Климатические катастрофы: пособие по физике для старших школьников и младших студентов

Одно из самых известных извержений было создано Везувием в 79 году н.э. При этом был полностью погребен под раскаленным пеплом цветущий город Римской империи Помпея. Но этот катаклизм также имел локальный характер.

Для оценки мощности извержения используется шкала VEI (от англ.Volcanic Explosivity Index). Измеряемой величиной служит объем выброшенных вулканических пепла и газов. Изменение объема в 10 раз соответствует сдвигу по шкале VEI на единицу. В частности, извержение Везувия сопровождалось выбросом 1 км³ «тефры» и квалифицируется 5-м рангом VEI , а Санторин, уничтоживший Минойскую цивилизацию на острове Крит примерно в 1600-1700 гг. до н. э., изверг 100 км³ , то есть имел мощность 7 баллов. Супервулканам присваивается высший индекс 8. К ним относится, в частности, Йеллоусоун, расположенный в Северной Америке. Его взрыв 2 млн л. до н. э. выбросил 2500 км³ раскаленного пепла, который покрыл четверть территории Северной Америки.

Рис.25. Картина К. Брюллова «Последний день Помпеи».

Наиболее близкий к нашему времени взрыв супервулкана Тоба произошел на о. Суматра, Индонезия, в 70-77 тыс л. назад. В результате этого происшествия на Земле в течение 6-10 лет шли сернистые дожди и продолжалась вулканическая зима. Это же послужило причиной последующего тысячелетнего похолодания. По мнению некоторых ученых произошло явление «бутылочного горлышка», когда численность предков людей сократилась до критических 2-х тысяч особей.

Вулканическая деятельность приводит к двум трендам изменения климата. Пепел и капли серной кислоты поглощают солнечный свет и ведут к похолоданию. Появление же парниковых газов, углекислого, сернистого и других – к потеплению. Крайнюю степень глобального потепления демонстрирует климат Венеры. Радиолокационные наблюдения позволили обнаружить на ее поверхности огромное (10⁵ -10⁶ ) количество потухших и действующих вулканов, рис. 26.

Высказано предположение, что некое событие, происшедшее 500 миллионов лет назад, вызвало расплавление поверхности Венеры и создало атмосферу, состоящую на 97% из парниковых газов CO₂ и SO₂ .

Помимо вулканов, выбросы пыли, вызывающие катастрофические похолодания, могут вызываться также падением на Землю астероидов или комет. Комплекс процессов, возникающих при столкновении, называется «импактным событием». Мощность события определяется размером небесного тела. Установлено, что астероид размером 200 м способен разрушить жизнь людей на территории целого континента. Последствием падения являются ударная волна, термическое воздействие и выброс пыли.

Падение крупных астероидов в истории Земли неоднократно приводило к экологическим катастрофам. Классическим является сценарий падения астероида 65 млн. лет назад, который, по-видимому, привел к гибели динозавров.

Рис. 26. Фотография вулканической поверхности Венеры, https://i.artfile.ru/1152x864_161100_[www.ArtFile.ru].jpg

Из всех известных, наибольшую опасность для Земли представляет в настоящее время астероид Апофис диаметром около 300 м. Он пролетит мимо Земли в 2036 году. Правда, столкновение считается маловероятным. Однако пояс астероидов и облако Оорта являются постоянным источником новых опасных астероидов и комет. В настоящее время разрабатываются мероприятия по обнаружению новых, более опасных космических объектов, а также возможные меры воздействия на них.

Климатическое воздействие взрыва мощной ядерной бомбы называется «ядерная зима». По расчетам климатологов, она может развиться в результате широкомасштабной ядерной войны. Его климатическое действие подобно мощному импакту.

Профессор В.В. Александров и академик Н.Н.Моисеев в 1983 году при помощи биосферной математической модели «Гея» сделали прогноз последствий применения мощных ядерных зарядов. Они показали, что при суммарной мощности ядерных взрывов в 10 000 мегатонн солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, возникнет глобальная ядерная ночь. Время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца. В отдельных районах Земли похолодание может достигнуть 30-50 градусов! Правда, применение десяти тысяч ядерных боеприпасов по одной мегатонне каждая – достаточно проблематичный сценарий. Но проверять не хотелось бы.

Синергетика Гольфстрима и других потоков

Резкое похолодание зимы 2021-го года заставило исследователей обратить внимание на крайнюю неустойчивость системы ветров и океанских течений Земли. Основные течения представлены на схеме рис.27.

Рис.26. Циркуляция океанских течений, красные – теплые, синие – холодные воды, https://www.kp.ru/daily/27245.5/4374098/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com