Почему человек не виноват, часть 2

Или почему изменения климата не существует, что такое парниковый эффект и немного о погоде.

Очень часто люди связывают резкое изменение погоды с деятельностью человека – у нас стало теплее, потому что газы от завода усиливают парниковый эффект, у нас стало холоднее, потому что газовых облаков от работы фабрик стало так много, что они закрывают солнце. Порой можно и не такое услышать. Часто появляются разные громкие заявления, но точно известно одно – изменения погоды и климата были и до появления человека.

А в чем разница между погодой и климатом?

Погода - кратковременное состояние атмосферы над определенной местностью. Завтра пойдет дождь - это погода. А сегодня нет дождя - это тоже погода. На майские праздники обещают солнечную погоду - это тоже погода.
В свою очередь, климат - более устойчивое состояние атмосферы, характеризующееся многолетними периодами. Весной и осенью в Москве обычно льет дождь: говоря это высказывание, мы имеем ввиду, что в Москве это норма, что осенью и весной бывают дожди. И также мы подразумеваем, что обычно к маю дожди проходят и наступает солнечная погода. Такое происходит не через день, такое происходит каждый сезон. Обычно погода является характеристикой климата - например, климат тропических широт достаточно влажный, что проявляется в дождливом характере погоды. Но не обязательно мы можем наблюдать одну и ту же погоду каждый сезон. По сути, погода - характеристика климата. Климат формируется за счет различных физико-географических условий, в частности рельеф, форма Земли, положение Земли в космосе, и даже магнитные поля. Всем этим занимается такая наука, как метеорология. Конкретнее, изучение изменений характеристик нашей атмосферы. Изучением погодных явлений занимается же синоптическая метеорология (или в простонародье синоптика).

Как минимум, на нашу погоду могут повлиять циклоны и антициклоны, которые резко изменят наши планы. Как яркий пример – прохладное лето в центральной России 2019, когда Европа страдала от сорокоградусной жары, а у нас было достаточно прохладно. Все дело в том, что над Москвой и ближайшими областями завис циклон, пришедший с севера, который и приносил нам более прохладную погоду. Далеко ходить не надо - данная зима была достаточно теплой, что тоже вызвано далеко не антропогенным влиянием, а теплыми воздушными атлантическими массами, которые за счет различных явлений задержались на длительный срок. Это связано также и с отклонением океанических течений, которые оказывают большое влияние на климат и погоду в данной местности. Океанические течения, по сути, те же самые воздушные массы.

Поэтому в Европе теплее, чем в европейской части России, несмотря на то, что в принципе мы находимся на одних широтах?

Именно. Конкретно на климат Европы влияет Гольфстрим. Воды системы Гольфстрим проникают на 10 тыс. км – от Флориды до Шпицбергена и Новой Земли. Это течение транспортирует огромные массы воды различной солености и плотности. Имея наибольшую ширину потока до 120 км и толщину 2 км, Гольфстрим переносит воды в 22 раза больше, чем все реки земного шара. Пересекая Атлантический океан, Гольфстрим направляется на северо-восток (в своей дельте он разделяется на несколько потоков). Здесь его правильнее называть Северо-Атлантическим течением; оно значительно расширяется и скорость его уменьшается до 0,26– 0,32 м/с. Гольфстрим приносит огромное количество тепла к берегам Западной Европы, где он имеет температуру летом 13–15 °С, а зимой 8 °С. Омывая берега Норвегии, Северо-Атлантическое течение проникает далее в Баренцево море до Шпицбергена и частично даже в Карское море, значительно утепляя климат западного сектора Арктики. Восточнее из-за большой плотности воды это течение опускается в более глубокие слои океана. До России, очевидно, тепло Гольфстрима не доходит в том объеме, в каком оно попадает на Западную Европу.

В последнее время все чаще встречаются громкие заголовки про климат, мол, человек оказывает глобальное влияние и из-за этого меняется климат. Это правда?

Климат менялся всегда. И меняется всегда. Вне зависимости от человека. Климат меняется точно также, как и физические параметры Земли. Это вполне закономерные процессы, и человек к ним никак не причастен. В истории Земли были и более страшные периоды в плане климата. То, что климат Земли испытывает сейчас - самое наилучшее, что было за всё время.

А что можно сказать про парниковый эффект? И то, что фабрики выделяют парниковые газы? Говорят, это вредит окружающей среде.

Для начала, нужно разобраться, что такое парниковый эффект, и действительно ли он вреден. Парниковый эффект - явление удержания солнечного тепла путем преобразования солнечного света в инфракрасное излучение, которое происходит за счет различных газов. Давайте переведем на человеческий: наша Земля - огромная теплица, которая сохраняет определенную температуру, благодаря чему мы с вами и живем (и не только мы). Впервые о парниковом эффекте как о самостоятельном явлении заговорил в 1827 Жозеф Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет». Он рассмотрел различные механизмы формирования климата Земли.

То есть, без него никак?

Если бы не было парникового эффекта, то постоянная температура на Земле была бы отрицательной (в районе -20 градусов). А с помощью него средняя температура сохраняется на уровне 15-18 градусах. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле – водяной пар и углекислый газ. Также это различные соединения азота, а также не менее "страшный" метан. На данном моменте его содержание является оптимальным, но если концентрация всех вышеперечисленных газов будет увеличиваться, то увеличится и влияние парникового эффекта, соответственно, увеличится температура, и это приведет к глобальным климатическим изменениям. Что по поводу антропогенного влияния - да, человек влияет и вносит какой-то вклад в увеличение парникового эффекта, однако это влияние изучено крайне слабо, чтобы говорить о глобальном влиянии человека на атмосферу. К тому же, многие те, кто уверенно заявляют о человеческой вине часто игнорируют важнейшие природные факторы, такие как вулканическая деятельность, нутации земли, альбедо Земли и много чего еще, а также взаимосвязи и корреляции всех этих процессов, о которых, при желании, я могу написать позже. Однако сейчас я рассказываю про наиболее очевидные и глобальные вещи, которые имеют научно-доказанную базу, а не взяты из-за своих мыслей и рассуждений некоторых экоактивистов. А также про то, что температура на нашей планете связано не только с парниковым эффектом и солнечными лучами.

При чём тут Солнце?

Как уже было сказано, наша планета во многом зависит от различных географических явлений, и то, что вы читаете эту статью (если читаете) - крайне везучее стечение обстоятельств. Но в основе всего - положение Земли в космосе и наше Солнце, о котором мы сейчас поговорим.

Вся наша жизнь зависит от Солнца – главного источника энергии, тепла и жизни на Земле. Без него, и без того, в каком виде оно существует, не получилось бы оптимальных климатических условий, без него не было бы фотосинтеза и, как следствие, кислорода. Ну и жизни, как такового. Мы сильно зависимы от Солнца, а также от того, как оно работает. А как оно работает?

Наше солнышко в разные периоды работает с разной частотой: когда-то оно отдает больше, когда-то меньше. Связано это с тем, что по тем или иным причинам процессы, протекающие на Солнце, влияют на работу магнитных полей: они могут как образовываться, так и распадаться. В связи с такими изменениями возникают солнечные пятна - области на поверхности Солнца, которые темнее окружающей их фотосферы. В этих областях из-за сильного магнитного поля нарушается теплообмен между различными слоями Солнца. Солнечные пятна являются областями выхода в фотосферу сильных (до нескольких тысяч гаусс) магнитных полей. Эти пятна свидетельствуют об активности Солнца как такового, соответственно, чем больше пятен, тем нам теплее.

Соответственно, мы с вами можем предположить, что в определенные этапы нашей истории были как «теплые», так и «холодные» периоды. Их называют максимумами и минимумами соответственно. Наиболее известный из них – минимум Маундера. Наблюдался в период с 1645 по 1715. Назван в честь английского астронома Эдварда Маундера, который, собственно, и открыл это явление. Минимум Маундера совпадает по времени с наиболее холодной фазой глобального похолодания климата (так называемый малый ледниковый период). Тогда практически полностью замерзала река Темза, о чем свидетельствуют летописи. Как утверждает ученый, в тот период на Солнце наблюдалось приблизительно 40-50 пятен, в то время как их количество варьируется от 30 до 50 тысяч. Этот период считается самым критическим в истории изучения солнечной активности, когда существовал человек.

Но Маундер не единственный, кто отмечал такие периоды. В истории наблюдением за Солнцем также ярко проявляется Минимум Шпёрера (1450-1540) и Минимум Дальтона (1790-1720). Все они отмечали, что Солнце имеет определенную цикличность в изменении своей активности, что и было доказано: через определенные этапы человеческой истории случаются как минимумы, так и максимумы. Это явление было названо солнечными циклами. Ученые вывели определенную последовательность, исходя из наблюдений: солнечная активность изменяется с периодами 11, 22, 87, 210, 2300 и 6000 лет. Основные циклы продолжительностью 11, 22 и 2300 лет носят также название, соответственно, циклов Швабе, Хейла и Холлстатта. Помимо ощутимых изменений, такие как изменения температуры и освещенности, ученые также наблюдают и изменения в химическом составе веществ, поступающих от Солнца. Основные элементы – углерод, водород, различные радиоактивные вещества или радиоактивные изотопы веществ (самый известный – бериллий-10). Изменяется их количество точно также: в определенные периоды их становится больше, а в другие определенные периоды меньше.

Как видно из графиков различных ученых и организаций, все сходится в одну картину: сейчас мы испытываем условный максимум солнечной активности, которому предшествовал минимум. На этом, кстати, основываются некоторые доводы экоактивистов: сейчас человек сильно влияет на окружающую среду, вот мы видим повышение температуры, так как много электростанций, работающих на ископаемом топливе, смотрите. Всё бы ничего, но есть одно но: человек раньше влиял на окружающую среду, и более масштабно. Раньше (если взять начало 20-го века) преимущественно теплоэлектростанции работали на угле, что вызывало огромные выбросы в атмосферу золы, пыли и прочих веществ, что влияло не только напрямую (живые организмы, в том числе человек, испытывали проблемы с дыханием, т.к. концентрация углекислого газа и других различных веществ была высока, и поверьте, это намного превышало существующие показатели). Однако стоит еще отметить, что численность населения по сравнению с сегодняшним днем поменялась, как и количество выбросов. Однако также стоит отметить, что эти два роста происходят не равномерно: количество населения растет быстрее, чем выбросы, поэтому, если сравнивать доли влияния выбросов на население, то внушительнее будет доля прошлого. Можно почитать про смог и как он влияет на организм конкретно человека тут и тут , а еще тут на примере Лондонского смога 1952 года.

Что же мы имеем сейчас? Более экологичные источники энергии (ТЭЦ на природном газе (намного меньше выбросов углекислого газа в атмосферу), атомная энергетика, какие-то проценты альтернативной энергетики), в то время как большую половину 20-го века этого не было в таких масштабах. Возможно, вы задались вопросом: а когда ждать следующего минимума или максимума? Уже сейчас ученые говорят, что совсем недолго. За достаточно долгое время они не наблюдали большого количества солнечных пятен и предполагается (не нашел в ютубе, однако Vert Dider достаточно надёжный источник), что примерно в 2030 году нас ждет повторение минимума Маундера. Солнечные циклы могут входить в резонанс и усиливать активность светила или наоборот находиться в антифазе и снижать активность солнца до минимума. С 2030 по 2040 год наступит 26-й солнечный цикл, который может принести с собой невиданные за последние 300 лет морозы. Последствия нового минимума Маундера для нынешнего климата могут быть непредсказуемыми. Однако есть ученые, которые утверждают, что солнечная активность не связана с изменением климата на Земле, несмотря на очевидные факты. НА некоторых их них могут ссылаться экоактивисты. Но, как говорится, поживем – увидим.

И всё-таки она вертится...

С Солнцем понятно. А что с вращением Земли и углом наклона? Это разве тоже влияет?

Да. Если банально - при разных углах наклона земной оси, разном расстоянии от Солнца, даже при разной орбитальной скорости Земля будет по разному прогреваться. Если более подробно, то есть три стула:

Прецессия. На самом деле земная ось не повернута всегда в одном и том же направлении — она медленно движется по круговому конусу. Этот эффект называется «прецессия». На нем основано действие гироскопа. Когда гироскоп приходит в движение, он быстро вращается вокруг своей оси, при этом сама ось описывает конус. С земной осью происходит то же самое, причем период полного оборота составляет приблизительно 26 тысяч лет. Сейчас Земля наклонена так, что в январе (когда Земля находится ближе всего к Солнцу) северное полушарие, где расположена основная часть суши, отвернуто от Солнца. Через 13 тысяч лет ситуация изменится на противоположную: в январе северное полушарие будет повернуто к Солнцу, и январь станет в северном полушарии серединой лета.

Нутация. В дополнение к медленной прецессии Земли незначительно колеблется и угол наклона земной оси (эти колебания и называются «нутацией»). Сейчас ось наклонена на 23° к плоскости земной орбиты. Каждую 41 тысячу лет под влиянием не только Луны, но и Юпитера (далекой, но массивной планеты) угол наклона уменьшается до 22° и затем вновь возрастает до 23°.

Изменение формы орбиты. Из-за притяжения других планет с течением времени меняется и форма земной орбиты. От эллипса, вытянутого в одном направлении, она превращается в круг, затем — в эллипс, вытянутый в направлении, перпендикулярном исходному, затем — снова в круг и т. д. Этот цикл длится примерно 93 тысячи лет.

Всё это влияние открыл Милутин Миланкович - сербский профессор, ученый, который занимался исследованиями оледенений в геологии. Поподробнее об этом можно прочитать тут , а еще я где-то кидал выше про это статью от НАСА про циклы, но я пойду дальше, пожалуй.

В своей степени, каждый из этих факторов влияет на разные географические и экологические показатели на Земле. Например, угол наклона влияет на освещенность. Если количество солнечного света, которое получает какое-либо полушарие, уменьшается, то снег с каждым годом будет все дольше оставаться на поверхности. А поскольку снег хорошо отражает свет, увеличившаяся снежная поверхность будет отражать больше солнечного света, и это приведет к дальнейшему охлаждению Земли. Значит, следующей зимой выпадет еще больше снега, еще больше увеличится площадь снежного покрова, будет отражаться еще больше солнечного света и т. д. С течением времени накопится много снега, и ледники двинутся на юг. Примерно тут наступает оледенение или ледниковый период, если остальные факторы тоже скажутся. К примеру, разная скорость вращения Земли влияет на характер и длительность лет и зим, и если повезет, то это может увеличить зиму и добавить плюсик к ледниковому периоду, так как лето будет короткое, и скорость таяния ледников будет меньше, чем скорость наступления. Ну и форма орбиты тоже влияет: если мы "отдалимся" от Солнца, нам будет холоднее, и вот, перед нами ледниковый период во всей красе. А если еще и со сниженной солнечной активностью повезет, то Грета Тунберг и прочие экоактивисты вдруг перестанут кричать про глобальное потепление, и будет сидеть в непонятках. Конечно же, все эти процессы могут работать и в обратную сторону - постройте цепочку сами. Где-то я видел статью, в которой утверждалось, что когда произошло вымирание динозавров, угол наклона земной оси был выше всего на два градуса (сейчас это примерно 23,5 градуса), и это оказалось решающим, однако в той статье не было почти научных ссылок, да и как мы поняли из прошлой статьи, динозавров погубил не один фактор. Понятно, что высчитывать эти факторы - практически невозможно, для этого нужна масштабная работа с огромными данными, поэтому предсказывать потепления или похолодания по циклам Миланковича практически невозможно. Плюс во многом это зависит от вероятности. Мы не знаем, что может произойти в космосе завтра, и может ли это как-то повлиять на те факторы, о которых мы говорим.

Итак, что мы имеем на сегодня:

1)Климат и погода - разные вещи. Сезонные погодные отклонения от климатической нормы не показатель изменения климата.
2) Сейчас мы переживаем некий максимум солнечной активности, после которого наступит минимум.
3) Если повезет и в космосе все удачно сложится, мы получим ледниковый период. Или наоборот. Как карта ляжет, короче.
4) Вы до сих пор уверены, что человек - основная причина климатических изменений?

Теперь мы с вами понимаем, что влияние фабрик на окружающую среду незначительно, по сравнению с деятельностью нашего солнышка и нашей планеты. Изменения климата были, есть и будут независимо от нас, но кому-то все равно выгодно сваливать вину на человеческий фактор, нежели просто понять естественные природные процессы. Но при этом не стоит отрицать влияние человека: да, может, в этой области антропогенный фактор лишь капля в море, но есть и проблемы, которые точно существуют только из-за человека и его деятельности.

Источники:

ttps://elibrary.ru/item.asp?id=9085634 - про Солнце
https://youtu.be/N5BtyeA9vJs - очень классное видео про солнечную активность
https://youtu.be/9v-m-Vb_Yow - еще одно
meteovesti.ru/news/63694919221-takoe-parnikovyj-effekt - про парниковый эффект
https://cyberleninka.ru/article/n/prirodnyy-i-antropogennyy-teplovoy-balans-zemli-1 - природный и антропогенный баланс Земли. Крайне познавательная статья
https://cyberleninka.ru/article/n/ponizhenie-temperatur-okeana-i-atmosfery-i-nastuplenie-bolshogo-lednikovogo-perioda-v-usloviyah-ustanovleniya-tsiklov-milankovicha - немного про циклы Миланковича.
https://cyberleninka.ru/article/n/astronomo-klimaticheskie-tsikly-v-razreze-verhnemelovyh-otlozheniy-saratovskogo-povolzhya - Еще Миланкович
https://cyberleninka.ru/article/n/vysokotochnaya-planetarnaya-korrelyatsiya-osadochnyh-razrezov-fanerozoya-metodami-sobytiynoy-paleomagnitnoy-sekventnoy-i - тоже интересная статья.
С.Г. Любушкина, В.А. Кошевой: Землеведение
Сборник "Жизнь Земли. Строение и эволюция литосферы", 1996
https://earthobservatory.nasa.gov/images/7122/chilly-temperatures-during-the-maunder-minimum Про минимум Маундера.
Можете также почитать про все эти понятия в Википедии. Очень четко даны ссылки на первоисточники, поэтому тем статьям я доверяю.