Ледниковые периоды в кайнозое

Ледники – это обширные скопления льда в высокогорьях и холодных поясах нашей планеты. Они образуются при перекристаллизации снега вследствие чередования таяний и новых замерзаний воды внутри снежной толщи. Основное условие для существования ледников – низкая температура в течение большей части года, тогда накопление снега преобладает над его таянием. Сегодня такие условия существуют только в Арктике и Антарктике, а также в некоторых высокогорных районах. Но в истории нашей планеты сильные и продолжительные похолодания климата несколько раз приводили к разрастанию ледников и формированию огромных ледниковых покровов. Эти временные отрезки называют ледниковыми периодами.

Исследования высокогорных снежных вершин показывают, что свежевыпавший снег, состоящий из тонких гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму, падает на многолетние снежники, В результате таяния и вторичного замерзания снег превращается в зернистые ледяные частицы – фирн. Диаметр снежных кристаллов в таком слое от 3 мм и более, он похож на смерзшийся гравий. С течением времени нижние пласты фирна уплотняются и формируют твердый лед. Постепенно мощность льда увеличивается, и он наконец приходит в движение. Так образуется ледник. При отрицательном балансе массы ледник становится пассивным. Он начинает быстро отступать, освобождая из-подо льда долины и склоны. Как же происходит движение самого ледника?

Оно заметно отличается от течения жидких или вязких веществ. Движение ледников в природе больше похоже на текучесть металлов или горных пород по многочисленным крохотным поверхностям скольжения, зачастую вдоль плоскостей кристаллической решетки.

Достоверные причины движения ледников до конца не установлены. Считается, что значимую роль здесь играет сила тяжести, однако это далеко не единственный фактор. В противном случае ледники быстрее бы двигались зимой, когда они несут дополнительную нагрузку в виде снега. На самом деле ледники стремительнее именно летом. Возможно, их движению способствуют силы расширения, возникающие при таянии и повторном замерзании кристаллов льда.

Некоторые ученые связывают возникновение оледенения с активными горообразовательными процессами, изменением рельефа и особенно с перераспределением суши и моря. Действительно, уменьшение площади суши на планете автоматически вызывает постепенное понижение температуры в низких широтах и повышение – в высоких. Увеличение же ее площади производит обратный эффект. Примечательно, что охлаждающая роль суши проявляется наиболее сильно в высоких широтах, поскольку там за время короткого лета материки успевают нагреться незначительно и гораздо больше охлаждаются зимой. Если поверхность суши достигает в высоких широтах планеты в поперечнике около 500-600 км и более, это может обеспечить существенное понижение температуры и зарождение ледников.

Поскольку образующийся ледниковый покров практически полностью отражает солнечную радиацию, он вызывает добавочное охлаждение воздуха и начинает быстро увеличиваться в своих размерах. Другая теория возникновения покровного оледенения планеты связана с углекислым газом, который свободно пропускает солнечные лучи к поверхности Земли, поглощая значительную часть теплового излучения планеты. В результате именно углекислый газ препятствует охлаждению Земли. Существуют предположения, что в ледниковые периоды по каким-то причинам концентрация углекислого газа в атмосфере была примерно на треть меньше, чем в межледниковые эпохи. Кроме того, морская вода содержала в своем составе диоксида углерода в 60 раз больше, чем земная атмосфера.

Как это ни парадоксально, но активная вулканическая деятельность также могла способствовать возникновению оледенений. На первый взгляд, кажется, что в результате активных процессов в глубинах Земли станет повышаться содержание углекислого газа в атмосфере, и, соответственно, климат будет только теплее. Но загрязнение атмосферы огромными массами пепла, выбрасываемыми вулканами, вызывает значительное уменьшение ее прозрачности и, следовательно, ослабление солнечной радиации. Частицы вулканического пепла также служат ядрами конденсации, тем самым способствуя большому развитию облачности, которая, в свою очередь, также существенно ослабляет излучение Солнца.

Объяснить причину появления оледенений попытался югославский астроном М. Миланкович. Эта теория получила широкое распространение. Ученый вычислил ход изменений солнечной радиации за последние 600 тыс. лет существования Земли. Колебания уровня излучения Солнца были вызваны циклическими переменами трех параметров орбитального движения нашей планеты вокруг звезды. Миланкович обнаружил за этот временной период три максимума похолодания климата. Многие исследователи стремятся сопоставить их с тремя эпохами оледенения в течение четвертичного периода. Впоследствии картина оказалась гораздо сложнее, чем это представлялось югославскому ученому, хотя нынешнее существование определенных климатических циклов, порождаемых орбитальными возмущениями, имеет вполне научное обоснование.

Подобная астрономическая цикличность могла быть точно такой же и в предшествовавшие плейстоцену эпохи, но никаких оледенений при этом не наблюдалось. Сегодня известно, что климат на нашей планете во многом зависит от положения поверхности Земли по отношению к Солнцу. В какие-то периоды своей истории Земля находится дальше от Солнца, чем в другие. Эти перемены могут быть вызваны изменением наклона земной оси или формы орбиты планеты, сдвигом времени наступления равноденствий и, наконец, смещением полюсов. Считается, что изменения наклона земной оси по отношению к Солнцу происходят периодически каждые 40 тыс. лет в пределах 24°36-21°58. Увеличение этого угла приводит к усилению на поверхности планеты климатических различий между широтными поясами, поскольку при максимальном значении угла наклона полярные круги начинают сближаться с тропиками.

Как показывают проведенные расчеты, увеличение наклона земной оси всего на один градус способствует уменьшению годовой солнечной радиации на экваторе планеты на 0,35 %, в то время как на полюсе – сразу на 4,2 %. Этого будет вполне достаточно, чтобы начался новый ледниковый период. В настоящее время причины возникновения оледенений, а именно в эпоху плейстоцена в кайнозое, еще окончательно не выяснены. Возможно, росту ледниковых покровов способствовало сразу несколько взаимосвязанных факторов. Некоторые исследователи полагают, что человечеству стоит ждать наступления нового ледникового периода приблизительно через 5 тыс. лет, другие же убеждены – великое четвертичное оледенение Земли еще не закончилось. Как бы то ни было, очевидным остается только то, что ледники продолжают оставаться одним из важных элементов окружающей среды и вносят свой вклад в жизнь нашей планеты.

Источник - planete-zemlya.ru