Kitobni o'qish: «Климатические катастрофы: пособие по физике для старших школьников и младших студентов», sahifa 5
Рис.20. Альпы состоят из углекислого газа, заключенного в белом доломите, https://1peak.ru/upload/iblock/25c/dolomites_tre_cime_lavaredo_italy.jpg
Кроме того, существуют механизмы превращения углекислого газа в твердые минералы, называемые карбонатами. Морские моллюски и кораллы поглощают углекислый газ и строят из него свои панцири, состоящие из солей кальция и магния. Отмершие остатки живых организмов превращаются в течение миллионов лет в известняк и мрамор. Существуют и химические реакции образования карбонатов, https://www.geolib.net/lithology/karbonatnye-porody.html .
Можно сделать вывод, что выделение достаточного количества углекислого газа из океанов может прекращать очередной ледниковый период. Однако известно, что такие процессы, так же как возникновение ураганов до сих пор является математически непредсказуемым синергетическим явлением.
Более подробное описание механизмов движения углекислого газа в атмосфере и в гидросфере Земли выходит за рамки настоящей брошюры. Обратимся далее к следующему механизму, обнаруженному десять лет назад – процессам накопления и разложения метан-гидратов.
Метан-гидратное ружье
Метан C H4 – парниковый газ, на порядок более мощный, чем углекислый газ. Он образуется в процессах гниения растительных и других органических остатков. В последние годы экологи обнаружили, что «вечная» мерзлота Сибири содержит огромные запасы «законсервированного» метана. Дело в том, что этот газ при низких температурах способен химически соединяться с водой, образуя твердое аморфное вещество «метан-гидрат», похожее внешне на парафин. При нагреве выше 7 градусов Цельсия он разлагается, выделяя исходные метан и воду.
Рис.21. Воронка после «взрыва» метангидрата, https://www.techcult.ru/science/8721-na-yamale-najden-gigantskij-proval-v-zemle
В некоторых случаях это происходит взрывным образом, создавая воронки, изображенные на рис.21. На краю воронки видны исследователи. Работы экологов последних лет показали, что приполярная тундра в настоящее время выделяет повышенное количество метана.
Поиск метан-гидратов по всей нашей планете привел к выводу, что дно океанов в настоящее время является хранилищем огромных количеств метана. Его возможным источником послужили реки, которые в течение сотен тысяч лет сбрасывали в океан органические остатки. Их гниение на глубине, превышающей 250 метров, приводило к формированию слоев метан-гидрата.
При этом существуют две новости. Первая – хорошая. Она означает, что человечество имеет альтернативный источник углеводородов. Их разведанные количества в два раза превышают нефтяные, рис,22. Плохая новость – возможно их внезапное разложение, имеющее взрывной характер. Геофизики назвали это вероятное происшествие – «метан-гидратное ружье». При этом возможны глобальные пожары на побережье океанов и дальнейшее глобальное потепление. Существует предположение, что гибель мамонтов и культуры Кловис в Америке 13 тыс. лет назад связана с метеоритом и катастрофическим горением метана, https://rgdn.info/gibel_kultury_klovis_i_zagadka_pozdnego_driasa .
Рис.22. Месторождения метан-гидратов в море и на суше, красные и желтые точки, соответственно, Википедия
Солнечный ветер
Существует невидимый глазом источник тепла, изменение которого приводило к катастрофе, которая называется «Малый ледниковый период». На рис.23 изображена река Темза в районе Вестминстерского аббатства. Сверху – копия картины Абрахама Хондиуса, внизу – современная фотография. Характерная башня аббатства видна на обоих изображениях, но разница в климате Англии – поразительная!
Во всей Европе в 16-м -17-м веках в Европе был жуткий голод, длившийся 40 лет. Он был вызван тем, что резко похолодало. По 2-3 года подряд не бывало лета и, соответственно, урожая. Люди ели друг друга из-за голода, а не в силу своей испорченности. На Руси тоже был голод, беспорядки. Бориса Годунова убили не за царевича Димитрия, а потому что на Руси был голод. Годунов был великим государем. Его гибель привела к страшным историческим последствиям – Смутному Времени, завоеванию Москвы поляками, гибели сотен тысяч людей, разрушению государства и экономики.
Следует отметить, что похолодание, выраженное в средней на Земле температуре, составило всего лишь один градус! Вернемся к рис.11. Изменение температуры при этой климатической катастрофе на графике не заметно, оно маскируется «дрожанием» температуры возле точки «0».
Существует теория, что Малый ледниковый период связан с «Маундеровским минимумом» активности Солнца. В это время практически отсутствовали пятна на Солнце. В свою очередь, активность Солнца астрофизики связывают с интенсивностью солнечного ветра.
Рис.23. Один и тот же участок Темзы, Англия, зимой 1677 и зимой 2019 годов, https://www.higgypop.com/assets/588cea64cf059_1485630052_0.jpg
Солнечный ветер – это поток заряженных частиц, протонов и электронов, выбрасываемых вихрями плазмы, постоянно возникающими и исчезающими в верхней оболочке Солнца. При этом наше светило уподобляется огромному «синхрофазотрону», создающему смертоносные потоки заряженных частиц. Солнечный ветер, врываясь в атмосферу Земли, создает полярные сияния и радиационные пояса – накопители солнечного ветра, способные убить космонавтов. В период активности Солнца возникают помехи в радиосвязи и интернете. Солнечный ветер отбрасывает хвосты комет. Можно утверждать, что он является мощным потоком энергии. Существует теория, что если на Солнце исчезают пятна, то на Земле понижается температура.
Существует предположение, что солнечный ветер уничтожил атмосферу Марса. Более подробное описание свойств и происхождения солнечного ветра можно найти в электронной брошюре автора «Солнечный ветер, 2008», https://www.dropbox.com/s/obb911uybygdm1t/s6.doc?dl=0 . Цитируемое издание использовалось для организации учебных занятий по физике студентов УГТУ-УПИ, УрФУ и ЕАСИ, г. Екатеринбург, в 2008-2016 годах. Кроме того, современные сведения об этом важном явлении можно получить путем прямого поиска в интернете и на сайте МГУ http://www.astronet.ru/ .
Взрывы вулканов, астероидов и ядерных бомб
Резкие, ограниченные во времени изменения климата могут происходить в результате изменений прозрачности атмосферы. Их могут вызвать, в частности, взрывы супервулканов.
Рис.24. Извержение небольшого вулкана, https://cdn.fishki.net/upload/post/201509/06/1653340/6db0581a45ce8fcf20908c607c49c162.jpg
Что такое «супервулкан»? На рис.24 представлена фотография извержения одного из постоянно действующих на поверхности Земли вулканов. Но это – очень маленький вулкан. Его извержение не способно повлиять климат нашей планеты. Для возникновения климатической катастрофы необходимы извержения значительно большей мощности.
Одно из самых известных извержений было создано Везувием в 79 году н.э. При этом был полностью погребен под раскаленным пеплом цветущий город Римской империи Помпея. Но этот катаклизм также имел локальный характер.
Для оценки мощности извержения используется шкала VEI (от англ.Volcanic Explosivity Index). Измеряемой величиной служит объем выброшенных вулканических пепла и газов. Изменение объема в 10 раз соответствует сдвигу по шкале VEI на единицу. В частности, извержение Везувия сопровождалось выбросом 1 км3 «тефры» и квалифицируется 5-м рангом VEI , а Санторин, уничтоживший Минойскую цивилизацию на острове Крит примерно в 1600-1700 гг. до н. э., изверг 100 км3 , то есть имел мощность 7 баллов. Супервулканам присваивается высший индекс 8. К ним относится, в частности, Йеллоусоун, расположенный в Северной Америке. Его взрыв 2 млн л. до н. э. выбросил 2500 км³ раскаленного пепла, который покрыл четверть территории Северной Америки.
Рис.25. Картина К. Брюллова «Последний день Помпеи».
Наиболее близкий к нашему времени взрыв супервулкана Тоба произошел на о. Суматра, Индонезия, в 70-77 тыс л. назад. В результате этого происшествия на Земле в течение 6-10 лет шли сернистые дожди и продолжалась вулканическая зима. Это же послужило причиной последующего тысячелетнего похолодания. По мнению некоторых ученых произошло явление «бутылочного горлышка», когда численность предков людей сократилась до критических 2-х тысяч особей.
Вулканическая деятельность приводит к двум трендам изменения климата. Пепел и капли серной кислоты поглощают солнечный свет и ведут к похолоданию. Появление же парниковых газов, углекислого, сернистого и других – к потеплению. Крайнюю степень глобального потепления демонстрирует климат Венеры. Радиолокационные наблюдения позволили обнаружить на ее поверхности огромное (105 -106 ) количество потухших и действующих вулканов, рис. 26.
Высказано предположение, что некое событие, происшедшее 500 миллионов лет назад, вызвало расплавление поверхности Венеры и создало атмосферу, состоящую на 97% из парниковых газов CO2 и SO2 .
Помимо вулканов, выбросы пыли, вызывающие катастрофические похолодания, могут вызываться также падением на Землю астероидов или комет. Комплекс процессов, возникающих при столкновении, называется «импактным событием». Мощность события определяется размером небесного тела. Установлено, что астероид размером 200 м способен разрушить жизнь людей на территории целого континента. Последствием падения являются ударная волна, термическое воздействие и выброс пыли.
Падение крупных астероидов в истории Земли неоднократно приводило к экологическим катастрофам. Классическим является сценарий падения астероида 65 млн. лет назад, который, по-видимому, привел к гибели динозавров.
