Климат Земли — это не только результат современных промышленных выбросов, но и следствие сложнейших астрономических ритмов, действующих на протяжении миллиардов лет. В новом выпуске программы StarTalk ведущий Нил Деграсс Тайсон и планетолог Стивен Сотер обсуждают циклы Миланковича, механизмы «Земли-снежка» и то, как человечество за последние десятилетия сумело вмешаться в график ледниковых периодов, рассчитанный на тысячи лет вперёд.
🌌 Стивен Сотер: от «Космоса» Сагана до истории климата 0:00
Гостем программы стал Стивен Сотер, планетолог из Корнеллского университета, чья карьера тесно переплетена с популяризацией науки . Тайсон отмечает, что Сотер долгое время работал с Карлом Саганом и в 1980 году стал соавтором оригинального сериала «Космос» . Сейчас учёный завершает работу над масштабным трудом под названием «Четыре миллиарда лет изменения климата: что прошлое говорит нам о глобальном потеплении» (Four Billion Years of Climate Change), выход которого ожидается в 2025 году . По словам Сотера, понимание долгосрочной истории планеты необходимо для оценки нынешнего состояния атмосферы.
🔄 Три такта «астрономического метронома»: циклы Миланковича 1:21
Главным «метрономом» климатических изменений на Земле являются циклы Миланковича, названные в честь сербского математика и инженера Милутина Миланковича, который в 1920-х годах математически обосновал влияние астрономических факторов на ледниковые периоды . Сотер объясняет, что эти циклы меняют количество и распределение солнечного света, достигающего Земли.
Механизм состоит из трёх основных компонентов:
- Обиквитет (наклон оси): В настоящее время земная ось наклонена под углом около 23,5° . Этот угол не статичен: он медленно колеблется в диапазоне от 22,1° до 24,5° . Именно наклон оси отвечает за смену времён года, и его изменение напрямую влияет на суровость зим и жару лета.
- Прецессия (колебание): Земная ось «покачивается» подобно волчку с периодом около 26 000 лет . Это меняет ориентацию оси относительно звёзд и влияет на то, в какой точке орбиты Земля находится в момент летнего или зимнего солнцестояния.
- Эксцентриситет (форма орбиты): Орбита Земли не является идеальным кругом; она эллиптическая . Под влиянием гравитации Юпитера и Венеры форма этого эллипса меняется. Существуют циклы эксцентриситета длительностью около 100 000 и 400 000 лет .
По мнению Сотера, эти изменения можно рассчитать на миллионы лет в прошлое и будущее с помощью ньютоновской механики, что делает их надёжным инструментом для прогнозирования естественных климатических фаз .
❄️ Феномен «Земли-снежка» и спасительные вулканы 5:30
История планеты знала периоды экстремального оледенения, когда льды доходили до экватора. Сотер подтверждает, что Земля была полностью покрыта льдом как минимум дважды: около 2,5 миллиардов и 600 миллионов лет назад (состояние Snowball Earth) .
В этот период вступала в силу «положительная обратная связь»:
- Лёд обладает высоким альбедо (отражательной способностью) .
- Чем больше льда, тем больше солнечного света отражается в космос.
- Чем меньше тепла поглощается, тем холоднее становится планета, что приводит к образованию ещё большего количества льда .
Как утверждает Сотер, Земля могла бы навсегда остаться ледяным шаром, если бы не вулканическая активность . Вулканы продолжали выбрасывать углекислый газ (CO2). В обычных условиях CO2 поглощается океанами и оседает в виде известняка, но в замерзшем мире этот механизм не работал . Углекислый газ накапливался в атмосфере до тех пор, пока не возник мощный парниковый эффект, растопивший ледяной панцирь .
🌡️ Интергляциал: стабильность, создавшая цивилизацию 8:35
За последний миллион лет Земля пережила около 10 крупных ледниковых циклов, повторяющихся примерно каждые 100 000 лет . Мы живем в так называемый межледниковый период (интергляциал), который начался около 20 000 лет назад .
Сотер подчеркивает важный исторический нюанс:
- Климат во время ледниковых периодов крайне нестабилен и подвержен резким колебаниям .
- Вся человеческая цивилизация была построена в аномально стабильный и тёплый период интергляциала .
- Без вмешательства человека нынешний теплый период продлился бы ещё около 8 000 лет до начала нового оледенения .
🏭 Антропогенный фактор: почему учёные уверены в вине человека? 9:43
На вопрос о том, как отличить влияние человека от естественных циклов, Стивен Сотер приводит два ключевых доказательства. Во-первых, это изотопный анализ углерода. Углекислый газ, образующийся при сжигании ископаемого топлива, имеет специфическую «подпись» — в нём иное соотношение изотопов углерода-13 и углерода-12 по сравнению с газами вулканического происхождения .
Во-вторых, это скорость изменений. По данным Сотера, человечество выбрасывает CO2 в атмосферу в 40 раз быстрее, чем это делают любые естественные природные процессы . На данный момент содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось на 50% относительно доиндустриального уровня .
Гость и ведущий сошлись во мнении, что это «шок для системы» . Сотер утверждает, что человеческая деятельность уже фактически отменила следующий ледниковый период: из-за избытка парниковых газов Земля пропустит цикл оледенения, который должен был начаться через несколько тысяч лет .
🌊 Риски «бесснежной Земли» и подъем уровня моря 13:09
Пока Арктика нагревается в два раза быстрее, чем остальная планета, сокращение площади морских льдов запускает обратный механизм положительной связи: тёмная вода поглощает больше тепла, чем белый лёд, что ускоряет потепление .
Тайсон и Сотер обсуждают сценарий полной потери ледяных щитов Антарктиды и Гренландии:
- Исторический контекст: Большую часть своей истории Земля не имела ледяных шапок на полюсах .
- Последствия: По оценке Сотера, полное таяние полярных льдов приведет к поднятию уровня мирового океана примерно на 13 метров (хотя Тайсон упоминает в расчётах цифру более чем в 400 футов — около 120 метров) .
- Темпы: Стивен Сотер успокаивает, что это крайне медленный процесс, который займет очень много времени, даже при текущих темпах потепления .
В завершение беседы Тайсон и Сотер отмечают, что хотя отсутствие ледникового периода кажется позитивным фактором («не придется ходить в шкурах»), бесконтрольный «перелет» в сторону перегрева может дестабилизировать климат, к которому человечество адаптировалось на протяжении последних 10 тысяч лет.
