Дерзкие мысли о климате

Такие малые оледенения могут вовсе не совпадать с оледенениями, вызываемыми изменениями радиации в силу астрономических причин, но могут и усиливаться последними или гаситься ими, если будут совершаться одновременно. Поскольку тенденция к похолоданию или потеплению, определяемые ходом астрономических изменений напряженности солнечной радиации, носят непрерывный синусоидальный характер, то вероятность совпадения их с чисто земными причинами изменений радиационного режима внешних сфер Земли носит столько же случайный сколько и закономерный характер. Поэтому мы в равной мере должны быть готовыми к тому, что в изменениях климата могут возобладать и похолодания, и потепления. Отказавшись от альтернативного взгляда на возможности развития этих событий, человек может обезоружить себя перед лицом стихии, двинувшейся вспять однобокому прогнозу.

9.3. Климат Земли при сплошной облачности

Напомним, что, как планета, Земля обменивается энергией с окружающим пространством лишь путем лучистого теплообмена. Постоянно облучаясь, она одновременно является и излучающим телом. Поскольку Солнце в каждый данный момент освещает лишь половину площади всей поверхности Земли, а Земля постоянно излучает тепло уже со всей площади своей поверхности, то сохранение стабильного теплового состояния земных сфер обеспечивается вдвое более интенсивным относительным излучением Солнца. Однако, как бы не было сильным это излучение, оно строго дозировано определенным пределом. Между тем возможность усвоения лучистого тепла космическим пространством такого предела не имеет.

Возможностью облучаемого тела усвоить, а становясь источником тепла, излучать то или иное количество энергии, определяется средняя температура его твердой сферы. Она не зависит от теплоемкости и теплопроводности материала твердой сферы, если нагрев и охлаждение происходит равновесно. В этом случае при большой теплоемкости масс увеличивается количество усваиваемого и высвобождаемого при охлаждении тепла, уменьшается амплитуда максимальных и минимальных значений температуры поверхности, но их средняя температура останется той же, какой она будет и у масс с меньшей теплоемкостью и теплопроводностью.

Уже поэтому можно заключить, что парникового эффекта атмосферы не должно быть, если бы его причина сводилась к различию форм лишь радиационного теплообмена, поскольку интенсивность излучения вовсе не зависит от его частоты. Изменить средний уровень температуры поверхности масс может лишь различие в интенсивностях усвоения и высвобождения тепловой энергии земной поверхностью, подобно тому, как это происходит при укрытии водоёма ледяным покровом, то есть неравновесный теплообмен.

Обратимся ещё раз к сравнению тепловых уровней поверхности Земли и ее спутника Луны, находящихся в среднем на одинаковом расстоянии от Солнца. Напомним, что на освещаемой стороне поверхность Луны нагревается до плюс 110 °C, а на теневой остывает до минус 120 °C. Это нагревание и охлаждение могло иметь большую амплитуду температур, если бы материал поверхности Луны обладал ещё меньшей теплоемкостью и молекулярной (кондуктивной) теплопроводностью. Но независимо от этого, при кондуктивном (в обе стороны) теплообмене ее поверхность все равно бы имела среднюю температуру минус 15 °C, какую она имеет сейчас и близкая той, которую, вероятно, сохраняет на некоторой глубине под её поверхностью.

Средний размах амплитуды наибольших и наименьших значений температуры на земной поверхности оказывается из-за увеличения тепловой инерции подвижных сфер намного меньшим. При этом средняя температура воздуха у земной поверхности составляет плюс 14 °C, а поверхность океаносферы плюс 17 °C, то есть на 29… 32 °C выше, чем на поверхности Луны. К тому же надо заметить, что из-за различий альбедо (0,07 у Луны и 0,33 у Земли) собственно земная поверхность получает от Солнца на единицу площади на 28 % тепла меньше, чем лунная. Чем же можно объяснить такое преимущественное тепловое состояние земной поверхности, по сравнению с лунной, если не различием интенсивностей усвоения и излучения тепла как главной причины гравитационного массо- и теплообмена, сопровождаемого фазовыми превращениями воды на океанах и в атмосфере. Рассматривая теплообмен водоёма, покрытого многолетним льдом, достигшим равновесной толщины, мы убедились, что в этих условиях сам водоём почти полностью прекращает обмен теплом с внешней сферой. Объясняется это тем, что практически весь теплообмен водоёма с термически воздействующей на него внешней средой замыкается на обмене теплотой фазовых превращений в ледяном покрове и в нем же полностью балансируется неравновесной разностью интенсивностей усвоения и потери тепла. Летом талая вода быстро стекает с поверхности одновременно всплывающего льда, который очередной зимой снова медленно намерзает на величину стаивания и так далее.