Джеймс Кролл. "Астрономическая" теория изменений климата.

Главной проблемой, которую пытались решить исследования климата 19-го века, было объяснение причин оледенений. До сих пор я писал об "углеродном" объяснении. Астрономическое - базируется на исследовании изменений инсоляции. Первый приходящий на ум пример - циклы Миланковича, изменения параметров орбиты Земли, меняющие распределение солнечной энергии по времени и пространству. Но настоящее начало "астрономическая" теория берет с исследований Джеймса Кролла (James Croll).


Джеймс Кролл был талантливым самоучкой, не получившим даже среднего школьного образования - отец каменщик, детство на ферме в Шотландии, любовь к чтению. Вырос на ферме, зарабатывал на жизнь не относящейся к науке работой, ни на одном месте подолгу не задерживался. Работал в колесной мастерской - неудачно. Плотником - заработал воспаление локтя. Торговал чаем - повредил плечо. Продавал страховки, работал в газете, держал трактир для трезвенников, стал уборщиком в колледже. Наконец, Джеймс Кролл получил замечательное для человека его характера место секретаря Шотландской геологической службы: на работу к 10 утра, в 4 часа дня домой, в промежутке - ведение счетов и продажа геологических карт.

Свободное от службы время Джеймс Кролл посвящал чтению научных трудов и собственным исследованиям в физике, геологии и философии. Уединенный образ жизни и доступ к научной литературе (закончил уборку - и в библиотеку колледжа) давали отличную возможность для занятий. Именно в период работы уборщиком в колледже он наткнулся на книгу французского математика Адемара (Joseph Adhémar) о влиянии эксцентричности орбиты Земли на климат и морские течения, побудившую Джеймса Кролла к исследованиям оледенений. Согласно теории Адемара, полярная шапка в полушарии, получающем меньше солнечной радиации, быстро растет, достигая 80-100 км в высоту (по расчетам Адемара, именно такой высоты были льды Антарктиды). Во второй половине цикла при потеплении морские течения подмывают ледяную шапку, разрушение которой вызывают гигантскую волну; таким образом, каждые 13000 лет по поверхности планеты прокатывается катастрофическое наводнение.

К сорока годам Кролл стал авторитетным ученым. В частности, он впервые сформулировал идеи, которые легли в основу работ Миланковича, и на время похоронившие "углеродную" теорию изменений климата. Интересно, что известность не мешала ему отвергать предложения соответствующих этой известности мест - например, лектора в Королевском Институте в Лондоне, подобно Джону Тиндалу, о котором я уже рассказывал.

Ведущим механизмом в теории Кролла тоже были периодические изменения движения Земли (прецессии оси и ее наклона, а также изменения эксцентричности орбиты). Перераспределение приходящей солнечной радиации ведет к изменению климата, которого, однако, недостаточно для начала оледенения. Изменения климата усиливаются положительными обратными связями - например, увеличение площади морского льда, расширение снегового покрова, изменения течения Гольфстрима еще более усиливают похолодание.


Одним из следствий такого подхода было совпадение оледенения в Северном полушарии с потеплением в Южном и наоборот. К началу 20-го века накопленные знания дали понимание того, что многие выводы теории - чередования оледенений или, скажем, окончание последнего оледенения 80000 лет назад противоречат данным, и астрономическая теория была забыта - чтобы снова возродиться в результате работ Миланковича.


Чередование оледенений по данным Кролла


Литература
Croll, James, 1864. On the Physical Cause of the Change of Climate During Geological Epochs.
Статья Дежймса Флемминга о исследованиях Джеймса Кролла.