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).

Пример синоптической карты. Что изображено? В и Н - области высокого и низкого давления соответственно, которые являются эпицентрами антициклонов и циклонов соответственно. красные и синие линии - теплые и холодные фронта, которые показывают, где ожидается потепление, а где - похолодания. полукружочки и треугольнички - направления фронтов.

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.

Карта основных океанических течений
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.

Парниковый эффект by ФОБОС
График изменения среднегодовой температуры Земли by NASA

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.

By Spacegid
Очень показательная картинка by Spacegid

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.

Солнечная активность, отраженная в радиоизотопном маркере by Leland McLines
By Global Warming Art
Корреляция между концентрацией Бериллия-10 и активностью Солнца by Global warming Art
Количество солнечных пятен в 11-тилетних циклах с 1755 по 2008 by SIDC. Просто интересная статистика.
Солнечная активность by Conscious

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.

К примеру, выбросы углекислого газа.
Обратите внимание на 20 век, когда влияние выбросов было наибольшим. by данные МКИК "Изменение климата 2001. Научные основы".
Оттуда же.

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.

Корреляция между циклами Меланковича и оледенениями.

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.

Грета, когда глобального потепления не произошло, а вместо него наступил ледниковый период

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.