Kontynuujemy temat klimatu (początek w artykule „Klimat: Dlaczego jest wojna o Antarktydę?”). W tym artykule zaczniemy przyglądać się fizyce klimatu.
Okresowa zmiana klimatu z przemianą epok lodowcowych i interglacjalnych jest główną cechą czwartorzędu, który rozpoczął się 1,6 miliona lat temu i trwa do chwili obecnej.
Naukowcy bardzo ciężko pracują nad tym problemem i wszędzie obserwuje się cykle klimatyczne 100-, 44-, 23- i 19-tysięczne. Cykle te są duże, a naukowcy wiążą ich wygląd z oscylacjami Ziemi, a także z jej pozycją na orbicie Słońca.
Porozmawiamy o wibracjach Ziemi tuż poniżej. Przypomnijmy, jak Ziemia znalazła się na orbicie słonecznej. Na samym początku XVI w. Pod nieskomplikowanym, pospiesznie wymyślonym nazwiskiem „KOPERNIK” pojawił się PALNIK [1]. Do 1530 roku ukończył pracę nad swoim dziełem, zatytułowanym po łacinie „De Revolutionibus Orbium Coelestium”.
Dosłowne tłumaczenie z kosmicznym nastawieniem jest następujące - „Opozycja ruchów orbitalnych” [2]. Kopernik jako pierwszy stwierdził w niej, że słońce nie krąży wokół nieruchomej ziemi, a wręcz przeciwnie - ziemia krąży wokół nieruchomego słońca. To była rewolucja - rewolucja w świadomości całej ludzkości.
Kopernik rozpoczął pracę nad swoją koncepcją w latach 1503-1512, a swoje dzieło opublikował dopiero przed śmiercią. Następnie, w 1539 roku, jego najbardziej powściągliwy uczeń o równie pośpiesznie wymyślonym imieniu „RETIK” opublikował klarowny opis nowego - systemu heliocentrycznego.
To wszystko, powiedzmy, ogólnie przyjęte. Jednak najdokładniejsze tłumaczenie tytułu określonego dzieła Kopernika, oddające istotę jego koncepcji, w ogóle nie dotyczy ciał niebieskich, którymi nie interesowało się w średniowieczu. „De Revolutionibus Orbium Coelestium” należy przetłumaczyć z łaciny jako „Cykl klimatyczny Ziemi”:
- Revolutionibus - wycofywanie; "Cykl";
- Orbium - „okrąg, okrąg”; „Dysk, krąg”; „Dysk do rzucania”; „Szalka wagowa”; Okrągłe lustro; „Ruch okrężny, obrót, cyrkulacja”; „Niebiańskie sklepienie, niebo”; „Zamach stanu, zmiana”; retoryk., „zaokrąglenie, kropka”; „Ziemski krąg, ziemia, świat”;
- Coelestium - „niebiański”; caelum - „niebiańska wysokość, niebiańskie sklepienie, niebo”; „Powietrze, atmosfera; klimat"; „Wewnętrzna strona skarbca”.
Praca Kopernika sugeruje, że istnieje związek między Słońcem a Ziemią, który wpływa na klimat. Z dzisiejszej perspektywy związek ten wyjaśnia ruch Ziemi wokół Słońca i procesy orbitalne. Jesteśmy przyzwyczajeni do tego wyjaśnienia, ponieważ jesteśmy przyzwyczajeni do myślenia, że Ziemia obraca się wokół Słońca, poruszając się w przestrzeni po orbicie.
Film promocyjny:
Ale w czasach Kopernika sytuacja była radykalnie inna. Ludzie przyzwyczaili się do myślenia, że Ziemia jest płaska. Samą Ziemię nazwano Kosmosem, a wcale nie przestrzenią, którą dziś określamy tym słowem: świat - staroruski, starosłowiański. „Mir”, „κόσμος” (zarówno to, jak i inne w Ostrom., Sup.).
Pod tym względem postrzegano, że wzajemny ruch Ziemi i Słońca nie istnieje na otwartej przestrzeni, ale na samej Ziemi, a dokładniej na Ziemi. A same „ciała niebieskie” nie były postrzegane jako sferyczne obiekty kosmiczne, ale inaczej. Słońce nie miało jasnej interpretacji. Ziemię uznano za PŁASKĄ.
W takim systemie światopoglądowym nie było absolutnie ważne, co i wokół czego się kręci. Najważniejsza była tutaj identyfikacja samej ROTACJI. Tak właśnie postąpił Kopernik. Po raz pierwszy pokazał, że Słońce zmienia swoje położenie względem Ziemi, a to prowadzi do zmian klimatycznych na Ziemi. Nie chodzi o zmianę pór roku. Mówimy o znacznie ważniejszych procesach - o zmianie lodowców i ociepleniu.
Współczesna teoria zlodowacenia jest głęboko wątpliwa, a jej wyjaśnienie położenia „planety” Ziemi w stosunku do „gwiazdy” zwanej Słońcem wymaga poszukiwania dowodów. Niemniej jednak bardzo krótko rozważymy ogólnie przyjętą wersję zlodowacenia i skomentujemy ją.
Najwcześniejszą epoką czwartorzędu jest plejstocen. Zaczęło się 1,6 miliona lat temu i zakończyło 10 tysięcy lat temu. W eopleistocenie (pierwszy okres plejstocenu) wystąpiły dwa zlodowacenia. Pierwsza to 1,5 - 1,2 mln lat temu, druga - 0,9 - 0,8 mln lat temu. Te zlodowacenia występują tylko w Ameryce Północnej (zlodowacenie Nebrasian) i Europie Zachodniej (zlodowacenia Donau i Günz). W tym okresie nastąpiło „Absheron” podniesienie się poziomu Morza Kaspijskiego, którego poziom wzrósł o prawie 100 metrów.
Dane dotyczące zlodowacenia i wzrostu poziomu Morza Kaspijskiego są ze sobą sprzeczne. Jeśli zastosujemy się do kulistego modelu Ziemi, to podczas zlodowacenia na Antarktydzie i Grenlandii czapy lodowe pozostają, a nawet rosną, a dodatkowo dodawane są do nich nowe lodowce, które powstały w Europie i Ameryce Północnej.
Te lodowce zbierają i wiążą wodę, a proces ten zachodzi proporcjonalnie do powierzchni (około dwukrotnie). W rezultacie poziom oceanów na świecie spada o 70 - 100 metrów. Nie podnosi się, ale opada. Dlatego, wiedząc o takim związku, współcześni klimatolodzy, mówiąc o globalnym ociepleniu, zawsze dodają: nastąpi podniesienie się wód świata.
W środkowym plejstocenie miało miejsce zlodowacenie Dniepru (400 - 130 tys. Lat temu) i na jego tle ponownie nastąpił wzrost poziomu Morza Kaspijskiego - „wczesnego Chazara” o 40 - 50 metrów.
W czasie zlodowacenia Valdai (70–10 tys. Lat temu) klimat był znacznie chłodniejszy niż obecny (między 55 a 24 tys. Lat temu). Odpowiada to naturalnemu spadkowi poziomu Morza Kaspijskiego „Attel” - o 100 - 120 metrów. Ale potem znowu podniósł się poziom morza - „wczesny Khvalyn”, o około 200 m, czyli 80 m wyżej od znaku początkowego.
Na początku holocenu (10 tysięcy lat temu) poziom Morza Kaspijskiego ponownie spadł o 50 metrów, a 8 tysięcy lat temu ponownie podniósł się o 70 metrów. Podobne fluktuacje powierzchni wody miały miejsce w Morzu Bałtyckim i Oceanie Arktycznym. Łączne wahania poziomu światowego oceanu między epokami zlodowacenia i topnienia lodu wynosiły 80 - 100 metrów.
Współczesne obliczenia pokazują, że taka fluktuacja odpowiada objętości wody zawartej we wszystkich dzisiejszych lodowcach planety. Oznacza to, że jeśli dzisiaj wszystkie lodowce stopią się, poziom wody podniesie się o 70-100 metrów. Są to ogólnie przyjęte wartości.
Jednak podczas tych zlodowaceń lodowce nie stopiły się całkowicie, dlatego tylko w jakiś sposób zmieniły swój obszar występowania. W przypadku kulistego modelu Ziemi mogłoby to nastąpić kosztem terytoriów Europy i Ameryki Północnej, a także górzystych regionów innych regionów. Taki związek można dostrzec w danych dotyczących zlodowacenia i interglacjałów.
Ale przeciwna faza wygląda dziwnie - kiedy woda podnosi się na tle zlodowacenia. I to sprawia, że szukamy innych modeli zlodowacenia, w tym powiązanych z innym spojrzeniem na kształt Ziemi - nie kulistym.
Taki naukowy obraz ukształtował się w głębokich warstwach czasu - okresy zlodowacenia mierzone są w tysiącleciach. To znana dziedzina badań, ponieważ należy do bezpiecznego (bardzo starożytnego) okresu i w żaden sposób nie wpływa na interesy żyjących ludzi.
Tymczasem na przestrzeni ostatnich 2000 lat wyróżniono znacznie szybsze zmiany klimatu:
- 0-400 pne - rzymskie optimum klimatyczne;
- 400-1000 pne - pessimum klimatyczne wczesnego średniowiecza;
- 1000 - 1300 - optimum klimatyczne średniowiecza;
- 1300 - 1850 - mała epoka lodowcowa;
- 1850-obecnie - „globalne ocieplenie”.
Przy takim podejściu częstotliwość zmian klimatycznych zostaje zredukowana do wartości czasu trwania około 300 lat. Oznacza to, że globalne ocieplenie i ochłodzenie w starożytności to jedna strona medalu klimatycznego, a okresowość 300 lat to druga, która wpływa na ludzkość naprzemiennymi fazami zimna i ciepła.
Termin „PERIOD” jest używany do określenia zmian klimatycznych. Należy wyjaśnić, że klimatyczne rozumienie tego terminu różni się od fizycznego. A to musi mieć niezbędne wyjaśnienia.
Słowo „okres” pochodzi ze starożytnej greki. περίοδος - „krąg, objazd”. Chociaż słowo to ma rosyjskie korzenie - od „przejścia”. Okres to okres (czasu lub inna wartość) określony przez znak początku okresu i znak końca okresu.
Oznacza to, że kropka to pozycja pewnego procesu między dwoma znakami. Dlatego w klimatologii mówi się, że „po okresach zlodowacenia następują okresy ocieplenia”. Chociaż z punktu widzenia matematyki poprawniejsze byłoby uwzględnienie zarówno zlodowacenia, jak i interglacjałów w jednym okresie, ponieważ w fizyce i astronomii okres oscylacji to czas między dwoma kolejnymi przejściami ciała przez to samo położenie w tym samym kierunku.
Ale w historii, archeologii i paleontologii okres to okres czasu przeznaczony w przeszłości, związany z określonymi wydarzeniami lub posiadający pewne charakterystyczne cechy. W tym przypadku system nie wraca na „jedną i tę samą” pozycję, ale rozwija się w określony sposób. Co więcej, okresy w tym rozumieniu nie pokrywają się pod względem cech i znacznie różnią się czasem trwania. Na przykład okresy geologiczne.
W tej pracy termin „okres” jest używany w tym drugim znaczeniu, tj. Okres to długi czas istnienia tego samego wariantu klimatycznego (jak np. Długie istnienie tego samego okresu geologicznego). Jeden okres klimatyczny zostaje zastąpiony innym okresem klimatycznym, a system w tym przypadku nie kończy cyklu i nie wraca z pierwotnego stanu „jednego i tego samego”.
Terminologicznie jest to odzwierciedlone w kombinacjach słów, takich jak: „okres chłodzenia”, „okres ocieplenia” itp. Te wyjaśnienia są konieczne, aby czytelnik mógł zrozumieć z tekstu, że mówiąc o okresie autor ma na myśli właśnie zmianę cech klimatycznych, a nie obrót układu o 180 stopni.
A oto jeszcze jedna, być może, główna koncepcja okresowego badania klimatu. Ta koncepcja to okres precesji lub po prostu - precesja. Podajmy tradycyjną definicję: precesja to ruch osi obrotu Ziemi po powierzchni wyimaginowanego stożka, który trwa 25 920 lat. Uważa się, że precesja jest spowodowana przyciąganiem Ziemi od Słońca.
Postać: Schematyczne przedstawienie precesji Ziemi.
To precesja leży u podstaw wyjaśnień okresowych zmian zachodzących w klimacie. Precesja tworzy nachylenie osi Ziemi i zmienia położenie planety w stosunku do promieni pochodzących ze Słońca. Obszary, które są mniej oświetlone, nie otrzymują wystarczającej ilości ciepła słonecznego i zamarzają. To jest zima. W bardziej oświetlonych miejscach jednocześnie króluje lato.
Postać: Schematyczne przedstawienie przyczyn zmiany pór roku na Ziemi w zależności od nachylenia osi Ziemi spowodowanego precesją.
Postać: Przesilenie czerwcowe (szczyt półkuli północnej).
Zgodnie z tradycyjną wersją, Ziemia obraca się w kosmosie. Ruch obrotowy charakteryzuje się różnymi momentami - momentem siły, momentem impulsu itp. - dla których głównym warunkiem ich zaistnienia jest RAMIĘ, mierzone od punktu zawieszenia (środka ciężkości) do punktu przyłożenia uderzenia.
Precesja żyroskopu - a Ziemia wraz ze swoim obrotem jest żyroskopem - pojawia się, gdy na żyroskop działają 1) siły zewnętrzne i 2) niezerowe ramię między punktem przyłożenia sił zewnętrznych a punktem zawieszenia żyroskopu.
Precesja Ziemi, jeśli uznamy ją za ciało kuliste, jest równa zeru. A to dlatego, że ramię precesji jest równe zero - punkt zawieszenia żyroskopu „Ziemia” i jego środek masy pokrywają się. To znaczy
Ziemia nie może i nie wykonuje ruchu precesyjnego, w tym spowodowanego tzw. Grawitacją Słońca
Co więcej, w przypadku Ziemi nie ma znaczenia, jaka siła i skąd oddziałuje na planetę. Ponieważ ramię wynosi zero, precesja i tak będzie wynosić zero.
Tymczasem, niezależnie od koncepcji zjawiska precesji w tradycyjnym podejściu do fizyki Ziemi, klimat kojarzy się z efektami świetlnymi i radiacyjnymi Słońca. Dlatego zrozumienie przyczyn precesji lub jej braku jest niezwykle ważne.
Ponieważ wykazaliśmy, że precesja nie może być spowodowana przez Słońce, konieczne jest zrozumienie przyczyn corocznej zmiany oświetlenia, zidentyfikowanie czynników tworzących okres precesji, a także ustalenie dokładnej wartości okresu precesji.
Andrey Tyunyaev