Terni_Kosti_skalyi_i_zvezdyi._Nauka_o_tom_kogda_chto_proizoshlo.395719 - Крис Терни

Глава 7

Льды наступают

Неслышная поступь времени.

Эдмунд Берк (1729-1797)

Представьте снежно-ледяную пустыню, торосы, завы­вание морозного ветра, запредельные минусовые тем­пературы. Картина настолько впечаталась в сознание, что кажется, витала в воздухе тысячелетиями. Однако еще несколько сотен лет назад жители Западной Евро­пы в большинстве своем полагали, что мир существует каких-нибудь 6000 лет. И камни, и почву, и останки ископаемых принес на сушу, по их мнению, Всемир­ный потоп, описанный в Книге Бытия. Так гласило Пи­сание. Однако сегодня в это мало кто верит всерьез. Что же изменилось? Почему мы так сжились с идеей ледниковых периодов? И дает ли это представление о том, что нас может ждать в будущем?

Не далее как в конце XVIII в. люди начали обращать внимание на свидетельства природных катаклизмов, встречающиеся по всей Европе. Они попадались всю­ду. Даже высоко в горах обнаруживались нагроможде­ния валунов. Что еще могло лечь в основу «теории ка­тастроф», кроме Всемирного потопа? Однако в 1787 г. швейцарский священнослужитель Бернард Кун осме­лился помыслить иначе. Он высказал крамольную мысль, что валуны и обломки скал, отличающиеся по геологическому составу от окружающей местности, мог принести ледник. В валунах, которые в геологии называются «эрратическими», верующие видели пря­мое доказательство Всемирного потопа. Кун, однако, посчитал их следствием природного процесса.

Примерно в то же время шотландский геолог Джеймс Хаттон, один из основоположников геоло­гии, выдвинул теорию, что сегодня мы наблюдаем геологические процессы, которые могут в дальнейшем (в очень далеком будущем) привести к образованию новых гор. В результате медленной эрозии, полагал он, образуются отложения, заполняющие дно озер и мо­рей. Сегодня мы называем эту теорию «униформизмом» — но Хаттон в выборе слова не виноват, термин придумали уже после его смерти.

В 1795 г. он изложил свою тщательно аргументиро­ванную теорию в двухтомном трактате под названием «Теория Земли». Книга обрела известность как высоконаучный, но при этом абсолютно неудобочитаемый труд. Как заметил друг автора Джон Плейфэр, «веро­ятно, в силу своего большого объема и во многом вытекающей отсюда туманности изложения, труд этот был принят совсем не так, как того заслуживает». Те же, кто сумел одолеть трактат целиком, выяснили, что, по утверждению Хаттона, эрратические валуны появились в горах Юры благодаря леднику. Доводы Хаттона ставили под сомнение теорию катастроф. Современная картина мира, доказывал Хаттон, скла­дывалась в результате естественных постепенных про­цессов, и для ее объяснения не обязательно искать ка­тастрофы.

Несмотря ни на что, теория не сразу нашла при­верженцев. На первых порах идея просто зачахла. И только в начале XIX в. дело сдвинулось с мертвой точки благодаря простому швейцарскому альпинисту Жан-Пьеру Перродену, который всю жизнь прожил в Швейцарских Альпах и периодически натыкался на скальные породы, словно изрезанные долотом. Перроден предположил, что это воздействие ледни­ка, проползшего когда-то по ныне свободной ото льда поверхности. В отличие от Куна ему удалось разжечь достаточный интерес общественности, чтобы теория начала разрабатываться. Проявив большую настойчи­вость, он сумел уломать двух инженеров представить его концепцию на собраниях Швейцарского есте­ственнонаучного общества в 1829 и 1834 гг. Один из слушателей пришел в такое возмущение после доклада, что решил опровергнуть доводы Перродена раз и навсегда. Звали его Луи Агассис. В свои 25 лет он уже считался восходящей звездой швейцарской науки.

Однако надежды Агассиса не оправдались. К 1836г. результаты полевых исследований, проведенных в го­рах, кардинально изменили его точку зрения. Теперь он сам убедился, на что способны были древние лед­ники. На следующий год он занял влиятельную долж­ность, придавшую его словам особый вес: он стал президентом Швейцарского естественно-научного общества. На ежегодной конференции он должен был выступить с докладом об ископаемых рыбах, будучи признанным авторитетом в данной области. Вместо этого он повел речь о «ледниковых периодах», впервые использовав данный термин на научном со­брании. Агассис был настолько увлечен концепцией, что для большей убедительности вывел слушателей в горы. Среди прочего он продемонстрировал им борозды, оставленные на поверхности скал, по его предположениям, камнями, вмерзшими в ползущий по местности ледник. Консервативных ученых мужей это зрелище, впрочем, не убедило. Как знать, возражали они, с таким же успехом эти борозды могла оста­вить груженая повозка.

Однако неудача Агассиса не обескуражила, и в 1840 г. он написал книгу о ледниковом периоде, где выжал из данных всё. Там он доказывал, что жизнь с лица земли стерло стремительное массовое наступ­ление ледников — «Большой ледниковый период». В том же году он выступил в Британии с докладами по теме, радостно рассказывая о мамонтах, которые замерзали в момент гибели. Несмотря на свои крайние взгляды и обвинения в приверженности катастрофизму, ему вскоре удалось привлечь на свою сторону самых выдающихся в то время британских геологов, в том числе Уильяма Бакленда и Чарльза Лайеля, о которых мы еще поговорим (см. главу 10). Автор популярного труда «Основы геологии» Чарльз Лайель принадлежал к ярым сторонникам униформистской теории Хаттона и сначала никак не желал прислушиваться к катастрофистским доводам Агассиса о ледни­ковом периоде. Однако Бакленду, учителю и наставни­ку Лайеля, удалось его переубедить. В конце 1840 г. все трое уже выступали единым фронтом. Агассис прочи­тал доклад на собрании Лондонского геологического общества, где в его поддержку также вышли с докла­дами Бакленд и Лайель. Ледниковый период вступил в свои права.

¤

Приняв наконец теорию ледниковых периодов, уче­ные середины XIX в. задались вопросом: что же вы­звало наступление ледников?

Прежде чем мы к этому перейдем, освежим в па­мяти основные принципы обращения Земли вокруг Солнца, которых мы вкратце касались в главе о пи­рамидах (см. главу 4). Начнем с того, что происходит в течение годового цикла, а потом обратимся к изменениям в масштабе тысячелетий.

Если вы когда-нибудь покупали глобус, наверняка обращали внимание, что ось, на которую он насажен, расположена не вертикально, а под углом. Из всех раз­личных факторов обращения Земли вокруг Солнца именно наклону оси вращения планеты относительно орбитальной плоскости мы обязаны сменой времен года. И эта особенность земной орбиты была открыта первой: александрийским астрономом Эратосфеном, жившим между 276 и 194 гг. до н. э. В данный момент отклонение оси от вертикали составляет 23,5°. Резуль­тат можно наблюдать в северном полушарии во вре­мя летнего солнцестояния в районе 21 июня: северная часть планеты обращена строго к Солнцу и получает максимальное количество тепла (рис. 7.1). Через пол­года наблюдается прямо противоположная картина. 21 декабря, во время зимнего солнцестояния север­ное полушарие максимально отклонено от Солнца, и из-за этого на Землю попадает минимум тепла. Важ­но помнить, что на смену времен года влияет не рас­стояние до Солнца, а то, куда обращена планета. В на­стоящее время лето в северном полушарии наступает как раз, когда Земля находится в наибольшем орбитальном удалении от Солнца.

В 1605 г. немецкий астроном Иоганн Кеплер выяс­нил, как происходит движение Земли вокруг Солнца. Он определил, что планеты, в том числе и Земля, опи­сывают вокруг Солнца не идеальную окружность, как предполагалось в то время, а следуют по вытянутой, эллиптической орбите. До этого люди долго терялись в догадках, почему в одном полугодии дни получаются несколько длиннее, чем в другом. Кеплер же установил, что воображаемая линия, связывающая планету с Солнцем, проходит участок космического простран­ства за фиксированное время. При этом Солнце слег­ка смещено от центра описываемой фигуры, поэтому в одном полугодии мы находимся ближе к нашей звез­де и под более широким углом и, следовательно дви­жемся быстрее. В европейском календаре это явление никак не отражено, а вот в некоторых районах Индии астрономы, также заметив разницу, сумели создать ка­лендарь с месяцами разной длины. Те, что приходятся на время, когда Земля ближе всего к Солнцу, получи­лись короче, и наоборот, чем дальше Земля от Солнца, тем больше дней в месяце.

Рис. 7.1. Факторы, действующие на обращение Земли вокруг Солнца

Довольно рано исследователи поняли, что ключ к тайне ледниковых периодов надо искать как раз в дви­жении Земли по околосолнечной орбите. В 1842 г. пер­вую попытку предпринял французский математик Жо­зеф Адемар в своей книге «Возмущение моря». Адемар предположил, что в прошлом Земля успела пережить не один ледниковый период, которыми она обязана форме своей орбиты и прецессии равноденствий (см. определение возраста пирамид в главе 4). Из-за фор­мы земной орбиты и некоторого смещения Солнца от центра северному полушарию сейчас достается чуть больше летних дней, чем зимних. В результате, согласно выводам Адемара, в Антарктиде увеличива­ется число темных зимних ночей, и, получая с каждым годом меньше тепла, она постепенно охлаждается.