Катастрофы в природе: климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия

Первоокеан возник в результате разогрева водосодержащих минералов и горных пород в конце периода формирования Земли как планеты (подробнее Б. Каррыев «Катастрофы в природе: Стихия воды», 2017). Его вода заполнила впадины и низины на земной поверхности. Из 4,5 млрд. лет существования 3емли Мировой океан существует примерно 3,8—4,2 млрд., а современным океанам и морям не больше двухсот миллионов лет.

Мировой океан это непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова. Континенты и большие архипелаги разделяют его на пять частей: Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый, Тихий и Южный Ледовитый (Антарктический) океаны. В Атлантическом океане насчитывается 16 морей, в Индийском и Северном Ледовитом по 11, а в Тихом океане их самое большое количество – 25. Всего насчитывается 63 моря, не считая Аральского, Галилейского (озеро Кинерет в Израиле), Каспийского и Мёртвого морей, которые из-за больших размеров по традицииименуются морями.

До 71% земной поверхности покрыты водной оболочкой. На неё приходится 96,6% всей воды, составляющей примерно 1338,5 мил. кубокилометров. Большая часть водных ресурсов на планете – это солёная вода морей и океанов, а меньшая это пресная вода озёр, рек и ледников, подземных вод и водяной пар в атмосфере.

Спутниковые измерения топографии Мирового океана позволили расширить представления о циркуляции его вод и влиянии на климат Земли. Многолетние наблюдения указывают на повышение уровня Мирового океана примерно на три миллиметра за год, происходящего с разным ускорением в разные периоды времени. Тем не менее оценки уровня Мирового океана из-за влияющих на его состояние многочисленных факторов не отличаются достаточной для практических действий точностью.

Начиная с XVIII века выдвигались различные предположения о том, какие факторы влияют на уровень воды в морях и океанах. В середине прошлого столетия была установлена несомненная связь уровня Мирового океана с количеством льда и снега в полярных областях земного шара. Чем больше замороженной воды скапливается там, тем ниже уровень Мирового океана. В периоды потепления земного климата площадь ледяного покрова сокращается и уровень воды в Мировом океане достигает максимума. Такое уже не раз происходило в геологической истории планеты, определяя характер эволюции жизни на ней.

Реконструкция изменения уровня Мирового океана относительно современного (пунктирная голубая линия) за последние 550 миллионов лет (красная кривая по Hallam, etc.,1983; голубая – по Haq, etc., 1987; Ross&Ross, 1987; Ross&Ross, 1988). Имеющиеся данные дают только общее представление о происходивших на Земле геодинамических процессах, состоянии её атмосферы и гидросферы и чем дальше в прошлое, тем менее они точны.

Современный химический состав океанических вод формировался во взаимодействии с горными породами на протяжении многих миллионов лет. На их состав влияла и влияет зародившаяся около 3,5 млрд. лет назад в Мировом океане жизнь.

Поскольку жидкая вода хороший растворитель в ней содержатся в той или иной пропорции различные вещества. Из-за этого большая часть земной воды солёная, т.е. такая в которой содержание солей превышает 0,1%. Её важнейшим свойством является высокая удельная теплоёмкость, позволяющая не только поглощать солнечное тепло, но и относительно долго его сохранять.

По сравнению с минералами у воды более высокая скрытая теплота испарения и плавления. Большинство из них при плавлении расширяется, становясь на единицу объёма легче, а при затвердении сжимается. Вода ведёт себя иначе и если заморозить кубометр воды, то объём полученного льда увеличится на 9%, что позволяет айсбергам плавать на поверхности жидкой воды.

В каждом литре морской воды в среднем содержится около 35 граммов различных веществ, и она замерзает при отрицательной температуре, но аккумулированная водой в летний период тепловая энергия не позволяет полностью промёрзнуть морям и океанам. С другой стороны, для испарения даже небольшого объёма воды необходимо значительное количество тепла – примерно в пять раз больше, чем для её закипания и это позволяет не пересыхать летом даже небольшим водоёмам и речкам.

Треть всего баланса внешнего теплооборота планеты расходуется на фазовые превращения льда. Затраты тепла на ежегодное таяние накопленного за год льда и снега составляют около 0,2% от всего потока солнечной радиации поглощаемой земной поверхностью. При этом затраты тепла Мировым океаном на таяние айсбергов и разрушение ледяных образований соразмерны выносимым в него теплом всеми реками на планете.

Физико-химические свойства воды при поглощении и отдаче тепла, наряду с поверхностным натяжением и диффузией, запустили миллиарды лет назад механизм глобального кругооборота воды на Земле. Он получил название гидрологического цикла состоящего из испарения воды, переноса её паров воздушными течениями – адвекции, их конденсации в атмосфере с последующим выпадением осадков и их гравитационным переносом реками в пониженные участки рельефа.

Под воздействием солнечной радиации с земной поверхности атмосферные осадки частично испаряются, частично просачиваются под неё – процесс инфильтрации, где образуют подземные воды, которые затем вновь поднимаются к поверхности. Основной объём испарений приходится на Мировой океан и намного меньший на сушу. Благодаря тепловой инерции водной массы крупные водоёмы смягчают климат прилегающих районов, и уменьшают диапазон годовых и сезонных колебаний метеорологических элементов атмосферы.

Высокая теплоёмкость и теплопроводность вод Мирового океана значительно ослабляет колебания температуры из-за изменений мощности солнечной радиации в течение года. В связи с этим в средних и высоких широтах температура воздуха над его водами летом заметно ниже, чем над континентами, а зимой выше.

Накопив за лето тепло океаны и моря зимой согревают атмосферу, а океанические течения переносят полученное в тропических широтах тепло на север смягчая климат северных широт и тем самым распределяют тепло и холод на планете. На направление течений в Мировом океане оказывает влияние вызванная вращением Земли сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном – влево.

С высотой и оказываясь в зонах пониженных температур водяной пар охлаждается и неспособен пребывать в газообразном состоянии. Его конденсат образует облака, из которых большая часть атмосферной влаги выпадает на земную поверхность в виде града, дождя или снега. Выпадший за период в три тысячи лет объём атмосферных осадков эквивалентен всей воде в Мировом океане.

Из-за разности температур и плотности воды в Мировом океане образовалось устойчивая система океанических течений – термохалинная циркуляция. Её часто называют океаническим конвейером (Ocean conveyor belt). Течения в поверхностном слое перемещают тёплые водные массы из экваториальной части Атлантического океана к северу. По пути охлаждаясь они увеличивают плотность и опускаются ко дну, формируя т.н. североатлантическую глубинную водную массу.

Затем остывшие воды на глубине перемещаются в противоположную сторону направления движения поверхностных тёплых течений. Таким образом, в Мировом океане происходит постоянное перемешивание тёплых и холодных вод, которое является одним из формирующих климат планеты факторов. В свою очередь сезонные изменения в распределении тепла и ветрового воздействия влияют на циркуляцию в океане, а она на высоту морской поверхности.

Тепловая энергия поступает в Мировой океан также из земных недр. Его дно находится в непрерывной тектонической трансформации. Когда литосферные плиты раздвигаются, между ними образуется рифтовая область – крупные линейные впадины в областях спрединга там, где происходит расширение океанической коры. Здесь через разломы на дно океана поступает базальтовый расплав и формируется новая океаническая кора. Тектонический конвейер пододвигает её под окраины континентов – в области субдукции, где она, охлаждаясь, погружается в мантию, рождая вулканы и вызывая мощные землетрясения.

Расположение источников гидротермального тепла в Мировом океана и схема формирования гидротерм на его дне.

Под срединными хребтами земная мантия подходит наиболее близко к поверхности, морская вода по трещинам глубоко проникает в океаническую кору и нагревается. Внутреннее давление перегретой воды приводит к выбросу высокоминерализованных струй из трещин над магматическими камерами. Вокруг геотермальных жерл формируются образования в виде башен высотой в десятки метров.

В 1949 году в Красном море были обнаружены выбросы аномально горячих рассолов. В 1960-х годах был предложен механизм, в котором им отводилась основная роль в образовании рудных гнёзд. Но только в 1977 году во время погружения батискафа «DSV-2 Alvin» удалось визуально наблюдать на морском дне выбросы перегретой воды возле Галапагосских островов. На глубине нескольких тысяч метров были обнаружены гидротермы с фонтанами перегретой до 350—400 градусов Цельсия воды. За тёмный цвет выделений их прозвали Чёрными курильщиками.

Подводная вулканическая деятельность оказывает мощное влияние на состояние природной среды планеты. Она реализуется в гидротермальных отложениях, формировании теплового баланса и течений океанов, через их газообмен с атмосферой. Жизнь в океанических водах от которой зависит объём поглощаемых океаном парниковых газов также поддерживается подводной магматической деятельностью.

Обычно гидротермальные жерла располагаются около активных вулканических образований, Там, где формируется новая земная кора- на окраинах литосферных плит и в горячих точках. Они служат источниками высокоминерализованной воды, выбрасываемой из земных глубин под давлением в сотни атмосфер. Суммарный вклад в тепловой баланс планеты подводных гидротермальных источников составляет около двадцати процентов от всего выделяемого геотермального тепла.

Единая система срединно-океанических хребтов проходит через весь Атлантический океан, продолжается в Индийском, а затем Тихом океане. Хребты протянулись более чем на шестьдесят тысяч километров, и рассечены в центральной части продольными впадинами – рифтами. Это самые молодые участки земной коры и зоны, где формируются мощные океанические течения.

Мировой океан неоднороден по основным характеристикам – глубине, температуре и солёности как в плане, так и глубинам. Это приводит к перемещениям огромных водных масс и возникновению эффекта Эль-Ниньо в Тихом океане, когда поверхностные воды в центральной и восточной его части становятся значительно более тёплыми, чем обычно. Возникающие здесь тепловые аномалии влияют на погоду на всём земном шаре, сопровождаются наводнениями, тайфунами, ураганами и др.

Истолкование природной стихии испокон веков сочеталось с мистикой и религиозным мировоззрением потому, что так проще оправдывать беспомощность перед ней. Так было в прошлом и зачастую происходит сейчас, когда научные истины не всегда остаются таковыми в глазах многих людей, а возможность получения готовых ответов из Интернет снизила болевой порог непонимания их сути. Тем не менее, законы мирозданья неизменны и не зависят от способности людей осознавать и использовать их себе во благо или вред.

Мы не верим – Мы боимся!

«Очень давно один воин научился убивать драконов, которые считались плохими животными. И воин пошёл убивать их. Он обошёл весь Китай, и убил всех драконов. Пришёл он к своему императору с вопросом: «Где ещё есть драконы? Они плохие, их всех надо убить». И император ответил: «Теперь, драконы существуют только в тебе. Убей их». Китайская притча.

Современное представление о климате и погоде основано на достижениях европейской научной мысли. Однако понимание об их изменчивости от места к месту на планете и во времени пришло не сразу. Оно появилось, когда люди смогли выходить за пределы своего ареала обитания. Оказалось, что за пределами Ойкумены погода и климат могли быть иными чем тот к которому они привыкли.

Изобретение способов передвижения по суше, рекам и морям многократно расширили жизненное пространство людей, а вместе с этим и их представление о погоде на планете. Развитие мореходства и дальние путешествия в период великих географических открытий XV века, когда были проторены морские маршруты в Африку, Америку, Азию и Океанию открыли новый мир полный загадочных природных явлений.

Проникновение в суть вещей необходимое и увлекательное занятие человека. Оно начиналось с именуемого географией землеописания. Географические исследования позволили получить представление о земной поверхности, поставили вопросы о внутреннем устройстве планеты, её климате и многие другие. Открытие фундаментальных физических законов также стало результатом попыток объяснения явлений природы. Желание не зависеть от превратностей погоды привело к изучениюнаучными методами формирующих её факторов без религиозной и сакральной подоплёки. Результатом стало понимание что климат может изменятся не только от места к месту на планете, но в прошлом он значительно отличался от современного и будет иным в будущем.

Эволюция наделила человека, как и большинство высших организмов, шестью органами внешних ощущений – зрением, слухом, обонянием, осязанием, вкусом и восприятием своего положения в пространстве. Всего этого хватало для первобытной жизни, но стало недостаточно по мере укрупнения общин и всё большей социализации людей. Главным средством выживания стало развитие аналитических способностей человека позволивших накапливать и обобщать знания об окружающем мире.

До их появления ареал обитания, а затем и вся планета проставлялись человеку центром Мироздания. В нём Земля была неподвижна, а по небосклону перемещалось облака, Луна, Солнце и звёзды. В течение тысячелетий различие между воздушной оболочкой Земли и космическим пространством не осознавалось. А поскольку смена дня и ночи, времён года сопровождается изменением положения на небосклоне звёзд, Луны и Солнца считалось что все земные события зависят от тех или иных небесных явлений

Людей издавна занимали вопросы почему моря и океаны не выходят из берегов, хотя реки непрерывно несут в них огромные массы воды. Откуда берётся подающая с неба или бьющая из-под земли вода и многие другие. В зависимости от представлений о природе в тот или иной период времени ответы давались разные.

Собственно, первые суждения о форме Земли проистекали из практического опыта – она должна быть плоской иначе бы с неё стекла вода. Тем не менее, как отметил американский учёный Адольф Оппенгейм (Adolf Leo Oppenheim) полностью представить жизнь людей в те времена и тем более причины по которым в их жизнь входили те или иные суеверия, обычаи, традиции и понятия оставаясь в рамках суждений современной культуры практически невозможно.

К временам античности и средневековья относится стремление построить завершённую картину мира в которой наряду с воздухом, землёй и огнём воде отводилась основная роль. Желание получать простые ответы на сложные вопросы чаще всего основывалось на умозрительных рассуждениях о причинах волнения морей и океанов, погоде и выпадения атмосферных осадков, ураганов и штормов.

Мир, в котором жили предки современного человека таил в себе всевозможные угрозы их существованию и Людям было свойственно их одушевлять, поскольку то что нельзя одушевить, не могло быть ни добром, ни злом. Они верили, что тем или иным способом действие стихии можно направить в выгодную для человека сторону.

Суеверия и вера что заговорами, молитвами и подношениями можно её добиться благоприятной погоды – дождя при засухе или его прекращения при наводнениях сопровождают всю историю человечества. Законы выживания требовали не понимания сути природных явлений, а признания существования скрытой стороны реальности, которую следовало бояться дабы избежать болезней, голода и смерти, а следовательно время от времени ублажать.

В концентрированном виде эта сторона первобытного сознания выражена эскимосским шаманом Ауа: «Мы не верим, мы боимся… Все наши обычаи исходят от жизни и направлены к ней. Мы не объясняем ничего, мы не верим ни во что… Мы страшимся духа Земли, который вызывает Непогоду и заставляет нас с боем вырывать нашу пищу у моря и земли. Мы боимся Сила. Мы боимся нужды и голода в холодных жилищах из снега… Мы боимся Таканагапсалук, великой женщины, пребывающей на дне моря и повелевающей морскими животными. Мы боимся болезни, которую постоянно встречаем вокруг себя. Не смерти боимся мы, а страдания. Мы боимся коварных духов жизни, воздуха, моря, земли, которые могут помочь злым шаманам причинить вред людям. Мы боимся духов мёртвых, как и духов убитых нами животных. Вот почему и для чего унаследовали мы от отцов все древние правила жизни, основанные на опыте и мудрости поколений…Мы боимся всех невидимых вещей, которые нас окружают» (Леви-Брюль Л. «Сверхъестественное в первобытном мышлении», 1994).

Жить с необъяснимым довольно затруднительно даже в XXI веке, но в полным угроз древнем мире необходимость заботиться о своём благополучии заставляла людей запоминать и обобщать признаки наступления хорошей погоды или ненастья. Они получили название народных примет, которые передавались из поколения в поколение начиная с охотников собирателей до земледельцев Древнего Египта и Месопотамии.

Примет было много. От поведения животных до положения Луны и звёзд на небосклоне. Некоторые из них были полезны поскольку основывались на наблюдениях за природой и оправдывались на практике. Они становились необходимым условием существования и со временем превращались в суеверия, обычаи и традиции. Отклонение от них со стороны невидимых сил подвергало людей опасности.

С древнейших времён люди поклонялись Солнцу определявшего условия их жизни. Без солнечных лучей не росли злаки, они обогревали, а утренний свет разрывал ночную тьму и вселял надежду. Солнце отвечало за погоду и смену сезонов года, похолодания и потепления. С ним связывалось пробуждение природы от зимней спячки.

В шумеро-аккадской мифологии бог солнца Шамаш был одним из самых почитаемых. В древнеегипетской религии солнечных божеств имелось много – это Амон, Ра, Хор (Гор) и катящий по небу Солнце бог-скарабей Хепри. Разнообразие местных египетских божеств со временем трансформировалось в пантеон общих верховных богов Египта регламентирующих все жизненные ситуации от рождения человека до его погребения после смерти.

Солнечная повозка из Трундхольма (остров Зеландия, XVIII – XVII вв. до н.э.) и изображение бога Солнца – Ра, верховного божества в древнеегипетской религии (реконструкция).

Их было не меньше в греческой мифологии, где Гелиос – бог Солнца был сыном титанов Гипериона и Тейи, братом богини Луны – Селены и утренней зари – Эос. Считается, что некоторые из богов Древнего Египта нашли продолжение в греческих богах Олимпа. Хор в образе Аполлона, творец мира Пта – Гефеста и других, примерно так, как последний уже в древнеримской мифологии нашёл продолжение в образе Вулкана.

Сегодня они уже не пользуются прежним уважением, их святилища покрыты речным илом и песком, а вера во всемогущество богов низложена. Собственно, это произошло со многими другими религиозными идолами и созданными в их честь культовыми сооружениями во всех частях света.

предки славян наступление весеннего равноденствия, когда Солнце восходит точно на востоке и заходит на западе, находясь ровно 12 часов над горизонтом и 12 часов под ним отмечали праздник Комоедицы – предшественницу современной Масленицы. Люди верили, что Ярило-Солнце вступало в свои права и начинается новый годовой цикл. С этого момента зима сменяется весной и начинаются сельскохозяйственные работы.

В Индии праздник весеннего равноденствия назывался Холи – бенгальский новый год и дошёл до наших дней в форме Фестиваля красок. В нём много оставшихся от первобытных оргий в честь божеств и сил плодородия традиций. В Японии равноденствие ознаменуется цветением сакуры и носит название буддийского праздника Сюмбун-но хи – прославления природы и проявления любви к живым существам.

У германских и кельтских этносов равноденствие означало, что весна полностью вступила в свои права и пора начинать засевать земледельческие культуры. В этот день, как сейчас на христианскую Пасху, они красили яйца и выпекали сладкие булочки отдавая дань уважения древнегерманскому божеству Остаре ответственной за приход весны и пробуждение природы.