§ 32. Географічне положення та історія досліджень

ГЕОГРАФІЧНЕ ПОЛОЖЕННЯ. Антарктида — унікальний материк, несхожий на жодний континент Землі. Вона вкрита потужним крижаним покривом. Крига зумовлює не тільки особливості її природи, а й форму та розміри материка.

Антарктида незвичайна за своїм розташуванням. Її називають «материком на краю світу», оскільки вона віддалена від населеного суходолу. Від найближчого материка — Південної Америки її відокремлює широка (понад 1000 км) протока Дрейка. Антарктида лежить довкола Південного полюса, майже повністю за Південним полярним колом. Узимку весь континент поринає у морок полярної ночі. У літні місяці сонце не опускається за горизонт й освітлює його цілодобово. На широті полярного кола полярна ніч триває одну добу, а з просуванням до полюса її тривалість збільшується. На самому ж полюсі півроку (180 діб) триває ніч і півроку — день (мал. 153).

РОБОТА З КАРТОЮ

• 1. Охарактеризуйте географічне положення Антарктиди.
• 2. Як розташування Антарктиди впливає на її природні умови?
• 3. Де проходить межа Антарктики? Яка відмінність між Антарктидою і Антарктикою (мал. 154)?
• 4. Назвіть держави, наукові станції яких працюють в Антарктиді.
• 5. Де розташована антарктична науково-дослідна станція України?

Мал. 153. Дослідження Антарктиди

Подорож у слово

Походження назви Антарктида пов’язане. з небом. Арктос (Ведмідь) — так називали стародавні греки сузір’я Великої Ведмедиці. Район земної поверхні довкола Північного полюса, що лежить під цим сузір’ям, дістав назву Арктикос (Арктика). А протилежний Арктиці район довкола Південного полюса Землі називають Антарктикою (анти означає навпроти). Звідси й назва Антарктида — навпроти Арктики.

Мал. 154. Антарктика — південна полярна область

Антарктида розташована в центрі південної полярної області, яку, на противагу Арктиці — північній полярній області, називають Антарктикою (мал. 154). Зовнішня межа Антарктики проходить в океані по 50—60° пд. ш., окреслюючи площу, що становить майже 1/10 поверхні земної кулі.

Площа Антарктиди майже вдвічі більша за площу Австралії. Її береги — це здебільшого високі й стрімкі крижані урвища. На материку є лише один великий півострів — Антарктичний.

ВОДИ ПІВДЕННОГО ОКЕАНУ. Береги Антарктиди омиваються водами південних частин Тихого, Атлантичного та Індійського океанів. Разом їх умовно називають Південним океаном. Біля берегів Антарктиди він утворює низку морів, що недалеко вдаються в суходіл: Ведделла, Росса та ін.

Води Південного океану характеризуються вкрай низькими температурами. Взимку температура води на поверхні становить —2. +1 °С. Влітку вода «прогрівається» до +3 °С. Солоність вод не значна внаслідок опріснення їх талими водами айсбергів. Велика їх кількість плаває у водах Південного океану і взимку, і влітку.

Південний океан — найбільш неспокійна частина Світового океану: там часто бувають шторми і високі хвилі. Це вплив постійних західних вітрів, що панують у цих широтах. У антарктичних водах вони спричиняють потужну течію Західних Вітрів, де потік води завширшки більш як 1000 км рухається довколо Антарктиди із заходу на схід. Швидкість цієї «водяної каруселі» становить 3,5 км/год.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ. Факти біографії Антарктиди так само незвичайні, як і її природа. Ви вже знаєте, що її було відкрито пізніше за інші материки — тільки в XIX ст. Та про ймовірність існування невідомого материка на півдні говорили ще стародавні греки. За 300 років до відкриття Антарктиди її можна було побачити на стародавніх географічних картах!

Світ у просторі й часі

Хто першим відкрив Антарктиду?

Хто був першовідкривачем Антарктиди достеменно невідомо. У 1820 р. до Антарктиди, наблизилися кораблі трьох капітанів: Фабіана Беллінсгаузена (капітана Російського імператорського флоту), Едварда Брансфілда (капітана Військово-морських сил Великої Британії) та Натаніеля Палмера (мисливця на тюленів із Сполучених Штатів Америки). 30 січня британська експедиція Е. Брансфілда та В. Сміта досягла півострова Триніті, який є частиною континенту, тому вважають, що вони першими відкрили материк.

У XVIII ст. багато дослідників намагалися відшукати шостий материк. Затято його шукав й англійський мореплавець Джеймс Кук. Під час свого другого навколосвітнього плавання в 1772—1775 рр. його вітрильники перетнули Південне полярне коло. Досі жодне судно не заходило так далеко на південь. Кілька днів вони пробивалися крізь крижані затори, та суцільна крига перепинила подальше просування на південь. Дж. Кук відкрив низку островів і повернувся назад з думкою, що південний материк відкрити неможливо. Він був першим мореплавцем, який перетнув Південне полярне коло. На пошуки материка на півдні вирушила й російська експедиція під керівництвом Фабіана Беллінсгаузена і Михайла Лазарева (1819-1821 рр.). Географічні карти того часу і тих місць були дуже приблизними. Моряки йшли невідомими морськими просторами до невідомої «білої плями». Лід намерзав на оснастці парусних суден, униз сипалися льодяні бурульки, сніг засипав палубу. Проте мореплавці мужньо просувалися далі на південь. Вони підійшли так близько до берегів материка, що могли бачити льодовик. Під час плавання Ф. Беллінсгаузен і М. Лазарев нанесли на карту близько 30 островів.

Загалом Антарктиду було відкрито у 1820 р. Проте знадобилося ще майже 100 років, аби Південна Земля, яка була на стародавніх картах греків, набула реальних обрисів.

ПОДОРОЖІ ДО ПІВДЕННОГО ПОЛЮСА. Яскраві й трагічні сторінки історії вивчення Антарктиди пов’язані з походами в глиб континенту до важкодоступного Південного полюса. Наприкінці 1911 р. від узбережжя до нього наввипередки прямували дві експедиції — норвезька Руаля Амундсена і англійська Роберта Скотта. Шлях сміливцям заступали жорстокі морози, шалені вітри, небезпечні тріщини-провалля в кризі. Проте Р. Амундсен з товаришами 14 грудня 1911 р. досягнув полюса. Вони дослідили навколишню місцевість і повернули назад.

Через 34 дні, 18 січня 1912 р., до Південного полюса дісталися і п’ятеро відважних англійців. Проте там уже майорів норвезький прапор. У пригніченому стані Р. Скотт із товаришами вирушили назад до узбережжя. Погода була несприятлива, не вистачало їжі, люди втомились і були обморожені. Невдовзі вони всі загинули.

СУЧАСНІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Всебічне і систематичне дослідження Антарктиди розпочалося в середині XX ст. Між різними країнами світу було укладено міжнародну угоду, яка встановила свободу наукових досліджень у будь-яких районах Антарктиди і використання материка тільки в мирних цілях. На його території заборонено розміщувати зброю, видобувати корисні копалини і споруджувати промислові підприємства. Антарктида стала материком науки і миру.

Руаль Амундсен (1872-1928)

Роберт Скотт (1868-1912)

Світ у просторі й часі

Українські імена на карті Антарктиди

Цікаво, що в допоміжному загоні, який на першому етапі супроводжував Р. Скотта до полюса і потім повернувся на узбережжя, був і українець Антон Омельченко. Антон родом із с. Батьки, що на Полтавщині. В експедицію він потрапив як чудовий знавець коней, зокрема стійких до сильних морозів маньчжурських поні, яких закупили для Р. Скотта. Після повернення А. Омельчеко був нагороджений іменною медаллю першопрохідця Антарктиди, його прізвище занесено до списку членів Королівського географічного товариства Великої Британії, йому призначено пожиттєву пенсію. В Антарктиді одна з бухт має назву «Омельченко».

Відтоді різні країни світу почали організовувати там наукові станції, де постійно працюють вчені. Кожний похід у внутрішні райони континенту приносив нові відкриття. Світ дізнавався про гігантські льодовики, високі гірські хребти, корисні копалини, особливості клімату й органічного світу Антарктиди. На допомогу їм прийшли санно-тракторний транспорт, морські судна, авіація, супутники Землі. Тому швидко вдалося обстежити і нанести на карти численні маловивчені райони.

Нині в Антарктиді на 40 станціях працюють науковці із 40 країн світу. Міжнародна співдружність учених продовжує ліквідовувати «білі плями» Антарктиди. Геологи досліджують склад гірських порід, геоморфологи — підлідний рельєф, гляціологи — крижаний покрив, біологи — пристосування рослин і тварин до життя в суворих умовах, океанографи — прилеглі води океанів, метеорологи спостерігають за погодою. На станції «Академік Вернадський» з 1996 р. працюють українські вчені. Є й наукові відкриття. Зокрема, знайдено бактерії, які активно поглинають важкі метали; розроблено новий спосіб уточнення прогнозу землетрусів.

Результати наукових досліджень на льодовому континенті дуже важливі. Адже Антарктида через циркуляцію атмосфери і вод Світового океану впливає на природу всієї Землі. Наукові дані використовуються для прогнозів погоди в різних куточках планети, забезпечення радіозв’язку, прокладання морських та авіаційних шляхів між материками Південної півкулі. Дослідження Антарктиди тривають.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

• Антарктика — південна полярна область Землі, що охоплює Антарктиду і прилеглі до неї води Тихого, Атлантичного й Індійського океанів разом з їх островами.
• Антарктиду було відкрито останньою серед материків у 1820 р.
• Антарктида — материк міжнародного співробітництва, де проводять дослідження науковці різних країн світу.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

• 1. Які властивості мають води Південного океану?
• 2. Хто і коли відкрив Антарктиду?
• 3. Розкажіть про експедиції Р. Амундсена і Р. Скотта.
• 4. Які дослідження нині проводяться на материку?
• 5. Який внесок у міжнародне вивчення Антарктиди зробили українські вчені?

Який вигляд матиме Антарктида, якщо розтане весь лід? Вчені вразили зображеннями

Зміна клімату, глобальне потепління, страшні та некеровані природні явища обговорюються суспільством вже не один десяток років. Вчені намагаються спрогнозувати, до чого може призвести танення льодовиків. Не менший інтерес в науковців викликає, що ховається під товстелезним шаром льоду в Антарктиді та який вигляд мав би континент, якби увесь лід раптово розтанув.

Як пише видання IFLScience, ще 2013 року було розроблено найдетальнішу карту Антарктиди, яка отримала умовну назву Bedmap2. Це вдалося зробити завдяки поєднанню великої кількості даних про висоту поверхні, товщину льоду та топографію корінних порід, зібраних NASA та Британською антарктичною службою за допомогою супутників, літаків та наземних зйомок.

Одним з важливих інструментів, використаних для збору цих даних, був льодопроникний радіолокаційний прилад, відомий як багатоканальний когерентний радіолокаційний ехолот, який здатний визначати товщину льоду та підлідну топографію.

Що побачили вчені?

Лід покриває близько 98% Антарктичного континенту, тож більша частина суші залишається таємницею похованою під холодною крижаною шапкою. Та завдяки неймовірним методам візуалізації ми все ж можемо зазирнути всередину.

Звичайно, під льодом ми не побачимо сади Семіраміди, на нас буде дивитися гола безлюдна й сувора земля. Проте, й тут можна знайти багато цікавого, адже Bedmap2 дуже точно й деталізовано демонструє складний ландшафт гір, гірських хребтів, пагорбів, горбистих рівнин, порізаних долинами, жолобами та глибокими ущелинами.

Найбільше вчених зацікавив регіон, який розташовується під льодовиком Берда на Землі Вікторії. Річ у тім, що він знаходиться на глибині 2 870 метрів нижче від рівня моря, що робить його найнижчою точкою на будь-якій з континентальних плит Землі.

Складний ландшафт Антарктиди без льоду. Фото: NASA

Для чого вченим зазирати під антарктичний лід?

Розуміння форми цього підлідного світу вкрай важливе, оскільки вона впливає на розподіл льоду і на те, як він танутиме в умовах підвищення температури океанів і повітря, пов’язаного зі зміною клімату.

Дані Bedmap2 показують, що Антарктида містить 27 мільйонів кубічних кілометрів замерзлої води, танення якої призведе до підвищення рівня моря приблизно на 58 метрів.

Хоча згідно з нинішніми кліматичними прогнозами немає загрози танення усього антарктичного льодовикового щита, все ж очевидно, що він повільно тане.

За останніми оцінками, рівень світового океану нині підіймається на 4 міліметри (0,16 дюйма) щороку внаслідок танення крижаних щитів в Антарктиді та Гренландії.

Щоб краще зрозуміти товщину льоду та світ під Антарктидою, вчені зараз створюють карту нового покоління Bedmap3.

Раніше ми писали про те, що утворення нового суперконтиненту може знищити все живе на планеті — вчені підрахували, коли це станеться.

Нагадаємо, ми розповідали про те, що вченим вдалося розкрити загадкове походження восьмого континенту Землі.

Також ми повідомляли, що наукова спільнота офіційно визнала існування п’ятого океану на планеті Земля.

Антарктида: її наукове вивчення та вплив на майбутнє Землі

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Дев’яносто відсотків площі земного заледеніння належить Антарктиді, і від поведінки її льодовикового щита багато в чому залежатиме майбутнє Землі. Ось чому нас цікавить минуле Антарктиди. Адже знаючи минуле, можна заглянути в майбутнє і не тільки Антарктиди, але і всієї нашої планети.

Всіх цікавлять питання: що очікує нашу планету, яким буде лик Землі, що станеться на її поверхні через десять, тисячу або десять тисяч років? Питання це не дозвільні: по-перше, тому, що зараз ми досить добре знаємо, як сильно змінювався вигляд Землі в недавньому минулому, коли Європу і Північну Америку покривали потужні льодовики; по-друге, тому, що вже давно багато держав створюють програми і прогнози розвитку на десятиліття вперед, а ці прогнози обов’язково повинні враховувати зміни навколишнього природного середовища.

В системі «суша – океан – атмосфера – льодовики» йде безперервний обмін теплом і вологою. Хоча льодовики записані тут на останньому місці, їх роль та вагу можна уявити собі з таких цифр: для зміни температури всієї атмосфери Землі на 1 градус достатньо, щоб температура океану змінилася всього на 0,0001 градуса. А якщо скинути весь Льодовиковий лід в океан (а він там розтане), то температура води в океані впаде на 2,5 градуса, а його рівень підвищиться майже на 70 метрів. Але 87 відсотків льоду на Землі зосереджено в антарктичному льодовиковому покриві, він займає 90 відсотків всієї площі заледеніння, тому в переліку «суша — океан — атмосфера — льодовики» замість слова «льодовики» цілком доречно написати: «Антарктида».

Коли і чому виникло заледеніння в Антарктиді? Що відбувалося з ним у минулому? Відповіді на ці питання повинні допомогти відповісти і на питання про майбутній розвиток нашої планети. Ще більше двадцяти років тому відомий гляціолог Р. Шарп написав: «льодовики є чимось на зразок дамоклового меча, що висить над головами всіх людей, що живуть поблизу моря. Наше завдання – визначити міцність волоса, на якому він підвішений». Результати досліджень в Антарктиді привели вчених до висновку, що найбільш тонкий цей волосок саме на крижаному континенті. Американський гляціолог Вертман сказав навіть більш виразно: «за останні десятиліття наше розуміння режиму і руху льодовиків… прогресувало і в значній мірі покращилося. Тепер ми знаємо достатньо, щоб визначити головну гляціологічну проблему, яку необхідно вирішити. Ця проблема – крижаний щит Західної Антарктиди»

Скільки років крижаному щиту?

Років двадцять тому гляціологи, заворожені дослідженнями слідів останніх зледенінь в Північній півкулі, вважали, що вік Антарктичного крижаного щита невеликий, що це залишок останнього заледеніння, а значить, йому не більше 1 мільйона років. Перше повідомлення про те, що антарктичному льоду не менше 5 мільйонів років, було справжньою сенсацією. Однак виявилося, що час виникнення Антарктичного льодовикового покриву треба відсунути ще далі в минуле, і це підтвердили геологічні дані.

У минулому Західна Антарктида була місцем бурхливої вулканічної діяльності. Вивчення напластувань лав дозволило дати нову оцінку віку заледеніння. Вулканічні лави, що вилилися під льодом, легко відрізнити від лав, що вилилися під водою або на повітрі, а надійні геохімічні методи дали можливість визначати їх вік.

У Західній Антарктиді виявлено кілька різновікових товщ лав підлідного походження. На поверхні древніх лавових покривів видно сліди льодовикового штрихування, між шарами лав немає осадових та інших відкладень, а це означає, що в періоди між виверженнями лави перекривалися льодом. Вік лав свідчить про те, що льодовики в Антарктиді існували вже не менше 25-35 мільйонів років. Цей вік заледеніння був підтверджений і дослідниками кернів зі свердловин, пробурених в океані навколо Антарктиди.

Що ж відбувалося на нашій планеті в той час, коли виник і став розвиватися крижаний щит на шостому континенті? Для останніх 60 мільйонів років за всіма палеотемпературними даними отримуємо хід зміни температури на землі в середніх широтах. Виникненню заледеніння в Антарктиді передувало істотне зниження температури на планеті, і саме формування та розвиток заледеніння йшов на тлі безперервного рівномірного зниження температури 10 градусів за 60 мільйонів років. А ось в останньому мільйоні років ми бачимо неодноразові зниження температури на ті ж 10 градусів, але в проміжки часу набагато коротші — всього за 100 тисяч років. Саме цей час був епохою неодноразової появи і зникнення льодовиків в Північній півкулі, а південно-полярний крижаний щит існував при цьому постійно. Тому треба шукати відповіді на питання, не тільки чому виникло заледеніння на Землі, а й чому після його виникнення почалися грандіозні коливання розмірів заледеніння на нашій планеті.

Льодовикові гіпотези

У чому причина заледенінь, а отже, змін клімату на Землі? Це одне з небагатьох питань в науках про Землю, у відповідь на яке можна було б викласти більше сотні гіпотез. Всі вони поділяються на дві групи: одна виникнення заледенінь пояснює впливом позаземних причин, друга — чисто земними причинами.

Можна придумати досить багато позаземних причин, які при сучасному рівні розвитку науки не піддаються ніякій перевірці: хмари космічного пилу, хвости комет, що затьмарюють Сонце, і багато іншого — все залежить від багатства «астрономічної» уяви.

Багато гіпотез пояснювали виникнення заледенінь змінами надходження тепла від Сонця. Так, досить добре вивчені зміни активності поверхні нашого світила тривалістю 11, 22, 100 і більше років. Прихильники цієї ідеї допускали збіг мінімумів різних періодів, і це вважали причиною похолодань. Однак, хоча поверхнева активність Сонця дійсно змінюється в часі, загальна кількість сонячної радіації, або «сонячна постійна», змінюється незначно.

Починаючи з кінця XIX століття, проведено безліч вимірювань сонячної постійної, тобто кількості тепла, яке надходить на одиницю поверхні верхньої межі атмосфери в одиницю часу. Більш ніж за сімдесятирічний період спостережень з використанням різних методів і апаратів отримані вельми суперечливі відомості про її зміни. За одними даними, вона змінюється в межах 2,5 відсотка, за іншими — її коливання не перевищують часток відсотка, але і 2,5 відсотка не можуть пояснити того зниження температури, яке спостерігалося за останні 60 мільйонів років, так як зміна потоку тепла від Сонця на 1 відсоток змінює температуру в середніх широтах тільки на 1 градус.

Одну з цікавих гіпотез висунув сербський вчений Міланкович, який показав, що в процесі руху Землі навколо Сонця і її обертання навколо власної осі відбуваються періодичні зміни положення земної поверхні щодо потоку сонячного тепла: змінюється нахил земної осі в межах майже 3 градусів, сама вісь подібно осі дзиги описує в просторі кола і, нарешті, змінюється витягнутість земної орбіти. Однак періодичність цих явищ, що не перевищує сотні тисяч років, і зміни потоку тепла, що викликаються ними, не в змозі пояснити рівномірного зниження температури за останні 60 мільйонів років; не збігаються ні тривалість, ні розміри пульсацій температури.

Неспроможні і багато гіпотез, що пояснюють причини заледеніння чисто земними причинами. Наприклад, запилення атмосфери в періоди бурхливого розвитку вулканічної діяльності. Так, такі періоди були, і їх сліди знайдені в кернах з свердловин в крижаних щитах Гренландії та Антарктиди. Але, по-перше, щоб знизити температуру тільки на 1 градус, треба, щоб вулканічна діяльність на Землі була в 10 разів інтенсивнішою, ніж зараз; по-друге, за геологічними даними встановлено, що спалахи вулканічної активності максимальної тривалості не перевищували одного мільйона років; по-третє, і це дуже важливо, спостереження з супутників показали, що насичення атмосфери аерозолем може мати і охолоджуючий і утеплюючий вплив.

Висувалася і така цікава гіпотеза: причина заледенінь — це життя. Живі організми, з’їдаючи вуглекислоту в теплі, безльодовикові періоди, коли вони особливо бурхливо розвиваються, викликають помітне зменшення вмісту вуглекислоти в атмосфері. А так як атмосферна вуглекислота грає ту ж роль, що і скла в оранжереї, створюючи тепличний ефект, то її видалення призводить до похолодання і виникнення льодовиків. Льодовики розростаються, знищують рослинність, вдавлюють своєю вагою великі ділянки земної кори, що активізує вулканічну діяльність. Вулкани при виверженнях викидають велику кількість вуглекислоти, і знову настає потепління. Але розрахунки говорять, що якщо навіть видалити 90 відсотків вуглекислоти з атмосфери, це призведе до зниження температури не більше, ніж на 3 градуси, не кажучи вже про те, що океан в 50-100 разів більш потужний споживач і постачальник вуглекислоти, ніж вся рослинність нашої планети.

Таким чином, переважна більшість позаземних і земних гіпотез заледеніння не витримують перевірки розрахунками. Однак саме останнім часом з’явилися підстави для створення ще однієї гіпотези, яка пояснює виникнення заледенінь на Землі.

Тілліти і дрейф материків

Про минулі заледеніння розповідають тілліти – щільні, скам’янілі під тривалим тиском верхніх шарів глини з включеннями великих і дрібних штрихованих валунів. Вони знайдені в Канаді, Китаї, Бразилії, Сахарі, Південній Африці, Сибіру і в Антарктиді. Тілліти виявилися різновіковими, а це означає, що на Землі було кілька епох заледенінь.

Абсолютно неможливо припустити, що заледеніння в Сахарі або Бразилії могло статися, коли ці райони перебували в тропіках або субтропіках. Це означало б повне заледеніння всієї Землі, а повністю заледеніла Земля – це найстійкіший стан нашої планети. Але геологічні дані свідчать про те, що не менше 3-4 мільярдів років тому на нашій планеті вже існувала рідка вода, в якій близько 3 мільярдів років тому виникло життя.

Мабуть, континенти, що нині знаходяться в тропіках, в минулому, пересуваючись, як крижини по воді, по «рідкій» підкоровій речовині, виявлялися в навколополюсному положенні. Міркуючи саме так, відомий геофізик і дослідник Гренландського заледеніння Альфред Вегенер прийшов до ідеї про дрейф континентів. Ми не будемо зупинятися на теорії дрейфу континентів, або теорії мобільності літосферних плит, про це вже було багато написано. Для нової гіпотези заледеніння важливі висновки з неї. А висновки про минулі переміщення континентів, отримані геофізичними методами і потім підтверджені палеонтологічними і геологічними даними, свідчать про те, що всі заледеніння землі в минулому збігалися з виходом в навколополюсний простір цілих континентів. Змінювався лик Землі і тепловий баланс її поверхні.

Ось коротка історія подорожей континентів за останні 600 мільйонів років. У Південній півкулі 600 мільйонів років тому існував величезний материк – Гондвана, що включав Африку, Південну Америку, Антарктиду, Австралію і нинішній Індостан. Цей континент розташовувався біля Південного полюса – завершувалася епоха докембрійського заледеніння, яка тривала близько 200 мільйонів років. 350 мільйонів років тому Гондвана знову входить в район Південного полюса таким чином, що в районі полюса виявляються південні краї Південної Америки і Африки, частково Антарктида і Індостан. Можливо, це був період найбільш широкого поширення льодовиків на нашій планеті, так зване пермо-карбонове заледеніння, що тривало близько 100 мільйонів років, сліди якого, тіліти, виявлені на всіх цих континентах.

Поступово Гондвана переміщається в бік тропіків, де об’єднується з Лавразією — єдиним материком північної півкулі, що включав Євразію і Північну Америку. Утворюється один материк – Пангея. У перекладі з грецької це слово означає «вся земля». Заледеніння на Землі не було. Це була епоха теплого клімату і слабо виражених географічних зон, епоха панування динозаврів, боліт і пишної рослинності. Безльодовий період життя нашої планети тривав майже 200 мільйонів років. Тепер ми підійшли до того моменту, коли почалося останнє заледеніння Землі.

Як заледеніла Антарктида?

Приблизно 130 мільйонів років тому Пангея розкололася. Антарктида разом з Австралією почала рухатися до Південного полюса і вже 70 мільйонів років тому опинилася за Південним Полярним колом. Але температура на поверхні планети все ще залишалася високою, близькою до температури часів існування Пангеї — в середніх широтах трохи вище 20 градусів. Це теж було пов’язано з рухом плит: в Тихому океані почалося розсування країв гігантських плит, яке виявилося таким швидким, що молода океанічна кора, яка виникала на місці розсування, не встигала остигати і стискатися в результаті охолодження. Тому океан був дрібним. Оскільки обсяг води Світового океану незмінний, це призвело до підвищення його рівня приблизно 80 мільйонів років тому на 300-500 метрів; було затоплено 30-40 відсотків суші. Це підтверджують численні геологічні дані. Скорочення розмірів суші і зниження висоти материків сприяло збереженню відносно високої температури на Землі в цей період.

Але ось швидкість розсування плит в Тихому океані зменшилася, дно його в результаті охолодження і стиснення почало опускатися, оголилися рівнини, які були затоплені морськими водами, висота материків збільшилася і почалося зниження температури. Тільки за рахунок зміни відбивної здатності Землі за рахунок збільшення площі суші температура повинна була впасти на 2-3 градуси. Абсолютно неможливо оцінити, наскільки вона впала в результаті зникнення мілководних, добре прогрітих морів і лагун.

Пересування материків в більш високі широти, де суша отримувала значно менше тепла, призвело до зникнення пишної флори безльодовикового періоду, зменшило щільність рослинного покриву. Сучасні спостереження з супутників показують, що зникнення рослинності, наприклад, з піщаного грунту призводить до істотного збільшення її відбивної здатності.

У загальноприйнятих моделях атмосфери збільшення відбивної здатності на 1 відсоток призводить до зниження температури на Землі на 1 градус. Якби відбивна здатність Землі збільшилася тільки за рахунок утворення пустель, які зараз займають таку ж площу, як і льодовики,— 15 мільйонів квадратних кілометрів,— то це призвело б до падіння температури на 0,5 градуса. Однак відбивна здатність повинна була змінитися більше у зв’язку із загальним зменшенням щільності рослинного покриву. Зниження температури в результаті повинно було скласти не менше 1-2 градуси.

Зміни відбивної здатності Землі на цьому не скінчилися. Все більш близьке положення материків до полюсів, їх охолодження, зниження температури на Землі в результаті зниження рівня моря призвели до появи на суші і морі просторів, покритих постійним і сезонним сніговим покривом і льодом. Якщо взяти за основу розрахунку ті площі, які зараз покриті снігом і льодом, то вони повинні були змінити відбивну здатність Землі на таку величину, яка відповідає зниженню температури на 2-3 градуси.

І, нарешті, поділ океану в результаті розпаду Пангеї на меридіональні сегменти з повною зміною океанічної циркуляції, утворення майже замкнутого басейну-охолоджувача — Північного Льодовитого океану і охолодження суші у високих широтах привели до додаткового падіння температури на 2-4 градуси. Таким чином, дрейф континентів пояснює падіння температури на Землі за останні 70 мільйонів років на 10 градусів. Сам хід, тривалість і плавність зниження температури добре узгоджується з характером руху літосферних плит і часом їх переміщення до навколополюсних просторів, який обчислюється десятками і сотнями мільйонів років.

Як же виникло і розвивалося Антарктичне заледеніння на тлі цього повільного зниження температури? Опинившись разом з Австралією в районі Південного полюса приблизно 70 мільйонів років тому, Антарктида омивалася двома теплими течіями тоді ще теплого океану. Одна з них йшла вздовж Атлантико-Індійського узбережжя і відкидалася Австралією в екваторіальну частину Тихого океану. Друга течія йшла вздовж тихоокеанського узбережжя Антарктидо-Австралії і потім уздовж узбережжя Південної Америки, яка залишалася з’єднаною з Антарктидою перешийком, йшла до тропіків.

Можливо, в Антарктиді на високо піднятих гірських вершинах в цей час виникли гірські льодовики. Не виключено, що вони з’явилися дещо пізніше, коли приблизно 50 мільйонів років тому Австралія відкололася від Антарктиди і рушила в бік тропіків. З розширенням і поглибленням протоки між ними почала формуватися кругова система течій навколо Антарктиди. Важко визначити момент виникнення гірських льодовиків в Антарктиді, але те, що вони були, не підлягає сумніву.

Радіолокаційна зйомка виявила в Трансантарктичних горах під товщею льоду Великі Долини, виорані льодовиком, які стікали з гір у напрямку до Південного полюса.

Розширення протоки між Антарктидою і Австралією призвело до зниження температури вод навколо шостого континенту. Це підтверджується появою холодолюбної фауни в колонках донного грунту віком 40-35 мільйонів років. Можливо, в цей час в Антарктиді гірські льодовики зливаються, утворюючи крижані куполи і покриви, які потім досягають краю континенту, і лід починає надходити в море.

Близько 20-22 мільйонів років тому усувається остання перешкода, що заважала встановленню замкнутої кругової течії навколо Антарктиди: перешийок між Антарктидою і Південною Америкою зникає, утворюється протока Дрейка. Кругова течія навколо шостого континенту невидимою стіною відокремила Антарктичні води від решти океану. У рух залучена вся товща морської води до дна, а витрата води в цій «річці» в 10 тисяч разів більше витрати річок всього світу. В результаті створюються сприятливі умови для завершення формування Антарктичного льодовикового покриву.

Утворення колосального джерела холоду в південній півкулі викликало загальне похолодання, а тому і в Північній півкулі виникають гірські льодовики і з’являється Гренландське заледеніння, яке почало формуватися близько 10 мільйонів років тому.

Чому заледеніння коливається

Найновіший час, або плейстоценовий період (так називають останні 0,7—1 мільйон років), за коливаннями температури абсолютно відрізняється від попередньої епохи тривалого рівномірного зниження температури. В цей час в середніх широтах Землі через проміжки часу приблизно в сто тисяч років температура знижувалася в порівнянні з сучасною на 10-12 градусів. При цьому широко поширювалися покривні заледеніння на материках північної півкулі і наступали краї Антарктичного крижаного щита. У чому ж причина таких коливань?

Величезні крижані покриви самі впливали на зниження температури. Спробуємо оцінити їх внесок. Підрахунки максимальних розмірів останнього заледеніння, виконані гляціологами, показали, що викликане ними за рахунок зміни відбивної здатності Землі зниження температури було не менше 4-7 градусів. Падіння рівня моря в результаті вилучення з нього води на спорудження крижаних тіл досягало 150 метрів, а крижані покриви помітно підвищили поверхні материків. Все це також повинно було знизити температуру не менше, ніж на 2-3 градуси. Отже, бракує лише двох градусів, для того щоб температура впала на ті 10 градусів, які викликають заледеніння. А саме таку зміну температури викликають причини, висловлені в гіпотезі Міланковича.

Ще одне підтвердження гіпотези Міланковича отримано «з дна моря». Ізотопні методи дозволили по кернах донних відкладень відновити коливання температури за останній мільйон років. Аналіз цих кривих показав, що вони мають коливання з періодом 21 000, 43 000 і 100 000 років. Але ж це і є періоди зміни тих величин, які Міланкович поклав в основу своєї гіпотези.

Але, як це ясно нам зараз, ця гіпотеза не пояснює причин виникнення заледенінь. Ця гіпотеза допомагає пояснити коливання заледенінь на нашій планеті в останній мільйон років. При цьому, незважаючи на гігантський розмах коливань заледенінь в Північній півкулі, з періодом до 100 тисяч років, Антарктичне заледеніння безперервно існує десятки мільйонів років. Така стійкість обумовлена навколополюсним положенням материка, природною межею заледеніння, якою служить море, і географічною межею, створеною океанічною течією навколо Антарктиди.

Це крижане утворення при існуючому розподілі суші і моря не дозволяє піднятися температурі в середніх широтах вище критичної межі 10-12 градусів. У той же час, коли в результаті розвитку покривних льодовиків в Північній півкулі температура на Землі падає в середніх широтах майже до 0 градусів, Антарктичний льодовик припиняє свій наступ просто тому, що є фізична межа поширенню цього крижаного щита — зона континентального схилу, тобто перехід від мілководдя до великих глибин, над якими льодовик не може існувати.

Важко сказати, як далеко зайшов би процес заледеніння нашої планети, будь шостий материк багато більше за своїми розмірами. Таким чином, антарктичний льодовик подібний терморегулятору, що утримує середню температуру в середніх широтах в діапазоні від 0 до 10 градусів Цельсія при нинішньому розподілі суші і моря.

Чим загрожують нам настання льодовиків у майбутньому?

Відповідь залежить від того, який відрізок часу ми називаємо «майбутнім». Якщо говорити про мільйони років, то навряд чи лик Землі істотно зміниться, а значить, буде існувати заледенілий південнополярний материк. Якщо ж говорити про сотні тисяч років, то при існуванні Антарктичного крижаного щита повинен невідворотно працювати механізм зростання і розпаду льодовикових покривів в Північній півкулі, що пояснюється гіпотезою Міланковича. Нам відомо, що ми живемо в кінці міжльодовикової північної півкулі, а так як такі міжльодовикові періоди були короткими, близько 10-15 тисяч років, то в найближчі 5 тисяч років можна очікувати повернення льодовиків на материки північної півкулі.

Відомо також, що ми живемо в період максимуму потепління, але чи пройдений його пік? Багато дослідників вважають, що пік пройдено, і, отже, в найближчі століття температура буде повільно падати. Однак цьому суперечить факт безперервного підйому рівня моря, який пояснюється скороченням льодовиків. Крім того, попередні міжльодовикові періоди північної півкулі були тепліше, обсяг льоду був менше, а рівень моря, принаймні, на 6 метрів вище сучасного.

Нарешті, наші підрахунки балансу маси Антарктиди і окремі відомості про зміну рівня її поверхні змушують вважати, що це гігантське крижане тіло скорочується. У той же час теоретичні розрахунки показують, що наземно-морське (так як його основа лежить нижче рівня моря) заледеніння Західної Антарктиди нестійке і при підвищенні рівня океану і температури може швидко зруйнуватися приблизно за 100 років. Якщо це станеться, то рівень океану підвищиться на 6 метрів. Це може спричинити за собою катастрофічні наслідки для багатьох країн. За розрахунками для початку руйнування Західної Антарктиди досить, щоб температура там підвищилася не менше ніж на 5 градусів. Чи можливо це?

За даними станції Мак-Мердо, розташованої на шельфовому льодовику Росса, температура в цьому районі за 20 років підвищилася на 2 градуси. Зараз робляться спроби знайти в Західній Антарктиді сліди минулих розпадів або ознаки початку розпаду, щоб підкріпити висновки теорії.

Отже, питання про те, що нас чекає в найближчі сотні років, залишається неясним: зниження або підвищення температури з подальшим розпадом заледеніння Західної Антарктиди і підйомом рівня океану на 6 метрів? Вчені проаналізували хід температури в середніх широтах за останні тисячоліття, використавши, зокрема, відомості, отримані по крижаних кернах з глибоких свердловин Гренландії і Антарктиди. Всі криві зміни температури говорять про похолодання як найбільш ймовірну альтернативу. Так значить, нас чекає зниження температури? Але відповідь не така проста. У гру природи зараз втрутилася людина. Спалювання людиною вуглеводнів досягло таких масштабів, що збереження цієї тенденції призведе до 2050 року до збільшення вдвічі вмісту вуглекислого газу в атмосфері, а це означатиме підвищення температури в середніх широтах на 2-3 градуси. Тому в найближчу сотню років нас чекає або збереження нинішніх кліматичних умов, або скоріше деяке підвищення температури. Ось чому вивчення крижаного щита Антарктиди і оцінка стійкості його окремих частин залишаються актуальним завданням гляціології.

Отже, можна стверджувати: в системі «Сонце — Земля — космос» існував у минулому принаймні мільярд років, відносно стабільний енергетичний баланс, що дозволяв воді залишатися рідкою в умовах, близьких до точки замерзання. А на Землі були два основних стани енергообміну між високими і низькими широтами: періоди вільних від льоду полюсів (наприклад, час існування Пангеї) і періоди заледенілих полюсів (наприклад, наш час). За останні 800 мільйонів років близько половини часу існували льодовики, іншими словами, заледеніння не були короткими епізодами в історії нашої планети. Безльодова система енергообміну забезпечувала температуру в середніх широтах не менше 20 градусів Цельсія з невеликими коливаннями в межах декількох градусів протягом десятків і сотень мільйонів років.

«Крижана» система забезпечувала температуру в середніх широтах близько 10 градусів С на таких же відрізках часу з коливаннями температури до 10 градусів. Безльодовикові періоди сприяли найвищому біологічному процвітанню і накопиченню величезних кількостей біомаси, а крижані, не забезпечуючи таких сприятливих умов, можливо, були прискорювачами еволюції життя на Землі, так як значні коливання температури за короткі в геологічному сенсі проміжки часу вимагали всебічно підготовлених до таких умов тварин і рослин.

Поява людини розумної також пов’язана з епохою заледенінь. Весь хід розвитку життя планети приводить нас до висновку, що майбутній клімат Землі визначається тепер системою «суша — океан — атмосфера — Антарктида — людина».

Автор: К. Лосєв, кандидат географічних наук.