Прикладная теория катастроф Том 2 - Гилмор Р.
Скачать (прямая ссылка):
Полюс
Тыс. лет до настоящего Времени 5
Рис. 16.5.
а — весеннее равноденствие наступает в тот момент, когда лнння пересечения эклиптики (плоскости земной орбиты) с плоскостью экватора Земли проходит через центр Солнца. Эта линия вращается вокруг эклинтнки, так как земная ось прецессирует по часовой стрелке (вверху слева), при этом характерные периоды прецессии составляют Г^23 тыс. и 7Ъг19 тыс. лет., а — весеннее равноденствие 1950 г. определяет линию начала отсчета, т. е. линию, от которой измеряется угол а; Ь —весенний день, последний в 1950 г.; с — весеннее равноденствие, когда ось й повернулась на угол а. Если ас* 45°, то данная ориентация произойдет приблизительно в 4500 г. (1950 лет + 20 тыс. лет/8); б — прецессия не оказывает непосредственного влияния на расстояние от Земли до Солнца. Однако она должна влиять на это расстояние в определенное время в годичном или сезонном цикле Земли [22].
Этот эффект проявляется синхронно в обоих полушариях и увеличивается с географической широтой.
В периоды низкой сезонной разницы температур ледяные глыбы могут образовываться в течение зимы, а их таяние будет происходить в течение теплого времени года, причем процесс будет идти медленно, и возможно оледенение. Вместе с тем в периоды максимальной сезонной разницы температур ледяной покров, нарастающий за зиму, тает летом. Таким образом, можно установить грубую корреляцию между периодами низкого и
76
JL
Глава Iff
высокого контраста инсоляции, с одной стороны, и чередованием ледниковых и межледниковых периодов — с другой.
Прецессия — колебания земной оси вокруг полюса эклиптики. Эта прецессия носит весьма сложный характер и в отличие от изменений двух других параметров орбиты даже в грубом приближении не подчиняется гармоническому закону. Спектр ее частот распадается на две области — с периодами приблизительно 23 и 19 тыс. лет.
Прецессия обусловливает сдвиг наступления равноденствий. Плоскость эклиптики и экваториальная плоскость Земли пересекаются по линии, проходящей через центр земного шара. Эта линия перемещается вместе с Землей при ее движении по орбите вокруг Солнца. Весенние и осенние равноденствия наступают в моменты, когда эта линия проходит через центр Солнца. Ориентация этой линии изменяется по мере того, как земная ось прецессирует вокруг полюса эклиптики (рис. 16.5). Поскольку сама линия проходит по эклиптике, ее ориентация определяется углом а между ней и линией, соответствующей определенному году и выбранной за начало отсчета (в качестве эталонной принята линия, отвечающая 1950 г). Вследствие прецессии оси п сезонный год оказывается примерно на 20 мин короче солнечного.
Прецессия не вызывает каких-либо сдвигов инсоляции в течение года; она не влияет и на сезонную разницу температур, когда Земля находится на круговой орбите. Однако такое влияние имеется в случае эллиптической орбиты, причем оно возрастает с увеличением эксцентриситета.
Изменения сезонной температуры в Северном и Южном полушариях, обусловленные изменениями наклонения эклиптики, находятся в фазе и не зависят от эксцентриситета орбиты. Аналогичные изменения за счет прецессии, напротив, не совпадают по фазе и увеличиваются по мере возрастания эксцентриситета орбиты. Например, в настоящее время Северное полушарие отклоняется от Солнца при прохождении перигелия. Таким образом, в Северном полушарии наблюдаются короткая теплая зима и долгое холодное лето, а в Южном полушарии — короткое жаркое лето и долгая холодная зима. Через 8—10 тыс. лет Северное полушарие при прохождении перигелия будет обращено к Солнцу. Тогда в Северном полушарии будет короткое жаркое лето и длинная холодная зима, а в Южном полушарии — короткая теплая зима и длинное холодное лето.
Очевидно, что среднегодовая инсоляция верхних слоев атмосферы зависит от всех трех параметров орбиты. Изменения летней инсоляции в течение последних 500 тыс. лет относительно средней многолетней представлены на рис. 16.6 для трех различных северных широт. Пики на этих кривых соответствуют максимумам в сезонной разнице температур. По-видимому, на-
Климатология
77
О 50 100 150 200 250
Тыс. лет до настоящего Времени
Рис. 16.6.
Три орбитальных параметра, по-видимому, могли оказывать совместное влияние на изменения инсоляции на различных географических широтах в течение последних 500 тыс. лет. По вертикали показано отклонение от средней тепловой солнечной радиации для каждой географической широты (900 для 45° с. ш., 775 для 65° с. ш.). Максимальные отклонения от среднего составляют около ±5%. Четко видны периоды, когда наклонения эклиптики и прецессия действуют асинхронно [21, 22].
чала последних четырех межледниковых периодов (указаны стрелками) хорошо соответствуют пикам сезонной разницы температур (а возможно, являются их следствием) [22].
2.1. Проверка теории Миланковича
Из всех разновидностей теорий, предложенных для объяснения оледенений в плейстоцене и рассмотренных выше, только теорию Миланковича можно в настоящее время подвергнуть проверке путем сравнения ее выводов относительно изменений климата в прошлом с геологическими данными о ледниковых периодах. Именно такое сравнение провели авторы работы [23]. Для этого необходимо было, во-первых, найти подходящие геологические образцы, относящиеся к последнему 500 000-летию, с погрешностью, намного меньшей самого короткого периода изменения орбиты, т. е. 19 тыс. лет, и, во-вторых, ввести подходящую систему измерений для этих образцов. Подобные измерения требовались для точной оценки температуры в одной или нескольких точках на земной поверхности.
