Игры климата. Шанс на спасение

Книга, которую Вы держите в руках, посвящена влиянию климата на человеческие жизни. Я расскажу о том, как похолодания и потепления прошлого изменяли историю. О временах, когда природа ставила наших предков на грань вымирания или, наоборот, создавала условия для беззаботного существования. Вы узнаете, что история человечества переполнена климатическими катастрофами, о которых большинству людей ничего не известно. В прошлом нам удалось выжить, но выживем ли мы в будущем…

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Глава 1. ПАРА СЛОВ О КНИГЕ

Эта книга о влиянии климата на историю человечества. Некоторым может показаться, что тема новая, неизученная, а все гипотезы и закономерности придуманы мной на пустом месте, просто чтобы привлечь внимание. Но на самом деле эта книга – не сенсация. Факты, изложенные в ней, не новы в научном мире. Другое дело, что эта информация неизвестна широкому кругу читателей. Именно для таких людей, для тех, кто мало знаком с данной темой, я и написал эту книгу.

Большинство людей считают климат лишь «дополнительным» фактором, незначительно влияющим на историю. Но всё гораздо серьёзнее. Похолодания, потепления, засухи и увлажнения оставляют в человеческом обществе очень большой след, в отдельных случаях даже определяют судьбы народов. Большинство исследований, посвящённых данной теме, относятся либо к ограниченной территории, либо к не очень большому промежутку времени. В этой книге я показал связь климата и истории в течение 12 тысяч лет, с момента окончания последнего ледникового периода до начала XXI века. Это достаточно большой отрезок, чтобы можно было делать выводы о закономерностях такой связи и давать прогнозы.

Зачем нужна эта книга? Во-первых, попытки оценить влияние климата на человечество на протяжении всей истории немногочисленны [например, 56]. Я постарался «разложить по полочкам», систематизировать знания, добытые научным сообществом. Во-вторых, изменения климата остановить невозможно, значит, нельзя остановить и последствия воздействия этих изменений на человеческое общество. Будущие потепления и похолодания повлияют на нас, хотим мы этого или не хотим. Поэтому нужно готовиться к этим изменениям. Необходимо знать, какие последствия несут те или иные процессы в природе, чтобы пережить худшие из них с минимальными потерями. Прошлое – ключ к будущему. Только узнав, что было раньше, возможно подготовиться к грядущим событиям.

Глава 2. ПОЧЕМУ ТАК?

Я родился и вырос в небольшом городе на границе Урала и Сибири. Когда я был маленьким, дедушки и бабушки рассказывали истории об их детстве и молодости. О том, что морозы за –50оС были тогда обычным делом, а снега зимой выпадало выше человеческого роста. Что людям приходилось работать от зари до зари. О том, что по вечерам они жгли керосиновые лампы и читали газеты, чтобы узнать последние новости. Когда я вырос, морозы за –30оС считались уже экстремальными. Снег иногда выпадал только в декабре, и то немного. Большинство людей жили в городах и занимались совсем не крестьянским трудом. И почти у каждого был персональный компьютер, мобильный телефон или ещё какое-нибудь достижение техники.

Прошло всего два-три поколения, каких-то 50–60 лет, и как изменился мир! Любой человек легко найдёт причины этих изменений. Смягчение зим можно объяснить глобальным потеплением. Смену людских занятий – экономическим развитием. А использование компьютеров вместо газет – техническим прогрессом. Когда заходит речь о временах более далёких и изменениях более масштабных, всё становится не так очевидно. Конечно, всякий, кто интересуется историей человечества, может с лёгкостью сказать, в чём причина той или иной войны, переселения, зачем нужно было совершать открытия или придумывать изобретения. Например, почему каменный век сменился бронзовым, а бронзовый железным? Потому что по сравнению с каменными орудиями изделия из металла лучше удовлетворяли потребности человека. Почему погибла казавшаяся нерушимой Римская империя? Из-за неэффективного управления большой территорией, кризиса рабовладельческого строя и нашествия варваров. Почему европейцы колонизировали Америку и Африку? Потому что европейцы стояли на более высокой ступени развития, чем африканцы и индейцы.

Как правило, людей устраивают простые объяснения причин тех или иных событий. Некоторые решают для себя, что «так получилось». Ну, суждено было случиться этим событиям тогда-то, что теперь поделаешь. Другие объясняют всё сменой экономической системы или развитием культуры. Третьи игнорируют сам вопрос и спокойно живут дальше. Но почему эти и многие другие события произошли именно тогда, когда произошли? Что мешало людям начать изготавливать металлические орудия на тысячу или пять тысяч лет раньше? Почему гражданские войны и большая территория не мешали Римской империи существовать сотни лет? Каким образом европейцы достигли более высокой ступени развития по сравнению с другими народами, и что же им не сиделось дома, в своей Испании и Англии? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно рассмотреть все причины происходивших событий. Одной из них является изменение климата.

Глава 3. РАЗНЫЕ ВЗГЛЯДЫ

Мы с Вами живём во время оледенения. И в то же время – в межледниковьи. «Как такое возможно?» – спросите Вы. Всё зависит от терминологии и масштаба.

Что считать оледенением? Существует множество определений, но общепринятого нет. На первый взгляд всё ясно: если есть ледники – значит, мы в ледниковом периоде. Но не тут-то было. В настоящее время постоянный ледниковый покров имеется в Гренландии, Антарктиде и некоторых горных системах. Однако так было не всегда. В прошлом существовали периоды, когда ледники занимали значительные равнинные пространства в северном полушарии. Сейчас на этих территориях растут фруктовые деревья. Если тогда было оледенение, то как назвать нынешний отрезок времени? С другой стороны, были периоды, когда по всей планете, даже на полярном круге, росли тропические леса, а снег если и выпадал, то только на несколько месяцев. Если сейчас межледниковье, то какое-то оно холодное, не правда ли? В общем, термины придуманы человеком, и об этом стоит помнить. В одни и те же понятия люди могут вкладывать разный смысл.

Также не следует забывать о том, что выводы любого исследования зависят от выбранных масштабов. Если ограничиться, например, Африкой, не беря во внимание весь остальной мир, то придётся признать, что никакого оледенения и в помине нет. А с Антарктидой всё будет наоборот.

Временной масштаб тоже играет огромную роль. Если считать важными климатические колебания, длившиеся миллионы лет, а более короткие игнорировать, то вывод будет однозначным – мы живём в оледенении. Если договориться, что периоды в десятки и сотни тысяч лет также важны, то мы окажемся в межледниковьи. А теперь давайте представим, что климатические изменения длительностью в несколько сотен лет имеют для нас значение, а на более короткие не будем обращать внимания. В таком случае нынешняя эпоха окажется не самой тёплой и не самой холодной по сравнению с предыдущими. Про глобальное потепление слышали? Оно длится лет 100–150. Важно ли оно? Это зависит от масштаба. А ведь существуют ещё более мелкие по времени колебания температуры. Они измеряются десятилетиями, несколькими годами, месяцами, днями. Да что уж говорить, в течение суток температура постоянно меняется.

Это лишь один пример, который показывает, что понимание тех или иных процессов и явлений зависит от выбранной терминологии и масштаба, от того, какой смысл мы вкладываем в определения и что мы считаем важным, а что сознательно не замечаем.

Глава 4. РАЗМЕР ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ

Что такое климат? Климат – это многолетняя погода. Это та температура и тот уровень осадков, которые наблюдаются в определённой местности из года в год. Некоторые считают, что пара жарких лет – это признак глобального потепления, но всё не так. Одно холодное или сухое лето не свидетельствует об ухудшении климата, ведь последующие пять могут быть тёплыми и дождливыми. Но десятилетняя засуха – уже знак. Десятилетие – это минимальный срок, при котором можно говорить о климате [4]. Но, как правило, используют более длинные периоды: полвека, век, тысяча лет. Чтобы судить об изменении климата, нужно сравнивать не годы, а столетия.

Похожая картина и с историческими событиями. Войны, революции и открытия совершались всегда. Но как узнать, увеличилось или уменьшилось их число? Ведь иногда в мире не происходит ничего существенного, а иногда события, определяющие ход истории, следуют одно за другим. Как и с климатом, нужно сравнивать большие промежутки времени.

В этой книге во временном масштабе в качестве наименьшей единицы я буду использовать один или несколько веков. Дело в том, что если брать для рассмотрения более мелкие отрезки, то обобщить данные не удастся. Бывают ситуации, когда в тёплые периоды происходят события, которые «должны» происходить в холодные периоды. Или, наоборот, происшествие тёплого периода неожиданно «появляется» в холодном. Это нисколько не меняет сути. Если брать отдельные события, то никакой связи обнаружить не получится. Чтобы увидеть общую картину, нужно смотреть не на единичные происшествия, а на весь процесс целиком. А для этого, например, необходимо взять все события, произошедшие за пару столетий, и сравнить их с изменением климата за то же время. Вот тогда и найдётся закономерность.

В территориальном масштабе в качестве единицы я постараюсь взять весь мир, а если это невозможно – то отдельные континенты. Как и в случае со временем, события в отдельно взятой местности могут значительно отличаться по характеру от общей совокупности событий в мире. Например, в отдельно взятой стране в неблагоприятный период может быть всё очень хорошо. Без сомнения, это вполне возможно. Но я рассматриваю глобальные закономерности, зависимости мирового масштаба. Поэтому оцениваю все события, произошедшие на всех континентах в определённый промежуток времени.

Климат меняется по-разному в разных частях мира. Потепление в одних регионах часто сопровождается похолоданием в других. С осадками картина такая же. Климат меняется постоянно и, по большей части, незаметно. Чаще всего это происходит постепенно, так, что люди успевают привыкнуть к новым условиям. Пример из моего детства, приведённый в начале книги, показывает, что за последние полвека произошло значительное потепление климата. Каждое десятилетие температура постепенно повышалась, люди привыкали, всё происходило незаметно. И только сравнивая свою жизнь с жизнью дедов можно понять, что перемены всё-таки были. Но в истории были периоды, когда климат менялся резко, быстро, и эти изменения затрагивали весь мир. Буквально за несколько десятилетий, меньше, чем за одну человеческую жизнь, температура падала или повышалась настолько, что менялось всё вокруг: ландшафты, флора и фауна. Прежняя жизнь рушилась, и приходилось жить уже совсем в другом мире. Нужно было либо приспоса бливаться, либо уходить, либо умирать.

В этой книге я рассмотрю связь резких изменений климата с событиями, происходившими в мире или на отдельных континентах в периоды по несколько сотен лет. При этом следует обратить внимание на следующее. Климат может быть относительно постоянным. То есть средняя годовая температура воздуха и количество осадков могут быть примерно одинаковыми на протяжении какого-то промежутка времени. Это, конечно же, влияет на человека. Очевидно ведь, что жители полярных пустынь и экваториальных лесов вынуждены приспосабливаться к окружающей их природе. Но после того как люди наладят свой быт под местный климат, они перестают обращать внимание на температуру и количество осадков. Для них это становится неотъемлемой частью жизни. Меня интересует не климат как таковой, а его изменение. Чем более резким и сильным оно будет, тем большее влияние окажет на человеческое общество. К постепенным переменам люди успевают приспособиться. А вот резкие потепления и похолодания приводят к катастрофам. Иногда буквально за несколько десятилетий окружающая природа изменяется до неузнаваемости. Общество не сразу приспосабливается к новым условиям. Изменения климата запускают и ускоряют социальные, политические, экономические процессы, до того момента протекавшие постепенно, эволюционно. Именно такие изменения климата являются основным предметом рассмотрения в данной книге.

Глава 5. НЕДОСТАТКИ ВРЕМЕНИ

Откуда мы знаем об изменении климата? Потепления, похолодания, увлажнения и засухи оставляют следы в природе [18]. В воздухе меняется концентрация тех или иных веществ, в озёрах и морях скорость накопления осадков, у деревьев толщина годичных колец, на определённых территориях появляются или исчезают растения и животные. Изучая все эти и многие другие «знаки», учёные реконструируют климат прошлого. Чем меньше прошло времени, тем выше вероятность, что «следы» климатических изменений будут обнаружены и что по ним получится узнать об имевших место событиях. Поэтому чем ближе к современности, тем точнее и надёжнее климатические реконструкции. Климат последних ста лет известен хорошо, для этого времени имеются данные систематических метеорологических наблюдений. Климат последних пятисот лет можно восстановить с помощью дендрохронологического метода (по годичным кольцам деревьев). Озёрные отложения могут рассказать о более поздних временах. Но чем дальше вглубь веков, тем меньше нам известно о климатических изменениях.

Так же и с историей. О событиях последних пятидесяти лет Вам могут рассказать знакомые. Свидетельства двухсотлетней давности записаны в документах, хранящихся в музеях и архивах. О процессах, происходивших тысячу лет назад, можно судить по археологическим данным. Но чем больше прошло времени, тем меньше нам известно.

В этой книге описанные недостатки времени могут поймать Вас в ловушку. Немногочисленные данные о климате и истории человечества первых тысячелетий Голоцена создают впечатление «надуманности» связи климата и истории. Это нормально. Не останавливайтесь! Чем ближе к современности, тем ярче и очевиднее будут доказательства зависимости.

Глава 6. ЭТО ПРОСТО КОСМОС!!!

Что влияет на климат, заставляя его изменяться? Причин существует множество. Само собой, что на территориях, расположенных ближе к полюсам, будет более суровый климат, чем в экваториальных областях. Имеет значение, и удалённость от океана, и близость гор, и многое другое… Но я беру во внимание только те процессы, которые вызывают изменения климата, а не определяют его постоянство.

Одна из основных причин чередования оледенений и межледниковий имеет космическую природу. Наша планета, как всем известно, вращается вокруг Солнца. Один оборот по орбите для землян называется годом. Одновременно с этим наш голубой шар вращается вокруг воображаемой оси, проходящей через северный и южный полюс. Эта ось вращения не перпендикулярна плоскости орбиты, а наклонена по отношению к ней. Поэтому ближе к Солнцу оказывается то северное, то южное полушарие. Мы ощущаем это как смену времён года. Когда наше полушарие ближе к Солнцу – наступает лето, когда дальше – зима. Всего за один год (один оборот вокруг Солнца) на планете бывает два лета и две зимы. Один раз – в северном полушарии и один раз – в южном.

Орбита Земли не идеально круглая, а имеет эллиптическую форму. Солнце при этом находится не в центре, а слега смещено в одну сторону. Поэтому время от времени наша планета оказывается то ближе к светилу, получая от него больше тепла, то дальше.

Если совместить два указанных выше эффекта (наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и эллиптическую форму орбиты), то выяснится интересная деталь. В настоящее время наша планета обращена к Солнцу северным полушарием в тот момент, когда она находится в самой дальней части орбиты, а южным полушарием – в самой ближней точке орбиты. Это приводит к тому, что лето в южном полушарии жарче, чем в северном, а зима в северном полушарии мягче, чем в южном.

Описанная схема правдива для настоящего времени. Однако так будет не всегда. Во-первых, форма орбиты не остаётся постоянной. Она меняется от почти круглой до вытянутой эллиптической. Во-вторых, угол наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты не остаётся постоянным. Иногда он становится больше, иногда меньше. В-третьих, сама ось вращения Земли время от времени разворачивается в другую сторону. От этого ситуация с летом и зимой в разных полушариях меняется на противоположную. То есть лето в северном полушарии становится жарче, чем в южном, а зима в южном полушарии становится мягче, чем в северном.

Описанные процессы влияют на то, сколько именно Земля получит энергии от Солнца, какое полушарие и в какое время года будет освещаться дольше и сильнее, достанется ли живительное тепло полярным областям, или только тропическим. Всё это в конечном итоге сказывается на климате. Изменение упомянутых космических параметров занимает десятки и сотни тысяч лет, поэтому проследить за ними в течение одной человеческой жизни не удастся. Описанные процессы объясняются в рамках астрономической (орбитальной) теории палеоклимата, разработанной в классическом виде Дж. Кроллем и М. Миланковичем [4] и усовершенствованной другими авторами [например, 10]. Чаще всего эти процессы называют циклами Миланковича. Они в большой степени ответственны за возникновение ледниковых периодов [125].

Глава 7. ВНАЧАЛЕ БЫЛО…

Земля возникла примерно 4,6 миллиарда лет назад. С этого момента начинается геологическое время – время, в которое в глубинах планеты и на её поверхности формировались горные породы. Под действием ветра, воды, температуры и живых существ они разрушались, преобразовывались, оседали на дно морей, озёр и болот, перемещались в пространстве. Каждый новый слой осадочных горных пород ложился поверх старого. Изучая эти слои, учёные могут установить, в какое время жил тот или иной организм, какой тогда был климат, уровень океана и даже где находились магнитные полюса. Описание истории Земли заняло бы целую библиотеку. Поэтому я рассмотрю только те события и процессы, которые имели наибольшее влияние на климат прошлого.

Всё геологическое время поделено на эоны, эоны на эры, эры на периоды, а периоды на эпохи (Таблица 1).

Первый эон называется Катархей (4,6–4,0 миллиарда лет назад). Это время, когда образовалась Земля, её детство, заглянув в которое можно узнать, почему она такая, какая есть. Когда возникла наша планета, Луны ещё не существовало. Не было ни материков, ни магнитного поля, атмосфера состояла из водорода и гелия, не существовало смены времён года, длинные дни сменялись длинными ночами. Всё изменилось, когда примерно 4,5 миллиарда лет назад в Землю врезалась планета Тейя. Это был поистине судьбоносный момент. Если бы не эта космическая катастрофа, Земля, какой мы знаем её сегодня, не существовала бы. В результате столкновения часть материи обеих планет была выброшена в космос. Из неё образовалась Луна. Тяжёлые вещества расплавились и опустились в центр Земли, образовав ядро. Оно, в свою очередь, породило магнитное поле, без которого жизнь на нашей планете не смогла бы ни зародиться, ни существовать [57]. Лёгкие вещества, наоборот, «всплыли» на поверхность. Из них позднее образовались материки. С Катархея начинается история нашей планеты, а вместе с ней и история климата.

Глава 8. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

Следующий эон называется Архей (4,0–2,5 миллиарда лет назад). В это время по всей планете происходило множество извержений вулканов, в результате чего в атмосферу выделялось огромное количество углекислого газа, аммиака и водяного пара. Они стали основой нового «воздуха». На Архей приходится формирование второй по счёту атмосферы Земли (после водородно-гелиевой). Мы с Вами не смогли бы дышать тем древним воздухом, ведь кислорода в нём ещё не было. Несмотря на это, именно в Архее возникла жизнь. Была ли она занесена кометами с других планет или появилась самостоятельно в первом Земном океане? Над этой загадкой человечество бьётся уже давно. Но точно известно, что, родившись тогда, миллиарды лет назад, несмотря на все катастрофы, о которых ещё будет сказано, жизнь не просто сохранилась, а заполнила всё свободное пространство, породив бесчисленное множество видов и форм.

В конце Архея появились фотосинтезирующие организмы. Они начали получать энергию от реакции углекислого газа и воды при солнечном свете. Самое ужасное, что при этом процессе в окружающую среду выделялся отход – кислород. Он был смертельно опасен для всех прочих существ, живших в то время. В будущем увеличение концентрации кислорода в атмосфере приведёт к нескольким глобальным экологическим катастрофам. Пока же он поглощался океаном и породами морского дна.

В Архее произошло ещё одно событие, на которое стоит обратить внимание, и связано оно с солнечной активностью [4]. Воздух нагревается от поверхности Земли. А она, в свою очередь, от энергии, полученной от Солнца. Из-за изменений формы орбиты и наклона оси вращения Земли до нашей планеты долетает то больше, то меньше солнечного тепла. Но и само светило не постоянно! Из-за сложных процессов, связанных с магнитным полем Солнца, временами оно излучает больше энергии, а временами меньше. Соответственно, поверхность Земли нагревается по-разному, что влечёт за собой изменение температуры воздуха. В Архее Солнце излучало примерно на 30% меньше энергии, чем в наши дни [57]. При таких условиях вся вода на Земле должна была замёрзнуть, и никакой жизни не должно было возникнуть. Но нет, в те времена климат на Земле был тёплый и влажный [57]. «Почему?» – спросите Вы. Помог парниковый эффект! Да-да, тот самый, с которым сейчас все усердно борются. Тогда, 4 миллиарда лет назад, азот, углекислый газ и другие парниковые газы [57; 94] создали «тепличку», которая удержала драгоценное тепло у поверхности Земли и не дала ей превратиться в ледяную пустыню. Это событие из-за своего кажущегося противоречия называют Парадоксом слабого молодого Солнца.

Глава 9. ПОТЕПЛЕНИЯ ПРИВОДЯТ К ПОХОЛОДАНИЯМ

Огромное влияние на климат оказывает так называемая термохалинная циркуляция (температурно-солевая) [1; 16; 58]. Объясню, что это такое. Вода в океане имеет разную плотность. Более «тяжёлая» вода «тонет», а более «лёгкая» «всплывает». Если включить воображение, то море можно представить как жидкий слоёный пирог. Плотность воды зависит от двух факторов: её температуры и солёности. Тёплые слои «легче» холодных, пресные «легче» соленых. Как правило, из двух факторов «важнее» оказывается солёность. Поэтому холодная, но более пресная вода, может оказаться на поверхности, а тёплая, но более солёная – ближе ко дну.

Океан нагревается в тропических широтах, и тёплая вода как в кастрюле всплывает и по поверхности устремляется к полюсам. Постепенно она охлаждается, отдавая энергию в воздух. В полярных областях холодная вода (плотная), опускается на дно и устремляется обратно к экватору. Красивая схема, не правда ли? Но что произойдёт, если климат потеплеет? Ледники, сконцентрированные в полярных областях, начнут таять. Если процесс будет постепенным, талая вода смешается с океанической, и всё будет хорошо. Но если потепление резкое, объём талой воды будет огромен. Произойдёт катастрофа! Пресная вода легче солёной, а значит, она будет плавать на поверхности. Поступая в моря в больших количествах, талая вода с ледников заставляет тёплые океанические течения опускаться на дно или поворачивать к югу. А что в итоге? Поверхность океана покрывается холодной водой, которая не может отдать тепло в воздух. К чему это приведёт? Правильно, к охлаждению климата. Да-да, резкие потепления ведут к резким похолоданиям! А к чему ведут похолодания? К тому, что вода опять будет консервироваться в ледниках. И всё по кругу. Процессом движут температура и солёность воды, поэтому он и называется термохалинной (температурно-солевой) циркуляцией.