Страница:
Сильное "запыление" атмосферы может привести даже к более значительным изменениям климата. Многие геологи и климатологи считают, например, что происходившие на Земле неоднократные оледенения были связаны с активизацией вулканической деятельности. Ведь во время извержений в атмосферу выбрасывалось огромное количество дыма и пепла, которые уменьшали прозрачность атмосферы, а следовательно, земная поверхность получала меньше солнечного излучения. Вот почему вслед за периодами бурной вулканической деятельности следовали ледниковые периоды. С другой стороны, некоторое потепление климата, наблюдавшееся в первой половине нашего века, вероятно, связано было с тем, что в предшествующие десятилетия не происходило сильных массовых извержений вулканов. В результате понизилась концентрация пыли в нижних слоях атмосферы, и земная поверхность стала лучше прогреваться.
А вот сегодня человек в процессе своей хозяйственной деятельности начинает в ряде случаев "состязаться" с вулканами: кто больше выбросит пылевых частиц в атмосферу. Впрочем, трудно высказать какие-либо определенные предположения о том, как повлияет запыление атмосферы на климат будущего, - ведь пока неизвестно, насколько сильно изменится концентрация пыли в атмосфере под воздействием человеческой деятельности. С одной стороны, заводские трубы выбрасывают тучи дыма, а с другой - уже принимаются эффективные меры к тому, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.
Многие города сегодня разрастаются в так называемые мегаполисы, образуют районы сплошных застроек, тянущихся на сотни километров. Соответственно в этих районах изменяется и микроклимат. Действует на климат и интенсивное промышленное производство - тут счет идет уже на многие тысячи квадратных километров. Собственно, пора говорить об изменении человеком климата в весьма значительных масштабах. По сути дела, речь идет уже не о "микроклиматах", а о "районных климатах", "местных климатах" соответствующего термина еще не выработано, хотя само явление существует.
Но дело не ограничивается тем, что, сжигая топливо, мы буквально согреваем атмосферу, во всяком случае ее приземные слои. Приход и расход тепла в очень большой степени определяется не только наклоном, углом, под которым падают на данную территорию солнечные лучи, но и условиями, определяющими отражение солнечного тепла в мировое пространство. Известно, например, что вода служит прекрасным аккумулятором солнечной энергии. И когда мы создаем огромные водохранилища, то тем самым оказываем воздействие на баланс солнечной энергии. Леса и открытые пространства по-разному отражают солнечный свет. Значит, уничтожая леса, заменяя их пашнями, мы тоже воздействуем на климат.
Еще одно важное обстоятельство. При сжигании топлива выделяются огромные количества углекислого газа. Как известно, его поглощают зеленые растения, усваивающие содержащийся в нем углерод и выделяющие в воздух кислород. Но растения уравновешивают, так сказать, естественный кругооборот углерода и кислорода на планете. Те же добавочные порции углекислого газа, которыми человек в процессе своей деятельности насыщает атмосферу, постепенно накапливаются в ней. Допустимый для нормальной жизнедеятельности человеческого организма предел насыщения воздуха углекислым газом не будет превышен еще в течение сотен, а может быть, и тысячи лет. Но это никак не должно нас успокаивать. Дело в том, что углекислый газ практически прозрачен для световых лучей, но непрозрачен или плохо прозрачен для лучей тепловых. Солнечные лучи поглощаются землей, растительностью, водной поверхностью, которые, нагревшись, сами становятся источниками теплового излучения. А накопление углекислого газа в атмосфере приводит к тому, что значительная часть тепловых лучей, которая раньше уходила в мировое пространство, теперь задерживается в нижних слоях атмосферы. Мы имеем тут дело с так называемым "тепличным эффектом" (подобным образом создается микроклимат в теплицах).
Есть и другие факторы, приводящие к тому, что уже сейчас под влиянием человеческой деятельности наблюдаются некоторые - подчеркнем еще раз: пока что незначительные - изменения климата на довольно больших территориях. Эти изменения ощущались бы гораздо сильнее, если бы ветры не перемешивали атмосферу, не уравнивали условия на огромных пространствах. Но тут возникает еще одна проблема: окажется ли нивелирующее воздействие ветров достаточным, чтобы предотвратить заметные климатические изменения в будущем?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо составить себе представление не только о масштабах воздействия человека на окружающую среду в настоящее время, но и на то, каковы тенденции развития такого рода воздействий.
Установлено, что сейчас производство энергии возрастает во всем мире примерно на 6 процентов в год. Если такие темпы роста сохранятся и в будущем - а никаких признаков возможности замедления прироста пока нет, то последствия могут оказаться весьма серьезными. В самом деле, при шестипроцентных годовых приростах удвоение производства энергии происходит примерно каждые 10 лет. А это означает, что в течение века производство энергии возрастет более чем в тысячу раз. И если сейчас нагрев атмосферы за счет производства энергии еще очень мал по сравнению с тем, как прогревается атмосфера солнечными лучами, то через 100 лет - всего лишь через 100 лет - соотношение природного и промышленного тепла существенно изменится.
Однако и само по себе ежегодное увеличение производства энергии на 6 процентов достаточно для того, чтобы к середине XXI в. началось быстрое повышение планетарной температуры. Расчеты показывают, что влияние дополнительного, связанного с хозяйственной деятельностью человека тепла на единицу площади в любом районе Земли окажется столь же значительным, как и влияние того дополнительного притока тепла, за счет которого происходит повышение среднегодовых температур в районах больших городов. Значит, опасность перегрева всей атмосферы совершенно реальна.
Таким образом, развитию энергетики в будущем может помещать не истощение запасов топлива, а некий "тепловой барьер", определяемый недопустимостью перегрева нашей планеты. В связи с этим возникла идея - у нас ее защищает академик Н. Н. Семенов - о целесообразности широкого использования в будущем для хозяйственных целей солнечной энергии. В этом случае потребление энергии может расти безгранично без угрозы перегрева атмосферы. Ведь использоваться будет та энергия, которая теперь все равно расходуется на нагревание воздуха.
Но тут следует сделать существенную оговорку. Главная опасность состоит не в том, что мы, как печкой, перегреем нашу планету. Гораздо раньше, чем это случится, могут наступить глубокие изменения климата в результате того, что нарушатся отдельные элементы, части той сложной "машины погоды", которая определяет привычные нам климатические условия: влажный и теплый климат побережья Черного моря, сухой и жаркий - в среднеазиатских республиках, резко выраженный континентальный - в большей части Сибири и т.д.
Допустим, что в результате некоторого потепления, вызванного увеличением производства энергии и возрастанием содержания углекислого газа в атмосфере, в какой-то момент начнется медленное отступление полярных льдов, увеличится пространство чистой воды. Вода будет аккумулировать солнечное тепло, которое теперь отражается от поверхности льда. В итоге замедлится замерзание водоемов в зимние месяцы, толщина ледяного покрова, нарастающего в зиму, уменьшится. На следующий год площадь чистой воды за счет этого окажется еще большей. Такая тенденция может в обозримые сроки резко уменьшить поверхность "ледяной шапки", окружающей Северный полюс. А это в свою очередь нарушит установившийся в течение многих тысячелетий характер воздушных потоков, перемещающих холодный арктический воздух в низкие широты. В результате изменится весь годовой ритм "машины погоды". Не исключено, что это отразится - и очень сильно - на распределении осадков на территории континентов. Может начаться наступление пустынь на основные районы земледелия.
А вот вам и совершенно иная перспектива. Реки, впадающие в Ледовитый океан, в первую очередь наши могучие сибирские реки, несут в него не только свои воды, но и огромные запасы тепла - температура речной воды выше температуры воды в этом океане. Существуют проекты изменения речного стока, отведения значительной части стока сибирских рек в районы, страдающие от засух, или в промышленные районы, где потребность в воде уже не покрывается наличным речным стоком. Но если при этом превысить некоторый предел, то баланс тепла в прибрежных районах Ледовитого океана настолько нарушится, что летом лед будет таять гораздо медленнее, чем теперь. Ухудшатся условия плавания по Северному морскому пути, а главное, летнее тепло перестанет аккумулироваться водами .самого океана. Как следствие этого, ежегодно начнут сокращаться поверхности, освобождающиеся летом от ледового покрова. И так, стремительно нарастая, начнется наступление льда на материк.
Во взглядах климатологов в последнее время произошли большие изменения. Еще недавно они считали, что радикальные изменения климата могли бы произойти только при существенном увеличении или уменьшении притока энергии к земной поверхности. Теперь уже установлено, что уменьшения притока энергии всего на 2 процента от существующей "нормы" было бы достаточно для того, чтобы вызвать полное оледенение всей Земли.
А единожды изменив климат, вызвав всемирное оледенение или, наоборот, уничтожив полярные льды, будет уже очень трудно восстановить нарушенное равновесие в природе.
В прошлом Земля пережила немало резких климатических колебаний. Наступали и проходили периоды оледенений, каждый из них длился десятки тысяч лет - колебания климата происходили очень медленно. Теперь же возможны изменения в климате, которые произойдут в течение нескольких десятилетий. А это может существенно сказаться не только на нашем привычном быте, но и на всей хозяйственной деятельности. Вот почему уже теперь, когда мы еще не ощущаем сколько-нибудь реально последствий воздействия цивилизации на климатические условия, географы и геофизики серьезно обсуждают проблемы возможных изменений климата Земли под воздействием человека.
И тут мы переходим к еще одной группе вопросов, которыми заняты и советские, и зарубежные специалисты в области геофизики.
Чтобы с уверенностью говорить о возможных последствиях воздействия человека на климат нашей планеты, следует в первую очередь уточнить наши знания о том, какие условия определяют климатические особенности различных зон. Но допустим, сложные механизмы погоды изучены, мы уже знаем все условия, от которых зависит климат того или иного района. Значит ли это, что последствия любого технического проекта, вроде поворота сибирских рек или сооружения на них огромных водохранилищ, могут быть предсказаны с абсолютной точностью? К сожалению, еще нет. Механизмы погоды, условия, определяющие климатические особенности различных зон, настолько сложны, что последствия их изменений возможно учесть только в результате целых серий длительных и трудных исследований. Тут требуются применение методов систематического анализа, создание специальных моделей, позволяющих воспроизводить различные сочетания воздействующих на климат природных и не природных факторов, методы математических расчетов, позволяющие составлять программы исследований с помощью электронно-вычислительных машин. Короче говоря, коль скоро мы "выросли" до такой степени, что собираемся воздействовать на климат, то необходимо заранее подготовиться к этому с полным сознанием ответственности за все возможные последствия.
В принципе эти последствия могут оказаться очень нежелательными, весьма затрудняющими нашу деятельность, наш быт. Но никакой фатальной неизбежности тут нет, никакой злой рок не тяготеет над человечеством. И если мы в понятие "изменение окружающей среды" включаем теперь представление об изменениях климата в масштабах больших районов, континентов, то это в конечном счете означает лишь то, что могущество человека возрастает стремительно, что его научные достижения начинают воплощаться в технические устройства и сооружения гораздо быстрее, чем раньше, что научно-техническая революция коренным образом изменяет прежние представления о соотношении масштабов природных явлений и влиянии на них человеческой деятельности.
Подчеркнем еще раз: хозяйственная деятельность человека может оказать сильное влияние на климатические условия, вызвав необратимые и нежелательные процессы. Однако сама хозяйственная деятельность, во всяком случае в социалистическом обществе, поддается планированию, ее можно регулировать, ею можно управлять. Поэтому в нашей власти предотвратить нежелательные изменения климата. Но чтобы суметь это сделать, необходимо знать, как именно могут повлиять на климат различные стороны хозяйственной деятельности человека.
Как видим, это обязывает нас уделять достаточное внимание изучению механизмов, управляющих природными явлениями, повышает роль науки в жизни человеческого общества, приводит к тому, что научное мировоззрение становится обязательным условием технического и социального прогресса. С этой точки зрения следует, на наш взгляд, оценивать сейчас не только роль таких областей науки, как математика, физика, геофизика - вообще точные науки, но и значение наук общественных, в частности марксистско-ленинской философии. Недаром у нас теперь все чаще проходят плодотворные встречи философов и естественников, а сама философия все в большей степени начинает заниматься решением кардинальных социальных и естественнонаучных проблем.
Ученые
дают интервью
Глобальная тектоника сегодня
На вопросы отвечает
член-корреспондент АН СССР
П. Н. Кропоткин
Научно-техническая революция распространила сферу своего действия и на одну из древнейших наук, - геологию. Но любая революция - это процесс бурный, а геология изучает явления, которые тянутся многие миллионы лет. Можно ли говорить о революции в этой науке?
Наша планета как отдельное небесное тело существует примерно 4 миллиарда 600 миллионов лет. Трудно даже представить себе такую временную протяженность. Мы бессильны увидеть и геологические процессы прошлого рождение и опускание гор, движение континентов, наступление и отступление морей и океанов. Но то, что не во власти отдельного человека, оказывается под силу науке. Геологи, изучая породы Земли от самых древних, насчитывающих миллиарды лет, до самых молодых, которым "всего" сотни тысяч лет, словно перелистывают книгу истории нашей планеты.
Конечно, это сравнение условно, потому что часто более древние пласты оказываются поверх более молодых, старые и молодые слои смещены, а иногда и перевернуты, к тому же следы многих древних процессов, видимо, вообще не сохранились. Можно сказать, что многих страниц истории Земли не хватает, другие же находятся не на своем месте, так что восстановить события прошлых эпох оказывается непросто.
Давайте обратимся к нехитрому приему. Условно примем 100 миллионов лет истории планеты за один год, и тогда возраст ее окажется равен 46 годам. О семи годах "детства" геологи знают очень мало, даже самые древние породы из ныне известных нам много моложе. Можно считать установленным, что до 42-летнего возраста континенты были безжизненны. Пышная растительность, первые животные появились там на 45-м году жизни планеты. Примерно 300 миллионов лет назад все континенты сблизились настолько, что образовался единый огромный суперконтинент Пангея. Однако в геологическом смысле он просуществовал недолго: через 60 - 100 миллионов лет он распался, сначала на три, а потом на шесть известных нам континентов.
В историческом аспекте это эпохальное событие произошло совсем недавно: ему предшествовало около 98 процентов возраста Земли. И вместе с тем это было очень-очень давно: ведь в нашем условном летосчислении "человек разумный" существует всего лишь часы, а его детище - наука насчитывает едва несколько минут. Однако и этих минут хватило на то, чтобы человек увидел свою планету не только в пространстве, но и во времени и понял, что лик ее меняется, и довольно быстро.
Значит, гранитные континенты, эти символы неподвижности, сложившиеся в незапамятные времена, нечто вроде плотов, плывущих по какому-то подземному океану?
О том, что современные материки составляли некогда один сверхконтинент, догадывались еще в XVII - XIX вв. Так, комментатор Библии Лилиенталь писал в 1756 г., что дробление Земли произошло после великого потопа. Некогда же, утверждал он, существовал один материк, что подтверждается "подобием очертаний противоположных берегов многих континентов, отдаленных друг от друга морскими просторами; совпадение их часто столь удивительно, что, будь они расположены рядом, они бы целиком вписались друг в друга, как это можно видеть на примере южных частей Африки и Америки".
Однако сказанное было не более чем догадкой. На научную почву учение о дрейфе континентов впервые поставил немецкий исследователь А. Вегенер; развил эту теорию другой западный ученый - Д. Тойт: их работы относятся к первой трети нашего века. Прошло еще 30 лет, прежде чем их гипотеза получила экспериментальное подтверждение.
В начале 60-х годов геологи, представители сухопутной профессии, вышли в океан. С той поры они стали изучать не только материки, но и неизвестные доселе две трети поверхности Земли, скрытые под водой. На смену местному, региональному подходу пришел другой - общий, глобальный, позволивший изучать явления в их диалектической взаимосвязи. Объектом исследования стала вся планета, а не отдельные горные цепи, возвышенности или плато, как это было раньше.
Что же обнаружили ученые за последние 10 - 15 лет?
Еще раньше, при изучении строения материков выявилось удивительное сходство отдаленных друг от друга мест разных континентов, которые сотни миллионов лет назад, несомненно, находились рядом, были "состыкованы". Так, слои древних отложений Аргентины и Фолклендских островов находят себе полную аналогию в отложениях такого же возраста в Африке - а ведь расстояние между этими районами больше 5000 километров! Если же мысленно сдвинуть Африку и Европу с одной стороны и обе Америки с другой, то оборванные у берегов океана древние складчатые пояса (остатки прежних хребтов) и полосы одновозрастных морских или наземных отложений отлично состыкуются. Геологические структуры одних материков получат продолжение на других. При этом весьма точно совпадут и современные контуры материкового склона - так, словно их не разделяет ныне Атлантический океан. Материковые склоны совпадут с контурами тех разломов, по которым огромный древний материк Пангея был расколот на части.
Библия утверждает, что бог создал Землю всю сразу - и твердь ее, и воды. Но если бы это было так, то материки и океаны должны быть одного возраста. Что говорит об этом наука?
Последние открытия доказывают, что Атлантический океан значительно моложе, чем окружающие его материки (он моложе и Тихого океана). Так, образцам горных пород, полученным при бурении дна Атлантики с американского корабля "Гломар Челенджер", йе больше 140 миллионов лет, тогда как в Африке и на других материках есть породы, образовавшиеся более 3 миллиардов лет назад!
На дне Атлантики, примерно посередине, был открыт огромный так называемый срединный хребет - он как бы делит океан на две части: западную и восточную. Исследованиями этого водного бассейна от берегов Южной Америки до срединного хребта установлено, что образцам, взятым из хребта, не более миллиона лет. Чем ближе к берегу, тем эта цифра солиднее. Возраст горных пород колеблется от десятков до 100 - 150 миллионов лет. Так что не может быть и речи о том, что все ложе океана образовалось единовременно. Это был очень долгий и сложный геологический процесс.
Последние открытия в геологии позволяют нам представить такую гигантскую картину, как рождение Атлантического океана. Через разлом вблизи хребта (его называют рифтом) поднималась молодая лава, а более старые породы разъезжались вместе с дрейфовавшими континентами. При этом Америка плыла на запад, Евразия - на восток, Антарктида - на юг, если условно считать, что Африка находилась на своем месте (фактически же все материки перемещались относительно друг друга).
Этот дрейф продолжается и сейчас, причем скорость его - несколько сантиметров в год - не так уж мала, за 100 миллионов лет это составит тысячи километров...
Вы изложили точку зрения так, называемых "мобилистов" - сторонников дрейфа континентов. Но существует группа ученых ("фик-систы"), которые доказывают, что такие гигантские глыбы, как материки, двигаться не могут. Как можно совместить такие крайние точки зрения?
А их невозможно совместить: либо континенты движутся, либо они стоят на месте - третьего не дано. Но факты говорят в пользу первой гипотезы.
О движении материков свидетельствуют не только совпадение береговых линий и геологическое родство отдаленных структур, но и данные молодой отрасли геофизики - палеомагнетизма. Магнитные полюса Земли почти строго фиксированы (магнитная ось Земли, хотя и колеблется по отношению к оси ее вращения, все же обычно совпадает с ней). Если бы континенты были неподвижны относительно друг друга и как один монолит перемещались бы по отношению к магнитной оси, то на каждом из них запечатлелся бы один и тот же рисунок от движения относительно полюсов. (Дело в том, что лава на материках после затвердения сохраняет в себе остаточную намагниченность и как бы "помнит", где были магнитные полюса Земли в эпоху, когда она сделалась твердой.)
А что же мы здесь видим? На каждом континенте свой "рисунок" от движения магнитных полюсов. Учитывая, что смещались не полюса, а континенты, можно реконструировать эти перемещения. Такая реконструкция отлично совпадает с картиной дрейфа, которую нарисовали "мобилисты".
Возможно ли воссоздание на основе отдельных открытий картины изменяющегося лика Земли? Под силу ли человеку решение этой грандиозной научной задачи?
Современный комплексный научный подход позволяет охватить даже такой огромный объект, как Земля. Например, палеомагнитный метод указывает, что такие древние материковые глыбы, как Индийская и Сибирская, сблизились, столкнулись. На месте столкновения мы видим высочайшие горы Гималаи.
Реконструируя климаты прошедших эпох по распространению теплых морей с кораллами, по останкам растений и животных, исследователи приходят к выводу, что палеоклиматиче-ские зоны материков, разделенных сейчас океанами, также соединяются естественным образом. Ледниковые отложения с характерными шрамами и царапинами, оставляемыми ледниками, когда он волочит вмороженные в него камни, позволяют геологам не только определить расположение прежних полярных зон, но и установить те центры оледенения, от которых расползались ледники. Сейчас такими центрами оледенения являются Гренландия и Антарктида, но 250 - 300 миллионов лет назад подобные центры находились в Южной Африке, в Индии, Австралии, ледниковые отложения были распространены в Южной Бразилии.
Во многих местах Северного полушария было так жарко, что моря испарялись, а на их месте остались огромные залежи соли. Там обнаружены отложения, свойственные теплым, коралловым морям. И если стать на позиции "фиксизма", пришлось бы считать, что одно полушарие нашей планеты находилось в жарком и сухом климате, другое же - в арктическом. Нелепая картина! Реконструкции лика планеты, сделанные "мобилистами", ставят материки на место, в соответствии с царившими на них тогда климатическими условиями.
Точка зрения "мобилистов", подкрепленная последними достижениями науки, получает все большее признание среди геологов. Плитотек-тоника, или теория движения плит, с которыми связаны материки, помогла собрать в единое целое разрозненные факты геологии, уточнить картину изменчивого лика Земли, хотя ученым еще многое в ней неясно. Какие силы передвигают глыбы плит? Одни исследователи считают, что это делают мощные "текучие" процессы под корой Земли (природа их еще неясна), другие связывают их с тем, что планета наша на протяжении миллионов лет пульсирует, изменяя свой радиус.
Итак, на смену представлениям о неизменной Земле пришла теория динамической планеты, поверхность которой меняется.
Известно, что критерий любой теории - практика, А как "работает" плитотектоника?
Фрэнсису Бэкону принадлежит крылатая фраза: "Знание - сила". Новая теория на многое открывает глаза. Например, прибрежные районы Западной Африки, где находят цинк, олово, золото, алмазы, много миллионов лет назад располагались рядом с Бразилией, что побудило геологов начать изучение джунглей Амазонки. Не обнаружатся ли и там, в сходных с африканскими геологическими условиях, похожие месторождения? Недавно в Бразилии были открыты залежи соли - дефицитного здесь сырья. Но ведь соляные куполы вскоре нашли и на африканском берегу, в Габоне!
А вот сегодня человек в процессе своей хозяйственной деятельности начинает в ряде случаев "состязаться" с вулканами: кто больше выбросит пылевых частиц в атмосферу. Впрочем, трудно высказать какие-либо определенные предположения о том, как повлияет запыление атмосферы на климат будущего, - ведь пока неизвестно, насколько сильно изменится концентрация пыли в атмосфере под воздействием человеческой деятельности. С одной стороны, заводские трубы выбрасывают тучи дыма, а с другой - уже принимаются эффективные меры к тому, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.
Многие города сегодня разрастаются в так называемые мегаполисы, образуют районы сплошных застроек, тянущихся на сотни километров. Соответственно в этих районах изменяется и микроклимат. Действует на климат и интенсивное промышленное производство - тут счет идет уже на многие тысячи квадратных километров. Собственно, пора говорить об изменении человеком климата в весьма значительных масштабах. По сути дела, речь идет уже не о "микроклиматах", а о "районных климатах", "местных климатах" соответствующего термина еще не выработано, хотя само явление существует.
Но дело не ограничивается тем, что, сжигая топливо, мы буквально согреваем атмосферу, во всяком случае ее приземные слои. Приход и расход тепла в очень большой степени определяется не только наклоном, углом, под которым падают на данную территорию солнечные лучи, но и условиями, определяющими отражение солнечного тепла в мировое пространство. Известно, например, что вода служит прекрасным аккумулятором солнечной энергии. И когда мы создаем огромные водохранилища, то тем самым оказываем воздействие на баланс солнечной энергии. Леса и открытые пространства по-разному отражают солнечный свет. Значит, уничтожая леса, заменяя их пашнями, мы тоже воздействуем на климат.
Еще одно важное обстоятельство. При сжигании топлива выделяются огромные количества углекислого газа. Как известно, его поглощают зеленые растения, усваивающие содержащийся в нем углерод и выделяющие в воздух кислород. Но растения уравновешивают, так сказать, естественный кругооборот углерода и кислорода на планете. Те же добавочные порции углекислого газа, которыми человек в процессе своей деятельности насыщает атмосферу, постепенно накапливаются в ней. Допустимый для нормальной жизнедеятельности человеческого организма предел насыщения воздуха углекислым газом не будет превышен еще в течение сотен, а может быть, и тысячи лет. Но это никак не должно нас успокаивать. Дело в том, что углекислый газ практически прозрачен для световых лучей, но непрозрачен или плохо прозрачен для лучей тепловых. Солнечные лучи поглощаются землей, растительностью, водной поверхностью, которые, нагревшись, сами становятся источниками теплового излучения. А накопление углекислого газа в атмосфере приводит к тому, что значительная часть тепловых лучей, которая раньше уходила в мировое пространство, теперь задерживается в нижних слоях атмосферы. Мы имеем тут дело с так называемым "тепличным эффектом" (подобным образом создается микроклимат в теплицах).
Есть и другие факторы, приводящие к тому, что уже сейчас под влиянием человеческой деятельности наблюдаются некоторые - подчеркнем еще раз: пока что незначительные - изменения климата на довольно больших территориях. Эти изменения ощущались бы гораздо сильнее, если бы ветры не перемешивали атмосферу, не уравнивали условия на огромных пространствах. Но тут возникает еще одна проблема: окажется ли нивелирующее воздействие ветров достаточным, чтобы предотвратить заметные климатические изменения в будущем?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо составить себе представление не только о масштабах воздействия человека на окружающую среду в настоящее время, но и на то, каковы тенденции развития такого рода воздействий.
Установлено, что сейчас производство энергии возрастает во всем мире примерно на 6 процентов в год. Если такие темпы роста сохранятся и в будущем - а никаких признаков возможности замедления прироста пока нет, то последствия могут оказаться весьма серьезными. В самом деле, при шестипроцентных годовых приростах удвоение производства энергии происходит примерно каждые 10 лет. А это означает, что в течение века производство энергии возрастет более чем в тысячу раз. И если сейчас нагрев атмосферы за счет производства энергии еще очень мал по сравнению с тем, как прогревается атмосфера солнечными лучами, то через 100 лет - всего лишь через 100 лет - соотношение природного и промышленного тепла существенно изменится.
Однако и само по себе ежегодное увеличение производства энергии на 6 процентов достаточно для того, чтобы к середине XXI в. началось быстрое повышение планетарной температуры. Расчеты показывают, что влияние дополнительного, связанного с хозяйственной деятельностью человека тепла на единицу площади в любом районе Земли окажется столь же значительным, как и влияние того дополнительного притока тепла, за счет которого происходит повышение среднегодовых температур в районах больших городов. Значит, опасность перегрева всей атмосферы совершенно реальна.
Таким образом, развитию энергетики в будущем может помещать не истощение запасов топлива, а некий "тепловой барьер", определяемый недопустимостью перегрева нашей планеты. В связи с этим возникла идея - у нас ее защищает академик Н. Н. Семенов - о целесообразности широкого использования в будущем для хозяйственных целей солнечной энергии. В этом случае потребление энергии может расти безгранично без угрозы перегрева атмосферы. Ведь использоваться будет та энергия, которая теперь все равно расходуется на нагревание воздуха.
Но тут следует сделать существенную оговорку. Главная опасность состоит не в том, что мы, как печкой, перегреем нашу планету. Гораздо раньше, чем это случится, могут наступить глубокие изменения климата в результате того, что нарушатся отдельные элементы, части той сложной "машины погоды", которая определяет привычные нам климатические условия: влажный и теплый климат побережья Черного моря, сухой и жаркий - в среднеазиатских республиках, резко выраженный континентальный - в большей части Сибири и т.д.
Допустим, что в результате некоторого потепления, вызванного увеличением производства энергии и возрастанием содержания углекислого газа в атмосфере, в какой-то момент начнется медленное отступление полярных льдов, увеличится пространство чистой воды. Вода будет аккумулировать солнечное тепло, которое теперь отражается от поверхности льда. В итоге замедлится замерзание водоемов в зимние месяцы, толщина ледяного покрова, нарастающего в зиму, уменьшится. На следующий год площадь чистой воды за счет этого окажется еще большей. Такая тенденция может в обозримые сроки резко уменьшить поверхность "ледяной шапки", окружающей Северный полюс. А это в свою очередь нарушит установившийся в течение многих тысячелетий характер воздушных потоков, перемещающих холодный арктический воздух в низкие широты. В результате изменится весь годовой ритм "машины погоды". Не исключено, что это отразится - и очень сильно - на распределении осадков на территории континентов. Может начаться наступление пустынь на основные районы земледелия.
А вот вам и совершенно иная перспектива. Реки, впадающие в Ледовитый океан, в первую очередь наши могучие сибирские реки, несут в него не только свои воды, но и огромные запасы тепла - температура речной воды выше температуры воды в этом океане. Существуют проекты изменения речного стока, отведения значительной части стока сибирских рек в районы, страдающие от засух, или в промышленные районы, где потребность в воде уже не покрывается наличным речным стоком. Но если при этом превысить некоторый предел, то баланс тепла в прибрежных районах Ледовитого океана настолько нарушится, что летом лед будет таять гораздо медленнее, чем теперь. Ухудшатся условия плавания по Северному морскому пути, а главное, летнее тепло перестанет аккумулироваться водами .самого океана. Как следствие этого, ежегодно начнут сокращаться поверхности, освобождающиеся летом от ледового покрова. И так, стремительно нарастая, начнется наступление льда на материк.
Во взглядах климатологов в последнее время произошли большие изменения. Еще недавно они считали, что радикальные изменения климата могли бы произойти только при существенном увеличении или уменьшении притока энергии к земной поверхности. Теперь уже установлено, что уменьшения притока энергии всего на 2 процента от существующей "нормы" было бы достаточно для того, чтобы вызвать полное оледенение всей Земли.
А единожды изменив климат, вызвав всемирное оледенение или, наоборот, уничтожив полярные льды, будет уже очень трудно восстановить нарушенное равновесие в природе.
В прошлом Земля пережила немало резких климатических колебаний. Наступали и проходили периоды оледенений, каждый из них длился десятки тысяч лет - колебания климата происходили очень медленно. Теперь же возможны изменения в климате, которые произойдут в течение нескольких десятилетий. А это может существенно сказаться не только на нашем привычном быте, но и на всей хозяйственной деятельности. Вот почему уже теперь, когда мы еще не ощущаем сколько-нибудь реально последствий воздействия цивилизации на климатические условия, географы и геофизики серьезно обсуждают проблемы возможных изменений климата Земли под воздействием человека.
И тут мы переходим к еще одной группе вопросов, которыми заняты и советские, и зарубежные специалисты в области геофизики.
Чтобы с уверенностью говорить о возможных последствиях воздействия человека на климат нашей планеты, следует в первую очередь уточнить наши знания о том, какие условия определяют климатические особенности различных зон. Но допустим, сложные механизмы погоды изучены, мы уже знаем все условия, от которых зависит климат того или иного района. Значит ли это, что последствия любого технического проекта, вроде поворота сибирских рек или сооружения на них огромных водохранилищ, могут быть предсказаны с абсолютной точностью? К сожалению, еще нет. Механизмы погоды, условия, определяющие климатические особенности различных зон, настолько сложны, что последствия их изменений возможно учесть только в результате целых серий длительных и трудных исследований. Тут требуются применение методов систематического анализа, создание специальных моделей, позволяющих воспроизводить различные сочетания воздействующих на климат природных и не природных факторов, методы математических расчетов, позволяющие составлять программы исследований с помощью электронно-вычислительных машин. Короче говоря, коль скоро мы "выросли" до такой степени, что собираемся воздействовать на климат, то необходимо заранее подготовиться к этому с полным сознанием ответственности за все возможные последствия.
В принципе эти последствия могут оказаться очень нежелательными, весьма затрудняющими нашу деятельность, наш быт. Но никакой фатальной неизбежности тут нет, никакой злой рок не тяготеет над человечеством. И если мы в понятие "изменение окружающей среды" включаем теперь представление об изменениях климата в масштабах больших районов, континентов, то это в конечном счете означает лишь то, что могущество человека возрастает стремительно, что его научные достижения начинают воплощаться в технические устройства и сооружения гораздо быстрее, чем раньше, что научно-техническая революция коренным образом изменяет прежние представления о соотношении масштабов природных явлений и влиянии на них человеческой деятельности.
Подчеркнем еще раз: хозяйственная деятельность человека может оказать сильное влияние на климатические условия, вызвав необратимые и нежелательные процессы. Однако сама хозяйственная деятельность, во всяком случае в социалистическом обществе, поддается планированию, ее можно регулировать, ею можно управлять. Поэтому в нашей власти предотвратить нежелательные изменения климата. Но чтобы суметь это сделать, необходимо знать, как именно могут повлиять на климат различные стороны хозяйственной деятельности человека.
Как видим, это обязывает нас уделять достаточное внимание изучению механизмов, управляющих природными явлениями, повышает роль науки в жизни человеческого общества, приводит к тому, что научное мировоззрение становится обязательным условием технического и социального прогресса. С этой точки зрения следует, на наш взгляд, оценивать сейчас не только роль таких областей науки, как математика, физика, геофизика - вообще точные науки, но и значение наук общественных, в частности марксистско-ленинской философии. Недаром у нас теперь все чаще проходят плодотворные встречи философов и естественников, а сама философия все в большей степени начинает заниматься решением кардинальных социальных и естественнонаучных проблем.
Ученые
дают интервью
Глобальная тектоника сегодня
На вопросы отвечает
член-корреспондент АН СССР
П. Н. Кропоткин
Научно-техническая революция распространила сферу своего действия и на одну из древнейших наук, - геологию. Но любая революция - это процесс бурный, а геология изучает явления, которые тянутся многие миллионы лет. Можно ли говорить о революции в этой науке?
Наша планета как отдельное небесное тело существует примерно 4 миллиарда 600 миллионов лет. Трудно даже представить себе такую временную протяженность. Мы бессильны увидеть и геологические процессы прошлого рождение и опускание гор, движение континентов, наступление и отступление морей и океанов. Но то, что не во власти отдельного человека, оказывается под силу науке. Геологи, изучая породы Земли от самых древних, насчитывающих миллиарды лет, до самых молодых, которым "всего" сотни тысяч лет, словно перелистывают книгу истории нашей планеты.
Конечно, это сравнение условно, потому что часто более древние пласты оказываются поверх более молодых, старые и молодые слои смещены, а иногда и перевернуты, к тому же следы многих древних процессов, видимо, вообще не сохранились. Можно сказать, что многих страниц истории Земли не хватает, другие же находятся не на своем месте, так что восстановить события прошлых эпох оказывается непросто.
Давайте обратимся к нехитрому приему. Условно примем 100 миллионов лет истории планеты за один год, и тогда возраст ее окажется равен 46 годам. О семи годах "детства" геологи знают очень мало, даже самые древние породы из ныне известных нам много моложе. Можно считать установленным, что до 42-летнего возраста континенты были безжизненны. Пышная растительность, первые животные появились там на 45-м году жизни планеты. Примерно 300 миллионов лет назад все континенты сблизились настолько, что образовался единый огромный суперконтинент Пангея. Однако в геологическом смысле он просуществовал недолго: через 60 - 100 миллионов лет он распался, сначала на три, а потом на шесть известных нам континентов.
В историческом аспекте это эпохальное событие произошло совсем недавно: ему предшествовало около 98 процентов возраста Земли. И вместе с тем это было очень-очень давно: ведь в нашем условном летосчислении "человек разумный" существует всего лишь часы, а его детище - наука насчитывает едва несколько минут. Однако и этих минут хватило на то, чтобы человек увидел свою планету не только в пространстве, но и во времени и понял, что лик ее меняется, и довольно быстро.
Значит, гранитные континенты, эти символы неподвижности, сложившиеся в незапамятные времена, нечто вроде плотов, плывущих по какому-то подземному океану?
О том, что современные материки составляли некогда один сверхконтинент, догадывались еще в XVII - XIX вв. Так, комментатор Библии Лилиенталь писал в 1756 г., что дробление Земли произошло после великого потопа. Некогда же, утверждал он, существовал один материк, что подтверждается "подобием очертаний противоположных берегов многих континентов, отдаленных друг от друга морскими просторами; совпадение их часто столь удивительно, что, будь они расположены рядом, они бы целиком вписались друг в друга, как это можно видеть на примере южных частей Африки и Америки".
Однако сказанное было не более чем догадкой. На научную почву учение о дрейфе континентов впервые поставил немецкий исследователь А. Вегенер; развил эту теорию другой западный ученый - Д. Тойт: их работы относятся к первой трети нашего века. Прошло еще 30 лет, прежде чем их гипотеза получила экспериментальное подтверждение.
В начале 60-х годов геологи, представители сухопутной профессии, вышли в океан. С той поры они стали изучать не только материки, но и неизвестные доселе две трети поверхности Земли, скрытые под водой. На смену местному, региональному подходу пришел другой - общий, глобальный, позволивший изучать явления в их диалектической взаимосвязи. Объектом исследования стала вся планета, а не отдельные горные цепи, возвышенности или плато, как это было раньше.
Что же обнаружили ученые за последние 10 - 15 лет?
Еще раньше, при изучении строения материков выявилось удивительное сходство отдаленных друг от друга мест разных континентов, которые сотни миллионов лет назад, несомненно, находились рядом, были "состыкованы". Так, слои древних отложений Аргентины и Фолклендских островов находят себе полную аналогию в отложениях такого же возраста в Африке - а ведь расстояние между этими районами больше 5000 километров! Если же мысленно сдвинуть Африку и Европу с одной стороны и обе Америки с другой, то оборванные у берегов океана древние складчатые пояса (остатки прежних хребтов) и полосы одновозрастных морских или наземных отложений отлично состыкуются. Геологические структуры одних материков получат продолжение на других. При этом весьма точно совпадут и современные контуры материкового склона - так, словно их не разделяет ныне Атлантический океан. Материковые склоны совпадут с контурами тех разломов, по которым огромный древний материк Пангея был расколот на части.
Библия утверждает, что бог создал Землю всю сразу - и твердь ее, и воды. Но если бы это было так, то материки и океаны должны быть одного возраста. Что говорит об этом наука?
Последние открытия доказывают, что Атлантический океан значительно моложе, чем окружающие его материки (он моложе и Тихого океана). Так, образцам горных пород, полученным при бурении дна Атлантики с американского корабля "Гломар Челенджер", йе больше 140 миллионов лет, тогда как в Африке и на других материках есть породы, образовавшиеся более 3 миллиардов лет назад!
На дне Атлантики, примерно посередине, был открыт огромный так называемый срединный хребет - он как бы делит океан на две части: западную и восточную. Исследованиями этого водного бассейна от берегов Южной Америки до срединного хребта установлено, что образцам, взятым из хребта, не более миллиона лет. Чем ближе к берегу, тем эта цифра солиднее. Возраст горных пород колеблется от десятков до 100 - 150 миллионов лет. Так что не может быть и речи о том, что все ложе океана образовалось единовременно. Это был очень долгий и сложный геологический процесс.
Последние открытия в геологии позволяют нам представить такую гигантскую картину, как рождение Атлантического океана. Через разлом вблизи хребта (его называют рифтом) поднималась молодая лава, а более старые породы разъезжались вместе с дрейфовавшими континентами. При этом Америка плыла на запад, Евразия - на восток, Антарктида - на юг, если условно считать, что Африка находилась на своем месте (фактически же все материки перемещались относительно друг друга).
Этот дрейф продолжается и сейчас, причем скорость его - несколько сантиметров в год - не так уж мала, за 100 миллионов лет это составит тысячи километров...
Вы изложили точку зрения так, называемых "мобилистов" - сторонников дрейфа континентов. Но существует группа ученых ("фик-систы"), которые доказывают, что такие гигантские глыбы, как материки, двигаться не могут. Как можно совместить такие крайние точки зрения?
А их невозможно совместить: либо континенты движутся, либо они стоят на месте - третьего не дано. Но факты говорят в пользу первой гипотезы.
О движении материков свидетельствуют не только совпадение береговых линий и геологическое родство отдаленных структур, но и данные молодой отрасли геофизики - палеомагнетизма. Магнитные полюса Земли почти строго фиксированы (магнитная ось Земли, хотя и колеблется по отношению к оси ее вращения, все же обычно совпадает с ней). Если бы континенты были неподвижны относительно друг друга и как один монолит перемещались бы по отношению к магнитной оси, то на каждом из них запечатлелся бы один и тот же рисунок от движения относительно полюсов. (Дело в том, что лава на материках после затвердения сохраняет в себе остаточную намагниченность и как бы "помнит", где были магнитные полюса Земли в эпоху, когда она сделалась твердой.)
А что же мы здесь видим? На каждом континенте свой "рисунок" от движения магнитных полюсов. Учитывая, что смещались не полюса, а континенты, можно реконструировать эти перемещения. Такая реконструкция отлично совпадает с картиной дрейфа, которую нарисовали "мобилисты".
Возможно ли воссоздание на основе отдельных открытий картины изменяющегося лика Земли? Под силу ли человеку решение этой грандиозной научной задачи?
Современный комплексный научный подход позволяет охватить даже такой огромный объект, как Земля. Например, палеомагнитный метод указывает, что такие древние материковые глыбы, как Индийская и Сибирская, сблизились, столкнулись. На месте столкновения мы видим высочайшие горы Гималаи.
Реконструируя климаты прошедших эпох по распространению теплых морей с кораллами, по останкам растений и животных, исследователи приходят к выводу, что палеоклиматиче-ские зоны материков, разделенных сейчас океанами, также соединяются естественным образом. Ледниковые отложения с характерными шрамами и царапинами, оставляемыми ледниками, когда он волочит вмороженные в него камни, позволяют геологам не только определить расположение прежних полярных зон, но и установить те центры оледенения, от которых расползались ледники. Сейчас такими центрами оледенения являются Гренландия и Антарктида, но 250 - 300 миллионов лет назад подобные центры находились в Южной Африке, в Индии, Австралии, ледниковые отложения были распространены в Южной Бразилии.
Во многих местах Северного полушария было так жарко, что моря испарялись, а на их месте остались огромные залежи соли. Там обнаружены отложения, свойственные теплым, коралловым морям. И если стать на позиции "фиксизма", пришлось бы считать, что одно полушарие нашей планеты находилось в жарком и сухом климате, другое же - в арктическом. Нелепая картина! Реконструкции лика планеты, сделанные "мобилистами", ставят материки на место, в соответствии с царившими на них тогда климатическими условиями.
Точка зрения "мобилистов", подкрепленная последними достижениями науки, получает все большее признание среди геологов. Плитотек-тоника, или теория движения плит, с которыми связаны материки, помогла собрать в единое целое разрозненные факты геологии, уточнить картину изменчивого лика Земли, хотя ученым еще многое в ней неясно. Какие силы передвигают глыбы плит? Одни исследователи считают, что это делают мощные "текучие" процессы под корой Земли (природа их еще неясна), другие связывают их с тем, что планета наша на протяжении миллионов лет пульсирует, изменяя свой радиус.
Итак, на смену представлениям о неизменной Земле пришла теория динамической планеты, поверхность которой меняется.
Известно, что критерий любой теории - практика, А как "работает" плитотектоника?
Фрэнсису Бэкону принадлежит крылатая фраза: "Знание - сила". Новая теория на многое открывает глаза. Например, прибрежные районы Западной Африки, где находят цинк, олово, золото, алмазы, много миллионов лет назад располагались рядом с Бразилией, что побудило геологов начать изучение джунглей Амазонки. Не обнаружатся ли и там, в сходных с африканскими геологическими условиях, похожие месторождения? Недавно в Бразилии были открыты залежи соли - дефицитного здесь сырья. Но ведь соляные куполы вскоре нашли и на африканском берегу, в Габоне!