Открытие ледниковых эпох началось с ученых, которые, отправившись в отпуск в горы Европы, посетили долины ледников.

Шимпер полагал, что камни – свидетельства ледникового периода. Он поделился своими соображениями с другом, швейцарским ученым Луи Агассисом, и они стали работать вместе. В 1837 году Шимпер ввел термин «ледниковый период» для обозначения мирового оледенения, в этом же году Агассис представил их теорию Швейцарскому натуралистическому обществу. Теория была встречена в штыки, так как противоречила общепринятому представлению, что мир со времени своего огненного сотворения постепенно остывал. Агассис решил доказать, что критики их теории не правы, и в 1840 году опубликовал «Исследования ледников», не упоминая ни Шимпера, ни кого-либо другого. Это привело к ссоре двух друзей. Теорию полностью приняли только в 1875 году, когда вышла книга Джеймса Кролла «Климат и время в их геологической связи».

Циклы Миланковича

В 1920-х годах сербский геофизик Милутин Миланкович предложил теорию циклов, возникающих при колебании вращающейся вокруг своей оси Земли, а также от ее постепенного сдвига по орбите. Эти явления усиливают действие друг друга. За тысячи лет они создают циклические колебания количества солнечного света, достигающего Земли. Результатом являются ледниковые эпохи и суровые климатические условия.

Атмосферные фронты

Погодные изменения происходят, когда сталкиваются разные по температуре воздушные массы. Место их столкновения называют фронтами – относительно современная идея, уходящая корнями в далекое прошлое.

Советская метеорологическая карта показывает область высокого давления над западной частью России и Северной Европой. Области высокого давления связаны с теплыми атмосферными фронтами.

Синоптики в своих прогнозах часто употребляют выражение «атмосферный фронт». Это понятие закрепилось в 1920-е годы, по большей части благодаря метеорологам норвежской школы, которые были прекрасно знакомы с непогодой. Однако ключевая идея была сформулирована еще в 1841 году Элиасом Лумисом: такие погодные явления, как дождь или град, возникают, когда стена теплого влажного воздуха встречается с зоной холодного и сухого воздуха, идущей ей навстречу. Лумис был математиком, поэтому неудивительно, что в те времена метеорологи не обратили на его идею должного внимания.

В своей книге «Трактат по метеорологии» 1880 года Элиас Лумис описал жизненный цикл водяного смерча (торнадо в океане), состоящий из пяти этапов: формирование темного пятна на поверхности воды, спиральный узор на воде, формирование каскада у основания водяного смерча, развитие видимой конденсационной воронки и, наконец, разрушение вихря.

Воздушные потоки

Атмосферные фронты наиболее активны к северу и югу от тропического и экваториального поясов. Холодные фронты движутся с запада на восток, в то время как теплые – к Северному или Южному полюсам. Холодные фронты, подгоняемые более плотным воздухом, чем теплые, перемещаются быстрее и несут с собой проливные дожди. В свою очередь, при прохождении теплых фронтов выше вероятность образования тумана.

Геохронологическая шкала

В середине XVIII века идея о том, что горные породы и содержащиеся в них окаменелости рассказывают о геологических событиях прошлого, устоялась окончательно. В 1841 году Джон Филлипс обобщил все имеющиеся сведения, чтобы полностью воссоздать историю нашей планеты.

Джона Филлипса воспитывал дядя Уильям Смит, известный британский геолог.

Работы Стено, Кювье и Мантелла (и многих других ученых) позволили накопить внушительный объем знаний об относительном возрасте разных пород. На Филлипса больше всего повлияла работа Уильяма Смита, горного инженера, ставшего геологом. Он был дядей Филлипса по материнской линии и обучал племянника картографии. Филлипс сделал карьеру палеонтолога и куратора в университете, а в 1840 году он участвовал в геологическом исследовании Великобритании. Тогда он заинтересовался палеозойскими (что означает «древняя жизнь») окаменелостями. Через год Филлипс опубликовал первую геохронологическую шкалу. Он разделил прошлое планеты на периоды: самым древним был палеозойский; более поздние окаменелости, такие как останки динозавров, принадлежали веку рептилий; за ним шел век млекопитающих, и, наконец, наше время. В дальнейшем Филлипс ввел новые термины: век рептилий назвал мезозойским периодом («средняя жизнь»), а век млекопитающих – кайнозойским периодом («новая жизнь»).

До Филлипса прошлое делили на отрезки по разным признакам. Одна из схем, предложенная Гидеоном Мантеллом (который обнаружил первого динозавра) включала в себя век рептилий.

Современная шкала

Система, разработанная Филлипсом, легла в основу современной геохронологической шкалы. Три периода, выделенные ученым, теперь называются эрами, эры разделены на 12 периодов с характерными ископаемыми находками. Семь более ранних эпох включают в себя историю Земли до возникновения сложных форм жизни.

Руководство по минералогии

В 1848 году американский геолог Джеймс Дуайт Дана опубликовал «Руководство по минералогии», первый справочник, дающий исчерпывающую информацию о минералах, встречающихся в природе.

Оригинальная диаграмма из «Руководства по минералогии» Даны показывает разнообразие форм кристаллов в минералах.

Горные породы – это, по сути, комплекс минералов. Если понять физико-химическую природу этих соединений, можно догадаться, как они образовались. Сложность заключается в том, чтобы отличить один минерал от другого, особенно когда они представляют собой мельчайшие крупицы в камнях, – это не только целая наука, но еще и искусство. Книга Даны была первой попыткой проникнуть в этот сложный мир. В книге каждый минерал определяется по нескольким характеристикам – от цвета и твердости до кристаллической структуры и химического состава. К нашему времени на смену методам Даны пришла классификация минералов Никеля-Штрунца.

За пределами континентального шельфа