащим образом, то за один-два десятка лет возможно будет установить истинные скорости удаления планет.

Современный тепловой поток из недр Земли очень мал по сравнению с солнечной радиацией, поступающей на Земле (табл. 10.1). Однако в геологическом масштабе времени он существенно влияет на изменение климата планеты, так как его действие слагается с увеличивающейся радиацией Солнца. Повышение солнечной радиации способствует ”запиранию” теплового потока из недр, уменьшает теплопотери Земли в космос, отчего температура поверхности земного шара дополнительно увеличивается. В данном случае значимой становится усиливающаяся дегазация недр Земли, из-за чего увеличивается мощность атмосферы и доля конвективного (флюидного) выноса тепла в атмосферу.

Как следует из главы 9, мощность атмосферы в ходе эволюции Земли увеличивается. Увеличение температуры на поверхности Земли ускоряет рост атмосферы; атмосфера становится более мощной, из-за увеличивающегося насыщения ее водными парами, генерация которых усиливается по мере увеличения средней температуры на Земле. Увеличение температуры на поверхности планеты подтягивает изотермы недр ближе к поверхности и переводит их в атмосферу, в результате чего еще более стимулируется повышение температуры в недрах и дегазация планеты. Таким образом, комплексный процесс: повышение температуры,

§ 10. 5. Будущее Земли. Климат и экология 241

усиление дегазации, увеличение мощности атмосферы,- в своей основе имеет черты лавинообразных явлений, что не способствует стабильности климата на Земле.

Замеченное в последние десятилетия потепление земного климата свя-зывается обычно с хозяйственной деятельностью человека: сжигание ископаемого топлива, производство энергии, в том числе на атомных станциях. Причем сжигание ископаемой органики сопровождается увеличением СО2 в атмосфере, а СО2 препятствует охлаждению атмосферы (парниковый эффект). Антропогенный вклад в повышение температуры на поверхности Земли, безусловно, существует и его опасность для биосферы явно недооценивается, так как в ортодоксальной климатологии не учитывается реальный процесс эволюции небесных тел - рост их масс. Как бы медленно ни увеличивались массы Земли и Солнца, связанное с этим процессом повышение температуры на поверхности Земли слагается с техногенным ее увеличением и это неизбежно сокращает время существования земной жизни, приближает ее закат.

В ходе будущей эволюции флора и фауна на Земле будут исчезать посте-пенно. Все больше будет становиться ареалов, не пригодных для жизни. Такие ареалы будут формироваться вначале в экваториальных и близких к ним зонах. Пригодные для жизни ареалы все больше будут смещаться к полярным областям Земли. С потеплением климата будут расширяться зоны пустынь. Современное наступление пустынь, например, расширение к югу Сахары,- это ход естественного процесса повышения средней земной температуры, на который накладывается хозяйственная деятельность человека.

Климатические изменения - это один из важнейших аспектов экологии. По проблеме экологии написано много работ и в них не без основания выражается озабоченность ухудшающимися условиями в области экологии. Рост планеты и неизбежное повышение ее температуры требуют еще больших ограничений на экологически вредные технологии. Если не учитывать эти дополнительные ограничения, экологические мероприятия всегда будут оказываться недостаточными; независимый от человека природный фактор развития Земли - увеличение ее размеров и массы - исподволь будет ухудшать среду обитания.

Если решение частных, местных и локальных вопросов экологии еще может обходиться без привлечения данных об эволюции земного шара и увеличения светимости Солнца, то решение глобальных проблем и выработка стратегии экологического продления благоприятных условий немыслима без учета роста Земли и изменений, происходящих на Солнце. Одной из таких важнейших глобальных проблем является существование самой человеческой цивилизации, ставшей мощной геологической силой, изменяющей лик Земли и условия на ней, и как оказалось, изменяющей их не в лучшую сторону для существования жизни.

Индустриальное развитие нашей цивилизации неизбежно сопровожда-ется ухудшением природной среды и в то же время индустриальный