1.3.3. Узроци климатских промена: током векова
Различити делови Земље били су топлији и хладнији у различитим временским раздобљима током последњих хиљаду година. Локално на неким местима на Земљи клима је била топлија и омогућила развој насеља, која су са наступајућим хладнијим периодом нестала (јужни обод Гренланда). Наравно, пре хиљаду година није било термометара (људи су могли да мере температуру ваздуха током последњих 300 година; Галилео је изумео термометар у 16. веку), али сачувани записи о „плодним (топлим)“ и „мање плодним (хладним)“ периодима представљају доказ значајних климатских колебања. Научници могу да извуку закључке о температури из прошлости и из наслага на дну мора и река, као и на основу других знакова. Годишњи годови дрвећа представљају нарочито добар извор информација.
Научници објашњавају периодичне температурне флуктуације током деценија променама соларне активности, вулканским ерупцијама и процесима који се одвијају у океанима.
Математичку теорију утицаја промене положаја Земље у односу на Сунце на климу Земље поставио је српски научник Милутин Миланковић. Он је открио да су периодичне промене ексцентричности Земљине орбите (период промене око 100.000 година), нагиба Земљине осе (период промене 41.000 година) и осне прецесије (смера нагиба осе ротације, период промене 26.000 година) узрок дугорочних климатских промена, тј. смене ледених (глацијалних) и међуледених (интерглацијалних) доба. Ове промене су познате као Миланковићеви циклуси. Другим речима, наведена три фактора утичу на положај Земље у односу на Сунце, па самим тим и на количину примљене енргије од Сунца, а највише на промену распореда примљене енергије по географским ширинама. Математички модел Миланковићевих циклуса показује промену температуре током дуге историје Земље услед утицаја наведених фактора, која показује добра слагања са палеоклиматолошким мерењима. Ова теорија омогућила је реконструкцију климе давне прошлости и предвиђање вероватне климе планете Земље далеко у будућност. Међутим, услед садашњег антропогеног утицаја, могући су значајнији поремећаји ових природних циклуса, што зависи од спровођења мера за ублажавање утицаја човека на климу планете у будућности.
На Месецу, Миланковићево име, по одлуци скупштине Међународне астрономске уније, је добио јасно изражен кратер средње величине. И једном кратеру на Марсу дато је Миланковићево име. Милутин Миланковић је у свом богатом стваралачком животу урадио и предложио, између осталог, реформу грегоријанског и јулијанског календара, која је водила изградњи јединственог, до сада најпрецизнијег календара (Миланковићев календар).
Флуктуације Сунчеве активности
Интензитет Сунчевог зрачења варира периодично и има једанаестогодишње циклусе. Али посматрања која су започета још у 17. веку показују и циклусе промена Сунчеве активности који су трајали 40–45, 60–70, 100 и 200 година.
Варијације у интензитету Сунчевог зрачења обично су незнатне, али када неколико периода ниске активности наиђе један за другим, може имати утицаја на температуру на Земљи. То се догађало, на пример, од 1640. до 1715. године, током периода који се назива „мало ледено доба“, када се процењује да је средња глобална температура достизала вредности до око 0,5°C ниже од просека 20. века.
Чувени израђивач виолина Антонио Страдивари правио је виолине током малог леденог доба. Претпоставља се да је хладнија клима узроковала да дрво буде компактније, односно гушће, што је доприносило бољем звуку. Мало ледено доба је донело изразито хладне зиме у многим деловима света, али догађаји су најбоље документовани у Европи и Северној Америци. Средином 17. века глечери у Швајцарској су напредовали и гутали пољопривредна имања и цела села. Јужни део Босфора, Златни рог био је замрзнут 1622. Лука Њујорка се замрзнула 1780., па су људи могли да прелазе од Менхетна на супротну обалу.
То је било време када су се људи у Холандији зими клизали по замрзнутим каналима Амстердама. Убрзо после тога тај хладни талас се завршио и употреба клизаљки постала је много ређа (Сл. 1.3.8).
Вулканске ерупције
Која природна појава нас највише задивљује својом снагом и енергијом? Одговор је, свакако, ерупција вулкана. Шта мислите, да ли вулкани загревају Земљину атмосферу или је хладе? На први поглед, чини се да они сигурно загревају атмосферу. Истина је да ужарена лава и врели гасови подижу температуру ваздуха, али само у близини вулкана. Оно што највише утиче на климу није лава или гас, већ вулкански пепео. Ерупција га избацује високо у атмосферу, до висина од 10–15 km (у стратосферу), где се он дуго задржава. Пепео спречава продор дела Сунчевог зрачења и због тога цела планета постаје хладнија.
Свака снажна вулканска ерупција у којој стуб пепела доспева у стратосферу изазива краткотрајно хлађење годину дана касније. На пример, после Наполеонових ратова у Европи, људи су се питали зашто је температура постала просечно нижа током извесног броја година. Разлог томе била је ерупција вулкана Тамбора, у Индонезији. Исто се догодило и 1983. године после ерупције вулкана Ел Чичон у Мексику, као и 1992. године после ерупције вулкана Монт Пинатубо на Филипинима.
После 2–3 године пепео се слегне, а вулкани престају да утичу на Земљину климу све док наредна велика ерупција не избаци пепео у стратосферу.
Ерупције о којима слушамо не утичу на Земљину климу. На пример, ерупција вулкана чији назив се тешко изговара, „Ејафјад-лајекјудл“, на Исланду, године 2010. избацио је много пепела, али само у доњи део атмосфере. Авио-саобраћај био је заустављен у целој Европи, али се пепео из овог исландског вулкана брзо слегао не раширивши се по осталом делу света.
Океанске струје
Установљено је да се откриће Гренланда од стране норвешких Викинга пре хиљаду година подударило са топлим периодом. Због тога су његови проналазачи изабрали управо тај назив. Наравно, чак ни тада Гренланд није био потпуно зелен: глечери су покривали већи део острва, као и данас, али јужни обод био је без леда и релативно топао. Разлог томе биле су промене океанских струја: када су оне јаче, локална клима постаје нешто топлија; када су слабије, клима постаје хладнија. Такво понашање океанских струја довољно је да изазове топлије и хладније периоде у различитим деловима света.
Клима на Земљи се променила неколико пута у прошлости. Али никада раније просечна температура на планети није порасла тако брзо као што се мења сада: за 1 °C током 100 година. Та досад незабележена брзина није уобичајена за природне процесе. За најбрже природне промене увек су биле потребне стотине или хиљаде година, што је веома споро у односу на просечан људски век. Катастрофе у којима се клима драстично мења у року од једне или две године могле би да буду тема неког филма о пропасти, али оне су далеко од реалности и од онога што би било који научник предвидео.
Питања
- Који је главни фактор климатских промена током милијарди година?
- Који сладолед се спорије топи на сунцу: бели сладолед од ваниле или тамни сладолед од чоколаде? Зашто? Како то илуструје процесе који се одвијају на Земљи?
- Које се велико померање литосферних плоча догодило пре 50 милиона година? Како је то утицало на Земљу коју данас познајемо?
- Шта користе научници да би одредили температуру и хемијски састав атмосфере током последњих 800.000 година?
- Зашто се јављају глацијални периоди?
- Када се завршио последњи глацијални период? Да ли ће наступити нов глацијални период? Да ли би он могао да почне следеће године?
- Како су древни људи прешли из Евроазије у Америку? Бродове нису имали, а Берингов мореуз је сада широк 86 km (не може се ништа видети с једне стране на другу).
- Да ли вулкани загревају или хладе Земљину атмосферу?
Задаци
Задатак 1. Ставите лист папира за копирање на мапу света, прекопирајте обрисе Африке и Јужне Америке и исеците их. Спојте исечене континенте.
Да ли изгледа као да су они представљали једно целовито копно? Како се то копно звало? Шта се догодило са тим копном?
Како је то утицало на Земљину климу? Зашто?
Задатак 2. Експеримент
Материјали: два мала листа папира (бели и црни); два комада пластелина дужине 4 cm и дебљине 0,5 cm.
Експеримент. Залепите листове папира тако да лева половина буде бела, а десна половина да буде црна. Причврстите комаде пластелина усправно на позадину папира, тако да један комад пластелина буде на белом делу, а други на црном. Поставите лист на ивицу и држите га близу лампе (најбоље би било да је то јака лампа). Лампа ће осветлити папир.
Који комад пластелина је први отпао када је лампа загрејала папир? Зашто?
Наведите пример сличног процеса који се одвија на Земљи.
Задатак 3. Већ знате да је клима на Земљи у доба диносауруса била топлија него данас. Да би свет био поново топао као у доба када су живели диносауруси, Антарктик би морао да се удаљи од Јужног пола довољно да би сав његов лед могао да се отопи.
Узмите физичку мапу света и, на основу њене размере, израчунајте колико километара би Антарктик морао да се удаљи пре него што његово средиште доспе на 40 степени јужне географске ширине.
Претпоставимо да се Антарктик креће брзином од 2 cm годишње. Колико година би било потребно да би дошло до загревања на Земљи изазваног искључиво кретањем Антарктика, а које би било довољно да диносауруси могу поново да живе на Земљи?