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| ミランコヴィッチメニューへ戻る ロシア語版のはじめに 本書は、19世紀前半に始まった、地質学的過去の氷河の存在を説明することを目的とした軌道（天文学的）古気候論の発展を考察したもので、特にJ・クロール（1875年）、M・ミランコヴィッチ（1939年）に注目しています。特に、J.クロール(1875)とM.ミランコビッチ(1939)の説が注目されています。ミランコビッチ理論は、現在では天文学的な理論として一般的に認識されているが、深海堆積物の同位体酸素データとの比較を行うことで実証データとの矛盾点をまとめ、ミランコビッチ理論とその追従者の主な欠点（誤り）を明らかにした。J. KrollとM. Milankovitchの理論の長所と短所を考慮した古気候の軌道理論の新しい概念が提案され、更新世だけでなく、古生代全体の軌道期間（数万年から数十万年）に特徴づけられる気候変動を一貫して統一的に説明できるようになった。この新しい概念は、軌道古気候理論の新しいバージョンを開発するための基礎として提案されている。 英語版のはじめに ボルシャコフ による古気候の軌道理論の新しい概念。モスクワ 2003年 科学編集者。学術者 K.Ya. Kondratyev 古気候の軌道（天文学的）理論の発展について論じている。特に、J. Croll(1875)とM. Milankovitch(1939)の説に注目した。また、ミランコヴィッチ理論と実証データとの間の主な相違点を整理し、ミランコヴィッチ理論の本質的な欠点を明らかにした。軌道理論の新しい概念が提案された。新しい概念の枠組みの中で開発された概念は、更新世のみならず、古生代全体の軌道周期性と結合した気候変動の特異性を説明するための体系的な基礎を提供する。この新しい概念は、古気候の軌道理論の新しいバージョンを開発するための基礎となると考えられている。 序 論 古気候理論を発展させることの重要性は、人間が自然環境に与える影響の増大と、その影響、特に地球規模の気候変動を予測する必要性のために明らかである。このような予測を作成するために、現在、世界中で膨大で費用のかかる研究が行われており、主に大気中の温室効果ガス、特に二酸化炭素CO2の増加による地球規模の気候的影響を考慮しています。 この問題は、政治的な意味合いさえ与えられています。というのも、ほとんどの研究者は、CO2の増加は、今後50年から100年以内に劇的に温暖化し、氷河を溶かし、広大な土地を洪水にさらすという破滅的な結果をもたらすと考えているからです。しかし、かなりの数の科学者が、温室効果ガスの濃度の増加が地球の気候にこれほど大きな影響を与えることを否定しています。 この2つの視点の違いについて詳しくは触れませんが（例えば[Dobrovolsky, 2002]などにも反映されています）、私の意見に共通する欠陥を指摘しておきたいと思います。どちらの視点も、最近の地質学的な過去の変化、すなわち第四紀の氷河や間氷期の地球規模の変化におけるCO2の変動の役割を正しく認識し、それらの変化の適切なシナリオの枠組みの中で定義していません。 さらに、CO2の問題を考える際には、温室効果そのものの複雑な性質と、地球規模の気候システムにおける非常に複雑で多様な内部・外部関係の両方を覚えておく必要がありますが、これまでのところ、今後50年から100年の気候変動の信頼できる予測を得ることはできません[Kondratjev, 1992; Borisenkov and Kondratjev, 1988]。 長周期サイクルに伴う変化の背景にある短周期の自然サイクルの発達は、少なくとも部分的には後者によって決定されると考えるのが自然である。したがって、過去の研究は現在をよりよく理解し、将来の発展を最もよく知った上で予測するのに役立つというよく知られたテーゼは、説得力があります。 この説を更新世気候の地球規模の変動の研究に応用すると、地球の軸の偏心や傾きの変化に伴う長周期の100,000年周期や41,000年周期の振動の背景には、長周期のものとは程度の差はあれ、23,000年周期の前置的な振動が存在することになります。 さらに、千年単位の気候変動は20～100年単位で、世俗的な振動は千年単位で発生します。したがって、地球規模の気候予測を行う際には、更新世の長周期気候変動の性質やメカニズムを知る必要があります。 そして、第四紀の古気候に関する正しい理論が発達していなければ、そのような知識を得ることはできない。このことは、経験が知識の基礎であると考えていたレオナルド・ダ・ヴィンチの言葉に比喩的かつ鮮やかに表現されています。 "実践が好きで理論をないがしろにする者は、舵もコンパスも持たずに出航して、自分がどこに向かっているのかわからない船乗りのようなものである」。 残念ながら、第四紀の古地理や地質に関する膨大な資料が蓄積されているにもかかわらず、現代の気候研究者は信頼できるコンパス、すなわち古気候の正しい理論を持っていないと言わざるを得ません。 そのため、気候変動の予測は、同じ著者であっても、最初は「近い将来に氷河が発生する」と結論を出し、少し後には「壊滅的な温暖化が地球上のすべての生命を脅かす」と結論を出す人とそうでない人とでは、大きく異なることがあります。もちろん、このような予測は、センセーショナルなジャーナリストにとっては天の恵みである。 洪積古気候説の発展については、セルビアの有名な科学者M. Milankovicの説に代表される、最も一般的に受け入れられている天文学的古気候説は、実証データとの矛盾が大きく、真実とは考えられないことを認めざるを得ません。 この理論をさらに修正しようとする試みは、多くの重要で有用な結果と結論をもたらしたが、その主要な矛盾は解消されていない。このような状況から、他の研究者の概念とは異なり、現在知られている経験的データと主に一致する新しい概念である古気候の天文学的、軌道的、古気候理論を開発する必要が生じました。 私が強調したいのは、これが概念であり、将来的に数学的にも物理的にも正しい新しい古気候の軌道理論を開発するための基礎となり得る主要な考え方、規定であるということである。 本書は、1997年に開始された新しい古気候の軌道理論の開発に関する著者の6年間の研究成果をまとめたものである。 助成金の主な実施者は、A.A. Velichko, A.G. G. G. Gamburtsev, A.G. Prudkovskyであった。 第１章 ２０世紀 １９世紀前半における軌道（天文学）理論の進化 1.1 地質学的過去における氷河期の存在の発見と地球の氷河化に関する思想の発展。 古気候軌道説の発展は、もともと地質学的過去の氷河現象を説明することを目的としたものであるため、少なくとも一般的な意味ではこの現象に触れておく必要がある。氷河理論の発展の歴史については、例えば、K.K. Markov [1986]やJ.P. Imbri and C.P. Imbri [1988]などの注目すべき出版物に詳しい情報がある。地球が過去の地質学的な歴史の中で何度も氷河に見舞われてきたことは、現在ではよく知られています。 これは、大地の広大な部分が氷河に覆われていた時代です。更新世には、北半球を中心に発達した氷河は、厚さ2～3kmに達し、ヨーロッパでは南下して約48N、北米では38Nにまで広がった(Markov & Velichko, 1967)。これらの巨大な氷河の発生とその後の融解の結果は、氷河地域の様々な形態の浮き彫りに反映されています。 ロシアのクリン・ドミトロフ尾根など）、氷河が移動した岩の上に特徴的なストロークが残された氷河床の浸食、高台にある個々の氷河が遠方から（不規則に）運ばれてきた巨大なサイズの岩石の存在に反映されています。また、地質学的に区別された主要なモレーンの地平線が存在しており、これは地方、通過地、遠方の供給地からの小石や岩石と重いロームの組み合わせを表している。 例えば、ロシアのヨーロッパ地域では、スカンジナビアと北ウラルの氷河センターが不規則な物質の供給源であった[Markov and Velichko, 1967]。氷河の拡大は、全球温度の低下、緯度温度勾配の増加、大気・水圏循環の増加、サイクロンや高気圧の進路の変化を引き起こした。その結果、水分量の増加と乾燥のゾーンも変化し、氷河期には気候の乾燥度が全体的に上昇しました。 海からの水の取出し（高緯度での蒸発や降雪）を犠牲にして氷河が発達すると、その水位は100～150m低下し、陸地面積は大幅に増加しました。しかし、19世紀の初めには、これらのデータはまだ知られておらず、山の中や高台にある特徴的な陰影を持つ不規則な岩石やモレーン状の尾根全体の発見は、世界の聖書の洪水の水の影響で説明されていました。 1920年代と1940年代にこれらの現象を氷河と結びつけた最初の人々は、スイスの科学者I. Venetz、J. CharpentierとL. Agassizでした。彼らはアルプス山脈にある現代の山岳氷河の影響の痕跡を直接観察することができたことで、この現象を容易にしたと考えられています。 *** 氷河が堆積した土砂が不規則に堆積しているという説明は、聖書の洪水説や1833年にC.ライエルによって提唱されたドリフト説と同様に、長い間抵抗されてきました。この説によると、岩石は氷山の漂流によって各地に運ばれ、氷山が溶けて堆積したと考えられています。 これは大洪水の概念にも合致していました。とはいえ、氷河期説が浸透しつつありました。特にL.アガシズは、当時大きな権威を誇っていたイギリスの科学者W.バックランドとC.ライエルに、彼の正しさを納得させることができました[Imbri, Imbri, 1988]。主著『氷河の研究』[A Study of Glaciers] [Agassiz, 1840]の出版後、彼はアメリカに移住し、彼の見解を広めることに成功しました。関連する引用文の中でアガシズの破局論への傾倒を指摘したK.K. Markov [1986, p.63]によると、彼の理論の要点は次のようになっています。 "1.アルプスでは、古代の氷河が山の麓まで降りてきた。当時のアルプスは氷の海に似ていた。"この氷の海は、古代の氷の流れを四方八方に送り込み、大きな谷を通ってスイスやイタリアの平原へと下っていった。" 2. アルプスを越えて、「地球は北極から北半球の大部分を覆う氷の地殻に覆われていた」。この氷河理論の発展の第一段階の簡単なレビューでは、古代氷河の概念の発展に現れた科学的知識の過程の二つの特徴を指摘したい。 第一は、新しい表現のために戦う必要性と関係しています。それについての本[Imbri、Imbri、1988、p.43]では、このように言われています。"英国の地質学者の大多数が本当に氷河理論を受け入れる前に、それはまだ20年（1840年以降- V.B.）を経過しています。 今ではその価値が明らかになっているアイデアのシステムが、なぜこのような強い反対に遭遇したのでしょうか？ これに答えるのは簡単ではありません。それは、新しいものを抵抗なく受け入れない人の性質、特にそれが古くからの科学的真理や宗教的信念に反する考えであればなおさらである。それなのに、アガシズの理論はその両方に挑戦した。 この場合の理由は、宗教というよりも、科学的正統性と同一視されがちな古いドグマへの固執である。科学的認識のプロセスの第二の特徴は、常識の必要性に関するものである。なぜならば、私の見解では、最も「予期せぬ洞察」や一見幻想的に見えるアイデアであっても、それには論理があり、最終的には、論理的に構築された理解しやすい推論の連鎖を含む常識に基づいているからである。 これに関連して、アルプスで J. シャルパンティエに起こった奇妙な出来事を、本[Imbri, Imbri, 1988, p. 25]の中で鮮やかに再現してみたいと思います：「シャスリーとリュルゲルンの谷を通る途中、私はブルニッヒの道でマイリンゲンから来た年配の伐採者を見かけた。私たちは一緒に歩いて、しばらく話をしました。 私が道の端に着いて、大きな花崗岩の玉石を調べ始めたとき、彼は言った。"ここにはこのような石がたくさんあるが、それは地元のものではなく、遠く離れたグリムゼルから来たもので、ここには全く存在しないガイスベルク花崗岩でできている。この石がこの地域にあることをどうやって知ったのかと尋ねると、彼は迷うことなく答えてくれました。 "グリムツェル氷河が運んできて、谷の両側に堆積させたのです。グリムゼル氷河が運んできて、谷の両側に堆積させたんだ。過去にはベルンまで到達していたはずだが、水が谷底からこのような高さまで岩石を引きずってきたわけではない。ヨーロッパのロシアと北アメリカのこの栄光の老人」。 ポケットに入っていた原稿のことを 知らないはずがない そして、その中には、彼の仮説の裏付けがあったのだ！この会議は、L.アガシを含むほとんどの科学者が、まだ氷河説を否定していた時期に行われたことを付け加えておかなければなりません。 氷河説の発展の次の段階である19世紀後半にも、このような意見交換が活発に行われました。第一段階を主にアルプス山岳氷河説の発展段階とするならば、第二段階では、大陸氷河説の地理的に証明可能な実証的根拠が大きく拡大しました。 その範囲は、中・東欧、スコットランド、スカンジナビア、シベリア、北米の広大な地域に及びました。外国人科学者の中でも、スコットランド人のJ. Geikie、スウェーデン人のO. Thorel、アメリカ人のD. Denaが理論の発展に大きく貢献しました。 特に重要なのは仕事[Geikie, 1874]であった。この著作は、J. Cuvierのカタストロフィズム（大洪水説をもたらした）の考えを強く批判し、またドリフトの理論を否定した。J. Geikieは、氷河の多重性について非常に重要な結論を出した最初の一人です。より正確には、彼は一つの間氷期が確実に確立されていると考え、いくつかの古い間氷期の存在とそれに伴う氷河の存在を認めました。 我が国については、K.K.マルコフ[1986, p. 83]によると、次のように述べています。"ロシアにおける大陸氷河の理論の発展には3つの段階があります。第一段階。古代氷河の大陸性の理論がロシアで表現され、正当化された。K.F.Rulie - 1852年、G.E.Schurowski - 1856年、F.B.Schmidt - 1871年、P.A.Kropotkin - 1873-1876年。 第二段階。1880年代半ばまでに、ロシアでは大陸の氷河の理論が完全に支配的になりました。 第三段階。古代の氷河の広がりの規則性が明らかにされました。ロシアの研究者たちは氷河の広がりの特殊性と発展条件に注目しています。このように、モスクワ大学のK.F.ルリエ教授とG.E.シュクロフスキー教授の名前に関連したロシアにおける氷河理論の発展の始まりは、ヨーロッパよりも遅かったが、それにもかかわらず、より深いものであった。 例えば、G.E.シュクロフスキーは、早くも1856年にロシア平原の氷床面積の計画を発表していますが、これは一般的には、現在認められている最大氷期の境界線の概要を示しています。クロポトキンの最初の著作は、『氷河期の研究』と題され、1876年に出版されました。 これは、シベリア、フィンランド、スウェーデンでの著者自身の広範な研究と、他の研究者の一般化されたデータに基づいています。P.A. Kropotkinは、J. Geikieと実質的に同時期に、また彼とは独立して、洪水仮説と流氷説（C. Lyellの流氷説）に反論しています。 このように、地理学会での報告書の中で、彼は次のように述べています。"ロシア中北部に散在しているすべての岩石は、フィンランドから氷河によって運ばれてきたものであり、これまでほとんどの場合、流氷ではないと考えられています。 ゲイカとは異なり、クロポトキンはこの問題の物理的、地理的側面にもっと注意を払っていました。例えば、彼は氷の物理的性質を詳細に検討し、まず氷の移動の過程を説明することを目的としています。P.A. クロポトキンは、シベリアの大陸性気候が乾燥しているために氷河化に不利であることを最初に指摘しました。K.K. Markov [1986, p. 74]は、P.A. Kropotkinの研究の主な成果を次のように定義しています： 「だから、P.A. Kropotkinの主な研究では、P.A. Kropotkinは大陸の氷河の理論を展開している。彼は、「厚さ千メートル、二千メートル、三千メートルの大規模な氷床」について書いていますが、それは「その国のどのような高台にあっても」、融解の増加または高台によって置かれた限界まで広がっていました。 このようにして、19世紀の終わりまでに、大陸氷河説の立場は実質的に確立されていました。広大な陸地の氷河化のプロセスは、単独で考えるのではなく、他の自然の変化（海面の変動、地球の個々の地域に特有の多様な気候変動など）と関連して考えられるようになりました。地質学的に過去に一度以上の氷河が発生していたことを証明することは非常に重要であった。 1.2 氷河期の存在を理論的に説明する試み 地質学的過去における氷河の存在についての考えの発展は、この現象を理論的に説明しようとする多くの試みにつながってきた。M. Schwarzbach [1955, p. 214]は次のように書いています：「...気候仮説の真の開花は『氷河期』の発見から始まった。 このような顕著な気候変動を説明するために、50以上の「氷河期理論」が提案されてきた。このように、この時期から気候変動の理論は非常に信頼性の低いものとなっています。このことは、同じ現象が全く異なる方法で説明されているという不思議な事実によって最もよく示されています。 このように、クロールとピルグリムによれば、氷河の発達は厳しい冬に好まれたが、ケッペンによれば、穏やかな火山の噴火によってもたらされたとしている。以前は、氷河期が山岳形成のプロセスに続くと考えられていましたが、フィリッピとシルマイセンはこの関係を逆に解釈し、氷河期の結果として造山を説明しました。 Wundtらは湾岸流の進路の変化を氷河期の原因と考え、Bermanらは湿度上昇に寄与する湾岸流が氷河期全般の主な原因であると考えています。氷河期の存在を完全に否定し、このテーマで収集されたすべての事実が気候変動を示しているとは考えない研究者さえいる[Sandberg, 1943]。半世紀以上前にM. Schwarzbachが言ったことは、今でも部分的には正しいことであり、特に原生代と先カンブリア紀の氷河期の存在を説明する仮説を検討する場合には、特に有効である[Avsiuk, 1996; Barenbaum and Yasamanov, 2001; Budyko et al.] 第四紀の氷河を説明するために提案されてきた比較的最近の理論のうち, 20世紀後半に広まったいわゆる確率的気候理論に注目すべきである. Imbri, Imbri, 1988, p. 74]では、この理論は次のように説明されている。 "その基本的な前提は、気候の最も原始的で最も深い性質の一つが大規模な変動であるという仮定である。短い時間スケールでは、気候特性のランダムな変化が月から月へ、年から年へと起こることが知られている。確率論はまた、研究対象となる時間間隔が長いほど、これらの変化の振幅が大きくなることを主張しています。 また、隣り合う数十年の間に観測される気候の違いは、通常、同じ数十年の中で隣り合う年の違いよりも大きいという事実にも言及されています。この理論では、この傾向は永久に維持されると仮定しています。つまり、より長い時間間隔で観測された場合、観測された変化の大きさは継続的に増加すると仮定しています。そしてもちろん、このすべては洗練された数学的な議論によって裏付けられています。明らかに、確率論は、一般的に言えば、気候変動は因果関係に基づいて決定され、規則的に相互に関連した一連の出来事であると仮定する決定論的な理論と対立している。 しかし、例えば、約5000万年に及ぶ新生代の冷却を考えてみましょう。これは単調なものではなく（すなわち、地球の温度低下の過程では、冷却と温暖化の両方の事象がありました[Velichko 2002]）、約10万年続く、枯れ間氷期型の更新世の最も重要な周期的な気候変動をもたらしました。 もし我々が更新世の地球規模の気候変動の原因を知らないのであれば, 新生代の冷却の正確な原因は未だに不明なので, 新生代の気候変動の説明は, 原則として決定論的アプローチと確率論的アプローチの両方から試みることができるだろう. 私は決定論的アプローチの方が好きですが、新生代冷却の理由や他の乾生代氷河期の理由が見つかることを期待しています。しかし、決定論的アプローチの場合でも、問題の変化の間のランダムな気候変動の存在を完全に排除することは不可能であると思われます。 しかし、この場合の確率的変化は、従属的な性質のものである。特定のアプローチが正しいかどうかの基準は、いつものように、実践、すなわち、理論的な結論と経験的なデータとの整合性の評価です。これに関連して，例えば，本[Dobrovolsky, 2002]に記載されている「氷河サイクルの動的-静的モデル」を用いた結果を考えてみましょう。 この本の201ページには、「数千年、数万年という時間スケールでのプロセスの研究は、地球科学における確率的（確率的）プロセスの基本的な役割についての仮説を適切な材料で検証することができ、したがって、現代のプロセスの研究における確率的（確率的）アプローチの有効性を改めて確認することができます」と述べられています。さらに、古環境研究は、使用されるモデルの性質とその適用可能性の時間的限界についての具体的な仮説を検証する機会を提供している。 著者は更新世の氷河循環の決定論的な説明について、次のような見解を示しています[Dobrovolsky, 2002, p. 202]。"これらのサイクルの理由はまだ議論の余地がある。最も広く知られている説は、ミランコビッチの説で、彼は太陽の周りを回る地球のパラメータの周期が似ていることによる日射量の変化と氷河の周期を結びつけた。 しかし、ミランコビッチの理論における日射量の周期的変化は非常に小さく、地球の殻の巨大な変化を説明するために、様々な研究者が日射量の周期的な「信号」を強めるメカニズムやモデルを提案しています（斜線は私のものです - V.B.）。 原則として、提案されたメカニズムは、複雑な非線形フィードバックを含む決定論的なものです。これらの理論の明らかな欠点は、提案されている気候システムのモデルは、前述の複雑なメカニズムを含んでいるため、現在の気候状態を推定することさえ不可能な多数のパラメータ（例えば、深海の垂直方向の熱交換係数や氷床内部のプロセスのパラメータ）を必要とすることである。 我々は、プロセスの性質に関する最小限の仮定を必要とする、はるかに単純で、我々の見解では、より自然な氷河サイクルのモデル化アプローチを提案している。  図1. モデル中の氷量の平均変化(1)、基準値の変化(2)。10万年周期の外部励起実験。図は[Dobrovolsky, 2002]より引用）。 提案モデルを用いて得られた全球氷量の変化を図１に示す（査読付き出版の図５．同書では、得られたデータについて以下のように説明している。 "図5.5は日射量のミランコビッチ変化によるモデル励起実験における氷量の変化を示している。小さな外部信号の複雑な増幅機構を仮定することなく、このモデルが100,000年周期の振動を再現していることが明らかである」と述べています。ミランコビッチ日射変動」については, 第一に, ミランコビッチ日射曲線には10万年周期を持つ成分が存在しないこと(後述)である. 第二に, 私の考えでは, 「100,000年」更新世変動と直接関係する偏心変動には厳密な周期性がありません. この点、特に洪積世の主要な気候周期の期間は、経験的なデータによれば、約7万年から12万年の間で変動しています。 このように，モデルの結果は経験的なデータとは一致しません．一方で, おそらく専門外のモデラーである私は, "提案されたモデルの出力信号が外部からの励起信号と正確に一致し, その周波数と明らかに位相を反映しているとしたら, そのモデルの確率性はどうなるのだろうか? この質問は、1982年に同様の結果を得たC. Nicolisの方が当てはまるかもしれません）。S.G. Dobrovolskyが繰り返し行っている、「複雑な増幅メカニズム」の存在なしに、つまりフィードバックの影響なしに、地球全体の氷の体積が100,000年単位で変動する可能性があるという仮定は、厄介なものです。 一方で、彼の結論は、100年以上の歴史を持つ多くの理論的・実証的研究の結果と矛盾しており、非常に疑問が残るものです。これらの研究は、更新世の古気候の変化を、著者自身が言うように、地球の軌道要素の変化に起因する（正のフィードバックの影響を受けない）「非常に弱い」直接的な日射変動では説明できないことを示してきたのです。 他方，ドブロヴォルスキーがこれらの研究結果を否定しているのにもかかわらず，なぜこれらの研究結果に言及しないのかは明らかではありません。結局のところ、それらは広く受け入れられており、多くの人々がそれらに仕事と労力を投じており、もしそれらの研究に矛盾や誤りがあるのであれば、得られた結論を無視して自分なりの解決方法を提案する前に、それらの誤りを示す必要があるからです。 もちろん、アルベドの変化、大気や水球循環の変化、大気中の温室効果ガスの存在などによる地球のエネルギーバランスの変化を考慮せずに結果を得ようとするのは誘惑的である。しかし、常識的に考えて、後者の変化を研究する際に、気候に影響を与える要因を無視することはできません。 これに関連して、この場合の動的-静的モデルを用いた場合の結果は、実際の経験的データを用いることであらかじめ決められているという感覚がある。したがって、モデル [Dobrovolsky, 2002, pp.202-204] は、全球氷量の上限値と下限値、ランダム増分基準のパラメータ、モデルの時間ステップを、特に「古気候復元データから」得たものを使用している。 ここでは、このモデルが（その確率的な性質を考えると、おそらく予想されるべきであろうが）M.I. Budyko [1977, p. 86]によって示された数値気候モデルの要件と矛盾していることを思い出すのが適切であろう。 "第一の要件は、モデルが個々の気候要素の分布、特に気候変動の過程で大きく変化する要素についての経験的なデータを含んではならないということである。 第二に、モデルは、温度場に顕著に影響を与えるすべてのタイプの熱流入を現実的に考慮すべきであり、エネルギー保存の法則が適用されるべきである。 第三に、モデルは気候の異なる要素間の主なフィードバックを考慮しなければなりません。氷河サイクルの動的-非弾性モデルを用いた場合のもう一つの結果について触れます。それは、[Dobrovolsky, 2002, p.208]という事実に関連しています。 "古地理学の専門家によれば、数値的に再現された氷河マップや他のモデルの結果は、遠い過去の再構築された状況とその個々の特徴を現実的に再現している[Selivanov, 1996]。これらの氷河マップによると、200m以上の氷河はヨーロッパと北米の大部分だけでなく、シベリア、沿海州、アラスカのすべてを覆っています。 しかし、古地理学の最も有能な専門家であるK.K. MarkovとA.A. Velichko [1967]の意見によると、後者の3つの地域のほとんどは氷河期には氷がなかったとされています。このように，S.G. Dobrovolskyの発表した特別な例は，更新世の周期的な氷河を説明する上で，気候変動の確率論的モデルを支持するものではありません。 特に、氷河期を説明するために、天文学的な性質を持つ多くの仮説が提案されていることに注目しています。氷河は太陽定数の変化の可能性、太陽系が銀河系の中心を移動する際に宇宙塵の流れに巻き込まれること、地球の赤道面と黄道面の傾斜角が過去100万年よりも著しく大きく変化していること、地球の軌道の要素の周期的な変化による日射量（地球に入射する太陽放射）の変化などと関連しています。 しかし、これらの仮説の多くはまだ検証可能なものではない。例えば、V.F. Chistyakov [1997, p.5]は次のように述べています。"100年から25億年までの広い時間間隔で、太陽の物理的変動が気候変動に及ぼす影響を追跡してきたが、どの場合も次のように見える：太陽の活動と輝度の増加は、気候の温暖化を伴う。特に彼の本では、この結論を裏付ける2つの例が紹介されている。 第一は、著者が述べているように、計器観測によると、太陽活動の増加に伴って [Chistyakov, 1997, p. 118] "11 年周期が短くなり、地球の気候は温暖化する；太陽活動が低いと周期の長さが長くなり、気候は寒くなる" という事実に関連している。 したがって、「11年周期」の短い周期や長い周期に支配された長い時間間隔は、それぞれ温暖な気候や寒冷な気候に特徴づけられると予想するのが論理的である。図2は、[Chistyakov, 1997, 図10.6]のデータを借用して、過去750Maの間の11年周期の変化を、その期間の氷河期と間氷期とを比較したものである。 図10.6]では、「長いサイクルは氷河期に対応している：T = 11.5-12.0年、短いサイクルは間氷期に対応している：T = 10.0-10.5年」としています。しかし、著者は新生代とペルモ-炭素冬期の氷河期エポックを取り上げていますが、そうでなければ、過去7億5千万年の氷河期エポックの年表についての現代の考え方との対応はかなり弱いです[Chumakov, 2001]。 特に、図２ではオルドビス紀の氷河期が区別されていませんが、これだけの精度で区別された太陽活動の時期と、これだけ遠い時間間隔（本書では過去 25 億年分のデータが引用されています）での堆積物中のサイクルの妥当性を考えれば、太陽物理学に携わる研究者にとっては非常に有用なデータとなるでしょう。2つ目の例は、南極のボストーク基地で掘削された氷柱の中の宇宙起源ベリリウム同位体10Beの濃度と重酸素同位体18Oの含有量の過去14万年の変化を比較したものです。  図2. 過去7億5千万年間の太陽サイクルと比較したリボン粘土サイクルの平均持続時間の変化。点と十字はデータの種類の違い。C - 新生代、P-C - ペルモ-炭素層、EoC - 先カンブリア氷河期。図は[Chistyakov, 1997, 図10.6. 18Oの含有量の変化は気候の変化を反映しているのに対し、10Beの含有量の変化は太陽活動の変化を反映しているとチスティヤコフは主張している。したがって、彼は、この2つのパラメータの変化が似ていることを、太陽活動が氷河-間氷期サイクルにおける地球規模の気候変動に決定的な影響を与えている証拠と解釈している。 しかし、氷柱内の10Be濃度（試料1グラムあたりの原子数）は、実際には地球磁場の大きさ、大気循環の強さ、そして最も重要なことは、[Yiou et al., 1985]の著者たちが、V.F. Chistyakovが言及している10Be濃度の変化、すなわち降雪速度に関連した氷の厚さの降着速度に関連したものに依存している。暖かい時期には、海面からの蒸発が激しくなるため、降水量（雪）が増加し、その結果、氷の堆積速度も増加します。その結果、ベリリウムの濃度が低下します。 したがって、氷河期には、カラムサンプリング地点での氷の蓄積率が低下し、氷中の10Be濃度が上昇する。このように、後期更新世の全球的な気候変動と太陽活動の変動との関連性に関するV.F. Chistyakov [1997]の主張は立証されていない。 18ページに掲載されている天文学的仮説の中で、軌道による日射量の変動に関連した仮説は、最も生産性が高いことが証明されました。この仮説は、過去100万年の地球規模の気候変動を説明する上で最も大きな発展を遂げ、古気候の天文学的理論として知られるようになりました。 しかし、他の天文学的仮説が氷河の存在を説明するために使われる機会を失ったわけではないので（オルドビス紀、ペルモ-炭素紀、新生代の氷河など）、軌道の変化に関係する説は、より論理的には軌道古気候説と呼ばれています。氷河の軌道仮説は1842年にフランスの数学者J. Adhemarによって初めて提唱された[Adhemar, 1842]。彼の理論を論じる前に、まず地球の軌道の変化が地球の気候にどのような影響を与えるのかを考えてみましょう。 1.3 地球の軌道要素の変動が気候に影響を与えるメカニズム 地球を含む太陽系の惑星は、太陽の周りを楕円軌道で回っていることを、早くも12世紀にケプラーによって発見されました。太陽は楕円軌道の一つの焦点にあるため、地球が1年に1回自転する間に地球と太陽の距離が変化します（図3）。地球の軌道の中で太陽に最も近い点を近日点、最も遠い点を遠日点と呼びます。 また、地球は自転していて、昼と夜が変わっています。地球は太陽の熱を受けていることが知られていますが、低緯度の方が高緯度よりも多くの太陽熱を受けています。これは、単位面積あたりに吸収される太陽エネルギーが、問題の表面への太陽光線の入射角の正弦波に比例するためです。太陽の光は赤道域で最も急峻に降り注ぎ、極域で最も緩やかに地表に降り注ぐので、前者が最も温暖で後者が最も寒冷な気候条件となります。地球の自転軸が太陽の周りを回る地球の自転面（黄道面）に垂直だとすると、次のようになる。 地球の両極の日射量は年間を通じてゼロであり、地球の両半球は太陽から等しく加熱され、地球に到達する日射量は、地球と太陽の距離の二乗に反比例して年間を通じて変化し、地球が近日点を通過したときに最大になり、近日点を通過したときに最小になる。しかし、地球の軸は黄道面に対して直角に23.5度傾いており、これが季節の日射量のコントラストを大幅に増大させており、これが現在のエポックの季節の変化の主な理由であり、逆半球では反位相になっている。太陽に面した半球は、"影 "の半球よりもはるかに多くの太陽熱を受け取ります。特に高緯度地域では、夏の半年間、一方の半球では高緯度地域で極昼が、もう一方の半球では冬の半年間、極夜が同時に極夜になることで表現されるように、大きなコントラストが観測されている。 半年後、地球の公転に伴い、太陽に対して半球が入れ替わります。日陰の半球は、より多くの熱を受けることになります。これは夏の季節への移行を示し、最初の半球はそれぞれ冬を経験することになります。北半球の天文上の冬は、北極が太陽から最も偏向したとき、つまり、地球の中心と北極を結ぶベクトル（地球軸ベクトルと呼ぶことにする）の黄道面上の投影が、地球と太陽を結ぶ線の延長線上にあり、太陽とは反対方向に向いているときに始まる（12月22日）。この日は12月22日（図3）で、日照時間が最も短くなることから冬至の日と呼ばれています。この日、太陽は地平線上に最も低く昇り、北半球を最もかすかに暖めます。したがって、太陽に面する南半球の温帯低緯度地域では、12月22日が一年で最も長い日で、この日は夏至と呼ばれ、天文学的な夏の始まりを告げる日となっています。  図3. 北半球の地球の公転・分点・夏至。矢印は地球の動き（斜線の円）を示しています。 北極点から見たときの軌道 12月22日に地球が通過する地球の軌道上の点は、その年の新しい季節が始まる、いわゆるカーディナルポイントの一つです。その半年後の6月22日には、地球はその反対のカーディナルポイントに到達し、北半球で夏が始まり、南半球で冬が始まることになります。この位置では、地球の軸ベクトルの投影が太陽に直角になり（図7参照）、北半球が最も日が長くなります。もう一つの秋と春は、地球の軌道上で、地球と太陽を結ぶ線に対して、地球の軸のベクトルが垂直になる地点に対応しています。3月21日と9月23日の2つのポイントでは、地球上のどこにいても昼夜の長さが同じであることから「等差点」と呼ばれています。 北半球では、3月21日（春分点）が春分点、9月23日（秋分点）が秋分点となります。図3を見ると、春から夏にかけての地球の軌道の長さが、秋から冬にかけての軌道の長さを上回っていることがわかります。したがって、北半球の夏と春の長さは、秋と冬の長さ(冬の半年)を(現在は約7日)上回っています。しかし、地球の軌道の形も、宇宙空間での地球軸の向きも、変わらないわけではなく、地質学的な時間スケールで変化しています。 宇宙空間における地球の軸の向きの変化を発見したのは、2千年以上前に生きた古代ギリシャの天文学者ヒッパルコス（ニカイアのヒッパルコス）の名にちなんでいます。その後、18世紀には、フランスの数学者J.D'Alambertが、地球の軸の向きの変化が、月と太陽の重力の地球への影響によって説明される「プリセッション現象」と関連していることを示しました。その結果、地球の軸は、止まっているオオカミの軸のように、「固定された」恒星に対して円錐形の動きをしています。 この場合、地球の軸の北端は、北極から見た場合、25.7千年の間、時計回りに完全に一回転します。また、ラグランジュ、ラプラス、ルブリエなどの著作では、太陽系の他の惑星からの地球への重力の影響が、地球の軌道の楕円の長軸（頂点線）の偏心と宇宙空間での方向の変化、黄道面に対する地球の軸の傾斜角度の変化をもたらし、それによって宇宙空間での位置が変化することが示されている。 このように、地球の軌道の形や宇宙空間での地球軸の向きを決定し、地球に降り注ぐ太陽放射（日射）に影響を与える3つの軌道要素は、19世紀にはすでによく知られていた（これらのデータは時を経て明らかになった）：偏心度e、黄道面に対する地球軸の直角に対する傾斜角、地球軸の前傾（precession）である（図4）。偏心度eは地球の楕円軌道の伸びの度合いを表す。  これは次の式で計算される。 *** ここで a と b は楕円の半長軸と短軸である。この式から明らかなように、円軌道では a = b のとき e = 0、楕円が直線に退化すると (b = 0) e = 1 となる。天体力学の法則[Milankovitch, 1939]によれば、偏心量が変化しても地球の軌道の半長軸の長さ a は第一近似では一定なので、例えば半長軸の長さ b を減少させると e は増加する。  図4. 地球の軌道の変化と宇宙空間における地球軸の向きを特徴づける地球の軌道要素。楕円形の地球の軌道の伸びの程度は偏心度eで表され、aとbは地球の軌道の楕円の半長軸と短軸の長さである。軌道が円形（a=b、太陽（S）が円の中心にある）の場合、e=0となり、楕円の伸び（およびeの増加）は、半長軸bの減少によるものであり、半長軸は変化しない。実際には、e が変化しても、太陽の位置は実質的には変化せず（S1 と S2 は整列しているはず）、地球の軌道の焦点に留まり、太陽に対してずれている。この角度は、過去100万年の間に22と24.5の間で変化しています。矢印は、宇宙空間における地球の軸の方向（北緯方向）の年差変化を示しています。すなわち北が一番上にある。破線は黄道面に垂直である。     |