Оледенение земли. Ледниковый период

Следы древних похолоданий, оставленные широко распространявшимися ледниковыми покровами, установлены на всех современных материках, на дне океанов, в отложениях разных геологических эпох.

Накоплением первых, самых древних из найденных до сих пор ледниковых отложений началась протерозойская эра. В период с 2,5 по 1,95 млрд лет до нашей эры отмечена Гуронская эпоха оледенения. Примерно через миллиард лет началась новая, Гнейсесская, эпоха оледенения (950-900 млн лет назад), а еще через 100-150 тыс. лет - Стерская ледниковая эпоха. Завершает докембрий Варангская эпоха оледенения (680-570 млн лет до н.э.).

Фанерозой начинается с теплого кембрийского периода, но через 110 млн лет от его начала отмечено Ордовикское оледенение (460-410 млн лет до нашей эры), а около 280 млн лет назад достигло кульминации Гондванское оледенение (340-240 млн лет до н.э.). Новая теплая эпоха продолжалась примерно до середины Кайнозойской эры, когда началась современная нам Кайнозойская эпоха оледенения.

С учетом фаз развития и завершения ледниковые эпохи занимали за последние 2,5 млрд лет около половины времени эволюции Земли. Климатические условия в эпохи оледенений были более изменчивыми, чем в теплые «безледные» эпохи. Ледники отступали и наступали, но неизменно сохранялись на полюсах планеты. В эпохи оледенений средняя температура Земли была на 7-10 °С ниже, чем в теплые эпохи. Когда ледники разрастались, разница увеличивалась до 15-20 °С. Например, в ближайший к нам теплый период средняя температура на Земле была около 22 °С, а сейчас - в Кайнозойскую ледниковую эпоху - только 15 °С.

Кайнозойская эра - это эра постепенного и последовательного понижения средней температуры на поверхности Земли, эра перехода от теплой эпохи к эпохе оледенения, начавшейся около 30 млн лет назад. Климатическая система в кайнозое изменилась таким образом, что около 3 млн лет назад общее падение температуры сменилось почти периодическими ее колебаниями, что связывается с периодическим разрастанием покровного оледенения.

В высоких широтах похолодание было наиболее сильным - несколько десятков градусов, - в то время как в экваториальной зоне оно составляло несколько градусов. Климатическая зональность, близкая к современной, установилась около 2,5 млн лет назад, хотя области сурового арктического и антарктического климата в ту эпоху были меньше, а границы умеренного, субтропического и тропического климата находились в более высоких широтах. Колебания климата и оледенения Земли состояли в чередовании «теплых» межледниковых и «холодных» ледниковых эпох.

В «теплые» эпохи Гренландский и Антарктический ледниковые щиты имели размеры, близкие к современным - 1,7 и 13 млн кв. км соответственно. В холодные эпохи ледники, конечно, увеличивались, но основное приращение оледенения происходило за счет возникновения больших ледниковых покровов в Северной Америке и Евразии. Площадь ледников достигала примерно 30 млн км³ в Северном полушарии и 15 млн км³ в южном. Климатические условия межледниковий были подобными современным и даже более теплыми.

Около 5,5 тыс. лет назад «климатический оптимум» сменился так называемым «похолоданием железного века», кульминация которого состоялась около 4 тыс. лет назад. Вслед за этим похолоданием началось новое потепление, продолжавшееся и в первом тысячелетии нашей эры. Это потепление известно как «малый климатический оптимум» или период «забытых географических открытий».

Первыми исследователями новых земель были монахи-ирландцы, которые, благодаря улучшившимся вследствие потепления условиям мореплавания в северной Атлантике, в середине первого тысячелетия открыли Фарерские острова, Исландию и, как предполагают современные ученые, Америку. Вслед за ними это открытие повторили викинги Нормандии, которые в начале нынешнего тысячелетия заселили Фарерские острова, Исландию и Гренландию, а впоследствии добрались и до Америки. Викинги заплывали примерно до широты 80-й параллели, причем льды как препятствие плаванию в древних сагах практически не упоминаются. Кроме того, если в современной Гренландии жители занимаются в основном добычей рыбы и морского зверя, то в нормандских поселениях было развито скотоводство - раскопки показали, что здесь разводили коров, овец и коз. В Исландии возделывали зерновые, а зона выращивания винограда выходила к Балтийскому морю, т.е. была севернее современной на 4-5 географических градуса.

В первой четверти нашего тысячелетия началось новое похолодание, продолжавшееся до середины XIX в. Уже в XVI в. морской лед отрезал Гренландию от Исландии и привел к гибели поселений, заложенных викингами. Последние сведения о нормандских поселенцах в Гренландии относятся к 1500 г. Природные условия в Исландии в XVI-XVII столетиях стали необычайно суровыми; об этом достаточно сказать, что с начала похолодания до 1800 г. население страны из-за голода сократилось вдвое. На равнинах Европы, в Скандинавии частыми стали суровые зимы, ранее не замерзающие водоемы покрывались льдом, участились неурожаи, падение скота. Побережья Франции достигали отдельные айсберги.

Потепление, последовавшее за «малым ледниковым периодом», началось уже в конце XIX в., но как явление крупного масштаба оно привлекло внимание климатологов лишь в 30-х гг. XX столетия, когда было обнаружено значительное повышение температуры воды в Баренцевом море.

В 30-х гг. температура воздуха в умеренных и особенно в высоких северных широтах была значительно выше, чем в конце XIX в. Так, зимние температуры в западной Гренландии повысились на 5 °С, а на Шпицбергене - даже на 8-9 °С. Наибольшее глобальное повышение средней температуры у поверхности Земли во время кульминации потепления составляло всего 0,6 °С, но даже с таким небольшим изменением - в несколько раз меньшим, чем во время малого ледникового периода - было связано заметное изменение климатической системы.

На потепление бурно реагировали горные ледники, которые повсеместно отступали, причем величина этого отступления исчислялась сотнями метров длины. Исчезали существовавшие в Арктике острова, сложенные льдом; только в советском секторе Арктики с 1924 по 1945 гг. площадь льдов в навигационный период в это время сократилась почти на 1 млн км², т.е. наполовину. Это позволяло даже обычным судам заплывать в высокие широты и совершать сквозные плавания по Северному морскому пути в течение одной навигации. Уменьшилось количество льдов и в Гренландском море, несмотря на то, что вынос льдов из Арктического бассейна усилился. Продолжительность ледовой блокады берегов Исландии сократилась с 20 недель в конце XIX в. до двух недель в 1920-1939 гг. Повсюду происходило отступление на север границ многолетней мерзлоты - до сотен километров, увеличилась глубина протаивания мерзлых грунтов, а температура мерзлой толщи повысилась на 1,5-2 °С.

Потепление было настолько интенсивным и продолжительным, что повлекло за собой изменение границ экологических ареалов. В Гренландии стал гнездоваться сизоголовый дрозд, в Исландии появились ласточки и скворцы. Потепление океанических вод, особенно заметное на севере, привело к изменению мест нереста и откорма промысловых рыб: так, у берегов Гренландии в промысловых количествах появились треска и сельдь, а в заливе Петра Великого - тихоокеанская сардина. Около 1930 г. в водах Охотского моя появилась скумбрия, а в 1920-х гг. - сайра. Известно высказывание российского зоолога, академика Н.М. Книповича: «В какие-нибудь полтора десятка лет и даже еще более короткий промежуток времени произошло такое изменение в распределении представителей морской фауны, какое связывается обыкновенно с представлением о долгих геологических промежутках». Потепление коснулось и Южного полушария, но в значительно меньшей степени, а наиболее четко оно проявилось в зимний период в высоких широтах Северного полушария.

В конце 1940-х гг. снова появились признаки похолодания. Через некоторое время стала заметной реакция ледников, которые во многих частях Земли перешли в наступление или замедлили отступление. После 1945 г. произошло заметное увеличение площади распространения арктических льдов, которые стали чаще появляться у берегов Исландии, а также между Норвегией и Исландией. С начала 40-х и до конца 60-х гг. XX в. площадь льда в Арктическом бассейне возросла на 10%.

Чрезвычайно важную роль в формировании природы Земли и, в частности, Севера сыграли ледниковые периоды, или Великие оледенения. С ними связаны колебания уровня моря, сформировавшие морские террасы, образование трогов, появление вечной мерзлоты и многие другие особенности природы Арктики.

Влияние похолодания выходило далеко за пределы ледников: климаты резко отличались от современных, а температуры морских вод были гораздо ниже. Площадь вечной мерзлоты, или многолетнемерзлых грунтов, составляла до 27 миллионов квадратных километров (20% площади суши!), а плавучие льды занимали около половины площади Мирового океана. Если бы Землю в это время посетили разумные существа, она наверняка получила бы название Ледяная планета.

Такая география была свойственна Земле по крайней мере четырежды только за четвертичный период ее существования, а за последние два миллиона лет исследователи насчитывают до 17 оледенений. При этом последняя ледниковая эпоха была не самой грандиозной: около 100 тысяч лет назад лед сковывал до 45 миллионов квадратных километров суши. Межледниковая обстановка на Земле, подобная современной, оказывается сугубо временным состоянием. Ведь оледенения Земли продолжались примерно по 100 тысяч лет каждое, а интервалы потеплений между ними – менее 20 тысяч лет. Даже в довольно теплое настоящее время ледники занимают около 11% площади суши – почти 15 миллионов квадратных километров. Вечная мерзлота широким поясом протягивается через Северную Америку и Евразию. Зимой в Северном Ледовитом океане около 12 миллионов квадратных километров, а в океанах вокруг Антарктиды больше 20 миллионов квадратных километров сковано плавучими льдами.

Отчего же начинаются на Земле ледниковые периоды? Для того чтобы на планете началось оледенение, необходимы два условия. Должно произойти глобальное (т. е. захватывающее большую часть Земли) похолодание – такое, чтобы снег стал одним из основных видов осадков и чтобы, выпав зимой, он не успевал растаять за лето. А кроме того, осадков должно выпадать много – достаточно для обеспечения роста ледников. Оба условия кажутся простыми. Но что приводит к похолоданию? Причин может быть несколько, и какая из них определяла наступление того или иного оледенения, мы не знаем. Может быть, срабатывали несколько причин сразу. Возможные причины оледенений Земли таковы.

Континенты, будучи частями литосферных плит, перемещаются по поверхности Земли подобно плотам на воде. Оказываясь в полярных или приполярных районах (как современная Антарктида), материки попадают в благоприятные для формирования ледникового покрова условия. Здесь мало осадков, но температура достаточно низка, чтобы они выпадали преимущественно в виде снега и не таяли летом. Перемещения географических полюсов могли приводить к перемещениям природных зон, соответственно материк мог попасть в полярные условия не двигаясь – они сами к нему "приходили".

При бурном горообразовании значительные массивы суши могут оказаться выше снеговой линии (т.е. такой высоты, по достижении которой температура становится настолько низка, что накопление снега и льда преобладает над их таянием и испарением). При этом образуются горные ледники, температура становится еще ниже. Похолодание выходит за пределы гор, появляются ледники подножий. Температура падает еще ниже, ледники вырастают и начинается оледенение Земли.

В самом деле, за период с плиоцена до середины плейстоцена Альпы поднялись более чем на две тысячи метров, Гималаи – на три тысячи метров.

На климат и, в частности, на средние температуры воздуха влияет состав атмосферы (парниковый эффект). Возможно еще влияние запыленности атмосферы (например, вулканическим пеплом или пылью, поднятой ударом метеорита). Пыль отражает солнечный свет, и температура понижается.

Океаны влияют на климат многими способами. Один из них – хранение тепла и его перераспределение по планете океаническими течениями. Движения материков могут привести к тому, что приток теплых вод в приполярные районы уменьшится настолько, что они сильно охладятся. Примерно так произошло, когда Берингов пролив, соединяющий Северный Ледовитый океан с Тихим, стал почти закрыт (а бывали периоды, когда он бывал закрыт совсем и когда был широко открыт). Поэтому перемешивание воды в Северном Ледовитом океане затруднено, и почти весь он покрыт льдами.

Похолодания могут быть связаны с уменьшением количества солнечного тепла, приходящего на Землю. Причины этого, возможно, связаны с колебаниями солнечной активности или с колебаниями пространственного взаиморасположения Земли и Солнца. Известны расчеты югославского геофизика М. Миланковича, в 1920-х годах проанализировавшего изменения солнечной радиации в зависимости от изменений в системе Земля – Солнце. Циклы таких изменений примерно совпадают с цикличностью оледенений. На сегодняшний день эта гипотеза – наиболее обоснованная.

Каждый ледниковый период сопровождался характерными процессами. Вырастали материковые ледниковые покровы в высоких и умеренных широтах. Вырастали горные ледники на всей планете. Появлялись шельфовые ледники в полярных районах. Широко распространялись плавучие льды - в высоких широтах с движущимися льдинами и айсбергами на обширных акваториях Мирового океана. Увеличивались территории вечной мерзлоты в высоких и умеренных широтах, за пределами ледников.

Изменялась атмосферная циркуляция – увеличивались перепады температуры в умеренных широтах, учащались штормы в океанах, и иссушались внутренние части материков в тропиках. Перестраивалась и циркуляция океанических вод – течения прекращались или отклонялись из-за разрастания ледниковых покровов. Резко колебался уровень моря (до 250 м), так как разрастание и разрушение ледниковых покровов сопровождались изъятием и возвращением воды в Мировой океан. В связи с этими колебаниями появились и сохраняются в рельефе морские террасы - поверхности, образованные морским прибоем на древних береговых линиях. В настоящее время они могут оказаться выше или ниже современного берега (в зависимости от того, выше или ниже современного был уровень океана в период их образования).

Наконец, происходили громадные изменения в положении и размерах растительных поясов и соответствующие сдвиги в размещении животных.

Самым последним из периодов похолодания был Малый ледниковый период, зафиксированный в истории Западной Европы, Дальнего Востока и других районов. Он начался приблизительно в XI веке, достиг кульминации около 200 лет назад и постепенно ослабевает. В Исландии и Гренландии период 800 – 1000-х годов новой эры отличался теплым сухим климатом. Затем климат резко ухудшился, и за четыре сотни лет поселения викингов в Гренландии пришли в полное запустение из-за усиливавшихся холодов и прекращения контактов с внешним миром. Прохождение судов у побережья Гренландии стало невозможным из-за выноса морских льдов из Арктики. В Скандинавии и ряде других районов Малый ледниковый период проявился крайне суровыми зимами, подвижками ледников и частыми неурожаями.

Что происходило с обитателями северных районов Земли во времена оледенений и разделявших их межледниковий? Разрастание и таяние ледниковых покровов влияют на все живые организмы.

Вблизи экватора изменения климата были не особенно велики, и многие животные (слоны, жирафы, бегемоты, носороги) пережили ледниковые периоды довольно спокойно. В полярных же областях изменения были очень резки. Температура понижалась, воды не хватало (льда и снега было сколько угодно, но и растения и животные нуждаются в жидкой воде), громадные территории были заняты льдом. И чтобы выжить, обитатели Севера должны были уходить на юг. Но любопытно, что и в высоких широтах сохранялись области – убежища, т.е. районы, где сохранялась возможность выживания.

Решающую роль в выживании северных видов сыграла, вероятно, обширная свободная ото льда территория, существовавшая во время максимума оледенения 18 тысяч лет назад в Канадской Арктике, на Аляске и в прилегающих районах. Эта территория известна под названием Берингии. Напомним, что максимум оледенения – это время, когда громадные количества воды оказывались связаны в ледниках, а потому уровень Мирового океана сильно понижался, и шельфы (а в Северном Ледовитом океане они чрезвычайно велики) осушались.

Однако свободные ото льда территории, подобные Берингии, и южные области не смогли спасти всех. И около 10 тысяч лет назад вымерли не только многие виды, но и роды животных и растений (например, мамонтов – Elephas и мастодонтов – Mastodon).

Возможно, впрочем, что это вымирание было связано не только с изменениями в ландшафтной сфере, но и с появлением здесь человека. Может быть, именно охота сыграла решающую роль в жизни и гибели многих обитателей полярных районов.

Периоды геологической истории Земли - это эпохи, последовательная смена которых сформировала ее как планету. В это время образовывались и разрушались горы, появлялись и осушались моря, сменяли друг друга ледниковые периоды, происходила эволюция животного мира. Изучение геологической истории Земли проводится по срезам горных пород, которые сохранили минеральный состав периода, сформировавшего их.

Кайнозойский период

Текущий период геологической истории Земли - это кайнозой. Он начался шестьдесят шесть миллионов лет назад и продолжает длиться. Условная граница была проведена геологами в конце мелового периода, когда наблюдалось массовое вымирание видов.

Термин был предложен английским геологом Филлипсом еще в середине девятнадцатого века. Дословный перевод его звучит, как «новая жизнь». Эра делится на три периода, каждый из которых, в свою очередь, подразделяется на эпохи.

Геологические периоды

Любая геологическая эра делится на периоды. В кайнозойской эре выделяют три периода:

Палеоген;

Четвертичный период кайнозойской эры, или антропоген.

В более ранней терминологии первые два периода объединялись под названием «третичный период».

На суше, которая еще не успела окончательно разделиться на отдельные материки, царствовали млекопитающие. Появились грызуны и насекомоядные, ранние приматы. В морях рептилий заменили хищные рыбы и акулы, появились новые виды моллюсков и водорослей. Тридцать восемь миллионов лет назад разнообразие видов на Земле поражало воображение, эволюционный процесс затронул представителей всех царств.

Всего пять миллионов лет назад по суше стали ступать первые человекообразные обезьяны. Еще три миллиона лет спустя на территории, относящейся к современной Африке, человек прямоходящий стал собираться в племена, собирать коренья и грибы. Десять тысяч лет назад появился современный человек, который начал перекраивать Землю под свои нужды.

Палеография

Палеоген продолжался сорок три миллиона лет. Материки в их современном виде еще были частью Гондваны, которая начинала раскалываться на отдельные фрагменты. Первой в свободное плаванье ушла Южная Америка, ставшая резервуаром для уникальных растений и животных. В эоценовой эпохе материки постепенно занимают свое теперешнее положение. Антарктида отделяется от Южной Америки, а Индия перемещается ближе к Азии. Между Северной Америкой и Евразией появился массив воды.

В олигоценовую эпоху климат становится прохладным, Индия окончательно закрепляется ниже экватора, а Австралия дрейфует между Азией и Антарктидой, отдаляясь от обеих. Из-за изменения температуры на Южном полюсе образуются ледниковые шапки, что приводит к снижению уровня моря.

В неогеновый период материки начинают сталкиваться друг с другом. Африка «таранит» Европу, в результате чего появляются Альпы, Индия и Азия формирует Гималайские горы. Таким же способом появляются Анды и скалистые горы. В плиоценовую эпоху мир становится еще холоднее, леса вымирают, уступая место степям.

Два миллиона лет назад наступает период оледенения, уровень моря колеблется, белые шапки на полюсах то нарастаю, то вновь растаивают. Животный и растительный мир подвергается испытаниям. На сегодняшний день человечество переживает один из этапов потепления, но в глобальном масштабе ледниковый период продолжается длиться.

Жизнь в кайнозое

Периоды кайнозоя охватывают сравнительно небольшой промежуток времени. Если поместить всю геологическую историю земли на циферблат, то для кайнозоя будет отведено две последние минуты.

Вымирание, которое ознаменовало конец мелового периода и начало новой эры, стерло с лица Земли всех животных, которые были крупнее крокодила. Те, кому удалось выжить, смогли приспособиться в новых условиях или эволюционировали. Дрейф континентов продолжился вплоть до появления людей, и на тех из них, которые были изолированы, смог сохраниться уникальный животный и растительный мир.

Кайнозойская эра отличалась большим видовым разнообразием флоры и фауны. Его называют временем млекопитающих и покрытосеменных. Кроме того, эту эру можно назвать эпохой степей, саванн, насекомых и цветковых растений. Венцом эволюционного процесса на Земле можно считать появление человека разумного.

Четвертичный период

Современное человечество живет в четвертичную эпоху кайнозойской эры. Она началась два с половиной миллиона лет назад, когда в Африке человекообразные приматы стали сбиваться в племена и добывать себя пищу путем собирательства ягод и выкапывания кореньев.

Четвертичный период ознаменовался образованием гор и морей, движением материков. Земля приобрела тот вид, который она имеет теперь. Для исследователей-геологов этот период - просто камень преткновения, так как продолжительность его настолько мала, что методы радиоизотопного сканирования горных пород просто недостаточно чувствительны и выдают большие погрешности.

Характеристика четвертичного периода складывается из материалов, полученных при помощи радиоуглеродного анализа. Этот метод основан на измерении количества быстрораспадающихся изотопов в почве и скальных породах, а также костях и тканях вымерших животных. Весь отрезок времени можно поделить на две эпохи: плейстоцен и голоцен. Человечество сейчас пребывает во второй эпохе. Пока нет точных подсчетов, когда она закончится, но ученые продолжают строить гипотезы.

Плейстоценовая эпоха

Четвертичный период открывает плейстоцен. Он начался два с половиной миллиона лет назад, а закончился всего двенадцать тысяч лет назад. Это было время оледенения. Длительные ледниковые периоды перемежались короткими потеплениями.

Сто тысяч лет назад в области современной Северной Европы появилась толстая ледяная шапка, которая стала расползаться в разные стороны, поглощая все новые и новые территории. Животные и растения вынуждены были либо приспособиться к новым условиям, либо умереть. Вымерзшая пустыня раскинулась от Азии до Северной Америки. В некоторых места толщина льда достигала двух километров.

Начало четвертичного периода оказалось слишком суровым для существ, населявших землю. Они привыкли к теплому, умеренному климату. Кроме того, на животных начали охотиться древние люди, которые уже изобрели каменный топор и другие ручные орудия. С лица Земли исчезают целые виды млекопитающих, птиц и представителей морской фауны. Не выдержал суровых условий и неандерталец. Кроманьонцы были более выносливыми, удачливыми в охоте, и именно их генетический материал должен был выжить.

Голоценовая эпоха

Вторая половина Четвертичного периода началась двенадцать тысяч лет назад и продолжается до сих пор. Он отличается относительным потеплением и стабилизацией климата. Начало эпохи ознаменовалось массовым вымиранием животных, а продолжилась она развитием человеческой цивилизации, ее техническим расцветом.

Изменения животного и растительного состава на протяжении эпохи были незначительные. Окончательно вымерли мамонты, перестали существовать некоторые виды птиц и морских млекопитающих. Около семидесяти лет назад общая температура на земле повысилась. Ученые связывают это с тем, что промышленная деятельность человека вызывает глобальное потепление. В связи с этим растаяли ледники в Северной Америке и Евразии, распадается ледяной покров Арктики.

Ледниковый период

Ледниковым периодом называется этап геологической истории планеты, занимающий несколько миллионов лет, во время которого наблюдается снижение температуры и увеличение количества материковых ледников. Как правило, оледенения чередуются с потеплениями. Сейчас Земля находится в периоде относительного повышения температуры, но это не значит, что через половину тысячелетия ситуация не может кардинально измениться.

В конце девятнадцатого века геолог Кропоткин с экспедицией посетил Ленские золотые прииски и обнаружил там признаки древнего оледенения. Его настолько заинтересовали находки, что он занялся крупномасштабной международной работой в этом направлении. В первую очередь он посетил Финляндию и Швецию, так как предположил, что именно оттуда распространились ледяные шапки на Восточную Европу и Азию. Отчеты Кропоткина и его гипотезы относительно современного ледникового периода легли в основу современных представлений об этом периоде времени.

История Земли

Ледниковый период, в котором сейчас находится Земля, - далеко не первый в нашей истории. Похолодание климата бывало и ранее. Оно сопровождалось значительными изменениями в рельефе материков и их движении, а также влияло на видовой состав флоры и фауны. Между оледенениями могли быть промежутки в сотни тысяч и миллионы лет. Каждый ледниковый период делится на ледниковые эпохи или гляциалы, которые в процессе периода чередуются с межледниковьями - интергляциалами.

В истории Земли выделяют четыре ледниковые эры:

Раннепротерозойская.

Позднепротерозойская.

Палеозойская.

Кайнозойская.

Каждая из них длилась от 400 миллионов до 2 миллиардов лет. Это наводит на мысль о том, что наш ледниковый период еще не добрался даже до своего экватора.

Кайнозойская ледниковая эра

Животные четвертичного периода были вынуждены отращивать дополнительный мех или искать укрытие ото льда и снега. Климат на планете снова поменялся.

Первая эпоха четвертичного периода характеризовалась похолоданием, а во вторую наступило относительное потепление, но даже сейчас в самых крайних широтах и на полюсах ледяной покров сохраняется. Он охватывает территорию Арктики, Антарктики и Гренландии. Толщина льда варьируется от двух тысяч метров до пяти тысяч.

Наиболее сильным во всей кайнозойской эре считается плейстоценовый ледниковый период, когда температура снизилась настолько, что замерзли три имеющихся на планете океана из пяти.

Хронология кайнозойских оледенений

Оледенение четвертичного периода началось недавно, если рассматривать это явление относительно истории Земли в целом. В нем можно выделить отдельные эпохи, во время которых температура опускалась особенно низко.

1. Конец эоцена (38 миллионов лет назад) - оледенение Антарктиды.
2. Весь олигоцен.
3. Средний миоцен.
4. Середина плиоцена.
5. Гляциал Гильберт, замерзание морей.
6. Континентальный плейстоцен.
7. Поздний верхний плейстоцен (около десяти тысяч лет назад).

Это был последний крупный период, когда из-за похолодания климата животным и человеку пришлось приспосабливаться к новым условиям, чтобы выжить.

Палеозойская ледниковая эра

В палеозойскую эру Земля промерзла настолько, что ледяные шапки достигли Африки и Южной Америки на юге, а также покрывали всю Северную Америку и Европу. Два ледника практически сошлись по линии экватора. Пиком считается момент, когда над территорией северной и западной Африки возвышался трехкилометровый слой льда.

Ученые обнаружили остатки и последствия ледниковых отложений при исследованиях в Бразилии, Африке (в Нигерии) и устье реки Амазонка. Благодаря радиоизотопному анализу было выяснено, что возраст и химический состав этих находок одинаковый. А значит, можно утверждать, что слои породы образовались в результате одного глобального процесса, затронувшего сразу несколько материков.

Планета Земля по космическим меркам еще очень молода. Она только начинает свой путь во Вселенной. Неизвестно, с нами он будет продолжаться или человечество просто станет незначительным эпизодом в сменяющих друг друга геологических эпохах. Если взглянуть на календарь, то мы провели на этой планете ничтожно малое количество времени, а уничтожить нас при помощи очередного похолодания достаточно просто. Людям нужно об этом помнить и не преувеличивать свою роль в биологической системе Земли.

Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений. Факторы, положенные в основу этих гипотез, можно подразделить на астрономические и геологические. К астрономическим факторам, вызывающим похолодание на земле, относятся:

1. Изменение наклона земной оси
2. Отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца
3. Неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразная, вулканическую деятельность, перемещение материков.
Каждая из гипотез имеет свои недостатки. Так гипотеза, связывающая оледенение с эпохами горообразования, не объясняет отсутствие оледенения в мезозое, хотя в эту эр горообразовательные процессы были достаточно активны.
Активизация вулканической деятельности, по мнению одних ученых, приводит к потеплению климата на земле, по мнению других к похолоданию. Согласно гипотезе перемещения материков огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.

За время геологической истории планеты, насчитывающей более 4 млрд. лет, Земля испытала несколько периодов оледенения. Древнейшее Гуронское оледенение имеет возраст 4,1 - 2,5 млрд. лет, Гнейсесское - 900 - 950 млн. лет. Далее ледниковые периоды повторялись довольно регулярно: Стертское - 810 - 710, Варангское - 680 - 570, Ордовикское - 410 - 450 млн. лет назад. Предпоследний ледниковый период на Земле был 340 - 240 млн. лет назад и назывался Гондванским. Сейчас на Земле очередной ледниковый период, называемый Кайнозойским, который начался 30 - 40 млн. лет назад с появления антарктического ледникового покрова. Человек появился и живет в ледниковом периоде. В последние несколько миллионов лет оледенение Земли то разрастается, и тогда значительные территории в Европе, Северной Америке и частич но в Азии оказываются заняты покровными ледниками, то сокращается до тех размеров, которые существуют сегодня. Для последнего миллиона лет выявлено 9 таких циклов. Обычно период разрастания и существования ледниковых покровов в Северном полушарии примерно в 10 раз продолжительнее, чем период разрушения и отступания. Периоды отступания ледников называют межледниковьем. Сейчас мы живем в период очередного межледниковья, которое называется голоцен.

Центральная проблема криологии Земли - выявление и изучение общих закономерностей оледенения нашей планеты. Криосфера Земли испытывает как непрерывные сезонно-периодические колебания, так и многовековые изменения.

В настоящее время Земля прошла ледниковую эпоху и находится в межледниковом периоде. Но что будет дальше? Каков прогноз процесса оледенения Земли? Не может ли в ближайшее время начаться новое наступление ледников?

Ответы на эти вопросы волнуют не только ученых. Оледенение Земли-гигантский планетарный процесс, который небезразличен для всего человечества. Чтобы найти ответ на эти вопросы, нужно проникнуть в тайны оледенения, раскрыть закономерности развития ледниковых эпох, установить основные причины их возникновения.
Решению этих проблем были посвящены труды многих выдающихся ученых. Но сложность вопросов так велика, что, по мнению известного климатолога М. Шварцбаха, проникнуть в тайну оледенения практически невозможно.

Существует множество теорий и гипотез, которые пытаются раскрыть эту тайну. Не вдаваясь в подробности всех теорий и гипотез, можно объединить их в три основные группы.
Планетарные - где главной причиной наступления ледниковых периодов считаются существенные изменения, происходящие на планете: смещение полюсов, движение материков, процессы горообразования, которые сопровождаются изменением циркуляции воздушных и океанических течений и возникновением ледников, загрязнение атмосферы продуктами вулканической деятельности, изменение концентрации углекислоты и озона в атмосфере.

К планетарным гипотезам примыкают и астрономические гипотезы, объясняющие оледенение планеты изменением орбиты Земли, изменением угла наклона оси ее вращения, расстояния от Солнца и др.

Солнечные - гипотезы и теории, объясняющие возникновение эпох оледенения ритмичностью энергетических процессов, происходящих в недрах Солнца. В результате этих процессов происходят периодические изменения в количестве солнечной энергии, поступающей на Землю. Продолжительность этих периодов составляет несколько сот миллионов лет, что согласуется с периодичностью ледниковых эпох.

В первом приближении объясняется и ритмичность процессов наступления и отступления ледников внутри каждой ледниковой эпохи.

Космические гипотезы и теории. Согласно им, существуют космические факторы, которые позволяют объяснить цикличность изменения климата и наступления ледниковых эпох на Земле. К числу таких причин могут быть отнесены потоки лучистой энергии или потоки частиц, вызывающие изменение энергетических процессов как внутри Солнца, так и внутри Земли, облака космической пыли, частично поглощающие энергию Солнца, а также неизвестные еще нам факторы. Представляет, например, большой интерес гипотеза о возможности взаимодействия потока нейтрино с веществом земных недр. Заслуживает пристального внимания совпадение периода чередования ледниковых эпох (около 250 млн. лет) с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (220-230 млн. лет). Еще более поразительна близость (учитывая невысокую точность определения таких величин) этого периода с периодичностью (около 300 млн. лет) волн сгущения материи в рукавах нашей Галактики, которые возникают в результате выброса гигантских, вращающихся с огромной скоростью масс вещества из центра Галактики. Кстати, последняя волна этого ударного возмущения, прошедшая 60 млн. лет назад, удивительно совпадает с геологическим временем исчезновения гигантских пресмыкающихся рептилий в конце мелового периода мезозойской эры.

Думается, что понять и изучить динамику климата и возникновения ледниковых эпох возможно только на основе синтеза космических, солнечных и планетарных факторов.
Несколько слов, о прогнозе термической судьбы Земли, а точнее, о вероятностном ходе тепловых процессов в астрофизических масштабах времени.
К проблеме прогнозирования естественного хода оледенения нашей планеты тесно примыкает проблема искусственного изменения климата планеты. Перед учеными, занимающимися криологией, стоит задача - установить порог роста производства энергии на Земле, за которым могут наступить весьма нежелательные для человечества изменения физико-географической оболочки (затопление суши при таянии антарктических и других ледников, чрезмерное повышение температуры воздуха и протаивание мерзлых толщ Земли).

От чего же зависит понижение средней температуры Земли?

Высказывались предположения, что причина заключается в изменении количества тепла, получаемого от Солнца. Выше говорилось об 11-летней периодичности солнечного излучения. Возможно, существуют и более длительные периоды. В этом случае похолодания могут быть связаны с минимумами солнечного излучения. Повышенно или понижение температуры на Земле происходит и при неизменном количестве энергии, поступающей от Солнца, а также определяется составом атмосферы.
В 1909 г. С. Аррениус впервые подчеркнул огромную роль углекислого газа как регулятора температуры приповерхностных слоев воздуха. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но поглощает большую часть теплового излучения Земли. Она является колоссальным экраном, препятствующим охлаждению нашей планеты. Сейчас содержание в атмосфере углекислого газа не превышает 0,03%. Если эта цифра уменьшится вдвое, то средние годовые температуры в умеренных поясах снизятся на 4-5° С, что может привести к началу ледникового периода.

Изучение современной и древней вулканической деятельности позволило вулканологу И.В. Мелекесцеву связать похолодание и вызывающее его оледенение с увеличением интенсивности вулканизма. Хорошо известно, что вулканизм заметно влияет на земную атмосферу, изменяя ее газовый состав, температуру, а также загрязняя ее мелкораздробленным материалом вулканического пепла. Огромные массы пепла, измеряемые миллиардами тонн, выбрасываются вулканами в верхние слои атмосферы, а затем разносятся струйными течениями по всему земному шару. Через несколько суток после извержения в 1956 г. вулкана Безымянного его пепел был обнаружен в верхних слоях тропосферы над Лондоном. Пепловый материал, выброшенный во время извержения в 1963 г. вулкана Агунг на острове Бали (Индонезия), был найден на высоте около 20 км над Северной Америкой и Австралией. Загрязнение атмосферы вулканическим пеплом вызывает значительное уменьшение ее прозрачности и, следовательно, ослабление солнечной радиации на 10- 20% против нормы. Кроме того, частицы пепла служат ядрами конденсации, способствуя большому развитию облачности. Повышение облачности в свою очередь заметно уменьшает количество солнечной радиации. По расчетам Брукса, увеличение облачности с 50 (характерно для настоящего времени) до 60% привело бы к понижению среднегодовой температуры на земном шаре на 2° С.

Оледенение - это длительное существование масс льда на каком-либо участке земной поверхности. Оледенение возможно, если этот участок находится в хионосфере - снежной сфере (от греч. chion - снег и sphaira - шар), являющейся частью тропосферы. Этот слой характеризуется преобладанием отрицательных температур и положительным балансом твердых атмосферных осадков. Нижняя граница хионосферы на поверхности Земли проявляется снеговой границей, или линией. Снеговая граница - это уровень, где годовой приход твердых атмосферных осадков равен их годовому расходу (С. В. Калесник). Выше снеговой границы накопление твердых осадков преобладает над их таянием и испарением, т. е. твердые осадки в виде снега и льда сохраняются в течение всего года. Хионосфера неравномерно окружает земной шар: она опускается до поверхности Земли в полярных областях и поднимается над экватором на 5-7 км (рис. 5.1). В соответствии с этим полярные области на севере и юге покрыты снегом и льдом, а на экваторе только самые высокие горы (Анды в Южной Америке, Килиманджаро в Африке и др.), достигающие хионосферы, имеют ледники.

Ледник - это скопление льда, устойчиво существующее в течение многих сотен, тысяч, а иногда миллионов лет. Питание ледников происходит за счет твердых атмосферных осадков, переноса снега ветром и падения лавин. В течение геологической истории климат Земли неоднократно изменялся: в холодные эпохи нижняя граница хионосферы понижалась, и оледенение распространялось на большие территории, в эпохи потеплений граница хионосферы поднималась, что приводило к сокращению оледенения, смене ледниковой эпохи межледниковьем. Оледенения происходили в различные периоды геологической истории Земли, свидетельством чему являются древние ископаемые ледниковые отложения (тиллиты ), встречаемые на разных континентах среди отложений нижнего протерозоя, венда, верхнего ордовика, карбона и перми. Но особенно мощные оледенения, оставившие отложения и различные формы рельефа, происходили в четвертичный период. На протяжении четвертичного периода было пять-семь ледниковых эпох. Во время теплых межледниковых эпох льды полностью стаивали или площадь, занятая ими, значительно сокращалась. Причиной развития оледенений так лее, как и климата Земли, является неравномерное во времени распределение солнечного тепла на поверхности Земли. Это зависит от периодически изменяющихся параметров земной орбиты: ее эксцентриситета, наклона земной оси к плоскости ее движения вокруг Солнца (эклиптики) и др. Югославский ученый М. Миланкович рассчитал количество солнечного тепла, поступающего на Землю в Северном полушарии на 65° с. ш., в зависимости от изменения всех параметров за последние 600 000 лет. Минимальное количество тепла приходится на время основных оледенений Северного полушария.

Цикличность и стадийность в развитии оледенений.

Каждое оледенение, будучи следствием климатических изменений, состоит из последовательно сменяющих друг друга стадий развития, совокупность которых американский гляциолог В. Г. Хоббс в начале XX века назвал ледниковым циклом. На разных стадиях оледенений, от зарождения ледников до их максимального развития и последующего отмирания,меняется форма ледников и тип оледенения.

В начальную стадию на равнинах в области зарождения ледников возникают ледниковые шапки, которые, увеличиваясь в размерах и объединяясь, образуют ледниковый щит. Последний, разрастаясь, под действием давления льда начинает растекаться в разные стороны. Образуются отдельные потоки льда, двигающиеся прежде всего и далее всего по понижениям рельефа. В стадию максимального развития ледники, объединяясь и сливаясь, образуют ледниковый покров. В стадию деградации (таяния) ледниковый покров сокращается в размерах (отступает), распадается на отдельные потоки и может полностью исчезнуть. Сокращение покрова идет от краев к центру из-за того, что таяние на краях покрова происходит интенсивнее, чем приток льда из области питания. Или ледниковый покров тает одновременно - и в центре, и по краям, что связано с быстрым потеплением климата. Тогда движение льда прекращается, и масса льда становится мертвой. В горах, когда их высокие части оказываются в пределах хионосферы, на начальной стадии образуются небольшие каровые ледники.

Кар (от нем. Каг или шотл. corrie - кресло) - углубление, напоминающее чашу или кресло (рис. 5.2). Стенки кара покрыты снегом, на дне - небольшой каровый ледник Кары имеют крутые скалистые стенки и вогнутые днища. Снег, по мере накопления, превращается в фирн и лед, который, увеличиваясь в массе, переполняет кар и начинает из него вытекать, спускаясь по склону в долину В устье кара нередко существует выступ коренного ложа (порог), над которым образуется перегиб ледяного потока, возникает система трещин, перпендикулярных движению льда, - ледопад (рис. 5.3 Л). Сначала образуется карово-долинный (рис. 5.3 Б), а затем долинный ледник. Когда ледники заполняют систему речных долин, точнее, верховий речных долин, оледенение становится долинным. По мере развития долинные ледники, увеличиваясь в размерах и принимая ледники боковых притоков, превращаются в дендритовые, или древовидные (рис. 5.4). Длина таких ледников достигает многих десятков километров. Так, современный ледник Федченко на Памире имеет длину 80 км, а ледник Беринга на Аляске - 203 км. В стадии максимального развития оледенения ледники переполняют речные долины, лед распространяется и на водоразделы,перекрывает их, и оледенение становится сначала полупокровные, или сетчатым, с отдельными торчащими среди льда грядами и вершинами, а затем - покровным. Такое развитие оледенения - от карового, долинного к покровному типу - представляет собой трансгрессивный (или прогрессивный) тип.

стадию отмирания, или деградации, оледенения процесс идет в обратном направлении, образуется регрессивный тип оледенения: от покровного к долинному, а затем к каровому или полному исчезновению. Так заканчивается ледниковый цикл, который может повториться через десятки или сотни тысяч лет. В настоящее время оледенение повсеместно находится в стадии отмирания. В некоторых горах ледники исчезли, в других еще продолжают существовать. Каровый тип оледенения характерен для полярного Урала, а долинный - для Кавказа, Тянь-Шаня, хребтов Аляски, Анд, Гималаев и многих других горных стран. Лед является одним из агентов, активно преобразующих земную поверхность. Он разрушает эту поверхность, производя экзарацию, и в то же время аккумулирует обломочный материал. Соответственно выделяются экзарационные и аккумулятивные формы рельефа. Они существенно различны в горных и равнинных областях.

За время геологической истории планеты , насчитывающей более 4 млрд. лет, Земля испытала несколько периодов оледенения. Древнейшее Гуронское оледенение имеет возраст 4,1 - 2,5 млрд. лет, Гнейсесское - 900 - 950 млн. лет. Далее ледниковые периоды повторялись довольно регулярно: Стертское - 810 - 710, Варангское - 680 - 570, Ордовикское - 410 - 450 млн. лет назад. Предпоследний ледниковый период на Земле был 340 - 240 млн. лет назад и назывался Гондванским. Сейчас на Земле очередной ледниковый период, называемый Кайнозойским, который начался 30 - 40 млн. лет назад с появления антарктического ледникового покрова. Человек появился и живет в ледниковом периоде. В последние несколько миллионов лет оледенение Земли то разрастается, и тогда значительные территории в Европе, Северной Америке и частич но в Азии оказываются заняты покровными ледниками, то сокращается до тех размеров, которые существуют сегодня. Для последнего миллиона лет выявлено 9 таких циклов. Обычно период разрастания и существования ледниковых покровов в Северном полушарии примерно в 10 раз продолжительнее, чем период разрушения и отступания. Периоды отступания ледников называют межледниковьем. Сейчас мы живем в период очередного межледниковья, которое называется голоцен.

Палеозойская ледниковая эра (460-230 млн лет назад)

Позднеордовикский-раннесилурийский ледниковый период (460-420 млн лет назад) править Ледниковые отложения этого времени распространены в Африке, Южной Америке, восточной части Северной Америки и Западной Европе.Пик оледенения характеризуется образованием обширного ледникового щита на большей части северной (включая Аравию) и западной Африки, при этом толщина сахарского ледового щита оценивается до 3 км.

Позднедевонский ледниковый период (370-355 млн лет назад)

Ледниковые отложения позднедевонского ледникового периода обнаружены на территории Бразилии, аналогичные моренные отложения - в Африке (Нигер). Ледниковая область простиралась от современных устья Амазонки к восточному побережью Бразилии.

Каменноугольно-пермский ледниковый период (350-230 млн лет назад)

Позднепротерозойская ледниковая эра (900-630 млн лет назад) В стратиграфии позднего протерозоя выделяется лапландский ледниковый горизонт (670-630 млн лет назад), обнаруженный в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция позднепротерозойской ледниковой эры вообще и лапландского периода в частности затруднена недостаточностью данных о дрейфе, форме и положении континентов в это время, однако с учётом расположения моренных отложений Гренландии, Шотландии и Нормандии предполагается, что Европейский и Африканский ледовые щиты этого периода временами сливались в единый щит.