OSTALI SEMINARSKI RADOVI
IZ GEOGRAFIJE: |
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
LEDENO DOBA
Ledeno doba je bilo koji hladan period (klimatski) u
istoriji planete (geološki period) tokom kojeg su kontinente prekrivali
ledeni pokrivači tokom cele godine. Tokom ledenog doba se smanjuje prosečna
temperatura i šire se ledeni pokrivači. Danas su stalni ledeni pokrivači
koncentrisani tokom cele godine samo na polarnim kapama i kao planinski
glečeri. U toku poslednjih nekoliko miliona godina, veliki delovi površine
Amerike, Evrope i Azije bi periodično bili pokriveni ledom. Sam izraz
„ledeno doba“ se u popularnoj kulturi ponekad upotrebljava
za Pleistocen (od pre 1,8 miliona godina do pre 10.000 godina).
Hladni periodi se nazivaju glacijali, a topli periodi
interglacijali. Period u kome živimo je interglacijal
koji traje oko 11.400 godina .
Poreklo i istorijat otkrića
Znanje o ledenim dobima je poteklo verovatno iz narodnih
predanja: pećinski crteži sa neobičnim vrstama, biljke koje na neki način
nisu pripadale klimatskoj oblasti kakva se danas nalazi na primer, u Evropi.
Prvi geografi istraživači su preneli priče u narodu o mestima, geografskim
širinama u drevno vreme do kojih su dosezali stalni kopneni ledeni pokrivači
- glečeri.
Saznanje o ledenim dobima je živelo među stanovnicima u alpskim oblastima
Evrope. Džon i Ketrin Imbri izveštavaju kako se o ovome pisalo u ranom
19. veku u Švajcarskoj i Nemačkoj kao o zapažanju izvesnog gorštaka Žana
Pjera Perodena . Ovaj je preneo zapažanje dokle se prostirao glečer Grimsel
jednom od istraživača, Žanu de Šarpentjeu (Jean de Charpentier). Šarpentje
je sakupljao dokaze od 1825-1833. godine. Inženjer Ignac Venec (Ignatz
Venetz) i Šarpentje su 1835. godine ubedili Luja Agasiz (Louis Agassiz)
u svoju teoriju. Agasiz je objavio teoriju ledenih doba 1840. godine,
pod naslovom “Étude sur les glaciers” (Studija o
Glečerima). Ono što su ovi pioniri proučavali su glacijacije tokom poslednjih
nekoliko stotina hiljada godina.
U početku je bilo teško pojmiti u prostoru i vremenu prave dimenzije ovih
pojava, kao što su glečeri koji pokrivaju veći deo Evrope. Stare mitove
je trebalo opovrgnuti i dati budućnosti nove mogućnosti putem pisanja
nove istorije daleke prošlosti, jezikom geoloških ili geo-fizičkih svedočanstava.
Ledena doba su izazivala kontraverze i obrte još podosta godina. Luj Agasiz
je na čuvenom izlaganju svojih hipoteza u Nojšatelu doneo ledena doba
naučnoj javnosti.
Dokazi postojanja ledenih doba
Dokazi postojanja ledenih doba su se sakupljali
više decenija. Glavne grupe dokaza su geološkog, hemijskog i paleontološkog
porekla.
Geološki dokazi
postojanja ledenih doba podrazumevaju razne oblike izmene reljefa, stena,
ogrebotine na stenama, glacijalne morene, izdubljene doline, terase na
obalama reka i drugo. Uzastopne glacijacije teže da ponište dokaze iz
prethodnih perioda tako da je formiranje geološkog dokaznog materijala
potrajalo dugo vremena. Geološka svedočanstva se protežu daleko u prošlost.
Hemijski nalazi
se uglavnom sastoje u promenama odnosa izotopa u sedimentnim stenama,
sedimentima sa dna okeana i za skorašnja ledena doba, iz sedimentnih ledenih
“jezgara” ili vertikalnih šipki izvučenih sa polarnih oblasti
pod stalnim ledenim pokrivačem.
Hemijski sastav je katkad teško izučavati zbog toga što biomasa utiče
na kontinuitet taloženja izotopa. Najkvalitetnija ledena sedimentna jezgra
daju promene temperature tokom nekoliko stotina hiljada godina. Uopšteno,
kvalitet uzorka se opisuje debljinom sloja po konstantnom periodu vremena
taloženja, gde je deblji sloj bolji sloj. Činioci kvaliteta su ravnomerno
taloženje i mogućnost da se datiranje vertikalnih slojeva obavi nezavisno,
bez podešavanja vremenske skale na osnovu teorija ledenih doba koje se
inače proveravaju (na primer astronomske teorije). Sedimentna jezgra su
posebno obrađena tema u narednom poglavlju.
Paleontološka svedočanstva
se sastoje iz promena geografske raspodele fosila. Tokom glacijalnog perioda
organizmi prethodno adaptirani na hladnu klimu preživljavaju i migriraju
prema ekvatoru. Organizmi adaptirani na toplu klimu izumiru. Teškoća u
ovom postupku paleontološkog istraživanja je to da su potrebni uzorci
(sedimentna jezgra) koji pokrivaju duge vremenske periode, koji potiču
sa više geografskih širina, a da pri tome postoji izvesna korelacija među
njima. Vrste prastarih organizama koji postoje u kontinuitetu više miliona
godina su subjekti ispitivanja, uz uslov da se može odrediti njihovo ponašanje
prlikom promene temperature.
Svi kombinovani
zahtevi da se ledena doba dokumentuju pouzdano su smanjili broj idealnih
uzoraka, rezultirajući u suženom periodu vremena od nekoliko miliona godina
u prošlost. Uzorci ovog perioda su najčešće predmet provere astronomskih
hipoteza o ledenim dobima, kao u ovom radu .
O ledenim dobima u prošlosti Zemlje
Ledena doba su zemaljska pojava koja obuhvata promene prosečne višegodišnje
temperature, zapremine stalnih ledenih pokrivača, kretanja vazdušnih i
okeanskih struja, i sastava atmosfere u klimatskom sistemu. U svrhu pojednostavljenja,
ledena doba se opisuju najčešće prosečnom temperaturom klime, zapreminom
leda u ledenim pokrivačima i koncentracijom ugljen-dioksida u atmosferi.
U bliskoj prošlosti
su postojala četiri velika ledena doba. Osim tokom tih perioda, Zemlja
je pretežno bila bez velikih ledenih pokrivača. Huronsko ledeno doba se
desilo između 2.700 miliona godina i 2.300 miliona godina u prošlosti
– u Proterozoiku. Najekstremnije ledeno doba se desilo pre 850 do 630
miliona godina (Kriogensko doba). Postoje hipoteze koje tvrde da je tokom
Kriogenskog perioda svetski okean bio zaleđen. Ovo razdoblje se završilo
naglo povratkom vodene pare u atmosferu. Pre 580 miliona godina došlo
je do nagle evolucije i širenja života na Zemlji.
Umerenije Andsko-saharsko
ledeno doba je trajalo od pre 460 do 430 miliona godina (Ordovicijum,
Silur). Pre 350 do 260 miliona godina tokom Karbona i Perma polarne kape
su se periodično širile (Karu ledeno doba).
Zemlja je u proseku
tokom većeg dela svog postojanja bila toplija nego danas.
Sadašnje veliko ledeno doba je započelo pre 40 miliona godina sa rastom
ledenog pokrivača na Antarktiku. Pojačalo se tokom kasnog Pliocena, pre
oko 3 miliona godina kada su se ledeni pokrivači raširili na severnoj
hemisferi. Ledeno doba se zatim nastavilo tokom Pleistocena. Od tada su
se dešavali ciklusi glacijacija okarakterisani sa periodama reda veličine
40.000 i 100.000 godina. Poslednji glacijal se okončao pre približno 10.000
godina.
Manja ledena doba su podeljena i imenovana prema geografskim oblastima
gde su otkrivana i vremenima kada su se zbivala. Ris i Vurm (Riss,
Würm) se na primer, vezuju za alpsku oblast i epohe od pre 180.000
do 130.000 godina, i od 70.000 do 10.000 godina u prošlosti. Ovaj poslednji
period je u Severnoj Americi poznat kao Viskonsinska glacijacija. Tokom
ovih doba led bi se delimično povlačio ili napredovao, brišući tragove
prethodne glacijacije.
Tokom jednog ledenog
doba postoje glacijalni periodi, suvi i hladni, sa nižom nadmorskom visinom
na kojoj se javljaju planinski glečeri. Očekuje se da sadašnji interglacijal
ili topli period poznat pod imenom Holocen, potraje još 50.000 godina
(Berger, Loutre). Prethodni interglacijal je trajao oko 28.000
godina .
Uzroci ledenih doba
Uzrok ledenih doba se traži kroz multidisciplinarne studije. Jedna grana
koja se tiče ovog diplomskog rada je astronomija. Najjednostavniji odgovor
na to šta je uzrok ledenim dobima potiče od izvora energije na Zemlji,
a to je od Sunca.
Osunčavanje je definisano kao energija zračenja sa Sunca
koja pada na određenu horizontalnu površinu na Zemlji u jedinici vremena.
Osunčavanje zavisi od: (1) solarne konstante kao količine
dolazne energije na jediničnoj površini na vrhu atmosfere, na koju Sunčevi
zraci padaju pod normalnim uglom u jedinici vremena (tj. fluksa energije);
od (2) razdaljine do Sunca, od (3) promena na Suncu (pege), od (4) visine
Sunca (ugla) nad horizontom, (5) procenta upadnog zračenja koje se vrati
sa vrha atmosfere nazad u svemir, (6) procenta apsorbovanog zračenja u
atmosferi, i (7) procenta odbijenog zračenja sa površine Zemlje (albedo).
Osunčavanje se kao i solarna konstanta, najčešće izražava u vatima po
kvadratnom metru. Vrednost solarne konstante je procenjena na 1368 W/m2.
Na srednjim geografskim širinama prosečna letnja vrednost osunčavanja
je 340 W/m2, dok kada je oblačno, iznosi samo 120 W/m2 [54].
Promene osunčavanja su glavni astronomski faktor klimatkih promena (ili
“forsiranja klimatskih promena”). Pojam forsiranja
(forcing) potiče iz numeričkih metoda rešavanja diferencijalnih
jednačina promena neke fizičke veličine u vremenu. Svaki novi, nehomogeni
član sa desne strane bi nazivali forsiranjem, ili dopunskim uticajem promene
fizičke veličine i sistema. Promene neke fizičke veličine se mogu nazvati
“variranje”. Istraživači teže da nazivaju sve mehanizme koji
mogu da objasne efekte tih promena “forsiranje”. U ovom radu
se na primer, “forsiranje osunčavanja” shvata jednostavno
kao faktor koji utiče na promenu prosečne temperature na Zemlji. “Forsiranje”
naglašava da postoji fizički proces koji utiče na klimu.
Sjaj Sunca se tokom više milijardi godina povećavao.
Takođe, tokom više milijardi godina pomeranje kontinenata, vulkanska aktivnost
i promene reljefa i okeana su učinili ceo problem ledenih doba složenijim.
Ledena doba u dalekoj prošlosti su znatno drugačija nego ona u bliskoj
prošlosti. Zato je u ovom istraživanju problem ledenih doba u dalekoj
prošlosti obrađen kao poseban problem na velikim razmerama vremena. Na
takvim razmerama, glavni astronomski faktor promene klime je promena sjaja
Sunca.
Pojave koje menjaju kosmičku klimu svemirskog okruženja Zemlje su kosmička
prašina i kosmički zraci. Kretanje oko centra galaksije Mlečni put na
velikim razmerama prostora i vremena može da ima uticaja na klimu na Zemlji.
Drugi uzročnici promena klime su sastav atmosfere, tla, geohemijske reakcije,
vulkanizam, kretanje tektonskih poloča, udari malih nebeskih tela, izgled
Sunčevog sistema itd.
Tokom poslednjih 5,5 miliona godina sjaj Sunca je približno konstantan.
U toku ovog perioda, glavni astronomski uzrok ledenih doba je periodična
promena orbitalnih karakteristika Zemlje. Sa druge strane, veruje se da
je opšte uzev važniji faktor haotična priroda klimatskog sistema. Više
osobina ciklusa ledenih doba ostaje nerazjašnjeno.
U poslednjih nekoliko vekova je primećeno da se ciklus pega
na Suncu (“Sunčev ciklus aktivnosti”) podudara sa
promenama prosečne temperature. Najizraženiji primer je “malo ledeno
doba” – pojam uveden za zahlađenje koje je trajalo od 1645. do 1715.
godine nove ere u Evropi. Promene osunčavanja zbog promena Zemljine orbite
tokom nekoliko vekova su zanemarive. Osunčavanje se pak menja u skladu
sa ciklusom pega. Ove promene mogu da objasne varijacije temperature unutar
jednog ledenog doba.
Uticaj plimskih talasa Meseca dovodi do pomeranja okeana
i kopna, usled čega se može pronaći udeo plimskih talasa u klimi.
Elementi klimatskog sistema koji deluju kao pojačivači ledenih doba ubrajaju
se u faktore pozitivne povratne sprege. Drugi unutrašnji
elementi ili procesi, pojave, koje deluju na slabljenje ili slabiju izraženost
ledenih doba se ubrajaju u faktore negativne povratne sprege.
Koncentracije gasova staklene bašte rastu sa povlačenjem ledenih pokrivača,
i padaju sa nadolaženjem leda. Uzrok i posledicu je teško ustanoviti.
Ugljen-dioksid je direktno povezan sa ledenim dobima. Rast i pad koncentracije
ugljen-dioksida u atmosferi se odlično podudara sa rastom i padom prosečne
temperature kroz epohe ledenih doba. Kao gas staklene bašte, ponaša se
kao faktor negativne povratne sprege koji povišava temperaturu. Geohemijske
reakcije tla sa ugljen-dioksidom i procesi u vezi sa živim organizmima
mogu da pretvore ugljen-dioksid u faktor pozitivne povratne sprege iznad
određene koncentracije, pri čemu dolazi do ravnoteže u proizvodnji i uklanjanju
ugljen-dioksida i pada koncentracije u atmosferi.
Sneg i led povišuju albedo Zemlje, čime Zemlja odbija
više, a apsorbuje manje energije Sunčevog zračenja. Okeani apsorbuju i
transportuju energiju bolje. Odnos albeda okeana i leda je 20% na prema
80%. Smanjenje površine šume takođe povećava albedo.
Stepen isparavanja je veći nad okeanom bez ledenog pokrivača. Odavde se
mogu formirati padavine koje će formirati sneg i led nad polarnim oblastima.
Okeanske struje menjaju tok za vreme ledenog doba i energija se transportuje
na neku drugu geografsku širinu ili posve novu oblast na planeti.
Činioci koji učestvuju u radu klimatskog sistema su često nelinearni.
Uzroci ledenih doba složeni ili nepoznati, ostaju kontraverzno pitanje.
Ostali uzroci uključuju transport energije vetrovima i okeanskim strujama,
oluje na Suncu, komete. Pošto je model klime najsloženiji ikad izgrađivan
model u nauci, i uopšte zbog obima svi ti činioci su zanemareni u prilog
jednostavnog astronomskog izlaganja.
Opisujuću periodičnost promena temperature ili klimatskih epoha, u tekstu
nalazimo izraze “ciklusi”, “periodi”, “periode”
u godinama ili “frekvencije” jednom po određenom broju godina.