Ледниковые периоды идут по расписанию орбиты Земли, но не зимой

Ледниковый период кажется событием из учебника палеонтологии: мамонты, пещеры, вечная зима, наступившая неизвестно отчего. На самом деле ледники приходили и уходили десятки раз, и их ритм записан не на Земле, а в небе: в том, как наша планета качается и вытягивает свою орбиту вокруг Солнца. Человек, который это вычислил, сделал главную работу карандашом и частично в плену. А самое странное в его открытии связано вовсе не с зимой.

Сначала сама мысль о ледниковом периоде казалась безумной

В начале XIX века огромные валуны посреди равнин Европы объясняли Всемирным потопом. Камни будто принесло водой. В 1837 году швейцарский натуралист Луи Агассис предложил другое объяснение: когда-то эти земли покрывал лёд толщиной в сотни метров, и именно он тащил валуны, царапая скалы.

Учёные постепенно согласились, но возник вопрос посерьёзнее: почему лёд пришёл, а потом отступил? Француз Жозеф Адемар в 1842 году и шотландец Джеймс Кролл в 1860-х заподозрили небо. Кролл, бывший сторож при музее, самоучка, связал оледенения с изменениями орбиты. Его даты не совпали с геологией, и к концу века идея почти забылась. Нужен был тот, кто посчитает всё до конца.

Сербский инженер считал солнечный свет вручную

Милутин Миланкович, инженер-строитель и профессор математики в Белграде, поставил себе задачу, которую коллеги считали бесполезной: рассчитать, сколько солнечного тепла получала каждая широта Земли в каждое время года за сотни тысяч лет. В 1914 году, когда началась Первая мировая, его как сербского подданного задержали в Австро-Венгрии. Позже ему разрешили работать в библиотеке Венгерской академии наук в Будапеште, и он продолжал вычисления.

В его расчёт вошли три медленных колебания. Орбита Земли то почти круглая, то слегка вытянутая, с периодом около 100 тысяч лет. Наклон оси гуляет примерно между 22,1 и 24,5 градуса за 41 тысячу лет. А сама ось описывает конус, как замедляющийся волчок, с периодом около 23 тысяч лет, и поэтому меняется время года, когда Земля ближе всего к Солнцу. Сегодня это начало января.

Каждое колебание по отдельности меняет климат едва заметно. Но Миланкович понял, что важна не общая сумма тепла за год, а то, где и когда оно приходит.

Ледник рождает не морозная зима, а прохладное лето

Подсказку дал немецкий климатолог Владимир Кёппен. Он написал Миланковичу, что ледникам не нужны лютые зимы. Им нужно лето, которое не способно растопить выпавший снег. Миланкович пересчитал кривые для лета на высоких северных широтах, где лежат огромные массивы суши Канады и Евразии, и в 1924 году его графики вошли в книгу Кёппена и Альфреда Вегенера о климатах прошлого.

Представьте сугроб у подъезда. Если весна прохладная, его остатки лежат до июня, а в следующую зиму на них ложится новый снег. Так и ледник: несколько тысяч лет не слишком тёплых летних сезонов, и белая шапка начинает расти сама. Белый снег отражает солнечный свет, становится ещё холоднее, и процесс подталкивает сам себя.

В 1941 году Миланкович выпустил итоговый «Канон инсоляции Земли». Теория выглядела стройно, но доказать её было нечем: геологи не умели точно датировать древние ледники.

Ответ нашёлся в раковинах со дна океана

Миланкович умер в 1958 году, так и не увидев подтверждения. Оно пришло из глубины. Микроскопические морские организмы строят раковины, в которых соотношение лёгкого кислорода и тяжёлого кислорода-18 зависит от того, сколько воды заперто в ледниках. Слой за слоем ил на дне океана хранит летопись льда.

В 1976 году Джеймс Хейс, Джон Имбри и Николас Шеклтон опубликовали в журнале Science статью «Вариации орбиты Земли: задатчик ритма ледниковых периодов». В кернах из Индийского океана они нашли ровно те периоды, что предсказывала небесная механика: около 100, 41 и 23 тысяч лет. Расписание, вычисленное карандашом, совпало с тем, что записало море.

Читайте также: Свет оказался волной электричества. Из этого выросли радио и Wi-Fi

Метроном задаёт ритм, но громкость добавляет сама Земля

Одна загадка остаётся. Последние примерно 800 тысяч лет ледники подчиняются стотысячелетнему циклу, хотя вытянутость орбиты меняет солнечное тепло слабее всего. А около миллиона лет назад главным был ритм в 41 тысячу лет. Почему произошла смена, учёные до сих пор спорят.

Часть ответа хранит антарктический лёд. Пузырьки воздуха в кернах показывают, что в ледниковые эпохи углекислого газа в атмосфере было около 180 частиц на миллион, а в тёплые около 280. Орбита толкает, а океаны, лёд и газы усиливают толчок.

Сейчас Земля живёт в тёплом межледниковье длиной уже около 11,7 тысячи лет. Орбита сегодня почти круглая, и расчёты показывают, что естественное похолодание вряд ли наступило бы раньше, чем через десятки тысяч лет. Выбросы углекислого газа отодвигают его ещё дальше. Те же расчёты сегодня служат часами для геологов: по ритмам Миланковича в слоях горных пород датируют события, случившиеся сотни миллионов лет назад, и проверяют климатические модели на прошлом.

Мы привыкли думать о небе как о декорации, а о климате как о погоде. Идея Миланковича соединила их: планета движется под музыку собственной орбиты, а мы живём в одной из тёплых пауз этой мелодии. Только теперь в оркестре появился новый инструмент, и звучит он громче, чем медленное покачивание Земли. Другие истории об идеях, изменивших понимание мира, собраны в разделе статьи.

Ещё в «Высоких технологиях»

Углекислый газ греет планету: это посчитали в 1896 году и забылиБеспорядок может только расти. Поэтому время не умеет идти назадГоры растут со скоростью ногтя. Так люди открыли глубокое время

Все материалы раздела →