Текст книги "Путешествие во времени (Сборник эссе)"

Автор книги: Михаил Будыко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 21 страниц)

За время существования мировой сети метеорологических станций (которое, как можно условно считать, начинается с 1880 г.) было несколько крупных извержений взрывного типа, из которых одно произошло совсем недавно (в 1982 г. вулкан Эль-Чичон в Мексике). Наиболее сильным из взрывных извержений, происшедших в это время, было извержение вулкана Кракатау (1883 г. в Индонезии). После этого извержения в атмосферу было выброшено примерно 20 км³ пемзы и пепла, причем в результате взрыва возникли морские волны, пересекшие весь Тихий океан и проникшие в Атлантический. Во всем мире после извержения наблюдались необычайно яркие закаты, которые объяснялись влиянием на рассеянную солнечную радиацию резкого увеличения массы стратосферного аэрозоля.

Точно определить понижение температуры нижнего слоя атмосферы после извержения Кракатау трудно, поскольку в начале 80-х годов прошлого века мировая сеть метеорологических наблюдений была еще очень редка и несовершенна. Можно предполагать, что понижение средней температуры в северном полушарии составляло примерно 0,5 °C.

Гораздо большие по сравнению с Кракатау взрывные извержения происходили в более раннее время. Самым значительным за последние два столетия было извержение вулкана Тамбора (1815 г., Индонезия), в результате которого в атмосферу поступили 150–180 км³ пемзы и пепла.

Из ограниченных данных метеорологических наблюдений, имевшихся для этого времени, нельзя сколько-нибудь точно оцепить среднее понижение температуры воздуха после извержения вулкана Тамбора. Ясно, однако, что это понижение было довольно неравномерным и в ряде областей достигало нескольких градусов. В частности, летом 1816 г. в Европе и Северной Америке была столь низкая температура, что этот год получил название «года без лета» (причина такого явления в то время была неизвестна). Извержение вулкана Тамбора заслуживает внимания как ближайшее к нам по времени извержение, вызвавшее изменение климата, которое при его сравнительной непродолжительности нанесло заметный ущерб живой природе. В частности, из-за резкого снижения урожаев в ряде районов, очень далеких от вулканов, погибли от голода многие тысячи людей.

Для всего исторического периода (т. е. нескольких последних тысячелетий) данные о сильных извержениях взрывного типа можно получить путем химического анализа слоев льда крупных ледников, сформированных за длительные интервалы времени. В этих слоях сохраняются соединения серы, осажденные на поверхности льда из атмосферы после взрывных вулканических извержений.

Использование таких данных позволило установить, что сильное извержение взрывного типа произошло в 536 г. Записи историков позднеантичного времени подтвердили образование в этом году в атмосфере малопрозрачной пелены, которая сохранялась более года. Яркость Солнца при наличии этой пелены снизилась до яркости Луны. Исследование имеющихся данных привело к выводу, что оно произошло в тропических широтах и что образовавшееся в результате извержения аэрозольное облако было примерно вдвое более плотным по сравнению с аэрозольным слоем, возникшим после извержения вулкана Тамбора.

К сожалению, имеются только очень ограниченные сведения об экологических последствиях этого извержения. В частности, известно, что в 536 г. не вызрели фрукты в странах Средиземноморского бассейна и Месопотамии.

Вероятно, что еще более значительным было колебание климата после извержения вулкана на о-ве Санторин в восточной части Средиземного моря, которое произошло приблизительно в 1500 г. до н. э. Хотя экологические последствия данного извержения известны только приблизительно, имеется предположение, что они были очень значительными и привели, в частности, к гибели процветавшей до указанного времени высокоразвитой крито-минойской цивилизации.

Не подлежит сомнению, что для гораздо более продолжительных интервалов времени, сравнимых с длительностью геологических эпох и периодов, в некоторых случаях воздействие извержений вулканов на климат и биосферу было намного сильнее по сравнению с воздействием извержений, происходивших на протяжении последних нескольких тысяч лет.

Давно известно, что возможные отклонения показателей интенсивности многих природных процессов от нормы возрастают при увеличении рассматриваемого интервала времени. Так, например, катастрофические землетрясения, маловероятные для короткого интервала времени, вполне вероятны в течение достаточно продолжительного периода.

С общей точки зрения представляется естественным предполагать проявление за длительную геологическую историю Земли таких грандиозных аномалий в характеристиках природных процессов, которые не наблюдались за сравнительно короткое время существования человечества и тем более за совсем непродолжительное время изучения человеком окружающей его природы.

На основе этого представления была сформулирована концепция о возникновении в прошлом аэрозольных климатических катастроф. Эта концепция основана на следующих соображениях.

Если влияние отдельных аэрозольных извержений на температуру Земли сравнительно невелико вследствие ограниченного количества аэрозоля, попадающего после каждого извержения в стратосферу, то очевидно, что температура Земли будет гораздо сильнее изменяться при совпадении в течение короткого времени многих извержений взрывного типа. Возможность таких совпадений для длительных периодов времени, являющаяся следствием статистических закономерностей, заметно возрастает при колебаниях среднего уровня вулканической активности. Аналогично этому наибольшее количество аэрозоля, поступающего в стратосферу во время одного вулканического извержения, будет увеличиваться при возрастании рассматриваемого интервала времени по тем же причинам, что и наибольшая частота извержений.

Выполненные расчеты показывают, что при особенно больших взрывных извержениях или при серии менее крупных близких по времени извержений средняя температура нижнего слоя воздуха может понизиться на 5-10 °C. Такие похолодания, безусловно, имели катастрофические последствия для живой природы.

Другой причиной аэрозольных климатических катастроф могло быть столкновение небесных тел с Землей. Сохранившиеся следы метеорных кратеров на земной поверхности позволяют предполагать, что за длительную историю Земли с ней сталкивались метеориты, размеры которых достигали нескольких километров. Если в результате взрыва при падении метеорита на поверхность Земли в стратосферу попадало количество аэрозольных частиц, равное только малой части его массы, этого было достаточно для резкого уменьшения солнечной радиации, достигающей земной поверхности.

На основании схематичного расчета был сделан вывод о том, что после падения достаточно большого метеорита произойдет понижение температуры примерно на 5-10 °C, которое будет продолжаться многие месяцы и окажет катастрофическое воздействие на разнообразные живые организмы.

Принимая во внимание узость «климатической зоны жизни» (диапазона атмосферных условий, в котором возможно существование организмов), следует считать в высокой степени вероятным, что за длительное время существования биосферы в определенные моменты эта зона для отдельных групп организмов исчезала в результате воздействия на окружающую среду различных внешних факторов, в том числе и названных выше. Важнейшим примером такого изменения природных условий является упомянутый в первом очерке экологический кризис, происшедший в конце мелового периода – последнего периода мезозойской эры.

Массовое вымирание в конце мелового периода является одним из нескольких наиболее крупных вымираний, происшедших на протяжении последних нескольких сот миллионов лет. Возможно, что еще большие масштабы имело вымирание в конце пермского периода.

Несомненно, что кроме нескольких очень значительных вымираний было гораздо больше менее крупных событий такого рода, надежное обнаружение которых затрудняется неполнотой палеонтологической летописи. Имеются данные о том, что некоторые из этих менее значительных вымираний были также обусловлены падением на Землю небесных тел.

В последние несколько лет появилось много работ, подтверждающих реальность массовых вымираний в истории Земли и устанавливающих связь этих вымираний с резкими изменениями природных условий. Хотя вопрос о конкретном механизме массовых вымираний далек от полного разрешения, существует значительная вероятность, что по крайней мере часть этих вымираний связана со сравнительно кратковременными изменениями климата при падении на земную поверхность небесных тел и при крупных вулканических извержениях.

Заключение о воздействии аэрозольных климатических катастроф на биосферу в геологическом прошлом многими специалистами рассматривается как крупнейшее открытие в области наук о Земле.

Интересно, что ученые, изучающие это явление, в то же время занимаются рассмотрением последствий ядерных взрывов. Высказано предположение, что ядерная война может вызвать резкое понижение температуры, прежде всего из-за поднятия пыли в атмосфере. Это еще одно свидетельство в пользу того, что «победителей в ядерной войне не будет». Этот вывод имеет существенное значение для вопроса, обсуждаемого в следующем разделе.

Влияние ядерного конфликта на климат. Открытие антропогенного изменения климата, обусловленного ростом концентрации углекислого газа, представляет большой интерес для понимания природы возможной в настоящее время антропогенной климатической катастрофы. Оказалось, что воздействие человека на климат не создает каких-либо новых, ранее неизвестных путей изменения климата. Физический механизм происходящего в настоящее время потепления в основном совпадает с механизмом, который в геологическом прошлом вызывал многочисленные потепления (а также похолодания), происходившие главным образом в результате увеличения или уменьшения массы углекислого газа в атмосфере.

Еще более близкая аналогия существует между закономерностями, определяющими возникновение природных аэрозольных катастроф и возможной антропогенной климатической катастрофы. Возможность возникновения антропогенной климатической катастрофы вытекает из исследований, выполненных в нашей стране в начале 70-х годов. В этих исследованиях выяснено, что понижение средней температуры воздуха в земной поверхности в рассматриваемом случае составит 5-10 °C. Это совпадает со значением понижения средней температуры после падения большого астероида.

Так как точность имеющихся расчетов влияния ядерных взрывов на климат ограничена, существенное значение для подтверждения реальности перспективы возникновения аэрозольной климатической катастрофы после ядерной войны имеет рассмотренный выше вопрос об аэрозольных климатических катастрофах в геологическом прошлом. Возможность развития таких явлений под действием естественных факторов и их сильнейшее влияние на биосферу значительно усиливает вероятность возникновения аналогичной катастрофы при взрывах многочисленных атомных бомб.

При решении вопроса о возможных последствиях ядерной войны следует исходить из представления, что существующие методы определения предстоящего изменения климата после такого события позволяют оценить только знак и порядок величины предстоящего похолодания.

Это означает, что прогноз последствий ядерного конфликта может иметь только вероятностный характер. Переходя от наибольших значений возможного понижения температуры к наименьшим, можно перечислить несколько возможных вариантов этого прогноза, к которым относятся: 1) уничтожение биосферы, 2) уничтожение многих видов животных, растений и гибель человечества, 3) уничтожение некоторых живых организмов при сохранении части человечества, 4) отсутствие значительных экологических последствий на территории, непосредственно не затронутой военными действиями.

Последний из этих вариантов сейчас, по-видимому, не имеет сторонников.

Таким образом, сейчас приходится считаться с возможностью осуществления после ядерной войны трех первых вариантов экологического прогноза.

Представление о том, что ядерные столкновения приведут не только к уничтожению множества жителей воюющих стран, но и создадут угрозу глобальной климатической катастрофы, усиливает убеждение о невозможности для какой-либо страны достичь победы в ядерной войне. Более того, начало этой войны создаст угрозу уничтожения всего человечества, включая жителей как воюющих, так и невоюющих стран.

Такой вывод усиливает надежду на исключение возможности использования ядерного конфликта, как средства решения противоречий, разделяющих современный мир.

* * *

Сопоставляя современную глобальную экологическую ситуацию с экологическими процессами в предыстории человечества, можно обнаружить, что развитие биосферы в отдаленном прошлом и в современную нам эпоху имеет некоторые общие черты, соединенные с весьма резкими различиями.

Из числа внешних экологических факторов, оказавших наибольшее воздействие на прогресс предков человека, главное место занимают, во-первых, аэрозольная климатическая катастрофа конца мелового периода, уничтожившая основных конкурентов млекопитающих, и, во-вторых, обусловленное изменением химического состава атмосферы глобальное похолодание конца кайнозойской эры, резко ограничившее возможность существования антропоидных обезьян в тропических лесах Африки.

Сейчас под влиянием хозяйственной деятельности человека с громадной скоростью восстанавливается древний химический состав атмосферы, содержавшей гораздо большее количество углекислого газа по сравнению с современной эпохой. Наряду с этим в последние годы выяснилась возможность воспроизвести в результате неограниченного применения ядерного оружия аэрозольную климатическую катастрофу, которая может превзойти даже катастрофу конца мелового периода.

Таким образом, хотя возможные результаты воздействия человека на глобальную экологическую систему не являются новыми для истории биосферы (в прошлом под влиянием естественных факторов количество углекислого газа в атмосфере изменялось в широких пределах и время от времени возникали аэрозольные климатические катастрофы), новой чертой современной экологической ситуации является возможность для человечества выбрать более или менее благоприятные пути дальнейшей эволюции биосферы.

Для этой цели сейчас организованы широкие международные исследования возможного воздействия глобального потепления на жизнь и хозяйственную деятельность человечества. Результаты таких исследований дают основания надеяться, что неблагоприятные последствия этого изменения климата будут предотвращены. Политические и общественные деятели многих стран прилагают усилия для устранения все еще грозной опасности ядерного конфликта.

События прошлого, о которых говорится в большинстве очерков этой книги, представляют собой небольшие фрагменты истории, которые в какой-то мере иллюстрируют сложный и пока еще во многом не объясненный путь, пройденный нашими предками от жизни в тропических лесах отдаленного прошлого до сложной и далеко не безопасной технической цивилизации переживаемой нами эпохи. Быстро возрастающее понимание необходимости самого полного сотрудничества народов всех стран мира для выживания и дальнейшего прогресса человечества является важнейшим достижением конца XX столетия.