РОЖДЕНИЕ АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

Смотрите также:

ДРЕВНЕЕ ОЛЕДЕНЕНИЕ И ЖИЗНЬ

Великое оледенение

Как часто были ледниковые эпохи в истории Земли...

Люди эпохи великого оледенения - Рисское

Климатические условия ледниковых эпох

Где были ледники на территории России

Сколько длилась ледниковая эпоха

Ледниковые периоды. Причины оледенений

История оледенений Евразии ...

Климаты Четвертичного периода, плейстоцена

История астрономической теории открывается в 1842 году, когда появилась книга «Революции океана». Ее автором был математик Жозеф Альфонс Адемар, работавший тогда воспитателем в Париже. Именно Адемару принадлежит идея, что в роли главных возбудителей древних оледенений могли выступать нарушения в закономерном ходе обращения Земли вокруг Солнца.

Адемар был в курсе достижений современной ему астрономии. Уже после работ Иоганна Кеплера то есть с XVII века, было известно, что земная орбита имеет форму не круга, а эллипса. Было также известно, что ось вращения Земли на 23,5° отклонена от перпендикуляра, опущенного на плоскость орбиты, и что смена сезонов происходит потому, что в ходе движения Земли по ее орбите ориентировка этой оси остается постоянной. Так что, когда Северный полюс оказывается обращенным к Солнцу, в Северном полушарии наступает лето, а когда он обращен в противоположную сторону-зима.

Еще Кеплер доказал, что положение Солнца совпадает с одним фокусом земной орбиты, тогда как второй ее фокус остается вакантным (). В процессе годичного движения по эллиптической орбите Земля то несколько приближается к Солнцу, то удаляется от него. Каждый год, приблизительно 3 января, Земля достигает перигелия, то есть точки орбиты, которая расположена на кратчайшем расстоянии от Солнца, а около 4 июля она оказывается в афелии, лежащем на наибольшем удалении от Солнца. Дистанция от Земли до Солнца в афелии на 4,8 млн. км больше, чем в перигелии.

Каждый сезон начинается в момент прохождения Землей точки орбиты, называемой кардинальной. Наша планета достигает таких точек ежегодно около 21 декабря, 20 марта, 21 июня и 22 сентября. В Северном полушарии 21 декабря знаменует начало астрономической зимы, так как в это время Северный полюс сильнее всего отклоняется от Солнца, а день во всем полушарии имеет минимальную продолжительность; здесь этот пункт орбиты называется зимним солнцестоянием. В Южном полушарии, наоборот, тот же пункт называют летним солнцестоянием, так как там день 21 декабря-самый длинный в году, и именно с него начинается лето.

Через шесть месяцев, 21 июня, Земля достигает противоположной кардинальной точки, в которой лето начинается в Северном полушарии, а зима-в Южном. В этот момент Северный полюс наклонен строго в сторону Солнца, что делает 21 июня самым длинным днем Северного полушария.

Только два раза в год, 20 марта и 22 сентября, оба полюса Земли оказываются на равном расстоянии от Солнца. В эти дни в любой точке земного шара светлое время суток по своей продолжительности точно равно темному, в связи с чем соответствующие кардинальные точки получили название равноденствий. В Северном полушарии весеннее равноденствие (20 марта) означает начало астрономической весны, а осеннее равноденствие (22 сентября) является началом осени. В Южном полушарии, естественно, начала этих сезонов меняются местами.

Две прямые-одна, соединяющая точки равноденствий, и другая, проведенная через точки летнего и зимнего солнцестояния,-пересекаются под прямым углом, образуя крест, в центре которого находится Солнце. Более короткая из этих линий делит земную орбиту На Две неравные части. Соответственно, та часть орбиты* по которой Земля проходит между 22 сентября и 20 марта, имеет меньшую длину, чем ее вторая Ча(?ь' по которой планета движется между 20 марта и 22 сентября. По этой причине в Северном полушарии весна и лето на целых семь суток длиннее осени и зимы. Это значит, что в этом полушарии светлое время по своей суммарной продолжительности превосходит темное время суток на 168 часов в год. В Южном полушарии положение обратное: холодные сезоны на семь дней длиннее теплых, и темное время преобладает над светлым.

Адемар утверждал, что климат Южного полушария с характерным для него преобладанием темного времени над светлым должен становиться с каждым годом холоднее; подтверждение этому он видел в Антарктическом ледниковом покрове, который считал свидетельством царящего там сейчас ледникового периода.

Найдя, как он сам решил, причину современных низких температур и частичного оледенения Южного полушария, Адемар сделал попытку объяснить также и оледенения Северного полушария. В своем рассуждении он опирался на тот факт, что ориентировка оси вращения Земли испытывает длиннопериодные колебания, которые были открыты еще в 120 году до н.э. Гиппархом в результате сравнения его собственных астрономических наблюдений с данными Тимохариса, полученными на 150 лет раньше.

Известно, что точка на небосводе, вокруг которой совершается кажущееся вращение звезд, в наше время находится-если смотреть из Северного полушария-вблизи Полярной звезды, входящей в созвездие Малой Медведицы. Однако в 2000 году до н. э. Северный полюс «смотрел» в точку, которая лежит на полпути между созвездиями Малой и Большой Медведицы, а в 4000 году до н.э.-в конец рукоятки ковша Большой Медведицы.

После нанесения всех этих точек на звездную карту астрономы древности смогли доказать, что ориентировка Северного полюса относительно звезд непостоянна.

Стало ясно, что ось вращения Земли испытывает своеобразное качание, подобное периодическим отклонениям верхушки запущенного волчка, то есть что она движется по круговому конусу, ось симметрии которого перпендикулярна плоскости эклиптики.

Это движение, получившее название прецессии, или предварения равноденствий, происходит очень медленно, так что на завершение одного оборота земной оси уходит 26.000 лет.

Еще в 1754 году исследованиями французского математика Жана Лерона Д'Аламбсра было строго доказано, что явление прецессии объясняется воздействием гравитационных полей Луны и Солнца на приэкваториальные части земного шара.

В результате прецессии кардинальные точки испытывают медленное смещение по орбите. Для наблюдателя, смотрящего со стороны Северного полюса, это смещение направлено по часовой стрелке (). Одновременно с этим движением и независимо от него сама эллиптическая орбита также вращается, причем гораздо медленнее и в той же плоскости, но в противоположном направлении. Так что фактическое смещение кардинальных точек по орбите представляет собой результат сложения этих двух движений. В данном смещении как раз и состоит климатический эффект прецессии.

Как было показано Д'Аламбером, полный цикл смещения равноденствий по орбите занимает 22.000 лет.

 Это значит, что если сейчас зимы в Северном полушарии начинаются, когда Земля находится на ближнем к Солнцу конце эллиптической орбиты, то 11 ООО лет назад они начинались в противоположных условиях- когда Земля оказывалась на максимальном удалении от Солнца, на другой стороне эллипса. А вот 22 ООО лет назад зимы опять-таки начинались в условиях максимальной близости к Солнцу, при орбитальной позиции Земли, которая была аналогична современной.

По теории Адемара, ледниковые климаты как раз и были функцией этого 22000-летнего цикла, причем оледенения должны были поочередно, через каждый полуцикл в 11000 лет, охватывать то одно полушарие, то другое-в зависимости от того, на какое из них приходились периоды длинных зим.

В своих основных частях теория Адемара была хорошо продумана и логична. Однако среди ее выводов был один, который выглядел столь экстравагантно, что внушал недоверие и ко всем остальным. Адемар утверждал, что Антарктический ледниковый покров должен был оказывать чрезвычайно сильное гравитационное воздействие на водную массу всего Мирового океана-достаточно сильное, чтобы притягивать воду из Северного полушария и образовывать из нее огромное циркумантарктическое поднятие. А перейдя к событиям, которые должны сопровождать позднеледниковый рост температур, Адемар смелыми мазками нарисовал апокалипсическую картину катастроф: теплые воды подъедают ледниковый покров у его основания, так что он приобретает форму огромного гриба; чудовищный ледяной гриб рушится в океан, порождая приливную волну циклопическйх масштабов; Эта гигантская и к тому же перегруженная айсбергами волна распространяется на север w поглощает материки...

Если современники Адемара могли просто отмахнуться от этих «революций» океана как от явной фантазии, то им было совсем не просто критиковать астрономическую часть его теории. Первым это смог сделать лишь выдающийся немецкий натуралист и географ Александр Гумбольдт, который в 1852 году указал на ошибочность основополагающей идеи Адемара-что Северное и Южное полушария Земли нагреваются и охлаждаются поочередно. Средняя температура любого из полушарий определяется не числом часов дневного света и темноты, а количеством калорий солнечной энергии, которое оно получает за год. И как уже давно показали расчеты Д'Аламбера, некоторое снижение прихода этой энергии, имеющее место в том сезоне, когда Земля находится на максимальном удалении от Солнца, строго уравновешивается ее усиленным поступлением в другом сезоне, когда Земля, наоборот, сильнее всего приближается к Солнцу. Поэтому суммарное количество тепла, получаемое одним из полушарий за год, равно тому же количеству, поступающему на поверхность другого.

Истинная причина сравнительно низких температур Южного полушария и современного покровного оледенения Антарктиды была открыта лишь через много лет. Эта причина-в южнополярном положении Антарктиды, в ее изоляции от других континентальных масс и удаленности от смягчающих климат теплых течений. К тому же и сам ледниковый покров шестого материка, отражающий в космос значительную долю поступающей радиационной энергии, способствует дополнительному выхолаживанию всего полушария.

В общем, несмотря на то что теория Адемара оказалась неверной, она означала важный шаг на пути к разгадке тайны ледниковых эпох. Мы должны помнить: ему* Адемару, принадлежит идея, что определенные астрономические явления-такие, как предварение равноденствий,-могут оказывать существенное влияние на климат планеты. Сейчас уже ясно, что именно эта идея подготовила почву для будущих открытий.

К содержанию книги: Джон Имбри - Тайны ледниковых эпох