Влияние орбитальных параметров Земли и Луны на климат и миграции человека

В.П.Юрковец

Средняя величина теплового потока, идущего из недр Земли, равняется 63 эрг/с х кв.см. Среднее количество тепла, которое Земля получает от Солнца равно 340000 эрг/с х кв.см. (Verhoogen, et al, 1970). Т.е. - почти на четыре порядка больше. Других источников тепла, поступающего на поверхность Земли, нет. Следовательно, причину смены межледниковий оледенениями (и наоборот) следует искать в механизмах изменения теплового потока, идущего от Солнца. Величиной собственного теплового потока Земли в данном случае можно пренебречь.

Количество солнечной радиации в некоторой точке Земли зависят от широты, времени года, положения Земли на своей орбите относительно Солнца. Два первых параметра (широта и дата) сами по себе на освещённость не влияют. Изменения в количестве тепла зависят от вариаций в орбитальных параметрах Земли, и они хорошо известны. Это, во-первых, изменение эксцентриситета (эллиптичности) орбиты Земли,

которое, в связи с изменением расстояния между Солнцем и Землёй, влияет на общее количество тепла, поступающего на Землю. При изменении эксцентриситета количество тепла, падающего на Землю, также будет меняться, т.к. в афелии Земля удаляется от Солнца, а в перигелии приближается. Чем больше эксцентриситет, тем больше амплитуда изменений. Во-вторых, вариации угла наклона земной оси, от которых зависит контрастность сезонных различий. При увеличении угла наклона контрастность увеличивается, при уменьшении наоборот - уменьшается. И, в-третьих, смещение равноденствий (прецессия равноденствия), которое приводит к тому, что положение северного и южного полушарий Земли относительно Солнца в любой точке земной орбиты (в том числе в перигелии, афелии, весеннем и осеннем равноденствиях) в течение полупериода прецессии меняется на противоположное. Полный цикл изменения эксцентриситета завершается в течение 92 тысяч лет. Период изменения угла наклона земной оси равен 40 тысячам лет. Цикл прецессии равноденствия составляет 26 тысяч лет (Verhoogen, et al, 1970).

В течение года зима на нашей планете наступает дважды – один раз в северном полушарии, второй раз в южном. Любой астрономический эффект, при прочих равных условиях понижающий температуру зимой, приведёт в целом к увеличению распространения снежного и ледового покрова в том полушарии, в котором имеет место понижение температуры. В результате из-за увеличения отражательной способности, которая у снега достигает 80%, некоторая доля лучистой энергии Солнца будет отражаться обратно в космос. Следствием этого станет увеличение продолжительности зимнего сезона, поскольку уменьшится количество солнечной радиации, поглощаемой Землёй. Таким образом, всякое уменьшение зимних температур включает положительную обратную связь в виде увеличивающегося альбедо, которое ещё больше понижает температуру и увеличивает продолжительность зимы.

Очевидно, что механизм положительной обратной связи в случае увеличения эксцентриситета орбиты Земли включается для всех климатических поясов (чем дальше от Солнца, тем меньше энергии) пропорционально изменению количества солнечной радиации. При увеличении угла наклона земной оси границы северного и южного полярных кругов опустятся до более низких широт, а границы северного и южного тропиков соответственно поднимутся. В результате область полярной ночи несколько сместится в сторону экватора в обоих полушариях. Угол наклона земной оси вращения варьирует в пределах от 21,97 до 24,60 градуса. Эти изменения охватывают в совокупности в северном и южном полушариях всего около 0,3% площади поверхности Земли. Следовательно, вариации наклона земной оси причинами глобальных оледенений быть не могут. Область их климатического воздействия ограничивается только Арктикой и Антарктикой.

Чередование сезонов года на нашей планете также обусловлено наклоном орбиты Земли, который в настоящее время составляет 23,5 градуса. Количество солнечной радиации поступающей на Землю за год в течение десятков и сотен лет можно считать величиной постоянной. Однако её распределение по полушариям не всегда одинаково. Оба полушария получают одинаковое количество солнечного тепла только в том случае, если ось вращения Земли перпендикулярна большой оси земной орбиты в перигелии и афелии. Такое (среднее) положение было немногим более 6 тысяч лет назад и вновь повторится, только с обратным положением оси вращения, примерно через такой же промежуток времени. Как сказано выше, связано это с прецессией равноденствия, которая приводит к тому, что через половину цикла прецессии наклон земной оси в перигелии и других характерных точках – афелии, весеннем и осеннем равноденствиях, изменяется на 180 градусов. В настоящее время при прохождении точки афелия к Солнцу обращено северное полушарие. Соответственно, при прохождении перигелия к Солнцу обращено южное полушарие. В афелии, как наиболее удалённой от Солнца точке, Земля в целом получает меньше тепла, чем в перигелии. Это означает, что ныне лето в южном полушарии жарче, а зима – холоднее. А в северном полушарии наоборот - зима мягче, а лето холоднее. Следовательно, включение положительной обратной связи в виде увеличения площадей с повышенным альбедо (снежным и ледяным покровом) происходит сейчас в южном полушарии. Поэтому в настоящее время в южном полушарии закономерно наблюдается оледенение, представленное ледниковым щитом Антарктиды, а в северном, соответственно - межледниковье. К этому можно добавить, что ледниковый щит Антарктиды в настоящее время занимает площадь около 14 миллионов квадратных километров. В нём сосредоточено до 90% всего льда планеты - в 10 раз больше, чем в гренландском щите. Максимальная толщина ледникового купола Антарктиды – 4800 метров, что почти в два раза превышает максимальную толщину ледниковых щитов прошедшего Валдайского оледенения в северном полушарии. Большему развитию оледенения в южном полушарии препятствует отсутствие в нём суши в южной половине средних широт – там, где в северном полушарии распространены огромные пространства Евразии и Северной Америки. Поэтому, в частности, оледенение в южном

полушарии не приводит к существенному понижению уровня Мирового океана. В северном полушарии оледенение закончилось около 10 тысяч лет назад. В настоящее время мы приближаемся к пику прецессионного события, когда ось вращения Земли в перигелии и афелии будет расположена строго вдоль линии Земля-Солнце. Следствием этого будет максимальное оледенение в южном полушарии и пик потепления в северном полушарии. Суммируя вышесказанное можно сделать следующие выводы. Причиной оледенений является сумма двух факторов – прецессии оси вращения Земли и вариации эксцентриситета её орбиты. При этом прецессия обуславливает чередование оледенений и межледниковий, а вариации эксцентриситета отвечают за контрастность ледниковых фаз при увеличении эксцентриситета контрастность увеличивается, а при уменьшении понижается.

Источник: vk.com