Другое дело – климат, который подвержен достаточно быстрым (особенно на фоне геологических масштабов времени) изменениям. Так, за XX в. температура планеты успела увеличиться на 0,6 К, уменьшиться до уровня начала XX в. и опять увеличиться на 0,6 К[7]. При этом последнее потепление произошло за 20 лет. Такие быстрые изменения температуры приводят к усилению процессов перемешивания в атмосфере и, следовательно, к усилению и учащению ураганов, засухи и проливных дождей, приводящих подчас к не менее печальным последствиям, чем засуха. Потепление климата, происходящее в последнее время, даже при уменьшении его темпа (что крайне сомнительно) может вызвать оттаивание тех частей суши, которые традиционно считались зонами вечной мерзлоты. Это приведет к разрушению там фундаментов зданий (т.е. – самих зданий), к разрыву транспортных путей, что в свою очередь повлечет серьезное ухудшение социально-экономических условий жизнедеятельности на этих территориях. Иными словами, нарушится привычный уклад жизни коренных северных народов.
В то же время потепление климата уже сейчас привело к тому, что в экваториальных областях температура часто превышает 50 °С в тени. Такая жара несовместима со здоровой жизнью человека, поэтому возникнет тенденция перемещения людей с юга ближе к северу.
Проблемы миграции и ураганных ветров очень серьезны, однако не они являются главными. Главная природная катастрофа, инициированная потеплением, может быть связана с активным таянием ледниковых отложений и подъемом уровня океана. При этом таяние льдов, плавающих в Северном Ледовитом океане и в районе Антарктиды, согласно закону Архимеда и приблизительного равенства плотностей льда и воды, практически не скажется на этом уровне. Основной вклад в подъем океана внесет таяние льдов, находящихся на суше: в Гренландии и особенно Антарктиде. Существующие данные об объемах льда на этих территориях позволяют легко определить, что в случае их полного перехода в воду, уровень океана поднимется на 69 м, и даже если этот процесс пройдет не полностью, скажем, на уровне 10 % от возможного, все равно океан повысится на 7 м. Это подлинная катастрофа для всего человечества!
Но, может быть, потепление климата в последние 20 лет – явление краткосрочное, которое в скором времени сменится похолоданием? Вряд ли. Давайте рассмотрим возможные причины изменения климата на Земле.
1. Одной из таких причин может быть увеличение или уменьшение объема Земли. Известно, что наша планета как-бы дышит, изменяясь в объеме с течением времени. Эти изменения очень незначительные, однако даже малое уменьшение объема вызовет выход «лишнего» внутреннего земного вещества (магмы), т.е. инициирует вулканическую активность и приведет к потеплению климата. С этими процессами связано перемещение тектонических плит, которое также оказывает самостоятельное влияние на климат[8].
Такие явления весьма инерционны, и если потепление в конце XX в. обусловлено ими, то глобальное потепление будет продолжаться достаточно долгое время.
2. В соответствии с теорией М. Миланковича климат Земли в значительной степени определяется изменением положения ее поверхности по отношению к Солнцу. Здесь имеет значение изменение эксцентриситета земной орбиты, изменение угла наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптике, прецессия земной оси относительно перпендикуляра к эклиптике. В результате таких очень медленно накапливаемых изменений Земля больше или меньше обогревается Солнцем, в результате чего происходит или сильное оледенение или, напротив, потепление. За последние 450 тыс. лет было несколько потеплений и оледенений, что выражалось в колебании уровня мирового океана, рис. 1 (автор графика Rohling E.J., приводится из работы[9]). Видно, что сейчас мы находимся на очередном пике глобального потепления, которое, видимо, через некоторое время сменится на тенденцию глобального похолодания. Однако эта тенденция угадывается в долгосрочной перспективе. В ближайшие же 100 лет скорее всего потепление будет лишь усиливаться. Это ясно из рис. 2[10], из которого следует, что краткосрочное потепление в конце XX в. вписывается в более общую тенденцию, начавшуюся в середине XIX в., с окончания т.н. малого ледникового периода северного полушария.
Рис. 1.
Рис. 2.
Таким образом, хотя из рис.1 видно, что нынешнее потепление не должно сильно увеличить существующий уровень океана (который принят за ноль), поскольку он и так исключительно высокий, но набирающее темп потепление вполне может привести к подъему воды на несколько метров. В пользу этого действует и третья причина.
3. Следующая причина изменения климата – это техногенная деятельность людей. Об этом много говорят и пишут. В самом деле, продукты производства в виде смога из углекислого газа и др. поднимаются в верхние слои атмосферы. Вследствие своей относительно высокой теплоемкости и низкой температуропроводности он представляет собой хорошую «рубашку» для Земли, предохраняя ее от потерь тепла. Возникающий парниковый эффект весьма актуален и если решающую роль в последних изменениях климата играет именно это обстоятельство, то потепление в ближайшее время будет лишь продолжаться, поскольку люди отказываться от экономической деятельности пока не собираются и загрязнение среды будет лишь усиливаться.
Отметим, что парниковый эффект имеет еще одну сторону: происходит увеличение задымленности и уменьшение прозрачности атмосферы, следовательно, происходит уменьшение количества лучей, достигающей поверхности Земли, а это должно способствовать уменьшению температуры нижних воздушных слоев. Это обстоятельство является весьма важным, однако оно не уменьшает темпа потепления всей атмосферы целиком потому, что компенсируется противоположным эффектом, возникающим по той же причине: вследствие задымленности от земной поверхности обратно в космос будет отражаться меньше лучистой энергии и оставшийся избыток пойдет на компенсационное подогревание атмосферы.
Конечно, многие люди и даже государства обеспокоены экологической обстановкой и предпринимают значительные усилия по ее улучшению (Киотский протокол), но совершенно очевидно, что все эти действия на общем неблагоприятном фоне могут лишь замедлить процесс загрязнения и коренным образом ситуацию не изменят.
Индустриальная деятельность людей приводит не только к загрязнениям. Не менее опасно то, что она связана с выработкой и потреблением энергии. И чем выше потребности экономики планеты в энергии, тем больше ее будет производиться. Так, в XX в. выработка электроэнергии в мировом масштабе возросла с 1280 млрд. квт. ч. в 1900 г. до приблизительно 16500 млрд. квт. ч. в 2000 г. Когда она получается за счет даровых источников, то это неопасно. К даровым источникам можно отнести течение рек, приливы и отливы морей и океанов, движение ветра и т.д. Преобразование этих стихий в полезную для человека энергию не изменяет общий энергетический баланс. Ведь неиспользованная сила ветра, воды и т.п. рано или поздно перейдет в тепло: быстрая река, войдя в океан, остановится и ее энергия механического движения перейдет в тепловую энергию океана, аналогично – с ветром, солнечной радиацией и т.п. То же самое произойдет и в случае перевода этих сил в электроэнергию, которая постепенно, через движущиеся механизмы и инициирование химических реакций, тоже рано или поздно полностью перейдет в тепло.
Иное дело, когда энергия получается за счет раскрытия ранее скрытых сил природы: при сжигании различного рода топлива, и в первую очередь – ядерного. Высвобождающаяся ранее «законсервированная» энергия дает чистую прибавку к количеству теплоты в атмосфере. Согласно прогнозу специалистов к 2015 году потребление электроэнергии увеличится приблизительно в 1,5 раза по сравнению с началом XXI в.[11]. При этом к 2010 году основная доля (71 %) получаемого электричества будет приходиться на невозобновляемые энергоресурсы, проще говоря – за счет сжигания различного топлива. Поэтому количество теплоты техногенного происхождения в атмосфере будет нарастать. И хотя общее количество вырабатываемой человечеством энергии несопоставимо мало с тем количеством, которое получает Земля от Солнца (в 90000 раз меньше в 2000 г.), но даже это малое количество может привести к негативным последствиям, поскольку вследствие парникового эффекта накапливается из года в год.
В целом можно говорить, что человеческая деятельность лишь увеличивает скорость потепления климата.
4. Наконец, рассмотрим Солнце как основного поставщика энергии. Ясно, что при изменении его
