Приложение 1.

Механизм оледенений.

(Опубликовано в статье: В. Коноваленко, Н. Ляшенко "Искусственный и естественный интеллекты, их взаимоотношения и перспективы", Часть 2. Демиург, № 1, 2000)

Обычно ранее предполагалось, что оледенения носят глобальный характер. При этом значительные массы воды изымаются из кругооборота.Так, например, последнее оледенение 15 тыс. лет тому назад изъяло из кругооборота в виде материкового льда такое количество воды, что уровень Мирового океана должен был бы меняться с амплитудой около 100 м (при равномерном снижении уровня всего Мирового океана).

Однако, оледенения происходят без существенного изменения уровня океана на экваторе, о чем свидетельствует история коралловых островов. Так, например, бурение кораллового атолла Эниветок, выполненного Географической службой США в 1951 г., показало, что базальтовое основание атолла находится на глубине 1266 м (1389 м в другой скважине).
Эниветок находится в зоне океанического желоба, постепенно погружается уже в течение 60 млн лет, при этом кораллы все это время успевали его наращивать.
Значит, в течение 60 млн лет, в том числе и во время последнего ледникового периода 15000 лет назад, изменения экваториального уровня океана не превышали 2 cм в тысячелетие, иначе кораллы бы погибли (они не растут на глубине, куда попадает мало света, и не живут вне воды).
Поэтому сценарий равномерного распределения по поверхности океана изымаемой из кругооборота (или поступающей в него) воды не имеет права на существование и нужно искать такой сценарий, в котором уровень океана в тропиках в процессах оледенения (и таяния ледников) не меняется.
По-видимому, все дело в том, что атмосфера и гидросфера Земли, помимо всего прочего, имеют принципиальное отличие, обычно упускаемое из вида: потоки в атмосфере (рис.1) не имеют перекрывающих все их сечение барьеров, что не относится к потокам в гидросфере. Благодаря этому Южный воздушный океан со своей системой циркуляции потоков изолирован экватором от Северного воздушного океана.
Совсем иначе обстоит дело в гидросфере: материки полностью перекрывают почти все каналы гидропотоков, разрушают глобальную их систему, аналогичную воздушной.

Рис. 1. Глобальные воздушные потоки (внутри круга показаны приземные потоки,
за пределами - схема циркуляции воздуха по высоте над Землей).

Рис. 2. Схема океанических течений Атлантики (1- течение Западных ветров, 2 - Бенгельское, 3 - Южное экваториальное пассатное течение, 4 - Бразильское, 5 - Гольфстрим).
Именно материки вынуждают воду перетекать из полушария в полушарие: достаточно взглянуть на Атлантический океан.

Рис.3. Схема течений Тихого и Индийского океанов.

Течение Западных ветров, кстати, единственное течение гидросферы, опоясывающее Землю, западным берегом Африки рассекается примерно пополам и в виде Бенгельского течения вливается в Южное экваториальное.
На другом берегу Атлантики его встречает бразильский выступ и вместе с Северным экваториальным течением в виде Гольфстрима вливает в Северный Ледовитый океан, выхода из которого практически нет, кроме игольного ушка Берингова пролива. Для сравнения приведем схему течений двух других океанов (рис.3), в которых подобный перенос водных масс через экватор практически сбалансирован: Индийский замкнут на себя самого, в Тихом же океане Калифорнийское течение (водный поток, порожденный Беринговым проливом) лишь слегка перераспределяет экваториальное противотечение в пользу Южного полушария.
Атлантический насос способен перекачивать в Северное полушарие воду Антарктиды быстрее, чем ее сможет поставлять таяние ледникков. Если бы гидросфера была устроена аналогично атмосфере, таяние льдов Антарктиды всего лишь несколько округлило бы нижнюю часть геоида, сделало бы Землю более сферической и только.
Наличие материков, перекачивающих воду через экватор, и требование постоянства уровня океана в тропиках вынуждает принять другой сценарий оледенений:

Первое метастабильное состояние.
Значительная часть гидросферы выведена из кругооборота (в виде льда Антарктиды).
В северном полушарии: уровень океана понижен, поверхность испарения воды минимальна, влажность атмосферы понижена, энергия циклонов (ураганов и тайфунов) имеет низкий уровень.
В южном полушарии: уровень океана повышен, поверхность испарения воды максимальна, влажность атмосферы высока, кольцевое течение Западных ветров имеет максимальную интенсивность.
Общее альбедо южного полушария выше альбедо северного - Антарктика значительно холоднее Арктики.
Первый переход.
"Атлантический насос" перекачивает воду (и тепло экватора) в северное полушарие, при этом:
В северном полушарии: уровень океана (особенно в Ледовитом океане) повышается, поверхность испарения воды увеличивается, влажность атмосферы, энергия циклонов (ураганов и тайфунов) и альбедо растут. При достижении критического порога (которым может быть величина альбедо или прекращение притока тепла с экватора при остановке "атлантического насоса", или их сочетание) начинается оледенение севера.
В южном полушарии: уровень океана снижается, поверхность испарения воды, влажность атмосферы и альбедо уменьшаются. Температура растет, лед Антарктиды тает, частично компенсируя перенос воды на север. Постепенное снижение уровня океана в средних широтах уменьшает сечение пролива Дрейка и ослабляет течение Западных ветров. Как следствие последнего падает производительность "атлантического насоса" (слабеют Бенгельское и Мальдивское течения, усиливается Бразильское).
Второе метастабильное состояние.
Льды Антарктиды растаяли, Атлантика перекачала избыток воды из южного полушария в северное. Значительная часть гидросферы выведена из кругооборота (в виде льда Арктики), течение Западных ветров перекрыто дном пролива Дрейка, течения между Южной Америкой и Африкой образовали замкнутое кольцо, "атлантический насос" не работает. Та же картина между Северной Америкой и Европой
В северном полушарии: уровень океана повышен, поверхность испарения воды максимальна, влажность атмосферы высока, льды покрыли Ледовитый океан, Аляску, Канаду, север Евразии.
В южном полушарии: уровень океана понижен, поверхность испарения воды минимальна, влажность атмосферы и альбедо имеют низкий уровень.
Общее альбедо южного полушария ниже альбедо северного - Арктика значительно холоднее Антарктики.
Второй переход.
Северный ледник сбрасывает айсберги в Тихий океан между Чукоткой и Аляской, усиливаются течение Ойясио и Калифорнийское течение.
Первое вбрасывает большое количество воды в Экваториальное противотечение, второе отклоняет экваториальное противотечение Тихого океана в Южное полушарие. Далее возврат в первое метастабильное состояние.
Особенно существенно то, что тепловой баланс Земли в целом стабилен. Доказательством этого служит все тот же Эниветок - дело в том, что кораллы способны существовать при температуре окружающей их воды не ниже 200 С. Это означает, что по крайней мере последние 60 млн лет не менялся не только экваториальный уровень океана, но и его температура.

Подобный климатический "мультивибратор" возник недавно в геологическом смысле - после того, как суперконтинент Пангея (рис.4 слева) разделился на шесть блоков, которые за 200 миллионов лет приняли современную конфигурацию (рис.4 справа).


Рис. 4. Конфигурация материков 200 млн лет тому назад (слева) и в настоящее время (справа).
Возможно, что амплитуда первых колебаний не достигала температуры замерзания воды, но по мере перемещения литосферных плит размах колебаний рос.
Учитывая, что Южная Америка не только смещается в сторону Тихого океана, но и поворачивается по часовой стрелке, "атлантический насос" первое время имел небольшую производительность. Сейчас по самой жесткой оценке производительность его не менее 9 млн кубических километров воды в год и продолжает расти, т.к. бразильский выступ все дальше отходит от экватора, а пролив Дрейка расширяется.
Поэтому следующее оледенение не только будет заметно сильнее предыдущих из-за измененной дрейфом топологии материков, но по этой же причине переходный процесс существенно ускорится (вместо тысячелетия - столетие).