Климат планеты Земля и причины его изменения

Введение

Внимание многих ученых было привлечено к вопросу об изменении климата. Их работы были преимущественно были представлены сбором и изучением информации, связанной с климатическими условиями различных эпох. Во время исследования таких направлений были получены обширные материалы, связанные с климатом прошлого. Гораздо меньший объем информации удалось получить во время того, как изучались причины изменения климата, хотя интерес к ним уже давно проявлялся со стороны работающих в данной сфере специалистов. В результате того, что отсутствовала точная теория климата и ощущался недостаток необходимых для таких целей материалов, во время выяснения причин изменения климата ученым пришлось столкнуться с серьезными трудностями, которые не удалось преодолеть и до сих пор. В настоящее время не существует общепринятое мнение, связанное с причинами изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для геологического прошлого.
Однако вопрос, связанный с механизмом изменения климата, на сегодняшний день отличается существенным практическим значением, которым до этого не обладал. Удалось установить, что со стороны осуществляемой человеком хозяйственной деятельности было оказано влияние на климатические условия, причем наблюдается тенденция резкого роста такого влияния. Следовательно, можно говорить о необходимости разработки методов, которые бы позволяли прогнозировать изменения климата для предотвращения опасного для человека ухудшения природных условий.
Вполне очевидным видится то, что для обоснования таких прогнозов не могут быть использованы исключительно эмпирические материалы, связанные с изменениями климата в прошлом. Такие материалы могут быть использованы для того, чтобы оценить климатические условия будущего, осуществляя в настоящее время экстраполяцию наблюдаемых изменений. Однако пригодность такого метода присуща только ограниченным временным интервалам, что объясняется нестабильностью влияющих на климат факторов.
Для того чтобы разработать надежный метод прогноза климата будущего, принимая во внимание условия возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на атмосферные процессы, должна быть использована физическая теория изменения климата. Однако, можно говорить о приближенности имеющихся численных моделей метеорологического режима, а также о том, что их обоснования представлены существенными ограничениями.
Очевидно, что эмпирическим материалам, связанным с изменениями климата, отводится важная роль как для того, чтобы построить, так и для того, чтобы проверить приближенные теории изменения климата. Об аналогичном положении можно говорить и во время того, как изучаются последствия воздействия на глобальный климат, что может произойти в ближайшем будущем.
Цель настоящей работы заключается в том, чтобы проанализировать климаты прошлого, современного и будущего, а также проблемы, связанные с регулированием климата.
Для того чтобы выполнить поставленную цель, мы сформулировали такие задачи:
- ознакомление с методами изучения и оценки современного климата и климата будущего;
- рассмотрение прогнозов и перспектив климата в будущем и проблем его регулирования.

Причины изменения климата

Возникновение своеобразных климатических условий четвертичного времени, по-видимому, произошло из-за того, что в атмосфере находился углекислый газ, и в результате процесса перемещения континентов и подъема их уровня, следствием чего стала частичная изоляция Северного полярного океана, а также то, что антарктический материк расположился в полярной зоне южного полушария. Перед началом четвертичного периода происходил продолжительный эволюционный процесс климата в стороны роста термической зональности, выражением чего стало снижение температуры воздуха в пределах умеренных и высоких широт. На протяжении плиоцена климатические условия оказались под воздействием снижения концентрации атмосферной углекислоты, следствием чего стало снижение средней глобальной температуры воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После этого произошло появление полярных, ледяных покровов, результатом развития которых стало снижение средней глобальной температуры.
Вполне вероятно, что в сравнении с изменениями астрономических факторов, со стороны всех иных причин было оказано меньшее влияние на колебания климата на протяжении четвертичного времени.
Наша планетная система входит в состав Галактики и вращается относительно её центра. Один оборот, астрономы его назвали галактический год, длится по нашему планетному времени 180-240 млн. лет ( данные взяты из различных астрономических справочников). По аналогии с земным годом - галактический год условно разбит на четыре времени года - зима, весна, лето, осень. По оценкам астрономов мы живем в осеннем периоде галактического года. При движении по галактической орбите планетная система проходит области пространства с различной плотностью материи (зафиксировано астрономическими наблюдениями), вследствие чего изменяется интегральная плотность излучения солнечной энергии, приходящей на планету. Иными словами - изменяется прозрачность космического пространства, влияющего на величину получения солнечной энергии.
На изменение климатических и погодных условий влияет переменное излучение источника (Солнце). Падающее на планету солнечное излучение может в некоторой степени отражаться обратно в космическое пространство, а может поглощаться. Результатом поглощения такого излучения является нагрев поверхности планеты. Роль исключительно важного фактора, который оказывает влияние на климат и погодные условия планет, отводится наличию или отсутствию атмосферы. Со стороны атмосферы планеты происходит оказание влияния на ее тепловой режим. Необходимо отметить такие пути влияния плотной атмосферы на климат:
а) результатом парникового эффекта является рост температуры поверхности;
б) со стороны атмосферы осуществляется сглаживание суточных колебаний температуры;
в) со стороны движения воздушных масс происходит сглаживание температуры между полюсами и экватором.
Из физики известно, что излучаемая величина энергии зависит от температуры поверхности источника. Поверхность Солнца имеет неравномерные температурные зоны и наша планета, попадая в радиальный конус излучения Солнца получает различную величину энергии излучения, что влияет на жизнедеятельность живой материи планеты. (Было бы неплохо, чтобы и астрономы принимали участие в составлении прогнозов погоды).
Движение планет по орбите в любой планетной системе представляет собой концентрическую окружность с уменьшением радиуса орбиты. Этот вывод сделан на основе решения уравнений движения материальных тел по окружности (вращательное движение) и баланса энергий для тел с переменной массой (эти уравнения может составить и решить даже студенты 2-3 курса, изучающие физмат). Из уравнения следует, что с изменением массы тела изменяется характеристика движения тела по орбите.(У Вас возникнет вопрос- принято считать, что орбиты планет имеют эллипсовидную траекторию, но а в какой системе координат?. Если брать систему координат с центром вращения планетной системы - то эллипс, если относительно оси вращения Солнца - то круговое, в Галактической системе координат получается очень интересная кривая ( попробуйте сами построить график движения планеты в данной системе координат)

.
При увеличении массы тела уменьшается величина радиуса и скорость перемещения тела. Это характерно и для нашей планеты т.к. масса планеты ежесуточно увеличивается примерно на 10000 т, зафиксировано и измерено замедление вращение нашей планеты. С уменьшением расстояния от источника излучения до планеты увеличивается величина энергии, приходящаяся на единицу площади поверхности. Происходит разогрев планеты, что мы воспринимаем как изменение климата.
Эта закономерность справедлива и для всех орбитальных космических аппаратов. Увеличение массы КА происходит вследствие доставки на КА дополнительного оборудования, продуктов питания и т.д., а также вследствие оседания на конструкциях КА космической пыли, состоящей из осколочной материи 1-го рода и частично 2-го рода. Для МКС - увеличение массы - это стыковка нового КА, пополнение запасов продовольствия, приборов и т.д. В этот момент особенно заметно «проседание орбиты» (термин в космонавтике).
Данная закономерность движения планет с изменяемой массой справедлива для всех планетных систем. С течением времени масса планеты увеличивается, уменьшается радиус и орбитальная скорость вращения. Уменьшается плотность космического пространства за счет оседания материи на космических телах ( планеты, астероиды и т.д.) Исходя из этого можно сделать вывод - планета Венера в далеком прошлом была похожа на нашу планету Земля и возможно там существовала разумная жизнь. Марс - это планета на которой через 1-1.5 галактических года появятся саморазвивающиеся структурные образования, т.е. возникнет жизнь. Для нашей планеты Земля уготована участь планеты Венера, при условии что человечество не научится управлять движением планет и проводить своевременно коррекцию орбиты.
Саморазвивающиеся структуры получают свое развитие в определенном, для каждого вида, климате или условий окружающей среды. Растительный и животный мир приспосабливается к окружающей среде, человек - не только приспосабливается но и умеет изменить окружающую среду обитания. Рост промышленного производства, увеличение энергозатрат, увеличение добычи полезных ископаемых и энергоресурсов, увеличение населения планеты. увеличение необработанных отходов, изменяет состояние окружающей среды. Изменяются её параметры: температура, влажность, химический состав атмосферы и почвы, увеличение перемещений воздушных потоков (ураганы, торнадо, циклоны).По оценкам независимых экспертов жизнедеятельность живой материи ( человек, животный и растительный мир) влияют на изменение климата планеты в размере 20-22% от всех причин.
Глобальное потепление, возрастание количества природных явлений (вулканическая деятельность, циклоны, цунами. и т.д.) связано с увеличением добычи энергоресурсов и полезных ископаемых. Приведу небольшой пример:
- механики прекрасно знают, чтобы сбалансировать ротор вращения необходимо распределить его массу так, чтобы разница крутящего момента диаметральных точек была равна нулю. Только в этом случае отсутствуют биение ротора вращения.Планеты - это материальные тела шарообразной формы, имеющие собственное вращение. Законы классической механики (динамики вращательного движения) справедливы и для планет. Я исхожу из этих закономерностей. Несбалансированная , по широте местности, добыча энергоресурсов, полезных ископаемых приводит к разбалансировки планеты, а также искусственное сосредоточение массы в определенных точках поверхности планеты - города Мегаполисы, гидросооружения с водохранилищами.
Планеты- это оболочковые структуры. Оболочка планет состоит из вещества, находящееся в твердом, жидком, газообразном состоянии в зависимости от возраста. Наша планета не исключение, также имеет оболочку, твердое состояние - это тектонические плиты. Под тектоническими плитами вещество находится в жидком состоянии - магма. Такое строение планеты выявляет закономерность самобалансировки тела вращения. При добыче энергоресурсов и полезных ископаемых происходит перемещение массы вещества из одной точки поверхности планеты в другую, что приводит к расбалансу системы тела вращения. Под действием центробежных сил происходит перетекание магмы, перераспределение магмы, или же происходит самобалансировка. Процесс занимает определенное время, в виду большой вязкости магмы, условий перетекания и является одной из основной внутренней причиной изменения климата.
Рассмотрим более подробнее явление перемещения магмы. Во первых - магма это вещество, находящееся в жидком состоянии с температурой выше точки плавления тугоплавких материалов, в то же время магма источник тепла, который создает и поддерживает температуру тектонических плит. Перемещение магмы влечет за собой следующее:
- изменение температуры тектонических плит, что в свою очередь изменяет температуру верхних слоев оболочки ( зафиксировано и измерено изменение температур придонных вод океанов, вечной мерзлоты ± 0.21-0.24 °, т.е. в одних местах температура увеличивается в других понижается);
- изменяется обобщенный коэффициент плотности материи оболочки в радиальном направлении, приводящего к образованию аномальных зон, возникновению турбулентных потоков денийной материи, являющие причиной образования вихревых воздушных потоков;
- изменяется давление на тектонические плиты, заставляя их перемещаться относительно друг друга, способствуя возрастанию вулканической деятельности.
Анализируя изменения климатических и погодных условий за последнее десятилетие, можно сделать вывод что:
- похолодание в Канаде, повышение температуры вечной мерзлоты в районах Западной Сибири связано с перекачкой нефти и газа из этих районов;
- возрастание количества и мощности воздушных, турбулентных потоков воздуха в районах Мексиканского залива, южные районы США, Индонезии, Китая и т.д. свидетельствуют о неблаговидной деятельности человека на нашей планете Земля.
-Можно привести ещё множество конкретных фактов, но все они базируются на вышеперечисленных причинах.
Начало наиболее крупного изменения климата на протяжении инструментальных наблюдений произошло в конце 19-го века. Для него было характерно постепенный рост температуры воздуха на каждой широте северного полушария на протяжении каждого сезона года, причем наиболее интенсивным потепление было в пределах высоких широт и на протяжении холодного времени года. Ускорение потепления произошло в 10х годах 20-го века, а его максимум попал на 30-е годы, когда рост средней температуры воздуха в пределах северного полушария составил порядка 0,6 градусов, если сравнивать с показателями конца 19-го века. В 40-е годы на смену процессу потепления пришло похолодание, продолжающееся и на сегодняшний день. Необходимо отметить его медленность и то, что ему пока не удалось достигнуть масштабов потепления, которое предшествовало ему.
Несмотря на наличие определенного характера для данных, связанных с современным изменением климата в южном полушарии в сравнении с информацией для северного полушария, можно говорить о наличии оснований полагать, что первая половина прошлого века в южном полушарии также ознаменовалась потеплением. Сопровождением повышения температуры в северном полушарии стало сохранение площади полярных льдов, отсутствие границы вечной мерзлоты, продвижение к северу границ леса и тундры и т.п