Периодические похолодания на Земле происходили, возможно, из-за изменения состава газов земной атмосферы и прозрачности последней (в том числе в связи с вулканической деятельностью). Не исключено, что здесь играли определенную роль и колебания наклона земной оси… Похолодание климата началось примерно 70 млн. лет назад, а наиболее существенное понижение температуры произошло в четвертичном периоде, то есть около миллиона лет назад. С тех пор четыре раза наблюдались оледенения, вызвавшие резкие изменения в растительной и животной жизни. Последнее наступление льдов на континенте Евразии происходило около 10 тыс. лет назад. В дальнейшем площадь оледенения в полярных областях все еще продолжала колебаться, но в гораздо меньших масштабах. Соответственно продолжались и изменения климата. Более стабильным климат Земли стал лишь за последние 2 тыс. лет, хотя отступления от среднего уровня наблюдаются постоянно. В 20 —30-х годах нашего века наблюдалось потепление, в 40-х оно сменилось относительным похолоданием, затем в 70-х годах снова наметилось потепление, оказавшееся неустойчивым. Что наблюдается сейчас, в начале 80-х годов, точно сказать нельзя. В зависимости от того, какое количество данных привлекать для анализа и какой методикой расчетов пользоваться, можно получить различные результаты. Иногда прямо противоположные. Одни ученые склонны считать, что потепление продолжается и земной климат постепенно будет приближаться к наблюдавшемуся в плиоцене. Другие, наоборот, считают, что потепление бесповоротно закончилось и Земля стоит перед новым наступлением льдов, в преддверии новой ледниковой эпохи… Если можно прийти к противоположным выводам при анализе одного и того же материала, значит, нет убедительных свидетельств в пользу какого-либо из них. Ведь периоды в 15–25 лет с потеплениями или похолоданиями на протяжении трех последних столетий наблюдались неоднократно. Так, известна очень суровая зима 1739/40 г. в Европейской России, сходная с зимой 1978/79 г. Памятны суровые зимы 1809, 1912, 1941/42, 1949/50, 1955/56, 1965/66 гг. и, наоборот, очень теплые 1924/25, 1948/49, 1951/52, 1956/57 и 1975/76 гг. Но все эти колебания объясняются естественными причинами.
А может ли уже сложившийся климат изменяться под влиянием человеческой деятельности? Да, если люди вмешаются в естественные факторы формирования климата настолько серьезно, что нарушат приходо-расходный баланс тепла и влагообмена такой большой и сложной системы, как наша Земля и окружающая ее атмосфера. Какие это факторы? Приток солнечного тепла к земной поверхности и способность последней его поглощать и отражать, а также атмосферного воздуха и содержащихся в нем примесей пропускать лучистую энергию и усваивать ее. Для упрощения задачи следует считать количество поступающей на Землю лучистой энергии Солнца неизменным (в противном случае климат Земли изменится и без вмешательства человека).
Одним из самых существенных с этой точки зрения результатов человеческой деятельности следует считать загрязнение атмосферы. Оно может быть химическим, пылевым или аэрозольным и тепловым.
Химическое загрязнение изменяет содержание в воздухе углекислого газа, играющего важную роль в тепловом балансе атмосферы. С ним связано внесение в атмосферный воздух различных вредных примесей, в том числе окислов тяжелых металлов, серы и других веществ, которые не только отравляют воздух, но и могут способствовать разрушению стратосферного озона. Этот газ, как известно, защищает живые организмы от губительного воздействия жесткого космического излучения.
Пылевое загрязнение искусственными аэрозолями уменьшает прозрачность воздуха для солнечных лучей, в том числе и для ультрафиолетовой радиации. Оно может также влиять на тепловой баланс системы атмосфера — Земля.
Тепловое загрязнение растет вместе с ростом энергетической вооруженности человечества (примерно на 3 % в год). Поскольку вся добываемая людьми тепловая энергия практически полностью уходит на нагревание атмосферы, то, как показывают расчеты, она уже в будущем столетии угрожает вызвать повышение температуры воздуха на Земле на несколько градусов. Пока такое повышение заметно лишь в крупных городах, получивших у климатологов название «тепловых островов». Средняя годовая температура Москвы и Ленинграда, например, выше, чем в окружающей их сельской местности, на 2–3 °C, а минимальная в Москве — на целых 8 °C. В больших городах чаще выпадают слабые осадки, слабее ветры, больше дней с облачной погодой… Рост городов, образование мегаполисов, влечет за собой расширение «тепловых островов». По расчетам некоторых ученых, уже в относительно недалеком будущем прогрессирующее увеличение тепловыделений из-за интенсивного сжигания всех видов топлива угрожает перегревом атмосферы, чреватым необратимыми отрицательными последствиями…