НА СУШЕ И НА МОРЕ 1965

Сопоставим проблему оледенений и проблему лессов. Оледенения и образование лессовых пород протекали в одно и то же время. Оба процесса имели планетарный масштаб и развивались на одной и той же поверхности Земли. Но ведь на поверхности Земли, которая состоит из суши, океанов и атмосферы и которая геофизиками именуется системой «земная поверхность — атмосфера», все процессы взаимно связаны и взаимно обусловлены. Тогда почему при рассмотрении оледенений не объясняли образование лессов и наоборот? А раз эта взаимосвязь не учитывалась, если их искусственно разъединяли для объяснения по отдельности, то не могло быть правильного решения этих проблем.

Попробуем выявить физическую суть этой взаимосвязи, выведенной пока лишь дедуктивно. Когда частицы пыли, глины и песка, из которых состоят лессовые породы, переносились ветрами, то наиболее легкие (пылеватые и глинистые) частички должны были надолго оставаться в атмосфере и запылять ее. Ио известно, что запыленная атмосфера задерживает приток солнечной радиации и ведет к похолоданию земной поверхности. Похолодание не могло быть равномерным: наклонно падающие солнечные лучи высоких широт отражались и ослаблялись сильнее, нежели круто падающие лучи низких широт. В соответствии с неравномерностью прихода солнечного тепла усиливался контраст температур (или, иначе, градиенты температур) между высокими и низкими широтами.

Возрастание температурных градиентов усиливало циклоническую циркуляцию атмосферы, интенсивность испарения и облачности. Но как известно, испарение происходит с затратами энергии и сопровождается понижением температуры тела (вспомним холодильники, основанные на данном принципе), а облачность хорошо отражает солнечные лучи и также приводит к похолоданию земной поверхности.

Таким образом, запыление атмосферы, вызывая неравномерное похолодание и усиление атмосферной циркуляции, приводило к дальнейшему автоматическому наращиванию похолодания. Такова одна из связей процессов в системе «земная поверхность — атмосфера». Взаимосвязью этих и ряда других процессов системы, о которых будет сказано дальше, можно объяснить ледниковые циклы, образование ярусов лессовых пород и многие другие события четвертичного периода.

Здесь возникает вопрос: как начался процесс запыления и похолодания и почему именно в четвертичном периоде? Вспомним, что перед четвертичным периодом суша поднималась и ее размеры увеличивались, климат становился все более континентальным, области пустынь и полупустынь расширились. Теплый режим всей земли обусловливал длительное и знойное лето в пустынях не только субтропических, но и средних широт. Из-за пильного нагревания над ними почти весь год господствовали восходящие вихревые движения атмосферы, так называемые циклоны. Восходящие токи воздуха циклонов поднимали пыль до нижнего слоя стратосферы, а горизонтальные движения воздуха в атмосфере быстро распределяли пыль над всей земной поверхностью.

Можно сказать, что циклоны пустынь явились теми грандиозными «вулканами» земной поверхности, которые, работая из месяца в месяц, из года в год, из столетия в столетие, приводили к накоплению пыли в атмосфере и похолоданию земли. Заметим, что циклоны современных пустынь умеренных широт (центральноазиатских, североамериканских и др.) функционируют лишь три-четыре месяца года. Поэтому в настоящее время накопления пыли в атмосфере не происходит.

Но вернемся к уже начавшемуся первому похолоданию, которое успешно развивалось благодаря взаимосвязи между неравномерностью похолодания и интенсивностью атмосферной циркуляции, испарения и облачности.

С началом похолодания концентрация паров воды и углекислого газа в воздухе уменьшается: над более холодной водой меньше паров Н₂О; холодная вода лучше растворяет углекислый газ. Известно, что пары Н₂О и СО₂ хорошо поглощают лучистую энергию, утепляя таким образом атмосферу и земную поверхность. Подобное явление происходит в обычных застекленных теплицах, вот почему его называют тепличным эффектом. Уменьшение паров Н₂О и СО₂ в атмосфере высоких широт, которые охлаждались в первую очередь, уменьшало там тепличный эффект. Следовательно, этот добавившийся процесс усиливал неравномерное охлаждение земли. Тем самым он усиливал атмосферную циркуляцию, энергию циклонов и интенсивность влагооборота, который представляет собой совокупность процессов испарения, образования облаков и выпадения осадков. В результате охлаждение земной поверхности усиливалось, концентрация паров Н₂О и СО₂ в атмосфере и оказываемый ими тепличный эффект уменьшались, неравномерность похолодания и энергия атмосферной циркуляции возрастали. Здесь проявляется уже положительная обратная связь процессов, благодаря которой автоматически наращивалась их интенсивность.