原題は『Climatic Changes: Their Nature and Causes』、著者は Ellsworth Huntington と Stephen Sargent Visher です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに深謝いたします。
　図版は省略しました。索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「気候変動：その性質と原因」の開始 ***
転写者注：原​​文の綴りは可能な限り原文に忠実に再現しましたが、明らかな誤字は修正しました。原文中の負の温度を表すエンダッシュは、温度を標準化するためマイナス記号に変更しました。

気候変動
その性質と原因
セオドア・L・グラスゴー
を記念して設立された財団発行
同じ著者の他の書籍
エルズワース・ハンティントン
気候の歴史的脈動に関する知識の発展を示す4冊の本
『アジアの鼓動』ボストン、1907年。
トルキスタン探検。1903年の探検隊。ワシントン、1905年。
パレスチナとその変容。ボストン、1911年。
乾燥アメリカにおける気候要因の図解。ワシントン、1914年。
気候が人間に与える影響を説明する 2 冊の本。
文明と気候。ニューヘイブン、1915年。
世界大国と進化。ニューヘイブン、1919年。
地理学の一般原則を説明する 4 冊の本。
アジア：地理読本。シカゴ、1912年。
レッドマンの大陸。ニューヘイブン、1919年。
人文地理学原理（S.W.クッシング共著）。ニューヨーク、1920年。
ビジネス地理学（FEウィリアムズと共著）。ニューヨーク、1922年。
本書の補足資料。
地球と太陽：天気と太陽黒点に関する仮説。ニューヘイブン。印刷中。
スティーブン・サージェント・ヴィッシャー
南ダコタ州の地理、地質、生物学。バーミリオン社、1912年。
サウスダコタ州北西部の生物学。バーミリオン社、1914年。
サウスダコタ州の地理。バーミリオン社、1918年。
インディアナ州の地質ハンドブック（他共著）。インディアナポリス社、1922年
。オーストラリアと南太平洋のハリケーン。メルボルン社、1922年

気候変動
エルズワース・ハンティントン著

『その性質と原因』

イェール大学地理学研究員
スティーブン・

サージェント・ヴィッシャー

インディアナ大学地質学准教授

ニューヘイブン・
イェール大学出版局
ロンドン：ハンフリー・ミルフォード：オックスフォード大学出版局
MDCCCCXXII
著作権1922
イェール大学出版局
1922年出版
セオドア・L・グラスゴー記念碑
出版基金
本書は、エール大学出版局がセオドア・L・グラスゴー記念出版基金から出版した5冊目の出版物です。この基金は、1918年9月17日、エール大学への匿名の寄付によって、飛行少尉セオドア・L・グラスゴー海軍少尉を記念して設立されました。グラスゴー少尉はカナダのモントリオールで生まれ、トロント大学付属学校とキングストン王立陸軍士官学校で教育を受けました。1916年8月、イギリス海軍航空隊に入隊し、1917年7月、イギリス航空軍第22航空団第10飛行隊に所属してフランスに赴きました。1か月後の1917年8月19日、イープル戦線で戦死しました

地球進化の重要な問題について明快かつ巧みに論じたシカゴ大学の

トーマス・クローダー・チェンバーリン氏に、 本書の執筆に最も刺激を与えた要因の一つである。

聞いた話です が、私はこれを手放すのではなく、少しの間だけ大切にしていたいのです。低地地方（どの地方かは分かりませんが）では、35年ごとに同じような年と天候が繰り返されると言われています。大霜、大雨、大干ばつ、暖冬、暑さの少ない夏などです。彼らはこれを「最盛期」と呼んでいます。私があえてこのことを言及するのは、逆算してみると、ある程度の一致が見られたからです。

フランシス・ベーコン

序文
統一性は、おそらく現代科学の基調と言えるでしょう。これは時間における統一性を意味します。なぜなら、現在は過去の発展であり、未来は現在に過ぎないからです。これはプロセスの統一性を意味します。なぜなら、有機と無機、物理的と精神的、精神的と霊的の間には、明確な境界線がないように見えるからです。そして、現代科学の統一性は、協力への傾向の高まりも意味します。科学者たちは、協力することで、そうでなければ隠されていたであろう多くのことを発見するのです

本書は、これらすべての点で、統一性に向かう現代の傾向を例示している。第一に、これは『 地球と太陽』の姉妹書である。前書は気象の原因について論じているが、現在の気象を考察すれば、ほぼ必然的に過去の気候の研究につながる。したがって、この 2 冊はもともと 1 冊として書かれ、便宜上分けられたにすぎない。第二に、自然の統一性は非常に強いため、気候変動などの主題を検討する場合、地殻変動などの他の主題を避けることはほとんど不可能である。したがって、本書は気候変動について論じるだけでなく、地震の原因を考察し、気候変動が陸地の形状、位置、高度における大規模な地質学的変動とどのように関連しているかを示すことを試みている。このように、本書は、人類を含む有機生命体の進化を形成したすべての主要な物理的要因に直接関係している。

第三に、本書は現代科学の統一性を如実に示しています。なぜなら、本書は卓越した共同作業の成果であるからです。二人の著者が共同で執筆に携わっただけでなく、イェール大学の教員数名も協力しました。地質学の観点からは、チャールズ・シュチャート教授が最終版原稿全体と様々な段階の原稿の一部を読み、批判、提案、事実の提供だけでなく、印刷用の段落も提供してくださりました。同様に物理学の分野では、リー・ペイジ教授が幾度となく時間を割いて協力し、書面または口頭で多くのページを寄稿してくださいました。天文学の分野では、フランク・シュレジンジャー教授が同様の温かい協力を惜しみなく提供してくださいました。シュチャート教授、シュレジンジャー教授、ペイジ教授の三教授は、本書のほぼ共著者と言えるほど、多大な貢献をしてくださいました。数学の分野では、アーネスト・W・ブラウン教授が同様に尽力し、本書全体を読み、批評してくださいました。特定の化学問題においては、ハリー・W・フット教授に深く感謝してきました。両教授の助言と示唆は、しばしば誤りを防ぎ、また、幾度となく新しく有益な思考の糸口を開かせてくれました。もし私たちが誤りを犯したとすれば、それは両教授の協力を十分に活用できなかったからです。本書の主要仮説が妥当であると証明されたのは、主に、問題を異なる視点から捉える両教授との絶え間ない協議によって構築されたからです。両教授の寛大で惜しみない協力に対する私たちの感謝は、この短い文章から感じられる以上に深いものです。

イェール大学の教授陣以外からも、同様に心のこもった援助をいただいた。シカゴ大学のTCチェンバリン教授には、教授の許可を得て本書を献呈するにあたり、 全証明を読んでいただき、多くの有益な提案をしていただいた。このことだけでなく、教授の研究が本書のためのデータ収集の準備作業において長年にわたりインスピレーションを与えてくれたことにも、どれだけ感謝してもしきれない。ハーバード大学のハーロウ・シャプレー教授には、太陽と宇宙空間でのその旅に関する章に重要な貢献をしていただいた。アリゾナ大学のアンドリュー・E・ダグラス教授には、未発表の研究結果の一部を提供していただいた。ハーバード大学のSBウッドワース教授、レジナルド・A・デイリー教授、ロバート・W・セイルズ氏、ジョンズ・ホプキンス大学のヘンリー・F・リード教授には、新たな事実と情報源を提案していただいた。インディアナ大学のERカミングス教授には全証明を批判的に読んでいただいた。カリフォルニア大学ジョン・P・ブワルダ教授がエール大学で教鞭をとっていた当時、彼との会話は彼にとって真の貢献者です。また、ウェイランド・ウィリアムズ氏は本書の10ページに掲載されているベーコンの興味深い引用文を寄稿してくださいました。エディス・S・ラッセル嬢は原稿の準備に多大な労力を費やし、明瞭性を高めるための多くの変更を提案してくださいました。その他多くの方々にもご協力いただきましたが、これらの貢献は本書の精神的背景に深く根付いており、著者の記憶の中ではもはやその出所が明確には認識されていないため、適切な謝辞を述べることは不可能です。

二人の著者の分担は、特に決まったルールに従っていません。二人とも本書のあらゆる部分に携わっています。第7章、第8章、第9章、第11章、第13章の草稿は、後任の著者が執筆しました。彼の貢献は特に第10章と第15章に多く見られます。残りの部分は、後任の著者が独自に執筆しました。

目次
I 気候の均一性 1
II 気候の変動性 16
III. 気候変動の仮説 33
IV 太陽低気圧仮説 51
V. 歴史の風土 64
VI 14世紀の気候ストレス 98
VII. 太陽低気圧仮説による氷河作用 110
VIII. 氷河期に関するいくつかの問題 130
IX 黄土の起源 155
X. 温暖な地質学的気候の原因 166
XI. 気候変動の陸生的原因 188
XII 後氷期地殻変動と気候変動 215

13. 海洋と大気の組成の変化 223
14. 太陽に対する他の天体の影響 242
    15 太陽の宇宙の旅 264
15. 地殻と太陽 285

図表一覧
図1 気候変動と造山運動 25
図2 太陽黒点極大時と極小時の嵐の強さ 54
図3 太陽黒点増加時と減少時の相対降水量 58, 59
図4 カリフォルニアと西アジアおよび中央アジアにおける気候の変化 75
図5 セコイアの成長から測定した、2000年間のカリフォルニアの気候の変化 77
図6 更新世の氷床の分布 123
図7 ペルム紀の地理と氷河作用 145
図8 嵐の減少が水の動きに与える影響 175 図9
白亜紀の古地理 201 図10
星から推定される14万年間の気候変動 279 図11
1750年から1920年までの黒点周期曲線 283 図12
地震の季節分布 299 図13
1890年から1898年までの極地放浪 303 表

1.
地質年代表 5 2.
気候シーケンスの種類 16 16
カリフォルニアにおける降雨量とセコイアの成長の相関係数 80 4.
カリフォルニアとエルサレムの降雨記録間の相関係数 84 5.
恒星接近の理論的確率 260 6.
最も大きな視差を持つ38個の恒星 276, 277 7.
1800年から1899年にかけての破壊的な地震と太陽黒点の比較 289 8.
地震の季節的推移 295 9.
地震と極の軌跡のずれ 305 10.
1903年から1908年の地震と、地球の軸の投影曲線のオイラー位置からのずれとの比較 306 第1章
気候の均一性
現代の生活における気候の役割は、過去そして未来におけるその重要性を示唆しています。人間は、食料、衣服、住居、レクリエーション、職業、健康、そしてエネルギーがすべて、周囲の気候に深く影響されているという事実から逃れることはできません。季節の変化は、人間の活動のほぼすべての段階に何らかの変化をもたらします。動物は人間よりも気候の影響を受けます。なぜなら、動物は人工的な身を守る手段を発達させていないからです。犬のように丈夫な生き物でさえ、気候の変化によって著しく変化します。エスキモーの毛の厚い「ハスキー」は、メキシコで足元を這う小さくてほとんど毛のない犬とは外見的にほとんど共通点がありません。植物は動物や人間よりもさらに敏感です。年間平均気温が20℃以上異なる地域で恒久的に繁栄できる種はほとんどなく、ほとんどの場合、生育の限界は10℃です[1]我々が知る限り、人間を含むあらゆる動植物種は、温度、湿度、日照、そして生息する大気や水の構成と運動といった、限定された特定の条件下で最もよく成長します。その限界から逸脱することは、効率の低下を意味し、長期的には成長率の低下につながります。
生殖と特定の形質の変化への傾向。大きな逸脱は個体にとっては苦しみや死を意味し、種にとっては滅亡を意味する。 reproduction and a tendency toward changes in specific characteristics. Any great departure means suffering or death for the individual and destruction for the species.

気候が今日の生活にこれほど大きな影響を及ぼしている以上、おそらく他の時代にも同様に大きな影響を及ぼしてきたであろう。したがって、地球の気候が過去になぜ、どのように変化してきたのか、そして将来どのような変化を遂げる可能性があるのか​​、ということほど重要な科学的疑問はほとんどない。本書は、有史時代および地質時代における気候変動の主な理由と思われるものを述べる。本書では、姉妹書『地球と太陽』やハンフリーズの『大気の物理学』などの書籍で説明されているように、現在その作用が観察できる原因は、それほど明白でない原因に訴える前に、注意深く研究されるべきであると仮定している。また、本書では、これらの原因が今後も作用し続け、将来の天候や気候に関するすべての有効な予測の基礎となると仮定している。

気候変動の分析においては、まず地質学史を通じて地球の気候がどのように変化してきたかを探ることから始めるのが適切だろう。こうした探究は、一見矛盾しているように見える3つの大きな傾向を明らかにする。しかし、いずれも有機進化が進展できる条件を提供するという点で同様の効果を持つ。第一の傾向は均一性への傾向であり、その均一性は非常に顕著で、想像を絶するほど長期間にわたる。これに重ねて、複雑性への傾向が見られる。地質学史の大部分において、地球の気候は場所や​​季節を問わず比較的単調であったように見える。しかし、中新世以降は多様性と複雑性が支配的となり、これは有機進化にとって非常に好ましい条件であった。最後に、過去の長きにわたる均一性と、 複雑化への傾向は、最初は一方向へ、そして次には別の方向へと脈動する変化によって打ち破られます。氷河期のような変化は、人間の限られた視覚では途方もない規模の波のように思えるかもしれませんが、宇宙の可能性と比べれば、夏のそよ風が作るさざ波ほどに過ぎません。

地質学的時間の広大な範囲にわたる地球の気候の均一性は、その期間の地球の気温の範囲を、太陽系全体における気温の範囲と比較することで最もよく理解できます。表1に見られるように、地質学的記録は始生代、あるいは「単細胞生命の時代」と呼ばれる時代から始まります。これは、それ以前の宇宙の時間については、未だ読み取れる記録が残されていないためです。現在、始生代の始まりが1億年未満であると信じている地質学者はほとんどいません。ラジウムの特異な性質が発見されて以来、優秀な研究者の多くはためらうことなく10億年、あるいは15億年と答えています。[2] 始生代においてさえ、岩石は地質学的時間の平均とそれほど変わらない気候を物語っています。当時の地球表面は、海に覆われるほど冷たく、水中に微生物が溢れるほど温暖だったようです。空気は水蒸気と二酸化炭素で満たされていたに違いない。そうでなければ、泥岩や砂岩、厚い石灰岩、炭素質頁岩、黒鉛、鉄鉱石の形成を説明できないように思われるからである。[3]始生代には一般に認められる化石はないが、巨大な藻類や海綿動物らしきものが発見されている。 カナダで発見されました。一方、海洋にはかつて豊かな生命が存在していたと考えられています。なぜなら、現在炭素質頁岩や黒鉛を形成している膨大な量の炭素を大気から取り込むことは、他に知られていない手段によって不可能だったからです。

次の地質時代である原生代には、ウォルコットの研究によって、海藻類以外にも多くの種類の生命が存在していたことが示されました。これまでに発見されている原生代の化石には、今も深海底の赤い泥水を形成するような微小な放散虫だけでなく、環形動物や蠕虫の、はるかに重要な管状のものも含まれています。組織規模が比較的大きい環形動物の存在は、腔腸動物、そしておそらくは軟体動物や原始的な節足動物といった、より下等な形態の動物が既に進化していたことを意味すると一般的に考えられています。後期原生代に多くの種類の海生無脊椎動物が生息していたことは、その極めて多様な生物、特に次の時代である最古のカンブリア紀の地層で発見された三葉虫によって示唆されています。実際、カンブリア紀には海綿動物、原始的なサンゴ、多種多様な腕足動物、腹足類の起源、三葉虫の驚くべき多様性、そしてその他の下等な節足動物が存在しています。進化の法則によれば、当時の生命は現在と途切れることなく連続しており、初期の形態の多くは今日のものとわずかな違いしかないことから、当時の気候は今日の気候とそれほど違わなかったと推測されます。同じ推論から、多細胞の海洋動物が既に広く存在していたはずの原生代中期においてさえ、地球の気候は既に非常に長い期間にわたり、下等な海洋無脊椎動物のすべてが進化するような状態にあったという結論が導き出されます。

表1
地質年代表[4]
宇宙の時間
形成期。地球の誕生と成長。大気圏、水圏、大陸棚、海洋盆地、そしておそらく生命の誕生。地質学的記録は知られていない。
地質時代
始生代。最も単純な生命の起源。
原生代。無脊椎動物の起源の時代。前期氷河期と後期氷河期、そしてさらに1つ以上の氷河期が示されている
古生代。原始的な脊椎動物が優勢だった時代。
カンブリア紀。海洋動物が初めて豊富になり、三葉虫が優勢になった。
オルドビス紀。初めて知られた淡水魚。
シルル紀。陸上植物の起源として知られる最初の時代。
デボン紀。最初の両生類の出現。「テーブルマウンテン」氷河期。
ミシシッピ紀。海生魚（サメ）の出現。
ペンシルベニア紀。昆虫の増加と、顕著な石炭の蓄積が初めて起こった。
ペルム紀。爬虫類の台頭。再び大氷河期。
中生代。爬虫類が優勢だった時代。
三畳紀。恐竜の台頭。この時代は寒冷な気候で幕を閉じます。
ジュラ紀。鳥類と飛翔爬虫類の出現。
コマンチ時代。顕花植物と高等昆虫の出現。
白亜紀。原始的哺乳類の出現。
新生代。哺乳類が優勢だった時代。
新生代初期、すなわち始新世および漸新世。高等哺乳類の出現。ララミデ山脈の始新世初期の氷河。
新生代後期、すなわち中新世と鮮新世。類人猿のような動物が人間へと変化した時代。
氷河期または更新世。最後の大氷河期。
現在
心生代。人類の時代、または理性の時代。現在、あるいは「近世」を含み、おそらく3万年未満と推定されます
さらに、始生代および原生代の岩石中に生命の間接的な証拠が広く分布していることから、彼らはほとんどの緯度で生息できたと考えられます。したがって、信じられないほど古い時代、おそらく数億年前の地球の気候は、現在の気候とほとんど変わらなかったと考えられます。

地質時代の気候がそれを超えることはあり得なかった温度の極限は、おおよそ特定することができます。今日、海洋の最も暖かい部分の表面平均温度は約 30 °C です。平均温度がこれよりはるかに高い場所に生息する生物はごくわずかです。確かに、砂漠では、高度に組織化された一部の植物や動物は、短時間であれば 75 °C (167 °F) という高温にも耐えることができます。特定の温泉では、最も低次の単細胞植物の一部が、沸点よりわずかに低い水の中に生息しています。しかし、海綿動物やミミズなどのより複雑な形態の生物、およびすべての高等植物や動物は、平均温度が 45 °C (113 °F) を超える水や空気中では、長期間生存できないようで、そのような温度であっても永続的に繁栄できるかどうかは疑問です。数億年にわたる生命の明白な統一性と、それが中緯度地域に常に存在してきたという事実は、海洋生物の出現以来、海水温は最も暖かい地域でさえ平均50℃をはるかに上回ることはなかったことを示唆しているように思われる。これは限界値を低く設定しているのではなく、高く設定していると言えるが、それでも地球の最も暖かい地域の平均温度は、現在よりも20℃以上高かったことはほとんどないだろう。

反対の極端に目を向けると、生命が初めて現れてから地球の表面は現在よりもどれほど寒かったのかという疑問が浮かび上がってくる。原生代の化石は 現在の平均気温が0℃に近い場所に見られます。もしこれらの場所が現在より30℃以上寒くなった場合、赤道での気温低下はほぼ確実にさらに大きくなり、あらゆる海が永久に凍結するでしょう。そうなると、生命は存在不可能になります。夏と冬、そして極と赤道の間の気温差は、一般的に過去の方が現在よりも小さかったようです。そのため、地球全体の平均気温が生命を完全に滅ぼすことなく変化できる範囲は、明らかに現在よりも狭かったのです。

これらの考察から、少なくとも数億年の間、地球表面の平均気温は現在よりもおそらく30℃以上上下に変動したことはほぼ確実である。この60℃（108°F）という範囲でさえ、実際に発生した範囲の2倍か3倍である可能性がある。気温が特定の狭い限界を超えていなかったことは、その正確な範囲が何であれ、もし超えていたら、高等生命体はすべて絶滅していたであろうという事実から明らかである。最も低次の単細胞生物の中には、休眠状態にある間、極度の乾燥熱と寒さに長期間耐えることができるものもあるため、確かに生き残っていたかもしれない。たとえそうであったとしても、進化はほぼ新たに始まらなければならなかっただろう。そのようなことが起こったという仮説は支持できない。なぜなら、地質時代における生命の記録が完全に途絶えたという兆候、つまり始生代に見られるような、高等生物が突然姿を消し、その後、間接的な証拠以外に生命の兆候が長期間見られなかったという兆候は見られないからである。

地球上の限られた経験の観点から見ると、地球表面の平均気温が 60°C、あるいは 20° 変化することは、大きな変化であるように思えるかもしれません。 しかし、宇宙の進化、あるいは太陽系の観点から見れば、それは取るに足らないことに思えます。可能性を考えてみましょう。宇宙空間の温度は絶対零度、つまり-273℃です。すべての物質は、十分長く存在し、衝突や放射線によって著しく加熱されない限り、この温度まで下がるはずです。もう一方の極端な温度は恒星の温度です。恒星の中では、私たちの太陽はそれほど熱くはありませんが、その表面温度はほぼ7000℃と計算されています。一方、数千マイルも離れた内部では、20,000℃、100,000℃、あるいは同様に計り知れず理解しがたい数値にまで上昇するかもしれません。絶対零度と太陽や恒星の内部の限界の間には、考えられる温度のほぼあらゆる可能性が存在します。今日、地球の表面温度は平均して14℃、つまり絶対零度より287℃高い温度です。内陸部に向かうにつれて、鉱山や深井戸の温度は100メートルごとに約1℃上昇します。このままでは、深さ10マイルでは500℃を超え、100マイルでは5000℃を超えることになります。

気候について議論する際に関心のある表面温度に限って考えてみましょう。ポインティング[5]の計算によると、もし小さな球体がその上に降り注ぐ熱をすべて吸収し再放射するとしたら、太陽から水星までの距離での平均温度は約210℃、金星までの距離では85℃、地球では27℃、火星では-30℃、海王星では219℃となるでしょう。水星よりも太陽に近い惑星は1000℃、あるいは数千℃にまで加熱される可能性がありますが、海王星より遠い惑星はほぼ絶対零度にとどまるでしょう。惑星の表面温度が1000℃を超えることは十分にあり得ることです。 地球は摂氏マイナス273度付近からおそらく5000度かそれ以上までの範囲で変化するが、低温になる確率は高温になる確率よりはるかに高い。したがって、おそらく1万度に及ぶ広大な範囲全体にわたって、地球が持つ温度はせいぜい60度、つまり1パーセントにも満たない。これは注目すべきことかもしれないが、それよりもさらに注目すべきなのは、地球の60度の範囲に、考えられるすべての温度の中でも最も重要と思われる2つの温度、すなわち水の凝固点である摂氏0度と、水が自身の体積と等しい量の二酸化炭素を溶解できる温度が含まれているということである。何よりも注目すべき事実は、地球がこうした狭い範囲内で1億年、あるいは10億年もの間、温度を維持してきたということである。

この最後の事実の並外れた重要性を理解するには、0℃から40℃の温度がいかに極めて重要であるか、そして数億年にわたって比較的均一な温度が保たれている正当な理由を見つけることがいかに難しいかを理解する必要がある。地質時代の黎明期以来、地球の温度は水の氷点付近から原形質が崩壊し始める温度付近までの範囲を常に含んでいたようだ。ヘンダーソンは『環境の適応性』の中で、水は「あらゆる物の中で最も身近で、最も重要な物」であると正しく述べている。多くの点で、水と二酸化炭素は化学の領域全体の中で最も特異な物質の組み合わせである。水は、他のどの既知の物質よりも、特定の狭い温度範囲内に留まる傾向が強い。水は比熱が高いため、温度を上げるのに多くの熱が必要であるだけでなく、凍結時にはアンモニアを除くどの物質よりも多くの熱を放出する。一方、一般的な液体の中で、水に匹敵する量の熱を放出するものはない。 蒸発温度に達した後、蒸気に変換するために必要な熱。物理学者がH 2 Oのあらゆる形態を呼ぶ水物質は、融解時に収縮するだけでなく、融点より数度高い温度に達するまで収縮し続けるという点で独特である。この事実は、地球の表面温度を一定に保つ上で非常に重要である。もし水が他の多くの液体と同じであれば、すべての海の底、そしてほとんどの場合、水域全体が永久に凍結しているだろう。

溶媒として、水に匹敵するものは文字通り何もありません。ヘンダーソン[6]が述べているように、「化学のほぼすべては、水と水溶液を中心に構築されてきた」のです。このことを最もよく示す証拠の一つは、海水中に存在することが検出できる多様な元素です。ヘンダーソンによれば、水素、酸素、窒素、炭素、塩素、ナトリウム、マグネシウム、硫黄、リンは容易に検出できます。また、ヒ素、セシウム、金、リチウム、ルビジウム、バリウム、鉛、ホウ素、フッ素、鉄、ヨウ素、臭素、カリウム、コバルト、銅、マンガン、ニッケル、銀、ケイ素、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウムも含まれています。しかし、その驚異的な溶解力にもかかわらず、水は化学的にはかなり不活性で比較的安定しています。水はこれらすべての元素とそれらの数千もの化合物を溶解しますが、それでもなお水であり、容易に分離・精製することができます。水のもう一つのユニークな性質は、溶解した物質をイオン化する力です。この力により、電池で電流を発生させることができます。この力は、ほぼ無限の電気化学反応を引き起こし、生命活動においてほぼ主要な役割を果たしています。最後に、水銀を除いて、その力において水に匹敵する一般的な液体はありません。 毛細管現象。この事実は生物学において非常に重要な意味を持ち、特に土壌に関しては顕著です。

二酸化炭素は水に比べると馴染みが薄いものの、水とほぼ同等の重要性を持っています。「この二つの単純な物質は、生物が作り出すあらゆる複雑な物質の共通の源であり、原形質のあらゆる構成要素が消耗し、体にエネルギーを与える物質が破壊された際に最終的に生成される共通の最終生成物です」とヘンダーソンは述べています。二酸化炭素の注目すべき物理的特性の一つは、水への溶解度です。この性質は物質によって大きく異なります。例えば、常圧・常温では、水は酸素を自身の体積の約5%しか吸収できませんが、アンモニアは自身の体積の約1300倍を吸収できます。さて、二酸化炭素はほとんどの気体とは異なり、水が吸収できる体積は水の体積とほぼ同じです。しかし、体積は温度によって変化し、約15℃の温度では完全に同じになります。あるいは華氏59度（15℃）は、人間の身体的健康にとって理想的な温度に近く、すべての季節を平均すると地球表面の平均気温とほぼ同じです。「したがって、水が空気と接触し、平衡が確立されると、一定量の水に含まれる遊離炭酸の量は、隣接する空気中の量とほぼ等しくなります。酸素、水素、窒素とは異なり、炭酸は自由に水中に入り込み、亜硫酸ガスやアンモニアとは異なり、水から自由に逃げ出します。したがって、水は炭酸を空気から完全に洗い流すことは決してできず、空気も炭酸を水から遮断することはできません。このように、炭酸は、その総量に比べてかなりの量で、あらゆる場所に付随する唯一の物質です。 水。土、空気、火、そして水において、これら二つの物質は常に関連しています。

したがって、水が環境の第一の主要構成要素であるならば、炭酸は必然的に第二の構成要素となる。炭酸の溶解度は水と同等であり、大気は海洋、湖沼、河川における化学反応によって決して枯渇することのない貯蔵庫であるからだ。実際、これら二つの物質は非常に密接な関係にあるため、論理的に両者を区別することはほとんど不可能である。両者は共に真の環境を構成しており、決して分離することはないのだ。[7]

二酸化炭素と水の相補的な性質は極めて重要です。なぜなら、これら二つは、極めて多様な化学式を持つ膨大な数の複雑な化合物を形成できる唯一の既知の物質だからです。他の既知の化合物は、元の元素に戻ることなく原子を放出したり受け取ったりすることはできません。したがって、その独自性を失うことなく自由に形を変えることができる化合物は他にありません。破壊することなく変化するこの力は、生命の根本的な化学的特性です。なぜなら、生命は複雑性、変化、そして成長を必要とするからです。

水と二酸化炭素が結合して生命の基盤となる化合物を形成するためには、水は液体で、二酸化炭素を自由に溶解でき、そして、高度に複雑で繊細な化合物が形成された直後に分解してしまうほどの温度であってはなりません。言い換えれば、温度は氷点以上でなければなりませんが、50℃から沸点（最終的にすべての水が蒸気に変わる）の間の、やや不明確な点を超えてはなりません。温度の全範囲において、 我々が知っているように、これほど複雑な反応が起こる区間は他にありません。地球の温度は数億年の間、これらの限界内にしっかりと固定されてきました。

地球の温度の驚くべき均一性は、太陽の熱の起源を考えると、さらに明らかになります。その起源が何であるかは、依然として議論の的となっています。太陽が燃えている、あるいは他の天体との衝突など何らかの事故によって元々の熱源を失っているという従来の考えは、はるか昔に捨て去られました。絶え間なく降り注ぐ流星の衝突も、ほぼ同様に納得のいかない説明となります。モールトン[8]は、もし太陽がその熱を維持するのに十分な数の隕石に衝突するならば、地球はほぼ確実に、太陽からの熱量の約0.5%に相当する量の隕石に衝突するだろうと述べています。これは、現在流星から受けている熱量の何百万倍にも相当します。もし太陽の熱が、より長い間隔でより大きな天体の衝突によるものであるならば、地質学的記録は、実際よりもはるかに激しい一連の断続を示すはずです。

太陽の熱は収縮によるものだとも考えられてきた。気体が収縮すると温度が上昇する。しかし最終的には密度が高まり、収縮率が低下して収縮が停止する。太陽の現在の大きさと密度では、年間120フィートの放射状収縮で、現在太陽から放射されているエネルギーのすべてを賄うことができる。これは有望なエネルギー源のように思えるが、ケルビンの計算によると、2000万年前には効果がなく、1000万年後も同様に効果がなくなるだろう。さらに、これが熱源であるならば、放射量は 太陽からの放射量は大きく変動するはずである。2000万年前、太陽は地球の軌道にほぼ達し、非常に希薄だったため、宇宙の星雲の一部と同程度の熱しか放出していなかったであろう。数百万年後、太陽の半径が現在の2倍になったとき、太陽は現在の4分の1の熱しか放出していなかったはずであり、地球表面の理論的な気温は現在よりも200度低かったことになる。これは地質学的記録が示す気候の均一性とは全く矛盾する。将来、太陽の収縮が唯一の熱源であるとすれば、太陽は現在と同じ量の熱を供給できるのはわずか1000万年であり、それは地質学的記録がかすかな兆候さえ示していないような変化を意味する。[9]

太陽がいかにしてこれほど均一であり続け、地球の大気やその他の条件もいかにして数億年もの間これほど均一であり続けてきたのかという問題は、自然界全体の中でも最も難解な問題の一つです。放射能、つまりウランがラジウムとヘリウムに分解するという現象を例に挙げれば、必要な量のエネルギーを与える条件を想定することができます。また、現在では安定な元素とされている物質に、放射能のような原子変化を引き起こす未知のプロセスが存在すると仮定した場合も同様です。しかし、いずれにせよ、地球の気候の均一性についてはまだ納得のいく説明は得られていません。1億年前、あるいは10億年前の地球表面の温度は、現在とほとんど変わりませんでした。当時、地球はおそらく大量の熱を放出しなくなっていたと考えられます。 地表が十分に冷えていたため、赤道から40度以内の低地に大きな氷床が堆積できたという事実から、その可能性は十分に考えられる。大気は明らかに現在とほぼ同様であり、太陽の現在から大きな乖離を補うほどの違いはなかったことはほぼ確実である。遠い昔の太陽は基本的に現在と同じであったに違いない、あるいは全く未知の要因が作用していたという驚くべき事実から逃れることはできない。

第2章
気候の変動性
地球の気候の変動性は、その均一性と同じくらい驚異的です。この変動性は、一方向への長く緩やかな傾向と、数日、あるいは数時間から数百万年まで、考えられるあらゆる期間の無数の周期から構成されています。おそらく、この問題の複雑さを完全に理解する最も簡単な方法は、主要な気候系列の種類を表にまとめることです

表2
気候系列の種類
地質年代表 宇宙の均一性 1800年から1899年にかけての破壊的な地震と太陽黒点の比較 ブルックナーの時代
気候シーケンスの種類 世俗的進行 地震の季節的推移 太陽黒点周期
カリフォルニアにおける降雨量とセコイアの成長の相関係数 地質学的振動 地震と極の軌跡のずれ 季節の変化
カリフォルニアとエルサレムの降雨記録間の相関係数 氷河の変動 1903年から1908年の地震と、地球の軸の投影曲線のオイラー位置からのずれとの比較 プレオニアンの移動
恒星接近の理論的確率 軌道歳差運動 11. 低気圧の変動
最も大きな視差を持つ38個の恒星 歴史的脈動 12. 日々の振動
様々なタイプに名前を付ける際に、持続時間、周期性、そして一般的な傾向に関する限り、一連の振動の性質を示す試みがなされてきました。しかしながら、20世紀の豊かな英語でさえ、これらすべてを表現できるほどの意味のニュアンスを持つ言葉を提供することはできません が望まれます。さらに、氷河期変動や歴史的脈動など、関連するいくつかのタイプの間には、程度の差を除けば明確な区別はありません。しかし、全体として見ると、この表は全く異なる二つの極端な状態の間の大きな対照を浮き彫りにしています。一方の端には、ほぼ永遠の均一性、つまり数え切れないほどの時代を通して一方向への極めて緩やかな進歩が見られます。もう一方の端には、日々の急速かつ規則的な振動、あるいはサイクロンによる不規則で一見非体系的な変動が見られます。これらの変動は、単一の氷河期変動の間でさえ、何百万回も繰り返されます。

宇宙の均一性の意味は前章で説明しました。他の気候系列との関係において、宇宙の均一性は、私たちが知る生命が誕生して以来、いかなる変化も起こっていない、明確に定義された限界を定めているように思われます。一方、永年進化とは、あらゆる変動（今こうしてこうして）にもかかわらず、地球の通常の気候（もしそのようなものが存在するならば）は、全体としておそらく少しずつ変化し、おそらくより複雑になっていることを意味します。大陸の隆起と氷河期の各時期（これらは特に複雑な時期です）の後、地球がかつての単調さに完全に戻ったかどうかは疑わしいものです。今日、地球は氷河期の大きな多様性からは大きく離れてしまいました。しかし、それでもなお、私たちにとって非常に大きなコントラストが見られます。ユーラシア大陸中央砂漠のトルファンのような低地では、気温は朝の零度から正午の日陰の60度まで変化することがあります。対照的に、海岸に近いアマゾンの森林では、曇りの日には、何ヶ月もの間、日中の気温が 85 度まで上昇し、夜間でも 75 度以下に下がることがあります。

地球の世俗的な進歩の理由 気候は、多くの点でより重要な次のタイプの気候系列、すなわち地質学的振動を引き起こす要因と密接に関連しているように思われる。この気候系列の進行と振動は、主に3つの純粋に地球的な要因に依存しているように思われる。第一に、地球内部の状態（内部熱と収縮を含む）、第二に、海洋の塩分濃度と運動、そして第三に、大気の組成と量である。まず、地球内部についてだが、その熱損失は、地質学的進行や地質学的振動を説明する上で、ほとんど無視できる要因であるように思われる。星雲仮説と微惑星仮説の両方によれば、地球の地殻は数億年前、あるいは数十億年前よりも現在の方が寒冷化しているように見える。しかしながら、地質学的記録の始まり頃には、内部熱の放出は気候的にそれほど重要ではなくなっていたと考えられる。なぜなら、カナダ南部では原生代初期に氷河期が始まっていたからである。一方、地球の収縮は地質学的な時間全体を通して顕著な影響を及ぼしてきた。岩石が褶曲し、互いに押し付けられていることからも明らかなように、地球の円周は1,000マイル以上も縮小した。力学の法則によれば、これは地球の自転速度を速め、昼の時間を短縮させ、さらに赤道の隆起を増加させるというより重要な効果をもたらしたに違いない。一方、最近の調査によると、潮汐による減速は数年前には考えられなかったほど地球の自転速度を低下させ、昼の時間を延長させ、赤道の隆起を減少させている可能性が示唆されている。このように、二つの相反する力が働いており、一つは加速を、もう一つは減速を引き起こしている。これらの力が相まって、地球の自転速度は加速と減速を引き起こしている。 気候の永年的変化を引き起こす要因の一つとして、この効果が考えられた。この効果は、まず一方に、そして次に反対に、顕著な振動を引き起こす上で、ほぼ間違いなく大きな役割を果たした。この点については、本書の最初の章で触れた他の多くの点と共に、本書の後半で詳しく説明する。全体として、気候の均一性ではなく多様性を生み出す傾向があったように思われる。

海洋の塩分濃度の上昇は、振動という観点からは重要性は低いものの、永年進行を生み出すもう一つの要因であった可能性がある。海洋の体積がまだ増加していた時代、海洋は長期間ほぼ淡水であったと一般的に考えられているが、チェンバレン氏は塩分濃度の変化は通常考えられているよりもはるかに小さいと考えている。古代の海洋は今日の海洋よりも淡水であったため、温暖な地域での蒸発によって生じる重い塩水によって、深海の循環は現在よりも阻害されにくかったに違いない。この塩水は温かいものの、その重さのために表層流に乗って極地に向かうのではなく、下降する。この下降は、高緯度から深海を移動してきた冷水の上昇を遅らせ、結果として海洋全体の循環を阻害する。古代の海洋が現在よりも淡水であり、したがってより自由な循環を有していたとすれば、極域と赤道域の水のより急速な交換が、すべての緯度の気候を均一化する傾向にあったと考えられる。

地球の大気は地質時代を通じて、以前考えられていたほど変化していない可能性が高いものの、その組成は間違いなく変化している。窒素の総量はおそらく増加しているだろう。なぜなら、窒素は非常に不活性なため、一度空気中に放出されると、ほぼ確実にそこに留まるからである。一方で、 酸素、二酸化炭素、水蒸気の割合は変動していたに違いありません。酸素は動物や岩石の風化過程によって絶えず吸収されますが、一方で、植物が火山由来の新たな二酸化炭素を分解することで供給量は増加します。二酸化炭素に関しては、火山による供給量の増加にもかかわらず、石炭や石灰岩に徐々に閉じ込められた大量の炭素が大気を著しく減少させた可能性が高いと思われます。水蒸気もまた、二酸化炭素の存在によって気温がわずかに上昇し、空気がより多くの水分を保持できるようになるため、現在は過去よりも豊富ではない可能性があります。海洋面積の減少（これは頻繁に繰り返されています）も、同様に水蒸気を減少させる傾向があります。さらに、地球から放出される熱量がごくわずかに減少したり、海洋の塩分濃度の上昇によって蒸発量が減少したりしても、同様の傾向が見られます。二酸化炭素と水蒸気はどちらも強力な遮蔽効果を持ち、地球からの熱の放出を妨げます。そのため、地球大気中の二酸化炭素と水蒸気の減少は、気候の単調性を低下させ、多様性と複雑性を生み出す傾向にあると考えられます。したがって、幾多の逆転があったにもかかわらず、地球内部や海洋だけでなく、大気においても、変化の一般的な傾向は、高等有機体の進化がほとんど急速に進まない比較的単調な気候から、漸進的進化に非常に有利な極めて多様で複雑な気候への、永続的な進行であると考えられます。地球外の諸要因について議論する際には、これらの純粋に地球上の要因の重要性を忘れてはなりません。

表2に示されている次のタイプの気候シーケンスは地質振動です。これは数百万年続く緩やかな変動を意味します。このような振動の極端な一面では、世界中の気候は比較的単調で、いわば、世俗的変化の始まりにおける原始的な状態へと回帰します。このような時期には、マグノリア、セコイア、イチジク、木生シダ、その他多くの亜熱帯植物が、グリーンランドなどのはるか北の地域に生育していました。これは、例えば中期新生代に見られる化石からよく知られています。同じ時期、そしてそのような高等植物が進化する以前の多くの時期には、現在のウィスコンシン州、ミシガン州、オンタリオ州、そして同様に寒冷な地域を覆う海域で、サンゴ礁を形成するサンゴが豊かに繁茂していました。今日、これらの地域の平均気温は、最も暖かい月でもわずか約70°F（約21℃）で、冬季には氷点下を大きく下回ります。現在、平均気温が68°F（約20℃）を下回る場所では、サンゴ礁を形成するサンゴは生息できません。古代のサンゴと現代のサンゴの類似性から、低温に対する感受性が同等であった可能性が非常に高いと考えられます。したがって、地質学的変動の穏やかな時期には、気候は非常に安定しており、多くの動植物が赤道から現在よりも1500マイル、時には4000マイルも離れた場所に生息できたと考えられます。

当時、中高緯度の陸地は低く小さく、海洋は大陸棚の上に広く広がっていました。そのため、妨げられることのない海流は、低緯度の熱を極地まで遠くまで運ぶことができました。このような条件下では、特にゴンドワナ大陸という巨大な赤道直下大陸の構想が正しければ、貿易風と偏西風は現在よりも強く安定していたはずです。これは偏西風が、 実際には南西風であるこの風は、現在よりも多くの熱を高緯度地域に運び、海流をさらに強めるだろう。同時に、大気中には広大な海洋からもたらされた水蒸気と、火山活動が大気中に大量の二酸化炭素を放出していた以前の時代から受け継がれた大気中の二酸化炭素が豊富に含まれていたと考えられる。大気を構成するこれら二つの要素は、顕著な遮蔽効果を発揮し、長波長の地熱は閉じ込められたものの、短波長の太陽エネルギーは顕著に遮断されなかったと考えられる。このように、これらの要素全てが相まって高緯度地域に温暖な気候をもたらし、赤道と極、夏と冬のコントラストを弱めたと考えられる。

このような状況は、おそらくそれ自体に衰退の種を孕んでいる。いずれにせよ、温暖な気候の時期に陸地が静穏な間、地球の収縮と潮汐の減速によって地殻には大きな歪みが蓄積されるに違いない。同時​​に、温暖な気候の低地平原に豊富に生育する植物や、広大な大陸棚に生息する海洋生物は、大気中の二酸化炭素を枯渇させる。その一部は石炭として、一部は海洋植物や動物由来の石灰岩として閉じ込められる。そして、地殻の歪みと応力が解放されるような何かが起こる。海底は沈み、大陸は比較的高く大きくなり、山脈が形成され、かつての平原と大陸棚の隆起部は侵食されて丘陵や谷となる。大陸の巨大な大きさは、砂漠やその他の気候の多様性を生み出す傾向がある。山脈の存在は風の自由な流れを阻害し、多様性を生み出す。海流も同様である。 低緯度から高緯度への熱の流れが減少するように、気候は抑制され、変化し、方向転換されます。同時に、海洋からの蒸発も減少するため、水蒸気の減少はそれ以前の二酸化炭素の減少と相まって、大気のブランケット効果を減少させます。このように、穏やかで単調な期間の後には、複雑で多様性に富んだ厳しい期間が続きます。表1を見ると、ほぼどこでも比較的温暖な気候が広がっていた時期に、氷河期気候が何度も続いていることがわかります。あるいは、図1を調べて、気温を表す線がどのように上下しているかに注目してください。図の中で、シュヒェルトは、下の陰影部分の高い部分で示されるように、陸地が広く、造山活動が盛んだった時期には、上の陰影部分である雪線の下降で示されるように、気候が厳しくなることを明確にしています。図では、気候の振動が短く見えますが、これは単に、特に左側、つまり初期の部分で、振動が密集しているためです。長さ1インチは1億年を表すこともあります。右端でも1インチは数百万年に相当します。

気候変動の激しい側面も、穏やかな側面も、後の章で、それ自体にある種の崩壊の芽を秘めている可能性があることが示される。陸地が隆起する間、火山活動は活発になり、大気中に二酸化炭素を追加する可能性が高い。その後、山々は水、風、氷、そして化学的腐敗といった様々な要因によって削り取られるが、岩石の炭酸化によって多くの二酸化炭素が閉じ込められる一方で、石炭に閉じ込められていた炭素が解放され、大気中の二酸化炭素濃度が増加する。同時に、大陸はゆっくりと沈下する。地殻は鋼鉄のように硬いものの、それでもわずかに粘性があり、十分に大きく持続的な圧力を受けると流動するからである。 大陸の上空に海洋が広がることで、蒸発が起こり得る面積が拡大し、水蒸気は二酸化炭素と結合して地球を覆い、地球を均一に暖かく保つようになります。さらに、陸地の縮小により海流は束縛から解放され、低緯度から高緯度へとより自由に流れるようになります。こうして、数百万年の間に地球は再び単調な状態に戻ります。しかし最終的には、地殻に新たな応力が蓄積され、新たな大きな振動の道が開かれます。おそらく、応力がついに抑えきれなくなったために、応力が解放されるのでしょう。また、後述するように、外部要因が応力を増大させ、それによって新たな振動の開始時期が決定される場合もあります。

表2では、「地質学的振動」に続く気候シーケンスの種類として、「氷河期変動」、「軌道歳差運動」、そして「歴史的脈動」が挙げられています。氷河期変動と歴史的脈動は、その激しさと持続期間を除けば同種のものであるように見えるため、まとめて考えることができます。これらの原因に関する理論は次章で概説するため、ここでは簡単に触れます。奇妙なことに、歴史的脈動は氷河期変動よりもはるかに身近な存在であるにもかかわらず、2～3世代後まで発見されず、現在でもほとんど知られていません。両方のシーケンスの最も重要な特徴は、氷期から間氷期、あるいは歴史的脈動のアーシス（顕著な部分）からテーゼ（非顕著な部分）への変化です。氷期または歴史的脈動のアーシス（顕著な部分）では、嵐が通常多く激しく発生し、平均気温は通常より低く、雪は高山帯に積雪します。 低緯度地域や高い山々に雨が降る傾向が見られました。例えば、14世紀のそのような時期の最後では、北海周辺で大洪水と干ばつが交互に発生しました。バルト海をドイツからスウェーデンまで氷の上を渡ることが何度か可能になり、グリーンランドの氷は大きく前進したため、ノース人はアイスランドとグリーンランド南部のノース人植民地の間の航路を変更せざるを得ませんでした。同時に、低緯度地域や大陸内陸部の一部では降雨量が減少する傾向があり、乾燥して砂漠が形成されることさえあります。例えばユカタン半島では、14世紀の熱帯降雨量の減少が、マヤ族に衰退しつつあった文明を復活させる最後の機会を与えたようです。

図1
図1. 気候変動と造山運動。
（シュヒェルト著『地球とその住民の進化』、R.S. ルル編著より）

北アメリカの地質史における、多かれ少なかれ顕著な気候変化の時期と推定される範囲、および北アメリカが山脈状に隆起した様子を示す図。

気候の一連の流れの中で、氷河期の変動は、有機進化の観点からはおそらく最も重要な重要性を持つでしょう。人類史の観点からも、気候の脈動について同様のことが言えます。氷河期は幾度となく何千もの種を絶滅させ、全く新しい種類の動植物の起源に影響を与えてきました。これは、ペンシルベニア紀とペルム紀の生命を比較するとよく分かります。歴史的な脈動は、一つの文明全体を消滅させ、根本的に異なる特徴を持つ新しい文明の誕生を許すこともあります。したがって、このような気候現象の原因が並外れた熱意を持って議論されてきたのも不思議ではありません。科学の分野で、これほど印象的で興味深い理論の数々は他にほとんどありません。本書では、これらの理論の中でも特に重要なものを検討します。新しい太陽またはサイクロン仮説、そして陸地の形状と高度の変化に関する仮説が最も注目されますが、その他の仮説についても考察します。 主な仮説は次の章で概説されており、本書全体を通じて頻繁に言及されています。

氷河期変動と歴史的脈動の持続期間の間には、おそらくどちらよりも軽度な軌道歳差運動が存在します。これはそれ自体がグループ分けされており、他のいかなる気候変化よりも季節変動に近いものです。地球が現在の楕円軌道で太陽の周りを回り始めて以来、絶対的な規則性を持って発生してきたに違いありません。軌道が楕円形であり、太陽が楕円の2つの焦点の1つにあるため、地球と太陽の距離は変化します。現在、地球は北半球の冬に太陽に最も近づいています。そのため、北半球の冬の厳しさは緩和され、南半球の冬の厳しさは増します。約1万年後にはこの状況は逆転し、さらに1万年後には現在の状況に戻るでしょう。ここで言うような気候歳差運動は、過去に何度も起こったに違いありませんが、岩石の化石に他の気候シーケンスの痕跡と区別できるほど大きなものではなかったようです。

さて、ブルックナー周期と太陽黒点周期について見ていきましょう。ブルックナー周期は約33年の長さです。その存在は、少なくともフランシス・ベーコン卿の時代から示唆されており、ベーコン卿の記述は本書の見返しにも引用されています。その後、収穫時期、ブドウの房、河川の航行開始、カスピ海などの湖の増減などの記録を綿密に研究することで、ブルックナー周期が発見されました。ブルックナーは著書『1700年気候史』の中で、2世紀以上にわたるヨーロッパの気候に関する非常に興味深い事実をまとめています。最近では、太陽黒点周期の速度に関する研究によって、 樹木の成長について、ダグラスは著書「気候サイクルと樹木の成長」でこの問題をさらに進めています。一般に、33 年周期の性質は、一方では 11 年または 12 年の太陽黒点サイクルの性質、他方では歴史的な脈動の性質と同一であるように思われます。1 世紀にわたって、観測者は、誰もが毎年気付く天候の変化が太陽黒点と何らかの関係があるように見えることに気付いていました。しかし、何世代にもわたって、この関係は議論されましたが、明確な結論には至りませんでした。問題は、同じ変化が世界中のすべての場所で起こるはずだったことです。そのため、ある特定の黒点段階であらゆる種類の変化がどこかで見つかった場合、関係があるはずがないと思われました。しかし、近年、この問題はかなり明確になっています。主な結論は、第一に、太陽黒点の数が多いときは、地球表面の平均気温が平年よりも低くなるということです。これは、すべての部分が寒冷化することを意味するものではありません。太陽黒点が多い時期には、一部の広い地域が冷え込む一方で、他の比較的小規模な地域は温暖化するからです。第二に、太陽黒点が多い時期には嵐が通常よりも多く発生しますが、特定の限られた経路にやや限定されるため、他の地域では嵐の減少が見られることがあります。この問題全体は『地球と太陽』で十分に議論されているため、気候問題全体に関するこの予備的な考察においてこれ以上詳しく説明する必要はありません。太陽黒点周期の研究は、過去の気候に関する多くの未解決の問題を解明する手がかりとなるだけでなく、未来を予測するための鍵も提供するという結論に至ります。

地球が太陽の周りを公転する結果として十分に説明される季節の変化を無視して、表2を締めくくる日々の振動のように、 地球の気候を主に制御するのは太陽から受け取るエネルギーの量であるという顕著な事実を強調する。この同じ原理は、プレオニアン移動によって例証される。「プレオン」という用語はギリシャ語で「より多く」を意味する言葉に由来する。アルクトフスキーは、この言葉を、気圧、降雨量、気温など、何らかの気候要素が過剰となる地域や期間を指すために用いた。季節の影響を排除したとしても、これらの様々な要素の循環は必ずしも順調ではないようだ。周知の通り、1920年の秋のような時期はアメリカ東部で異常に暖かくなる一方で、それに続く時期は季節外れに涼しくなることがある。こうした平常時からの逸脱は、ある種の大まかな周期性を示している。例えば、約27日間の周期が認められるが、これは太陽の自転周期に対応しており、以前はほぼ同じ期間を占める月の公転によるものと考えられていた。また、平均約3か月、あるいは2年から3年続く期間もあるようだ。最近、このようなプレオンに関して二つの注目すべき発見がなされた。一つは、ある種類の変化は通常、明確に区別されるが広く離れた複数の中心で同時に起こるのに対し、それとは反対の性質の変化は、同様に明確に区別されるが全く異なる複数の中心で起こるということである。一般的に、高気圧の領域ではある種類の変化が見られ、低気圧の領域では別の種類の変化が見られる。これらの関係は非常に体系的で、地球上の広く離れた地域でも非常に完全に調和しているため、何らかの外的原因によるものであることは間違いないと思われる。その原因はおそらく太陽以外に考えられない。もう一つの発見は、プレオンは一度形成されると、地球表面に沿って不規則に移動するということである。その軌道はまだ詳細には解明されていないが、大まかな流れは分かっている。 移動は十分に確立されているように思われます。そのため、ある時期に大陸の一部で異常に暖かい天候が続いたとしても、「熱余剰」、つまり過剰な熱は消滅するのではなく、徐々に特定の方向へと移動していくと考えられます。もしその経路がわかれば、その経路に沿った気温を数か月先まで予測できるかもしれません。余剰の経路はしばしば不規則で、しばしば消滅したり突然再燃したりする傾向があります。おそらくこの傾向は太陽の変動によるものでしょう。太陽が大きく変動すると、余剰は数多く強くなり、極端な気象現象が頻繁に発生します。全体として、余剰は気候変動の原因を研究する人々だけでなく、長期天気予報という実用的な問題に関心を持つ人々にとって、最も興味深く、希望に満ちた研究対象の一つとなります。他の多くの気候現象と同様に、余剰は太陽と地球自体の状態の複合的な影響を表しているように思われます。

説明を必要とする最後の気候的変動は、低気圧性の変動である。これは誰もがよく知っている現象である。なぜなら、アメリカ合衆国、ヨーロッパ、日本、そして地球上の他の気候変化が激しい地域の大部分において、季節を問わず数日、あるいは1～2週間の間隔で発生する気象変動だからである。しかしながら、赤道地域、砂漠地帯、その他多くの地域では、それほど頻繁に発生するわけではない。前世紀末まで、低気圧性の嵐は純粋に地球起源であると一般に考えられていた。十分な調査も行われないまま、惑星の風循環におけるすべての不規則性は、地球内部または地球表面の条件による熱の不規則な分布から生じると想定されていた。これらの不規則性が低気圧性の嵐を引き起こすと考えられていたのである。 特定の限られた地域では嵐が起こりますが、世界のほとんどの地域ではそうではありません。今日、この見解は急速に修正されつつあります。純粋に地球上の条件による不規則性が嵐の主な原因の一つであることは疑いありませんが、太陽の変動も一因となっていることが明らかになりつつあります。例えば、地表の平均気温が太陽黒点周期と調和して変化するだけでなく、嵐の頻度と激しさも同様に変化することが分かっています。さらに、太陽放射は一定ではなく、無数の変動を受けることが実証されています。これは太陽全体の温度が変化することを意味するのではなく、単に加熱されたガスが高高度に急速に噴出され、突発的なエネルギー波が地球を襲うことを意味するだけです。したがって、現在では、サイクロンによる変動、つまりこのように無計画かつ無責任に生じたり消えたりする気象の変化は、地球自体と太陽の両方に起因する原因によるものだと考える傾向にあります。

気候変化の種類を概観すると、それらは4つの大きなグループに分けられることが明らかです。まず、宇宙の均一性は、既知の事実の中で最も驚異的かつ不可解なものの一つです。私たちには、いかなる点においても適切な説明は全くありません。次に、永年進行と地質学的振動が挙げられます。これらは主に純粋に地球的な原因、すなわち陸地、海洋、大気の変化に起因すると考えられる2つの変化です。これらの変化は一般的に複雑性と多様性へと向かい、それによって進行を生み出しますが、頻繁に逆転し、数百万年にわたる振動を引き起こします。振動が発生するプロセスについては、本書で十分に論じられています。しかしながら、これらのプロセスは十分に理解されているため、ここでは割愛します。 第三のグループのシーケンスが議論されるまでは、この議論は続きません。このグループには、氷河変動、歴史的脈動、ブルックナー周期、太陽黒点周期、プレオニアン移動、低気圧性変動が含まれます。これらすべてに共通する注目すべき事実は、純粋に地球上の条件によって大きく左右される一方で、その起源は太陽の変動にあるように思われることです。これらは『地球と太陽』の主要な主題であり、その大きな段階においては本書でも最も重要なトピックです。最後のグループのシーケンスには、軌道歳差運動、季節変動、日周変動が含まれます。これらは純粋に太陽起源と見なすことができます。しかし、他の各グループと同様に、その影響は地球自身の条件によって大きく左右されます。私たちの主な課題は、気候変動における二つの大きな要素、すなわち太陽の影響と地球の影響を区別して説明することです。

第3章
気候変動の仮説
気候研究の次のステップは、氷河作用の原因に関する主要な仮説を検討することです。これらの仮説は、他の種類の気候変動にも当てはまります。しかし、ここでは氷河期に焦点を当てます。それは、氷河期が最も劇的でよく知られた変化の種類であるだけでなく、他のどの変化よりも多く議論され、進化にも大きな影響を与えてきたからです。さらに、氷河期は気候の連続のほぼ中間に位置しており、それを理解することで他の変化を説明できるようになります。様々な理論を検討する際には、すべてを網羅しようとはせず、科学的思考に重要な影響を与えてきた少数の理論の主要な考え方を述べるだけにとどめます

満足のいく気候仮説が満たさなければならない条件は、簡単に言えば次のとおりです。

気候の変化は、地球と太陽、あるいは宇宙のさまざまな原因の複合的な影響によるものであることはほぼ確実であるという事実を、十分に考慮する必要がある。
氷河期が地球の熱供給の減少によるものか、それとも大気と海洋の循環の変化による熱の再分配によるものかという長年の論争においても、双方の立場に注意を払う必要がある。現在、 当局の大多数は熱を減らす側に立っていますが、他の見解も研究する価値があります。
納得のいく仮説は、2 つの大きなタイプの現象の頻繁な同期を説明するものでなければなりません。第 1 に、大陸が隆起し、山が隆起する地殻の動き、第 2 に、通常、ある極端な状態から別の極端な状態への比較的急速な振動を特徴とする気候の大きな変化です。
地質学的記録の厳しい要件を満たさない限り、いかなる仮説も受け入れられることはない。地質学的記録は、長く穏やかな時代、現在のような比較的寒冷な時代または中間期、そして程度の差はあれ、大陸の隆起を伴う可能性のある氷河期が、頻繁だが不規則に繰り返されるという要件を満たしている。少なくとも後期氷河期においては、この仮説は、単一の大陸隆起期に重なる数多くの気候的時代や段階を説明しなければならない。さらに、歴史地質学は様々な期間と規模のサイクルを要求するものの、サイクルの長さや強度が均一になるような厳格な周期性を示す証拠は示していない。
最も重要なのは、気候変動と地殻変動を納得のいく形で説明するには、現在同様の現象を引き起こしているすべての要因を考慮に入れなければならないということです。既存の要因の相対的な重要性は様々であったとしても、他の要因を考慮すべきかどうかは疑問です。
I.クロルの離心率理論。最も独創的で綿密に練られた科学的仮説の一つは、地球自身の運動の影響に関するクロル[10]の歳差運動仮説である。この仮説は非常によく練られていたため、一時期広く受け入れられ、現在でもなお支持されている。 この仮説の要点は、 軌道歳差運動として知られる気候変化に関連して既に述べられている。地球は1月には太陽から9300万マイル、7月には9700万マイル離れている。しかし、地球の軸はコマのように「歳差運動」する。こうして春分点歳差運動、すなわち地球が近日点、つまり太陽に最も近づく季節の着実な変化が生じる。2万1000年の間に、近日点通過の時刻は1月初めから12ヶ月間を経て再び1月に戻るまで変化する。さらに、地球の軌道は特定の時期には他の時期よりもわずかに楕円形になる。これは、惑星が一列に集まり、地球を一方向に引っ張ることがあるからである。したがって、地球の軌道の楕円形の影響は、約 10 万年に 1 度最大になります。

クロルは、これらの天文学的変化は、特に風や海流への影響によって地球の気候を変化させるに違いないと主張した。彼の精緻な議論には、膨大な量の貴重な資料が含まれている。しかし、その後の調査によって、彼の仮説の不十分さが証明されたようだ。第一に、想定された原因は、観測された結果を生み出すには到底不十分であるように思われる。第二に、クロルの仮説は、北半球と南半球の氷河期が交互に起こることを前提としている。しかし、着実に蓄積されていく事実は、氷河期が両半球で交互に起こるのではなく、同時に起こることを示唆している。第三に、この仮説は、氷河期が絶対的に一定の間隔で常に頻繁に繰り返されることを要求する。地質学的には、 記録はそのような規則性を示していない。なぜなら、時には5万年から20万年程度の不規則な間隔で複数の氷河期が比較的短い間隔で連続して起こり、氷河期が形成されるのに対し、その後数百万年の間、氷河期が存在しないからである。第四に、離心率仮説は、氷河期段階や氷河期亜期、歴史的脈動、そして氷河期に重なり合い、互いに混乱をきたすその他の小規模な気候変動を適切に説明できない。これらの反論にもかかわらず、地球の軌道の離心率と、春分点の歳差運動、そしてその結果生じる近日点通過季節の変化が、何らかの気候的影響を及ぼしていることに疑問の余地はほとんどない。したがって、クロルの理論は、気候変動の原因を徹底的に議論する際には、たとえ些細なことでも、永続的に位置づけられるに値する。

II.二酸化炭素説。離心率説がマイナーな分野に追いやられつつあった頃、地質学の思想にすぐに大きな影響を与えることになる新しい理論が展開された。チェンバレン[ 11]は、 ティンダルは、二酸化炭素が気候変動を引き起こす役割を巧みに説明し、地質学者の想像力を掻き立てました。今日では、この理論はおそらく他のどの理論よりも広く受け入れられています。大気中の二酸化炭素ガスの量が気候に決定的な重要性を持つことは既に述べました。さらに、大気中の二酸化炭素ガスの量は、火山活動によって放出される量、植物によって消費される量、風化の過程で岩石と結合する量、海に溶解する量、あるいは石炭や石灰岩の形で閉じ込められる量に応じて、時代によって変化することはほぼ間違いありません。重要な問題は、このような変動が氷河期や歴史的変動のような急激な変化を引き起こし得るかどうかです。

二酸化炭素によって空気が温められる程度は極めて限られていることを、豊富な証拠が示しているようだ。ハンフリーズは、その優れた著書『空気の物理学』の中で、40センチメートルの厚さの二酸化炭素層は、それより厚い層と実質的に同等の保温効果を持つと計算している。言い換えれば、40センチメートルの二酸化炭素は、目立った保温効果を持たないにもかかわらず、 地球に届く太陽光への影響は、二酸化炭素が吸収できる地表からの熱をすべて遮断し、大気中に閉じ込めてしまう。これ以上の二酸化炭素の供給は、稼働中のフィルターが既にそのフィルターの能力をすべて発揮している状態で、さらに別のフィルターを追加するのと同じことになる。ハンフリーズの計算によると、大気中の二酸化炭素濃度が倍増するだけで平均気温が約1.3℃上昇し、それ以上の二酸化炭素の供給は実質的に影響を及ぼさない。現在の供給量を半分に減らしても、気温はほぼ同じだけ下がる。

しかし、その影響は上記の数字から予想されるよりも大きいはずです。なぜなら、気温の変化は水蒸気の量に影響を与え、それがさらに気温変化を引き起こすからです。さらに、チャンバーリンが指摘するように、ハンフリーズが、地球に最も近い 40 センチメートルの CO2 が地表からの放射によって加熱されたときに、その熱の半分を外側に、半分を内側に放射するという事実を考慮しているかどうかは明らかではありません。外側に放射された半分はすべて次の二酸化炭素層に吸収され、これが繰り返されます。プロセスはこれよりはるかに複雑ですが、最終的には、CO2 の最後の増加分、つまり上層大気の最外部でさえ、明らかに微量の熱を吸収するはずです。この事実と水蒸気の影響を合わせると、CO2 の量が 2 倍または半分になると、1.3°C 以上、つまり 2°C の変化でも影響があると思われます。地球の平均気温が現在の水準を上回るか下回るかは、気候上非常に重要な意味を持つでしょう。なぜなら、氷河期の最盛期には、平均気温は現在よりもわずか 5 ～ 8 ℃ 低かったと一般に考えられているからです。

しかしながら、大気中の二酸化炭素濃度の変動は、氷河期や地質時代のより長い変動とは区別される、氷河期や歴史的脈動のような比較的急速な気候変動を必ずしも引き起こす力を持っているとは限らない。チェンバレンの見解では、我々の見解と同様に、陸地の標高、気流と海流の変化、そして地形的要因としての標高に伴うすべてのものが、気候変動の主因を構成する。その特別な効果は、風化作用の促進によって大気から二酸化炭素が除去されることだ。彼が注意深く述べているように、これは非常にゆっくりとした過程であり、それ自体では氷河期の到来のような急激な変化にはつながり得ない。しかし、ここでチェンバレンがこの分野に最も顕著な貢献をするのは、大気中の二酸化炭素濃度の変動に起因する気温の変化が深海の海洋循環の逆転を引き起こす可能性があるという仮説である。

チェンバレンによれば、地質時代の大部分における通常の海洋循環は、現在の循環とは逆の方向を向いていた。温水は低緯度域の深海に沈み込み、ゆっくりと極地へと移動しながら熱を保ち、高緯度域で上昇して温暖な気候を生み出し、例えばサンゴが高緯度で生育できるような環境を作り出した。チェンバレンがこの見解をとったのは、主に、熱を好む生物が現在の極地、氷と雪に覆われた地域に生息していた、非常に長い温暖期を合理的に説明する方法が他にないと考えたためである。彼はこの逆循環を、大気中の二酸化炭素の豊富さと海洋の広い分布が相まって大気を非常に暖かくし、低緯度域での蒸発が現在よりもはるかに速かったと仮定して説明した。そのため、海洋の表層水は 比較的濃縮された塩水。このような塩水は重く、沈降する傾向があるため、現在支配的な海洋循環とは逆の循環を形成する。現在、極地の海水は冷たいため収縮し、沈降する。さらに、氷が凍結すると一定量の塩分が氷から分離し、周囲の水の塩分濃度が上昇する。こうして極地の海水は深海に沈み、その代わりに低緯度から来た暖かく軽い水が表層に沿って極地に向かって移動する。同時に、深海の冷たい水は赤道面下へと押し流される。しかし、赤道海水が非常に濃縮され、高塩分水が絶えず低層に流れ込み続けると、循環の方向は逆転せざるを得なくなる。これが起こる時期は、冷たい極地の水と温かい塩分を含んだ赤道海水の下降傾向の間の微妙なバランスに左右される。

このような逆転循環が続く間に、大気中の二酸化炭素が枯渇し、大気が冷え込み、赤道域の海水が蒸発によって濃縮されても沈降に至らないと仮定する。逆転が起こり、現在の循環が開始され、海面が冷えるため地球全体が寒冷化する。冷たい表層水は、以前の暖かい水よりも速く二酸化炭素を吸収する。なぜなら、熱は水からガスを放出するからである。これは直接的な効果だけでなく、大気中の水分供給を減少させることによっても、大気の冷却をさらに促進する。その結果、氷河期が訪れるだろう。しかし最終的には、高緯度の冷たい海水が保持できる二酸化炭素をすべて吸収し、赤道域への緩やかな移動によって、ついには… 低緯度では冷たい水が表面に上昇する。そこで、赤道直下の太陽の暖かさと大気中の二酸化炭素の減少が相まって、海水は再び二酸化炭素を放出する。もしその時までに大気が十分に減少していれば、低緯度で上昇する海水は、冷たい極地の海水が吸収するよりも多くの二酸化炭素を放出する可能性がある。こうして大気への二酸化炭素供給量が増加し、大気は再び温暖化し、退氷期、あるいは間氷期に向かう傾向が生じる。このような時期には、海洋循環は逆転したのではなく、単に温暖化によって抑制され、遅くなったと考えられる。したがって、現在のような間氷期、あるいはそれよりもかなり暖かい状態は、現在のタイプの循環によって生み出されたと考えられる。

低緯度における二酸化炭素の排出量は、高緯度における吸収量を恒久的に上回ることはできない。現在の循環が最終的に確立されるまでには数万年かかるかもしれないが、そのあと両者は徐々に均衡するだろう。すると、海洋循環を逆転させた要因が再びバランスを崩し、大気中の二酸化炭素は減少し、空気は冷え込み、氷河期のサイクルが繰り返される。サイクルはそれぞれ前回よりも短くなる。振り子のように振れ幅が小さくなるだけでなく、大気中の二酸化炭素の主な減少を引き起こしていた要因の強度も弱まるためである。最終的に、侵食と水没によって陸地が低くなり、風化のプロセスがそれに応じて遅くなるにつれて、空気は徐々に二酸化炭素を蓄積できるようになり、気温は上昇し、ついに海洋循環は 再び逆転した。低緯度の温かい塩水が沈み始め、深海で極地に向かう暖かい水の流れが生まれると、氷河期は間違いなく終焉を迎えるだろう。

この仮説は非常に巧みに練り上げられており、非常に多くの重要な要素を含んでいるため、深く感嘆せずに研究することはほとんど不可能です。私たちは、この仮説が真理への一歩として、そして特に海洋循環の重要な機能を強調していることから、極めて価値があると信じています。しかしながら、いくつかの理由から、私たちはこの仮説を全面的に受け入れることができません。その理由はここではごく簡単に述べますが、そのほとんどは後のページで詳しく論じます。

(1) 深海循環の逆転は気候にとって極めて重要であり、高緯度地域で温暖な気候をもたらすことは間違いないが、そのような逆転を直接示す証拠は見当たらない。同様に、逆転を否定する決定的な証拠はなく、逆転の可能性を見逃してはならない。しかしながら、観測された結果をもたらす可能性のある大気循環と海洋循環の他の変化が存在すると思われる。

（2）気温の低下だけでは氷河期は生じないという証拠は数多くあり、我々はそれが決定的だと考えています。必要なのは大気循環と降水量の変化だと思われます。二酸化炭素仮説は、気象学的な側面では他の側面ほど十分に発展していません。

（３）二酸化炭素仮説は、原生代に最初の氷河期が始まった頃には、海洋の塩分濃度は現在とほぼ同じであったはずだと主張している。チェンバレンもその通りだとしているが、河川によって海に運ばれる塩分を含んだ物質の絶え間ない供給と、比較的少量の堆積物によって、 海底のそのような物質は、古代の海が今日の海よりもはるかに新鮮であったことを示しているようです。

（４）二酸化炭素仮説は、後氷河期や歴史的脈動などの小さな気候変動を説明しようとはしていないが、これらは程度の差はあるものの、氷河期と同じ性質のものであると思われる。

（５）二酸化炭素仮説を氷河変動の完全な説明として受け入れることに躊躇するもう一つの理由は、氷河期と間氷期の交替とその長さの継続的な減少の説明が、非常に複雑で観測に基づかない性質を持っていることである。

（６）最も重要なことは、現在の記録と歴史的過去によって明らかにされた気象と気候の変化を研究すると、観測の範囲を超えた作用に頼ることなく氷河作用を説明できる他の特定の原因が現在作用していることが示唆されるということである。

これらの考察から、二酸化炭素仮説と海洋循環の逆転は、氷河期の最終的な説明というよりは、暫定的な説明とみなすべきであるという結論に至る。しかしながら、二酸化炭素の作用は、ある地質時代から次の時代へと気候がより長く変動する上で重要な要因であるように思われる。二酸化炭素は、氷河期への道を準備し、他の要因が生物の進化に深く影響を与えたより急速な変化を引き起こすことを可能にする上で、おそらく大きな役割を果たしている。

III.陸地の形状。気候変動のもう一つの大きな原因は、地殻の変動に依存する一連の関連した現象である。 陸地の変化が気候に及ぼす影響については、気候学と氷河作用を研究する研究者の間ではほぼ合意が得られている。大陸の高さと広がり、山脈の位置、大きさ、方向、そしてパナマのような場所における海洋への入り口の開閉、そしてそれに伴う海流の方向転換が気候に重大な影響を及ぼすことは、ほとんど疑問の余地がない。こうした変化は急速に生じるかもしれないが、その消失は、有史時代や氷河の後退・前進の段階において気候が経験した急速な変動、あるいは更新世、ペルム紀、そしておそらくそれ以前の氷河期に区分される時代と比較しても、通常は緩やかである。したがって、地殻変動は地球の軌道の離心率や大気中の二酸化炭素量よりも重要であるように思われるが、氷河期の変動、有史以前の変動、そして特に現在の気候変動の小さな周期を十分に説明するものではない。これらの変化はすべて、ある極端な状態から別の極端な状態への比較的急速な変動を伴うのに対し、大陸の隆起はせいぜいゆっくりとした地質学的プロセスであり、明らかに非常に長い期間をかけて元に戻すことはできない。したがって、このような隆起が単独で作用した場合、比較的長期間持続する、いくぶん極端なタイプの気候をもたらすことになる。これは、一方の極端にある穏やかで均一な気候と、もう一方の極端にある複雑で多様な気候との間の長期的な変動、つまり地質学的振動を説明するのに役立つだろうが、地殻の大きな変動と密接に関連する急速な気候の脈動を説明することはできない。それはそれらの道を準備することはできても、それを引き起こすことはできない。この結論が正しいことは、ジュラ紀末期や白亜紀末期に見られたような広大な山脈が隆起しても、地殻変動をもたらすことなく隆起しているという事実によって裏付けられている。 氷河性気候の影響を受けている。さらに、顕著なペルム紀氷河期はヘルシニア山脈の誕生からずっと後、ペルム紀後期に起源を持つ他の山脈の隆起よりも前に起こった。

IV.火山仮説。気候変動の、極めて効率的でありながら急速かつ独立して変動し得る原因を探る中で、アボット、ファウル、ハンフリーズら[12]は、火山噴火こそがこれまで解明されていなかった要因であると結論づけている。『大気の物理学』において、ハンフリーズは火山塵が地球の気温に及ぼす影響について綿密な研究を行っている。彼はまず、塵粒子の大きさと、特定の噴火後の量について数学的な考察を行う。そして、そのような粒子が太陽から来る短波長の光を屈折させる力は、地球から放射される長波長の熱を保持する力の30倍にも及ぶことを実証している。したがって、もしクラカタウが1～2年に1回塵を噴出するとすれば、塵のベールによって地球の地表温度が約6℃低下する可能性があると推定される。このような複雑な問題にはよくあることですが、著者の仮定の一部には疑問の余地がありますが、これは仮定の定量的な価値に関するものであり、定性的な価値に関するものではありません。火山の爆発が十分に頻繁かつ激しく発生すれば、地球表面の温度は大幅に低下するであろうことは確実と思われます。

実際の観測はこの理論的結論を裏付けている。ハンフリーズは、彼自身とアボット、そしてファウルがこれまで太陽の熱放射の観測に関して述べてきたことをすべてまとめ、さらに詳しく述べている。 直達日射計。太陽から受ける熱と爆発的な火山噴火の発生との関係をこのようにまとめると、過去150年間に大規模な噴火の後に地球の気温がわずかに低下したことが頻繁にあったことに疑いの余地はほとんどない。しかしながら、これはハンフリーズの最終的な結論、「地球内部の現象だけでその気候を変化させるのに十分であり、…これらの現象のみが地質学的過去において幾度となく大きな変化を引き起こしてきた」という結論を正当化するものではない。ハンフリーズは純粋に地球的な視点の重要性を非常に明確に認識しているため、無意識のうちに宇宙的な視点を軽視し、彼自身が他の箇所で長々と述べている重要な太陽に関する事実を無視している。

さらに、地球全体の気温が火山噴火によってどの程度影響を受けるかは、ある程度の影響があるという事実ほど明確ではありません。例えば、アルクトフスキー[13]は、長年にわたり、月ごとの気温の推移を示す多数の曲線を作成しました。アラスカのカトマイ火山の大噴火を含む1909年から1913年までの期間、噴火時には低温が続いていたことが分かっていますが、アルクトフスキーは世界各地の150の観測所の曲線に基づいて次のように述べています。「これらの異常に低い気温が、1912年6月6日のカトマイ火山噴火によって生じた火山灰のベールによるものだという仮説は全く考えられません。もしそうであれば、気温はその日以降低下していたはずですが、それ以前の1年以上も低下していたのです。」

ケッペン[14]は、100年間にわたる気温に関する包括的な研究の中で、火山噴火が地球の現在の気温を決定する上で重要な役割を果たしているという考えに対して、強い反論を展開している。火山噴火は突発的な出来事である。大気中に放出された塵によって生じる影響は、数ヶ月以内、あるいは塵が問題の地域に運ばれてきた直後に必ず発生する。塵が到達すると、塵によって説明できるとされる数度の気温低下が急激に起こり、その後、気温は緩やかに上昇する。もしケッペンが研究した100年間に火山噴火が実際に頻繁に地球の気温低下を引き起こしていたとすれば、年間気温が平年より明らかに低い場合の方が、大きく逆方向にずれる場合よりも多くあるはずである。しかし実際にはその逆である。

さらに重要な議論は、地球が現在、気候の中間状態にあるという事実である。地質学的時間の大半を通じて、これから繰り返し述べるように、地球の気候は現在よりも温暖であった。グリーンランドのような地域は氷河の所在地ではなかったが、現在比較的低緯度で繁茂している植物種の生息地であった。言い換えれば、地球は今日、氷河期から、いわゆる地球の通常の温暖な気候、つまり地域間の気温差が現在よりもはるかに小さく、下層空気の平均気温が高かった気候へと移行しつつあるに過ぎない。したがって、氷河作用の原因が依然として相当な規模で作用しているという結論を避けることは不可能であるように思われる。 効率は低下しているものの、火山灰は現在、目立った効果を発揮していないことは明らかです。上空の大部分は、ほとんど塵が存在しないからです。

再び、チェンバレンが示唆するように、2年ごとにクラカタウ火山が噴火し、氷河期が訪れると仮定してみよう。氷河形成に関する最も経験豊富な現地調査員が全くの誤りを犯していない限り、更新世氷河期の様々な氷河期は、合計で少なくとも15万年、おそらくはその2倍の期間続いた。そうであれば、クラカタウ火山の噴火は7万5000回必要となる。しかし、そのような噴火跡のピットやコーンはどこにあるのだろうか？更新世氷河期以降、それらを侵食する時間がなかったのだ。火山灰層はおそらく氷河層と同程度の体積があるはずだが、そのような規模の堆積物は見当たらない。同じ火山が繰り返し噴火を繰り返したとしても、十分な量の新鮮な火山岩片を見つけるのは不可能と思われる。さらに、火山仮説は、系統的な氷河変動を説明するメカニズムを未だ提示していない。したがって、この仮説は重要ではあるが、氷河の変動、歴史的脈動、そして地球の現在の準氷河期気候の完全な説明をさらに探求する必要がある。

V.極移動説。地質学者を中心に支持者の多いもう一つの説は、地質時代を通して地球の軸の位置が繰り返し変化し、現在極ではない地域に氷河期が生じたというものである。しかし天体物理学者は、地球と軸の関係を根本的に変えることは、惑星の軌道を容易に認識できる程度に変化させることなしには不可能であると確信している。さらに、ペルム紀と紀元後期における氷河期の中心の分布は、 そして更新世はこの仮説に一致しないようです。

VI.熱太陽仮説。氷河期および有史時代の気候変動について、現在有力な説明として有力視されているのは、2つの全く異なる、そしてほぼ対立する太陽仮説のみである。一つは、地球の気候変化は太陽から放射される熱、ひいては地球温度の変動に起因するという考え方である。もう一つは全く異なる考え方で、気候変動は太陽の活動によって地球の大気圧が再分配され、風、海流、そして特に嵐に変化が生じるというものである。この二番目の、いわゆる「サイクロン的」仮説は、『地球と太陽』と題する書籍の主題であり、本書の付録として出版される予定である。次章で概説する。もう一つの、熱的仮説については簡単に否定しておこう。太陽から放射される熱量の恒久的な変化は、地球の気候を恒久的に変化させることは疑いの余地がない。しかしながら、地質時代においてそのような変化が起こったという証拠は全く存在しない。地球の宇宙的均一性と地球の永年的進化に関する証拠は、この説に反する。仮に、3万年から4万年の間、太陽が十分に冷え込み、地球が氷河期と同じくらい寒冷だったとしよう。氷河期の後にはすぐに温暖な気候が訪れるため、太陽の温度を上げるには何らかの作用が必要となる。隕石の衝突によってこれが達成されるかもしれないが、それは地質学史上いかなる証拠も存在しない、極めて急激な加熱を意味する。実際、急激な加熱よりも急激な冷却の証拠の方がはるかに多い。さらに、そのような衝突が、気候を一変させるほどの力で何度も繰り返されるということは、確率の範囲をはるかに超えている。 ほぼ最初の状態に戻りつつも、世俗的な進行を引き起こすわずかな変化を考慮に入れる必要がある。太陽熱仮説に対するもう一つの、同様に説得力のある反論は、ハンフリーズによって次のように述べられている。「太陽定数の変化は、明らかにすべての地表温度をほぼ一定の割合で変化させる。したがって、太陽熱の減少は一般に帯間温度勾配の減少をもたらす。そして、これは今度は大気循環の活発さを低下させ、雨や雪の降水量を減らす。これは、広範囲にわたる氷河作用に最も好ましい、降水量が多いという条件とは正反対である。」

これで、次章で論じる太陽低気圧仮説を除く、気候変動に関する主要な仮説は終わりです。地球の近日点位置の変動は、約2万1000年周期の周期を引き起こす上で、わずかながらも確かに影響を与えているようです。大気中の二酸化炭素濃度の変化は、地質学的変動に、より重要ではあるものの、極めて緩やかな影響を与えていると考えられます。大陸の大きさ、形状、高度の変化は、常にあらゆる種類の気候的複雑性を引き起こしていますが、急激な変動や脈動を引き起こすことはありません。火山灰の噴出は時折気温を下げるように見えますが、岩石に記録された複雑な気候変動を説明する上で、その効果は誇張されている可能性があります。最後に、太陽から放出される熱量の小さな変化は絶えず起こっており、気候に影響を与えることが実証されていますが、そのような変化が、私たちが説明しようとしている気候現象の主な原因であるという証拠はありません。しかしながら、他の太陽の変化と関連して、それらは非常に重要である可能性があります。

第4章
太陽サイクロン仮説

科学の進歩は、膨大な数の仮説の積み重ねによって成り立っています。大多数は初期段階で消滅します。少数の仮説は生き残り、しばらくの間広く受け入れられます。その後、新たな仮説がそれらを完全に打ち砕くか、あるいは、それらが真実の要素を含んではいるものの、真実のすべてではないことを示します。前章では、この種の仮説群について議論し、現時点で判明している限りにおいて、それらの真実性の程度を公平に指摘しようと努めました。本章では、さらに別の仮説を概説します。この仮説と現在の気候条件との関係は『 地球と太陽』で十分に展開されていますが、過去との関係は本書で説明します。この仮説は他の仮説に取って代わるものではありません。なぜなら、それらが真実である限り、取って代わることはできないからです。この仮説は、他の仮説が明らかに説明できない多くの状況のいくつかを説明しているように見えるだけです。この仮説が、以前の仮説よりも栄光ある運命を辿ると考えるのは僭越でしょう期待できる最善のことは、それが刈り込まれ、豊かになり、修正された後、最終的に真実の目標に至るステップの中に位置付けられるようになることです。

この章では、本書の残りの部分で読者がそこで述べられていることの意味を理解できるよう、新たな仮説を大まかに概説する。証明や研究方法の詳細は省略する。 それらは『地球と太陽』 に示されているからである。簡潔明瞭にするために、主要な結論は、同書で十分に説明されている条件や例外を付さずに述べる。ここでは、一般に受け入れられている考えから根本的に逸脱し、それゆえ思慮深い読者の心に深刻な疑問を喚起するであろう点については簡単に無視する必要がある。しかし、それは、気候の問題を、専門家だけでなく、あらゆる知識分野の思慮深い学生が議論を理解できるような形にするという本書の試みの必然的な結果である。したがって、専門家には、『地球と太陽』に示されているすべての証拠を読むまでは判断を保留し、読んだ後、議論全体ではなく誤った部分のみを非難するよう求めることができる。

これ以上の説明はさておき、本題に入りましょう。気候学の分野において、前世代の最も重要な発見は、天候の変動が太陽大気の活動の変動に依存しているというものです。偉大な天文学者ニューカムと偉大な気候学者ケッペンの研究は、地球表面の温度が太陽黒点の数と面積の変動と調和して変動することを疑いなく示しました。[15]アボットの研究は、太陽から放射される熱量も変動し、特に黒点が最も少ないときには例外はあるものの、一般的にその変動は黒点の変動と一致することを示しました。しかしながら、ここで不可解なパラドックスが直ちに生じます。地球は確かに 地球の暖かさは太陽の熱によるものです。しかし、太陽のエネルギーが最も多く放出される時、つまり太陽黒点が最も多い時、地球の表面は最も冷たくなります。そのような時、地球は通常よりも多くの熱を受け取り、上空の空気は通常よりも暖かくなることは間違いありません。ここでは、地球表面の空気についてのみ言及します。

別の大規模な研究者グループは、大気圧も太陽黒点の数に応じて変化することを示しました。地球表面の一部では、太陽黒点が多い時期には一定の変動が見られ、他の地域では逆に変動が見られます。これらの差異は系統的であり、主に当該地域の大気圧が高いか低いかによって決まります。結果として、太陽黒点が多いと地球の嵐が増し、大気が乱れます。これは、低緯度の貿易風や高緯度の偏西風といった安定した惑星の風を阻害します。これらの規則的な風とそれがもたらす晴天の代わりに、低緯度では熱帯性ハリケーンが頻繁に発生し、現在世界で最も先進的な国々が居住している緯度では、通常のタイプの嵐がより頻繁かつ激しくなる傾向があります。嵐の頻度が変化すれば、当然降雨量も変化します。しかし、太陽黒点が多数存在するときに、世界のすべての地域で嵐が増加し、降雨量が増えるわけではありません。一部の地域では逆の変化が見られます。そのため、太陽の大気が特に乱れると、地球表面の異なる地域間のコントラストが強まります。例えば、図2に示すように、米国北部とカナダ南部では嵐と雨が多くなり、南西部と南大西洋沿岸でも同様です。しかし、三日月形の中央部では、 ワイオミング州からミズーリ州を経てノバスコシア州にかけて広がるこの地域で、嵐の数と降雨量は減少します。

図2
図2. 太陽黒点極大期と極小期の黒点変動の強さ。
（Kullmerによる）

1888年から1918年までの3つの黒点サイクルにおける、直近9年間の黒点極小期と直近9年間の黒点極大期に基づいています。濃い陰影は、黒点数が多い時期に嵐が過剰に発生していることを示しています。数値は、黒点極大期の年が黒点極小期の年を上回る年間平均嵐発生数を示しています。

あらゆる気候を支配する二つの要因は気温と気圧です。なぜなら、これらが風、嵐、そして降雨量を決定するからです。気温に関する研究は、太陽が熱く、地球が冷たいという奇妙なパラドックスは、主に太陽黒点が多い時期に嵐が増加することに起因しているようです。地球の表面は太陽光線によって加熱されますが、 ほとんどの太陽光線は、それ自体では空気を通過する際に空気を加熱しません。空気の熱は、主に下層部によく混ざり合う水蒸気によって吸収される熱、あるいは太陽によって温められた地球から放出される長い熱波によって得られます。空気が地表に沿って速く移動するほど、加熱される量は少なく、より多くの熱を奪います。これは矛盾しているように聞こえますが、屋外でストーブを暖めようとした人にはそうは思えません。空気が静止している場合、ストーブは急速に温まり、周囲の空気も同様に温まります。風が吹いている場合、冷たい空気はストーブの加熱を遅らせ、地表が本来あるべきほど熱くなるのを妨げます。太陽黒点が多数存在する場合、大規模な現象としてこのような現象が起こるようです。太陽は実際には通常よりも多くのエネルギーを地球に送っていますが、空気の動きが異常に速いため、余分な熱を高層に運び、そこで宇宙空間に放出することで、地表をわずかに冷却しているのです。

太陽の大気が乱れると嵐が多発する理由については、これまで多くの議論がなされてきました。多くの研究者は、その原因は太陽による地表の加熱に完全に直接的に起因すると推測してきました。しかし、いくつかの理由から、この見解には修正が必要です。第一に、最近の研究では、多くの場合、気圧の変化が気温の変化に先行し、風向きを変えて嵐を発生させることで気温の変化を引き起こしていることが明らかになっています。これは、地表への太陽熱の影響だけが原因である場合とは正反対の現象です。第二に、もし嵐が、光として地球に到達し熱に変換される通常の太陽放射の変動のみに起因するのであれば、太陽の影響は 太陽の可視円盤の中心が最も乱れているときに、嵐が最も顕著になる。実際、嵐の程度は太陽の円盤の縁が最も乱れているときに最も顕著になる。これらの事実やその他の事実から、熱以外の何らかの要因も嵐の発生に何らかの役割を果たしているという結論に至る。

この補助的な作用因の探索は、未だ答えの出ない多くの難問を提起する。全体として、証拠の重みは何らかの電気現象が関与していることを示唆しているが、紫外線量の変動も重要である可能性もある。多くの研究者が、太陽が電子を放出していることを証明している。ヘールは、太陽が地球と同様に磁化されていることを証明した。太陽黒点もまた磁場を持ち、その強度はしばしば太陽全体の磁場の50倍にも達する。電子が地球に送られる場合、太陽の磁場と地球の磁場によって偏向されるため、曲線を描くことになる。太陽の磁場偏向は、黒点が太陽の縁に近い場合にその影響を最大化する可能性がある。また、地球の磁場偏向は、黒点が地球の磁極とほぼ同心円状の帯状に集中する原因となる可能性がある。これらの条件は既知の事実と一致している。

これ以上先に進むことはまだできない。ハンフリーズの計算によると、太陽電子が大気圧に及ぼす直接的な電気的影響は小さすぎて、嵐の激化に顕著な影響を与えることはないようだ。一方、太陽周縁部の活動が大気の電気だけでなく気圧とも相関しているという特異な現象は、逆の方向への強力な証拠となるようだ。おそらく太陽の電子と電波は、 太陽活動は、大気中の二酸化炭素を熱に変換するか、オゾン層の形成と上層大気における水蒸気の凝結によって引き起こされます。これらの過程はいずれも上層大気の温度を上昇させます。なぜなら、そこでオゾン層と水蒸気が生成され、地球の熱を保持する毛布のような働きをするからです。しかし、上層大気のこのような温度変化は、気圧の変化を通じて下層大気にも影響を与えます。思慮深い読者は、太陽活動がどのように嵐に影響を与えるのか疑問に思うでしょうから、ここでこれらの考察を述べておきます。さらに、本書の最後では、電気的な仮説を用いたいくつかの推測的な問題を取り上げます。本書の主要部分では、太陽の変化が地球の大気にどのような影響を与えるかは問題ではありません。唯一重要な点は、太陽の大気が活発なとき地球の嵐が増加するということであり、これは直接観測できる事柄です。

それでは、気象の小規模な低気圧性変動と、歴史的脈動や氷河変動として知られる気候変動との関係について考察してみよう。近年の研究で最も興味深い成果の一つは、小規模な太陽黒点周期が、歴史的脈動や氷河変動とほぼ同じ現象を示すという証拠である。例えば、太陽黒点数が多い場合、最も嵐の多い地域の北端付近、すなわちカナダ南部から大西洋を横切って北海やスカンジナビア半島にかけての帯状の地域で、嵐の勢いが著しく増加する（図2および図3参照）。これに対応して、歴史的時代の気候の脈動に関する証拠は、この経路に沿った地域、例えばグリーンランド、北海地域、スカンジナビア南部では、 各脈動のクライマックスには、特に頻繁かつ激しい嵐が襲来しました。さらに、氷河期における最大の氷の蓄積は、現在太陽活動の活発化時に嵐が最も増加すると思われる地域の極側境界にありました。

図3a
図3.a 太陽黒点増加時と減少時の相対降水量

日陰が濃いほど雨量が多くなり、雨雲も増えます。日陰が薄いほど雨量が多くなり、雨雲も減ります。日陰になっていない地域のデータはありません。

数値は、黒点増加期の降雨量が黒点減少期の降雨量を上回るか下回るかを平均降雨量に対する割合で示しています。上回るか下回るかは平均に対する割合で示されています。降雨データはWalker: Sunspots and Rainfallより。

図3b
図3.b 太陽黒点の増加時と減少時の相対的な降水量。

日陰が濃いほど雨量が多くなり、雨雲も増えます。日陰が薄いほど雨量が多くなり、雨雲も減ります。日陰になっていない地域のデータはありません。

数値は、黒点増加期の降雨量が黒点減少期の降雨量を上回るか下回るかを平均降雨量に対する割合で示しています。上回るか下回るかは平均に対する割合で示されています。降雨データはWalker: Sunspots and Rainfallより。

さらに明らかなのは、太陽黒点が多数発生する時期に嵐が増加する他の地域からの証拠です。そのような地域の一つには米国南西部が含まれ、もう一つは地中海地域、さらに東のアジアの半乾燥地帯または砂漠地帯です。これらの地域では、無数の遺跡やその他の証拠が、各気候の脈動の最高潮時には、太陽が最も活発な現在と同様に、現在よりも嵐と降雨量が多かったことを示しています。さらに昔、さらに北で氷が蓄積されていた時代には、これらの半乾燥地帯の盆地は湖で満たされており、その湖岸は今もなお、はるかに増加した降雨量とおそらく嵐であったことを物語っています。地質学上の時代をさらに遡ってペルム紀の氷河期まで見ると、氷が最も豊富に蓄積された地域は、太陽黒点が多数発生する時期に熱帯性ハリケーンが最も多くの降雨量と最も大きな気温低下をもたらす地域であるようです。これらをはじめとする多くの証拠から、歴史的な脈動や氷河期の変動は、大規模な太陽黒点周期に過ぎない可能性が高いと考えられます。既知から未知へ、近いものから遠いものへ、現在から過去へと推論することは、科学の基本原則の一つです。したがって、過去の気候現象のいずれかが、現在小規模で同様の現象を引き起こしているように見える太陽活動の激化から生じた可能性があるかどうかを調査することは賢明であると思われます。

本章の残りの部分は、本書の主要部分とは関係ないが、終章に当てはまるいくつかの暫定的な結論の要約に充てられる 。そこでは、地質学的時代の気候現象の周期性について考察し、太陽活動が同様の周期性を示してきたと考える根拠があるかどうかを問う。これは、太陽大気の擾乱の考えられる原因の調査につながる。太陽黒点、プロミネンス、白斑と呼ばれる明るい雲、そして太陽大気の擾乱状態を示すその他の現象は、太陽内部の何らかの原因によるものと一般に考えられている。しかし、『地球と太陽』で示されているように、これらの現象、特に黒点が限られた緯度に限定されていることは、たとえ自転する地球では縞状の配列が正常であったとしても、太陽内部起源とは調和しないようである。太陽黒点のかなり規則的な周期性も、同様に内部起源とは調和しないようである。さらに、太陽の大気には二種類の循環がある。一つはいわゆる「米粒」、もう一つは黒点とそれに付随する現象である。米粒は、太陽のようなガス体の外縁部からの熱損失によって生じる大気循環に予想されるような外観を呈している。こうした理由などから、ウルフからシュスターに至るまで、多くの優れた思想家が、太陽黒点の周期性は太陽外の要因によるものだと主張してきた。唯一の原因は、重力、電気起源の力、あるいはその他の何らかの作用によって作用する惑星であると考えられる。『地球と太陽』に記されている様々な新たな研究がこの結論を裏付けている。これまでこの結論を受け入れる上で最大の難しさは、木星はその大きさゆえに、 太陽黒点周期を支配すると予想されていたものの、その11.86年という周期は未だに検出されていません。太陽黒点周期の平均は11.2年と見られており、11年周期と呼ばれています。しかしながら、太陽黒点データの新たな分析によると、他の原因による減速や加速の影響が最も少ない主要な極大期に注目すると、木星の黒点周期に非常に近い周期性を示すことが明らかになっています。さらに、木星、土星、その他の惑星の影響が相まって、太陽黒点曲線と驚くほど類似した、非常に変動の激しい曲線が形成されます。惑星が太陽の大気にどのような影響を与えるのかは、依然として疑問の余地があります。それは潮汐、重力の直接的な影響、電磁力、あるいはその他の方法によるものかもしれません。いずれにせよ、太陽の気圧にわずかな差が生じる可能性があります。このような差異は、地球の嵐に似たわずかな旋回運動を引き起こし、おそらく太陽自身のエネルギーによって勢いを増していると考えられます。惑星間の相対的な距離と位置が絶えず変化するため、惑星の影響の強さも変化するため、太陽の大気は様々な強度のサイクロン性擾乱によって揺さぶられているように見えます。太陽黒点として知られるサイクロン性擾乱は、強度が増すにつれてより強く帯電することがヘールによって証明されています。同時に、太陽の大気下層から高温の​​ガスが湧き上がり、太陽からの熱放射が増加していると考えられます。このように、何らかの方法で地球の大気は混乱状態となり、気候の周期が始まります。

前述の推論が正しいとすれば、太陽大気のいかなる擾乱も、 地球の気候に悪影響を及ぼします。もしこの擾乱が十分に大きく、かつ適切な性質のものであれば、氷河期をもたらす可能性があります。太陽に影響を及ぼす天体は惑星だけではありません。太陽は、あらゆる大きさ、さらには広大な宇宙に至るまで、あらゆる距離にある数百万もの他の天体と常に変化する関係を維持しているからです。太陽と他の恒星が十分に接近すれば、太陽の大気は現在よりもはるかに大きな擾乱を受けることは間違いありません。

ここで気候のサイクロン仮説は一旦置いておき、より詳しい情報については読者の皆様に『地球と太陽』を参照いただきたい 。本書の残りでは、過去の気候変動の性質について論じ、前二章で述べた様々な気候仮説との関係を考察する。次に、太陽系がかつて恒星に十分近づき、太陽大気に顕著な擾乱を引き起こした可能性について考察する。大陸や山脈の隆起といった地殻変動が、なぜ一般的に大きな気候変動と同時に起こるのかという難問を考察することで、本研究を締めくくる。これは、気候現象が非常に複雑な周期で構成されているように見えるのに対し、隆起は比較的一方向への安定した動きであるという事実がなければ、それほど驚くべきことではないだろう。気候変動を引き起こしているように見える太陽の擾乱が地殻変動とも関連していることを示す証拠もいくつか見出すことになるだろう。

第5章
歴史の気候[16]
過去の気候について考察する準備が整いました。最初に注目すべき期間は、記録に残る歴史がカバーする数千年間です。不思議なことに、この期間の状況は、それより数百倍も遠い地質学的期間の状況よりも正確性に欠けています。しかし、古代バビロニア人の時代から、そして後氷河期の最後の段階以降に顕著な変化が起こったとすれば、それは歴史的影響の可能性だけでなく、生涯の間に観察される気候の小さな変動と、氷河期として知られる大きな変化との間のギャップを埋めるという点でも非常に重要です。このギャップを埋めることによってのみ、大きな変化と小さな変化の間に遺伝的関係があるかどうかを判断できます。歴史時代の気候についてここで完全に議論することはお勧めできません。なぜなら、それは他の多くの出版物で詳細に検討されているからです。[17]最も有益な方法は、まず一般的な意見の傾向を検討し、次に主要な仮説それぞれに対する主な反論を取り上げることだと思われます

この問題に関する最近の熱い議論の中で 数十年の間に、地理学者の考えは、はるか昔の気候に関する地質学者の考えとほぼ同じような変遷を経てきたように思われる。

地質学者なら誰もがよく知っているように、地質学の黎明期には、人々は気候の均一性を信じていました。つまり、最初の創造行為の完了以来、重要な変化はなかったと考えられていたのです。この見解はすぐに消え去り、漸進的な寒冷化と乾燥化の仮説に取って代わられました。この仮説は星雲仮説の発展に深く関わり、星雲仮説によってさらに大きく強化されました。しかし、広範囲にわたる大陸氷河作用の証拠が発見されたことで、この見解は修正を余儀なくされ、その後、地質学的時間のほぼ全域にわたって、氷河期、あるいは少なくとも寒冷期が着実に増加していることが明らかになってきました。さらに、ほぼ毎年、氷河期、氷期、氷期段階の複雑さを示す新たな証拠がもたらされています。そのため、何十年にもわたり、地質学者たちは、宇宙の可能性と比較すると驚くべき均一性があるにもかかわらず、過去の気候は有機進化の観点から非常に不安定であり、その変化はさまざまな程度の激しさであったとますます信じるようになってきた。

地理学者たちは近年、地質学者が氷河期や氷期の実態について議論したのと同じように、歴史的気候変化の実態について議論を重ねています。いくつかの仮説が提示されていますが、これらはすべて3つの項目にまとめることができます。すなわち、(1) 漸進的乾燥、(2) 気候の均一性、(3) 脈動です。漸進的乾燥の仮説は広く支持されてきました。世界の乾燥した地域の多く、特に30°Cから40°Cの範囲では、 赤道から北緯40度から南緯40度、特に西アジアと中央アジア、そしてアメリカ合衆国南西部では、2000年から3000年前の気候が現在よりも明らかに湿潤であったことを示す事実は数え切れないほどあるようです。その証拠として、昔の湖岸、干上がった泉の跡、今ではキャラバンが通れないほど乾燥している場所にある道路、今は湖のない乾燥した湖底を迂回する道路、そして今では水不足で木々が育たない何百平方マイルにも及ぶ枯れた森林の断片などが挙げられます。さらに強力な証拠として古代の遺跡があり、そのうちの何百もの遺跡は現在ではあまりにも乾燥しており、かつての住民のごく一部しか水を見つけることができないほどです。シリア砂漠のパルミラ遺跡を見れば、かつては現代のダマスカスのように10万から20万の住民を擁する都市であったことがわかりますが、現在ではその水供給は1千から2千人分しか賄えていません。水供給量を増やす試みはどれも効果が薄く、水質は硫黄臭がひどく悪名高い。かつて水量が豊富であった頃は、その質の高さで有名だった。同様の遺跡を記述するだけで数百ページにも及ぶだろう。中には、中国領トルキスタンのタリム砂漠にあるニヤ遺跡よりも、その乾燥ぶりがさらに顕著な遺跡もある。しかし、2000年以内に乾燥したという証拠は非常に強く、ハン[18]のような慎重で保守的な人物でさえ、それを「ユーベルツォイゲント」と呼んでいるほどである。

使用できると思われる数十の引用文から1つ引用するだけで、最も注意深い考古学者の結論が明らかになるだろう。[19]

かつて人口が多く、高度な文明を有していたものの、現在では砂漠化し、廃墟となっている地域の中で、シリアと北アラビアの砂漠地帯ほど、我が国の文明の始まりと密接に結びついていた地域はそう多くありません。この失われた文明の広大さと重要性が十分に認識され、未踏の地の面積を縮小し、長らく砂漠として知られてきた地域のうち、かつて居住可能で人が住んでいた地域がどれほどあったかを探る試みがなされるようになったのは、ごく最近のことです。過去20年間の探検の結果は、この点において極めて驚くべきものでした。地図上でシリア砂漠として記されている、地中海東部の海岸山脈とユーフラテス川の間に広がる広大な地域のほぼ全域、つまり2万平方マイル強の面積は、現代の大都市のすぐ近くを除けば、今日のイギリスやアメリカ合衆国の同規模の地域よりも人口密度が高かったことが判明しました。パレスチナの東に広がる広大な砂漠地帯は、東と南に広がり、現在アラビアとして知られる地域まで続いており、そこもまた人口密度の高い地域であったことが発見されています。古代においてこれらの居住地域がどれほど広範囲に及んでいたかは未だ不明ですが、この方向への最も遠い探査でさえ、遺跡やその他のかつての居住の痕跡の末端まで到達していません。

シリア北部の、定住地が多く、人口も多かれ少なかれ多い海岸山脈を越え、オロンテス川の狭く肥沃な谷へと降り立った旅人は、東へ向かう旅の途中で、南北に不規則に連なる石灰岩の丘陵地帯に遭遇する。北東はユーフラテス川のほぼ中間地点まで伸びている。これらの丘陵は高さ約750メートルで、時折、海抜900メートルから1000メートルの峰が聳え立つ。灰色で、目に見える植生は全くない。丘陵地帯に登っていくと、旅人は至る所に人の手による痕跡、舗装された道路、畑を仕切る壁、重厚な段々畑の壁が見られることに驚嘆する。やがて、廃墟と化した小さな町に辿り着く。 丘陵の稜線を形成する不毛な岩からそびえ立つ、美しく精巧に作られた石灰岩のブロックで建てられた大小さまざまな建物が点在しています。付近の高台に登れば、あらゆる方向に同様の遺跡が点在するのを見て、さらに驚かされることでしょう。見晴らしの良い場所によって、10、15、あるいは20と数えられるかもしれません。遠くから見ると、これらの場所に人が住んでいないとは信じがたいものですが、よく観察してみると、時の穏やかな手、あるいは地震の荒々しい影響が、すべての建物に及んでいることがわかります。町によって保存状態は異なり、木造の屋根が時とともに削り取られている以外は全く完璧な建物もあれば、絵のように美しい廃墟となっている建物もあれば、地面と水平に残っている建物もあります。はるか遠くの丘の上には異教の寺院の廃墟がそびえ立ち、高い尾根の頂上には大きなキリスト教修道院の廃墟が横たわっています。この不毛で灰色の土地を何マイルも歩いても、誰にも出会うことはありません。廃墟の町から廃墟へと日々を旅しても、遺跡の中に一本か二本のテレビンの木が立っているだけで、緑はほとんど見られない。それらの木は、古代の建物の土台に根を下ろし、今もなお地中深くに残っている。雨期の豪雨にも流されなかった岩のわずかな窪みを除けば、土はどこにも見当たらない。しかし、どの遺跡も油やワインを搾るための搾油所の跡で囲まれている。これらの高原には、たった一つのオアシスしか発見されていない。

この丘陵地帯から東へ進むと、ユーフラテス川まで何マイルも続く緩やかな起伏のある土地へと降りていきます。丘陵地帯の東麓では、全く異なる土地に足を踏み入れます。最初は非常に肥沃で、平らな屋根の家々が点在しています。しかし、ここでは古代の遺跡は、長年にわたる建築と再建によってほぼすべて破壊されています。この細く肥沃な土地を過ぎると、土壌はますます乾燥し、不毛になり、やがて別の砂漠、つまり死土がうねる荒れ地に到達します。途切れることのない単調な地形を破る壁や塔、アーチはほとんど見当たりません。 地形は平坦ですが、注意深く探検すれば、この地域は古代、西の丘陵地帯よりも人口密度が高かったことがわかります。地形のあらゆる凹凸が町の跡を示しており、その中にはかなりの規模の都市もありました。

この国のかつての状況について、極めて明確な結論を導き出すことができる。北部の丘陵地帯には、現在では土砂は存在しなかった。建物には、本来は見せることを意図していなかった未完成の基礎層が残っているからだ。排水口のない窪地の土は、以前よりも深くなっている。木やブドウが生えることのない場所に、何百ものオリーブ搾り場やワイン搾り場が点在している。丘陵地帯には、崩れ落ちた段々畑の壁が幾重にも連なり、近くに土の痕跡は見当たらない。また、天然の水資源も豊富だった。北部にも南部にも、砂や小石、すり減った岩が混じった乾いた河床が見られるが、一年を通して水は流れていない。廃墟となった町の真下には、これらの乾いた小川に橋が架かり、岸辺には粗末な洗濯板が並んでいる。多くの橋は、水がほとんど、あるいは全く流れていない小川の河床に架かっており、大きな気候変動が起こったことを如実に物語っています。井戸頭や井戸小屋、そして泉に関する碑文が残っていますが、今日ではごく稀な例を除いて井戸も泉も存在しません。多くの家には岩をくり抜いて造られた貯水槽がありましたが、その大きさは短期間しか水を供給できず、私たちの最近の先祖の多くが持っていた貯水槽に相当します。これらの貯水槽は、水に依存するためというよりは利便性のために使われていました。シリア南部の町の中には大きな公共貯水池を備えていたところもありましたが、元々の住民に水を供給するには十分ではありませんでした。高原地帯には当然灌漑設備はありませんでしたが、低地の平坦な地域でさえ灌漑が行われていた形跡はなく、灌漑用の運河が完全に消滅したはずがありません。すぐ近くには森林があり、そこから非常に長く太い木材が産出されていました。北部と北東部では、ほぼ… すべての建物は木製の屋根、木製の中間床、そして木材の他の特徴を備えていました。寺院や教会などの高価な建物には大きな木製の梁が使われていましたが、個人の住居、店舗、厩舎、納屋でははるかに大量の木材が使用されていました。もし木材が豊富で安価でなかったら（つまり近くで育った）、建築家たちは南の隣人の建築方法を採用したでしょう。彼らは木材をほとんど使用せず、世界で最も完璧なタイプの石造建築を開発しました。そして、ここに奇妙な例外があります。古代に非常に多くの木材が使われた北シリアは、現在ではまったく樹木がありません。一方、古代には木材が不足していたため住民にほぼ独占的に石を使用せざるを得なかったに違いない南シリアの山岳地帯には、今でも低木のオークやマツの林があり、半世紀前の旅行者はクリの木の大きな森について報告しています。[20]シリアの大部分にはかつて土壌や森林、泉や川があったが、現在はそれらのいずれも存在せず、古代には現在よりもはるかに多く、雨量も均等に分布していたことは明らかである。

バトラー教授の綿密な研究は、気候の均一性を信じる人々の曖昧な主張とは対照的であるため、特に興味深い。私の知る限り、気候変動仮説に反対する人々は、古代の遺跡の水供給量が現在と同程度であったことを、綿密な統計分析によって示そうとさえしていない。せいぜい、現在では知られていない水源が存在した可能性を示唆する程度である。もちろん、これは単一の事例では当てはまるかもしれないが、数百、数千もの遺跡において当てはまるとは考えにくい。

過去2000年間の気候変化を裏付ける議論は無視できないほど強力に思えるが、その力強さこそが誤りの源となってきたようだ。多くの人々が、特定の地域で起きたように見える変化はどこにでも起こり、それは徐々に進行する乾燥化によるものだという結論に飛びついてしまった。

漸進的乾燥を信じる人々と同じくらい注意深い多くの観察者は、他の地域では湿潤な証拠が見られるまさにその地域で、過去には乾燥していた証拠を指摘しています。カスピ海のような湖は、水位が著しく低下したため、現在の湖底の一部が露出し、建物の建設地として利用されました。その遺跡は今も残っています。また、例えば天山山脈では、現在では灌漑の必要がないと思われる場所にも灌漑用水路が見られます。シリアと北アフリカでは、キリスト教時代の初期の数世紀、ローマ人が巨大な水道橋を建設し、当時も今日とほぼ同じくらい水を必要としていた土地に水をまくという比類のない活動を示しました。こうした証拠は豊富にあり、過去の湿潤な気候の証拠と同じくらい説得力があります。例えば、北アフリカの気候に関する包括的で優れた論文集『ライター』は、このことを見事に示しています。[21]そこで引用された証拠や他の文献から、多くの著者が気候均一性仮説を強く支持するに至った。彼らは漸進的変化の支持者と全く同様に、その結​​論を全世界と全歴史時代にわたって拡張してきた。

気候の均一性と漸進性に関する仮説 どちらの変化も、信頼できる証拠に基づいているように思われる。互いに正反対のように見えるかもしれないが、それはさまざまな証拠をその年代やたまたまその場所にある気候の種類に従ってグループ分けしていない場合に限られる。事実を時間的にも空間的にも適切にグループ分けすると、歴史的な地中海地域の湿潤な状態の証拠は特定の期間、たとえば紀元前400年から500年、キリストの時代、そして西暦1000年に見られるようである。もう一方の種類の証拠は、逆に、紀元前1200年頃やキリストの後の7世紀と13世紀などの他の時代にピークに達している。また、湿潤な時代がピークに達してから乾いた時代がピークに達するまでの期間にも見られる。なぜなら、そのような時期には気候がますます乾燥し、人々がストレスにさらされていたからである。これは、西暦2世紀から4世紀の期間に当てはまったようである。バトラーの鮮明な描写からわかるように、当時の北アフリカとシリアは現在よりも明らかに水が豊富であったに違いない。しかし、次第に乾燥していき、ローマ人のような活力があり有能な民族にとっては当然のこととして、必要な水を供給するために数多くの土木工事を建設する必要が生じた。

これまで述べた考察から、第三の仮説、すなわち脈動的な気候変動という仮説が導き出された。これによれば、地球の気候は安定しておらず、また一方向に一様に変化しているわけでもない。気候は、年々、あるいは十年ごとに見られる小さな波動だけでなく、数百年、あるいは千年単位の大きな波動によっても、前後に変動しているように見える。そして、これらの波動は、氷河期、氷河期、そして氷河期を形成する大きな波動と融合し、その影響を及ぼしているように見える。 現時点では、一般的な傾向が乾燥化に向かっているのか、それとも氷河期に向かっているのかを判断する方法はないように思われます。紀元7世紀は、歴史上最も乾燥した時代であったようです。現在よりも明らかに乾燥していましたが、13世紀もほぼ同程度乾燥しており、紀元前12世紀か13世紀は非常に乾燥していた可能性があります。

仮説を検証する最良の方法は、実際の測定です。脈動仮説の場合、幸いなことに、この検証を樹木を用いて行うことができます。植生の成長は、土壌、日照、風、太陽、気温、雨など、多くの要因に左右されます。乾燥地帯では、樹木の成長が年ごとにどのように変化するかを決定する最も重要な要因は、最も急速に成長している数か月間の水分供給です。[22]ダグラス[23] ら の研究によると、アリゾナ州とカリフォルニア州では、年輪の厚さが成長期間中に利用可能な水分量の信頼できる指標となることが示されています。これは、数年間の成長を単位として、前後の同様の年数の成長と比較する場合に特に当てはまります。長期間にわたる成長を扱う場合は、樹齢の影響を除去するための補正が必要ですが、これはかなり正確な数学的手法によって行うことができます。初期の気候が、 樹木の寿命と寿命の終わりは同じですが、樹木の成長過程に脈動があったかどうかは容易に判断できます。ある地域の様々な地域から採取した多数の樹木が、ある時期に太い年輪を形成し、その後100年間細い年輪を形成し、その後再び太くなった場合、その樹木は長く乾燥した時期を生き抜いたと結論付けても間違いないでしょう。この考えの根拠と、樹木の成長から気候を推定する方法の詳細は、『気候要因』に記載されています。

その書籍に示された結果は、次のように要約できます。1911年から1912年にかけて、ワシントンのカーネギー研究所の後援の下、カリフォルニアの約450本のセコイアの切り株の年輪の厚さが測定されました。これらの木の樹齢は250年から3250年近くまでさまざまでした。大多数は1000年以上、79本は2000年以上、3本は3000年以上でした。木の本数がわずかしかない場合でも、時折の偶然の一致を除けば、記録は驚くほど信頼性があります。木の数が100本に近い場合は、偶然の変動がほぼ排除され、かなりの信頼を置いて記録を受け入れることができます。したがって、カリフォルニアでは2000年間の気候のかなり正確な記録と、さらに1000年間のおおよその記録があると言えます。カリフォルニアの樹木に関する最終測定結果は図4に示されています。ここでは、カリフォルニアにおける3000年間の気候変動が実線で示されています。線の高い部分は雨量が多く、低い部分は乾燥していることを示しています。この曲線を検証すると、この3000年間には、過去1世紀に起こったどの気候変動よりも重要な気候変動があったことが明らかです。 詳細をより明確にするために、紀元前100年から現在までのカリフォルニア曲線のより信頼性の高い部分を図5に再現しました。これは、垂直スケールが3倍になっていることを除いて、図4の対応する部分と同一です。

図4
図4. カリフォルニア（実線）と西アジアおよび中央アジア（点線）の気候の変化。

注：図4と図5の曲線は、 1914年に出版された『太陽仮説』に掲載されたとおりに再現されています。しかし、その後の研究により、アジアの曲線では、1914年に暫定的に挿入された破線の方が点線よりも正確である可能性が高いことが示唆されています。さらに、アジアの曲線は主要な特徴においてカリフォルニアの曲線とほぼ類似していることを示唆する証拠もあります。

カリフォルニアの樹木成長曲線は、地中海地域における気候変動の一般的な特徴を忠実に表しているように思われる。この結論は、図4の樹木成長を表す実線と、アメリカでこの問題に関する研究が行われる以前の遺跡と歴史の研究から推測された東地中海地域の気候変化を表す点線との類似性に基づいていた。[24]点線は、気候変動研究の一段階としての歴史的意義からここに再現されている。もし過去12年間に得られた知識に基づいて今日描き直されたとすれば、樹木成長曲線に非常に近いものとなるだろう。例えば、点線が西暦300年頃に低下していることから示唆される乾燥期は、主にバトラー教授のデータに基づいており、シリアにおけるその時期の碑文や遺跡の少なさに関するデータに基づいている。長文の引用元となった最近の論文で、教授は、その後の研究によってそのような少なさは存在しないことが証明されていることを述べている。一方で、それは600年以降に起こった文明と人口の著しい急激な衰退を強調した。彼は、現在の著者らが全く異なる根拠に基づいて得た結論と同じ結論に達した。すなわち、点線で示した300年頃の落ち込みは正当化されないが、630年頃の落ち込みは極めて重要である、という結論である。同様に、 スタイン[25]は中央アジアで、紀元前200年頃の水供給とそれ以前およびそれ以降の数世紀の水供給との間の差異が、図4の点線が1910年に描かれた時点で利用可能なわずかな証拠に基づいて想定されていたよりも大きかったことを明らかにしている。

図5
図 5. セコイアの木の成長から測定した 2000 年間のカリフォルニアの気候の変化。

図5は図4の後半部分と同じですが、縦軸のスケールが3倍に拡大されています。右側の点線の方が実線よりも正確な値に近いと思われます。曲線の終点から30年間、全体的な傾向は概ねやや上昇傾向にあるようです。

カリフォルニアの樹木の曲線は、過去3000年間の気候に関する唯一の継続的かつ詳細な記録であるため、極めて綿密な研究に値します。特に、樹木の成長が(1)地元の降雨量と(2)パレスチナのような遠隔地の降雨量をどの程度正確に表しているかを判断することが重要です。これらの点を判断する最良の方法は、相関係数という標準的な数学的手法でしょう。ブレーキをかけていない状態での車輪の回転と自動車の進行のように、2つの現象が完全に同期して変化する場合、相関係数は1.00となり、自動車が前進しているときは正、後退しているときは負になります。ある自動車の年間走行距離と同期間に孵化した鶏の数のように、2つの現象に関係がない場合、係数は0です。他の要因が関係する部分的な関係は、自動車の移動とガソリン消費量のように、0と1の間の係数で表されます。この場合、関係は非常に明白ですが、道路の凹凸や勾配、交通量、停止回数、運転者の技能、車両の状態や積載量、天候など、他の要因によって変化します。このような部分的な関係は、相関係数が最も有用なものです。なぜなら、係数の大きさは、その関係の相対的な重要性を示すからです。 様々な要因の相関係数。確率誤差の4倍の相関係数は、数学者によく知られた公式で常に決定でき、一般的に2つの現象の間に何らかの関係があることを示す証拠となると考えられています。係数と誤差の比が6に達すると、その関係は強いとみなされます。

樹木の成長と降雨量の間に関連性があることを疑う人はほとんどいないでしょう。特にカリフォルニアのような夏の乾季が長い気候ではなおさらです。しかし、樹木の成長は、位置、日陰の程度、気温、害虫、疫病、枝を折る風など、様々な要因にも左右されます。さらに、一般的に雨は成長を促進しますが、極端な雨は適度な雨よりも成長を妨げます。また、樹木の根は深い水源から水を汲み上げているため、干ばつや過度の雨は数年間はほとんど影響を与えません。したがって、巨大なセコイアの成長と降雨量を比較する場合、相関係数は十分に高い値で説得力を持つと予想されますが、1.00を下回ることは間違いありません。残念ながら、セコイアが生育する地域での降雨量の記録は残っておらず、最も近い長期記録はサクラメントのものです。サクラメントは北西約320キロメートル、標高約1800メートルではなく海抜0メートル近くにあります。

相関係数法を、1863年から1910年までのサクラメントの年間降雨量とセコイアの成長に適用すると、表3に示す結果が得られます。表のセクションAの樹木は、土壌がかなり深かったにもかかわらず、中程度に乾燥した場所で生育していました。これはセコイアにとって不可欠な条件と思われます。この場合も、他のすべての場合と同様に、降雨量は7月から6月までと計算されていますが、夏季にはほとんど雨が降らないため、実質的には10月から5月までを意味します。したがって、1861年の樹木の成長は、その前の雨季である1860年から1861年の降雨量、または表に示されているように、それ以前のいくつかの雨季の降雨量と比較されます。

表3

カリフォルニアにおける降雨量とセコイアの成長の相関係数[26]

( r )=相関係数
( e )=確率誤差
( r/e )=係数と確率誤差の比

A. サクラメントの降雨量と乾燥地帯におけるセコイア18本の成長、1861-1910年
（右） （e） （右/右）
1年間の降雨量 −0.059 ±0.096 0.6
2年間の降水量 +0.288 ±0.090 3.2
3年間の降水量 +0.570 ±0.066 8.7
4年間の降水量 +0.470 ±0.076 6.2

B. サクラメントの降雨量と、主に湿潤な地域に生息する112本のセコイアの成長、1861-1910年
3年間の降水量 +0.340 ±0.087 3.9
4年間の降水量 +0.371 ±0.084 4.5
5年間の降水量 +0.398 ±0.082 4.9
6年間の降雨量 +0.418 ±0.079 5.3
7年間の降水量 +0.471 ±0.076 6.2
8年間の降雨量 (+0.520) ±0.071 7.3
9年間の降水量 +0.575 ±0.065 8.8
10年間の降雨量 +0.577 ±0.065 8.8

C. サクラメント 1861～1910年の湿潤地域における降雨量とセコイア80本の成長
10年間の降雨量 +0.605 ±0.062 9.8

D. サザン・パシフィック鉄道の駅における過去5年間のセコイアの年間成長量と降雨量
年 標高
（フィート） 降水量
（インチ） セコイアからのおおよその
距離
（マイル） （右） （e） （右/右）
サクラメント 1861-1910 70 19.40 200 +0.398 ±0.081 4.9
コルファックス 1871-1909 2400 48.94 200 +0.122 ±0.113 1.1
サミット 1871-1909 7000 48.07 200 +0.148 ±0.113 1.3
トラッキー 1871-1909 5800 27.12 200 +0.300 ±0.105 2.9
ボカ 1871-1909 5500 20.34 200 +0.604 ±0.076 8.0
ウィネマッカ 1871-1909 4300 8.65 300 +0.492 ±0.089 5.5
セクション A の最初の行にある相関係数はわずか -0.056 で、これは確率誤差の 6 分の 1 にも満たない値です。これは、特定の季節の降雨量と翌春および夏の成長との間に目立った関係がないことを意味します。セコイアの根は深く張っているため、春に降る雨や雪解け水は、成長期が終わる前には木に影響を及ぼすほど急速には浸透しないと考えられます。しかし、セクション A の 2 行目に示されているように、その前の 2 季節の降雨量は木に何らかの影響を及ぼします。この行では、相関係数は +0.288、つまり確率誤差の 3.2 倍です。3 季節の降雨量を考慮すると、係数は +0.570、つまり確率誤差の 8.7 倍に上昇しますが、4 年間の降雨量になると係数は低下し始めます。したがって、比較的乾燥した斜面に生育したこれら18本のセコイアの成長は、主にその前の2度目と3度目の雨季の降雨量に依存していたと考えられる。例えば、1900年の成長は、1897年から1898年、そして1898年から1899年の雨季の降雨量に大きく依存していた。

表のセクションBは、主に水分供給が最大となる湿潤な窪地に生育する112本の樹木について、生育と降雨量の相関が10年間の降雨量に対して+0.577となり、乾燥した樹木よりもさらに高いことを示している。地下水の浸透は非常に遅いため、4年間の降雨量を考慮しない限り、相関係数は確率誤差の4倍を超えない。湿潤な場所に生育する樹木のみを用いた場合、相関係数は セクション C に示されているように、樹木の成長と 10 年間の降雨量は +0.605 という高い数値、つまり可能性のある誤差の 9.8 倍にまで上昇します。これらの数値や、ここには公表されていない他の多くの数値から、土壌の水分が徐々に山の斜面を浸透し、かなりの期間が経過した後にセコイアに到達するという事実による 3 年から 10 年の遅延を考慮すれば、1861 年から 1910 年までのセコイアの成長曲線がサクラメントの降雨量をかなり正確に表していることが分かります。

実際に木が生育している場所の降雨量記録が入手できれば、その関係はさらに密接なものとなるでしょう。

例えばフレズノの記録は、この結論をある程度裏付けています。しかし、フレズノは標高が低く、降雨量は基本的にサクラメントと同程度であるため、その記録は短く、サクラメントのものほど価値はありません。シエラネバダ山脈の高地における降雨量記録は、降雨量と気温がセコイアの生育地域とほぼ同程度であるサザン・パシフィック鉄道の幹線沿いにしか存在しません。この鉄道はオークランドから北東に70マイル、平野を横切ってサクラメントに至り、そこから直線距離でさらに70マイル、コルファックスを抜けてシエラネバダ山脈の高い峠を越えてサミットに至り、さらに20マイルほど南下してトラッキーを抜け、ネバダ州内陸盆地の端にあるボカに至り、さらに北東に160マイル進んでウィネムッカに至り、そこで東に曲がってオグデンとソルトレイクシティへと向かいます。表3のセクションDは、鉄道沿線の降雨量とセコイアの成長との相関係数を示しています。太平洋からの風が比較的吹き付け、中央カリフォルニアの一般的な気候を代表しているサクラメントでは、相関係数は確率誤差の約5倍であり、 セコイアの成長との実際の関係。シエラネバダ山脈の麓、コルファックス付近では、係数は低下し、確率誤差をわずかに上回る程度になる。しかし、山間を進むにつれて係数は急激に上昇し、ボカでは+0.604（確率誤差の8倍）という高い数値に達し、さらに東の乾燥地帯でも高い数値を維持する。言い換えれば、セコイアの成長は、その樹木が生育する地域、そしてさらに東の乾燥地帯における降雨量を示す良い指標となる。

セコイアの記録が他の地域の降雨量をどの程度反映しているかを判断するために、比較対象としてエルサレムを選びましょう。エルサレムを選んだ理由は、以下の必要条件を満たす唯一の記録を提供しているからです。(1) 記録が十分に長く、重要であること。(2) セコイアの緯度にかなり近い（北緯37度に対して北緯32度）。(3) セコイアと気候が似ており、冬に雨が降り、夏が長く乾燥していること。(4) 海抜（2,500フィート）よりはるかに高く、海岸からやや奥まった位置にあるため、セコイアの条件と近似していますが、決して同じではありません。(5) 有史時代の気候変動の証拠が最も強い地域にあること。比較対象として理想的な場所は、レバノン杉が生育する谷です。レバノン杉は、立地だけでなく、樹齢においてもセコイアに驚くほど似ています。いつの日か、これら 2 つの有名な古木のグループの成長を比較するのは非常に興味深いことでしょう。

エルサレムにおけるセコイアの成長と降雨量の相関係数はセクション A の表 4 に示されている。これらの相関係数は非常に高く、一貫しているため、図 5 に示すように 100 本以上のセコイアが使用されている場合、その成長曲線は西アジアの気候の変動をよく表していることにほとんど疑いの余地がない。ダグラスが測定した 11 本の樹木で高い係数が示されたことは、図 4 の紀元前 710 年から 840 年の部分のように樹木の数が 10 本程度まで減った場合でも、樹木の成長と降雨量の間には密接な関係があることを示唆している。図 5 のように 10 年間の成長を単位とする場合、図 4 と 5 を見ると、降雨量の尺度としての樹木曲線の精度は、表 4 のように 1 年を使用する場合よりもはるかに高いことがわかります。図 4 の平滑化された部分で紀元前 240 年より前にあるように単位を 30 年にまで上げると、紀元前 960 年から 1070 年までの 4 つの樹木でも、降雨量の一般的な変化をかなり正確に表すことができますが、紀元前 1110 年より前の 1 つの樹木では、大まかな指標しか得られません。

表4

カリフォルニア州とエルサレムの降雨記録間の相関係数

( r )=相関係数
( e )=確率誤差
( r/e )=係数と確率誤差の比

A. エルサレムの3年間の降雨量とセコイアの様々な群落[27]
（右） （e） （右/右）
ダグラスが測定した11本の木 +0.453 ±0.078 5.8
80本の樹木、湿地、グループIA、IIA、IIIA、VA +0.500 ±0.073 6.8
樹木101本、湿地69本、乾燥地32本、I、II、III +0.616 ±0.061 10.1
112本の木、湿地80本、乾燥地32本、I、II、III、V +0.675 ±0.053 12.7

B. エルサレムおよびカリフォルニア州とネバダ州の観測所における降雨量
—— 3年—— —— 5年——
標高
（フィート） 年 （右） （右/右） （右） （右/右）
サクラメント 70 1861-1910 +0.386 4.7 +0.352 4.2
コルファックス 2400 1871-1909 +0.311 3.1 +0.308 3.0
サミット 7000 1871-1909 +0.099 0.9 +0.248 2.3
トラッキー 5800 1871-1909 +0.229 2.2 +0.337 3.3
[28]ボカ 5500 1871-1909 +0.482 6.4 +0.617 8.6
ウィネマッカ 4300 1871-1909 +0.235 2.2 +0.260 2.4
サンバーナーディーノ 1050 1871-1909 +0.275 2.7 +0.177 1.8

C. カリフォルニアとネバダの観測所における3年間の降雨量、1871-1909年
（右） （右/右）
サクラメントとサンバーナーディーノ +0.663 10.7
サンバーナーディーノとウィネマッカ +0.291 2.8
表 4 は、セクション A における樹木の成長とエルサレムの降雨量との相関が、2 つの地域の降雨量との相関よりも明らかに高いという特異な特徴を示しています。降雨係数が決定的になるほど高いのは、サクラメントとボカのみです。しかし、これは驚くべきことではありません。というのも、わずか 400 マイルしか離れていないサクラメントとサンバーナーディーノの間でも、3 年ごとの降雨量の相関係数は、表 4 のセクション C に示すように、起こり得る誤差の 10.7 倍に過ぎないからです。一方、500 マイル離れたサンバーナーディーノとウィネムッカの間では、対応する数字は 2.8 に低下します。セコイアの成長は、いくつかの点で、人間が記録した降雨量の記録よりもはるかに優れた記録であることを忘れてはなりません。人間の記録は、直径数インチの小さなゲージで捕らえた水の量に基づいています。あらゆる突風が記録の正確さを損ないます。 1マイル離れた場所では、降雨量は観測地点の2倍になるかもしれません。一方、セコイアの木は、その数千倍もの広さの地域から水分を吸収しています。 雨量計の面積はわずか100平方キロメートルである。さらに、図4と図5の元となった樹木は、長さ50マイル、面積数百平方マイルの範囲に散在していた。したがって、これらの樹木は、雨量計の面積の何百万倍もの広さの地域における降雨量の総和を表していることになる。この事実、そしてセコイアの成長とエルサレムの降雨量との間の高い相関係数は、カリフォルニア州とネバダ州の降雨量とエルサレムの降雨量との間の相関係数がすべて正であるという事実と関連して考慮されるべきである。カリフォルニア州とネバダ州の降雨量と、東地中海地域の降雨量の完全な記録が長期間にわたって入手可能であれば、おそらくそれらはほぼ一致するだろう。

セコイアが過去の気候の尺度としてどの程度広く使えるかは、まだ定かではありません。後ほど説明するように、一部の地域では、気候変動はカリフォルニアとは正反対の性質を持っていたようです。他の地域では、カリフォルニア型あるいは東地中海型の変化が優勢であるように見えることもありますが、常に明らかというわけではありません。例えば、マルタでは、今日の降雨量はエルサレムの降雨量やセコイアの成長と明確な関係を示しています。しかし、もう少し北に位置するナポリにおける8年間の降雨量と、各期間末のセコイアの成長との間の相関係数は-0.132、つまり確率誤差のわずか1.4倍であり、有意であるには小さすぎます。これは、ナポリでは夏の干ばつはあるものの、カリフォルニアやパレスチナほど顕著ではなく、嵐の発生頻度がはるかに高いという事実と一致しています。エルサレムでは4月から10月までの7ヶ月間に降雨量のわずか8%しか降らず、サクラメントでは13%、マルタでは31%、ナポリでは43%の降雨量がある。しかし、過去には南イタリアの気候の変動が セコイアの曲線は、降雨量の記録が残されて以来、東地中海地域の降雨量の変動と密接に一致している。おそらく、過去にも同じことが当てはまっていたのだろう。その場合、セコイア曲線は、同様の気候の地域における気候の変化や変動を示す良い指標となるだけでなく、他のタイプの地域における同時発生的ではあるが異なる変化のガイドとしても役立つ可能性があります。

他にも膨大な量の証拠が同じ結論を示唆している。地中海型の冬季降雨と夏季干ばつを特徴とする地域では、現在の平均気候は過去よりも乾燥しているものの、歴史的には顕著な変動があり、特定の時期には現在よりも乾燥が進んだことがあったことを示している。この結論は非常に重要であるため、これに反論する重要な議論、特に東地中海の降雨量が歴史的に現在よりも多かったという考えに対する反論を検証することが賢明と思われる。最初の反論は、干ばつと飢饉が過去においてより深刻であったという疑う余地のない事実である。 他の証拠から判断すると、現在よりも雨量が多かったと思われる時期に飢饉が発生したという主張はよく使われるが、説得力は薄いようだ。ある地域の降雨量が平均30インチで、15インチから45インチの範囲で変動する場合、降雨量が数年間下限値まで減少し、その後数年間20インチを大きく上回らないと飢饉が発生する。数世紀の間にその地域の気候が変化し、降雨量が平均20インチ、7インチから35インチの範囲に変化した場合、降雨量が数年間10インチ付近にとどまると再び飢饉が発生する。最初の飢饉の被害は2回目のものと同じくらいひどいものだったかもしれない。あるいは、降雨量が多いほど人口が多くなり、食糧不足による苦悩がより多くの人々に影響を与えるため、さらにひどいものだった可能性もある。したがって、飢饉や干ばつの歴史的記録は、気候が現在よりも乾燥していた、あるいは湿潤であったことを示していない。それらは、単に問題の時期の気候がその特定の期間の平常値よりも乾燥していたことを示しているに過ぎません。

二つ目の反論は、砂漠は現在とほぼ同様に過去にも存在していたというものである。しかし、これは真の反論ではない。なぜなら、より詳しく見ていくように、世界の一部の地域ではある種の変化が見られ、他の地域では全く逆の変化が見られるからである。さらに、砂漠は常に存在してきたのであり、その気候の変化について語るときは、単にその境界が移動したことを意味するに過ぎない。古代の乾燥を気候の均一性の証拠として誤って用いる具体的な例は、アレクサンドロス大王のインドからメソポタミアへの行軍によく表れている。ヘディンは著書『インドへの陸路』第二巻でこの事例を非常によく説明している。彼はアレクサンドロス大王の軍隊が水と食料の不足にひどく苦しんでいたことを決定的に示している。これは確かに当時の気候が乾燥していたことを証明しているが、決して… 平均は過去から現在にかけて変化がないことを示しています。アレクサンドロス大王の行軍が特に乾燥した年に行われたのか、それとも特に雨の多い年に行われたのかは不明です。主な困難が生じたペルシャ南部とベルチスタンのマクランのような砂漠地帯では、降雨量は年によって大きく異なります。マクランの記録は残っていませんが、その地域の状況はアリゾナ州南部やニューメキシコ州の状況とよく似ています。1885年と1905年のこの地域の5つの観測所の降雨量は次のとおりです。

1885 1905 観測開始
以降の期間中の平均降水量
アリゾナ州ユマ 2.72 11.41 3.13
アリゾナ州フェニックス 3.77 19.73 7.27
アリゾナ州ツーソン 5.26 24.17 11.66
ニューメキシコ州ローズバーグ 3.99 19.50 8.62
テキサス州エルパソ（ニューメキシコ州境） 7.31 17.80 9.06
平均 4.61 18.52 7.95
これらの観測所は、東西約500マイルの範囲に分布しています。1885年にこの地域を旅した旅行者は、1905年に同じ場所を旅した旅行者よりも、水と食料を見つけるのにはるかに苦労したはずです。1885年の降水量は平均より42%少なく、1905年には平均より134%多くなりました。議論のために、ペルシャ南東部の平均降水量が現在6インチで、アレクサンダー大王の時代には10インチだったと仮定しましょう。ペルシャの過去の降水量が現在のニューメキシコ州やアリゾナ州と同じくらい年ごとに変動していたとすれば、古代の降水量は 1885年に相当する乾季の平均降水量は約5.75インチだったでしょう。一方、当時の降水量が現在よりも平均して少ない、例えば4インチだったと仮定すると、アメリカの砂漠における1905年に相当する雨季の降水量は約10インチだったかもしれません。こうなると、アレクサンダー大王の行軍が気候に関して示すものについての私たちの推定は、紀元前325年が雨の多い年だったか乾季だったかに大きく依存しなければならないことは明らかです。この点については何も分かっていないため、今日では小規模な隊商でさえ飼料や水の調達に非常に苦労するような場所で、大軍が旅を成し遂げたという事実に頼らざるを得ません。さらに、現在ではほとんど水のない砂漠を180マイルも象が横断したにもかかわらず、昔の歴史家たちは今日では事実上不可能であろうこのような偉業について何も言及していません。これらのことは、気候の均一性よりもむしろ気候の変化と調和しているように思われます。しかしながら、マクランの人口密度が現在では考えられないほど高かったことを示す多数の遺跡などの他の証拠と併せて考察しない限り、これらの証拠に大きく依存することは安全とは言えません。アレクサンドロス大王の行軍のような出来事を単独で考察しても、気候変動の賛否を論じる根拠として用いることは安全とは言えません。

歴史時代の気候変動に関するあらゆる仮説に対する3番目かつ最も強力な反論は、植生に基づくものである。この問題全体はJWグレゴリー[29] によって見事に提示されており、彼は自身の研究結果だけでなく、彼以前の最も優れた学者たちの研究結果も示している。彼の結論は、当時の気候の正確な状態を統計的に証明しようと明確な試みがなされた数少ない事例の一つであるという点で重要である。 グレゴリーは、パレスチナの気候が変化していないと信じる様々な、それほど重要ではない理由を述べた後、植生について論じている。以下の引用は彼の思考の方向性を示している。冒頭近くの文は、グレゴリーらがこの特定の証拠にどれほど重きを置いているかを強調するために、イタリック体で示されている。

聖書の歴史的、地理的証拠に基づく一般的な結論よりも、もっと確実な検証が必要です。雨量計や温度測定の記録がない場合、気候を最も正確に検証できるのは植生です。そして幸いなことに、ナツメヤシはパレスチナと東地中海の過去の気候を非常に繊細に検証できる材料を提供してくれます。…ナツメヤシには気温によって決まる3つの生育限界があります。そのため、年間平均気温が華氏69度（摂氏約18度）を下回ると、完全に成熟することはなく、良質の果実を実らせることができません。69度の等温線はビスクラ付近のアルジェリア南部を横切り、デルナ付近のキレナイカ北部の海岸に接し、ナイル川河口付近のエジプトを通過し、その後、パレスチナの海岸沿いに北上します。

この線より北ではナツメヤシが生育し、果実を実らせますが、熟すことは稀で、気温が69度を下回ると品質が低下します。アルジェリア北部、シチリア島の大部分、マルタ、ギリシャ南部、シリア北部を含む68度から64度の等温線の間では、実ったナツメヤシは未熟なため、食用に適しません。次に涼しい地域、ポルトガル南西部でヨーロッパに入り、サルデーニャ島を通過し、ナポリ付近でイタリアに入り、ギリシャ北部と小アジアを横断してスミルナの東に至る62度の等温線より北では、ナツメヤシは実をつけないため、葉のみを目的とした栽培となります。

そのため、北アフリカ沿岸のベンガジではナツメヤシは豊穣だが、実の品質は低い。シチリア島とアルジェリアでは果実が熟すのは稀で、ローマとニースでは観賞用としてのみ栽培されている。

したがって、ナツメヤシは、62° から 69° の間の 3 段階の平均年間気温の変化をテストできます。

この検証により、パレスチナの年間平均気温は旧約聖書時代から変化していないことが示されています。現在、ナツメヤシはパレスチナの海岸や死海周辺の深い窪地で生育していますが、ユダヤの高地では実をつけません。聖書から判断する限り、古代におけるナツメヤシの分布は全く同じでした。ナツメヤシは「ナツメヤシの町エリコ」（申命記34:3、歴代誌下28:15）と、死海西岸のエンゲディ（歴代誌下20:2、シラ書24:14）で生育していました。エリコにはナツメヤシは現在は生息していませんが（最後のナツメヤシは1838年に枯死したようです）、その消失は放置によるものでなければなりません。気候変動による唯一の説明となるのは、寒さや湿度の増加です。古代において、ナツメヤシは確かにパレスチナの高地で生育していました。しかし、どうやらそこでは実を結ばなかったようだ。聖書の中でヤシは、その美しさとまっすぐに伸びる姿について言及されているからだ。「義人はヤシの木のように栄える」（詩篇92:12）、「彼らはヤシの木のようにまっすぐである」（エレミヤ書10:5）、「汝の姿はヤシの木のようだ」（雅歌7:7）とある。ヤシは勝利の象徴として用いられている（黙示録7:9）が、食料源として称賛されたことは一度もない。

聖書の本文にはナツメヤシは一度も言及されていませんが、欄外の注釈によると、歴代誌下 31 章 5 節で「蜂蜜」と訳されている単語はナツメヤシを意味している可能性があります。

したがって、旧約聖書時代のパレスチナにおけるナツメヤシの分布は、現在と基本的に同じであったと考えられます。したがって、当時の平均気温は現在と同じであったと推測できます。もし気候が今より湿潤で涼しかったなら、エリコでナツメヤシは繁茂しなかったでしょう。もし気候が今より温暖であったなら、ナツメヤシはより高い場所で自由に生育し、エリコはヤシの木の街として名声を博すことはなかったでしょう。 [ 30]

グレゴリーの結論は、彼のデータによれば変化はあるものの、大部分は根拠があるように思われる。 平均気温が 2 度か 3 度上昇するというのは、まったくあり得ることです。しかし、これは気温に関するもので、降雨量には当てはまらないことに注意してください。これらは、2000 年前のパレスチナとその近隣地域の平均気温が、現在とそれほど違わなかったことを証明しているに過ぎません。しかし、これは気候脈動の仮説とまったく矛盾するものではありません。氷河作用を研究する人々は、最終氷期には地球全体の平均気温は現在よりも 5 度か 6 度しか低かったとは考えていません。今日の気候とキリストの時代の気候の差が、最終氷期の最盛期の気候と今日の気候の差の 10 分の 1 だとすると、2000 年間の変化は大規模なものだったことになります。しかし、そのためにはパレスチナの平均気温がわずか 0.5 度上昇するだけで十分でしょう。明らかに、このようなわずかな変化は植生においてはほとんど検出できないでしょう。

降水量の変化と比較した平均気温の変化の小ささは、様々な地域における雨の多い年と乾いた年の比較から判断できる。例えば、1866年から1905年までのベルリンでは、降水量が最も多かった10年間の平均降水量は670mmで、平均気温は9.15℃であった。一方、降水量の最も少なかった10年間の平均降水量は483mmで、平均気温は9.35℃であった。言い換えれば、降水量137mm（39%）の差が、気温の差はわずか0.2℃であったことになる。このような平均降水量と平均気温の変動の対比は、個々の年を選択した場合だけでなく、より長い期間をとった場合にも観察される。例えば、米国のメキシコ湾西部地域では、ミシシッピ州ビックスバーグとルイジアナ州シュリーブポートの2つの内陸観測所と、ルイジアナ州シュリーブポートの2つの沿岸観測所が、降水量と気温の差を比較した。 ルイジアナ州ニューオーリンズとテキサス州ガルベストンの2つの観測所は、長さ約400マイルの地域の端に位置している。1875年から1884年の10年間の降雨量の平均は59.4インチであったが、[31] 1890年から1899年の10年間の平均はわずか42.4インチであった。湾岸諸州のように水が豊富な地域であっても、このような変化（最初の10年間で2番目の10年間より40パーセント多い）は重要であり、より乾燥した地域では居住性に大きな影響を与えるであろう。しかし、変化の規模の大きさにもかかわらず、平均気温には目立った違いはなく、4つの観測所の平均は、雨の多い10年間では67.36°F（約20.4℃）、雨の少ない10年間では66.94°F（約20.4℃）で、その差はわずか0.42°Fである。この場合、雨量が多かった時期の方が気温も高かったのに対し、ベルリンでは気温が低かったことは注目に値します。これはおそらく、湾岸諸国の湿気の大部分が南風によって運ばれるためでしょう。同様の関係は他の場所でも見られます。ここではパレスチナについて論じてきたため、エルサレムを取り上げてみます。執筆時点では、パレスチナ探検基金の季刊誌に掲載されているデータは、1882～1899年と1903～1909年を対象としています。この25年間のうち、最も降雨量が多かった13年間の平均降雨量は34.1インチで、気温は62.04°Fでした。最も降雨量の少なかった12年間は24.4インチで、気温は62.44°Fでした。降雨量の40%の差に対して、気温はわずか0.4°Fしか違わなかったのです。

前述の事実は、平均気温に大きな変化がなくても、降水量や暴風雨の激しい状況に大きな変化が生じる可能性があることを示しているように思われる。もしこのような変化した状況が持続するならば、 我々の例の一つのように、10年間持続するのであれば、100年や1000年も持続できないという論理的な理由はない。歴史的期間における気候変化の証拠は、気温よりも降水量の変化を示唆しているように思われる。したがって、歴史的気候変化に反対する最も有力な論拠は、比較的説得力に欠けているように思われ、脈動仮説は既知の事実すべてと整合しているように思われる。

歴史的であれ地質学的であれ、気候変動の真の性質を正しく理解する前に、もう一つ強調しておかなければならない点がある。脈動仮説が最初に立てられたとき、それは均一性仮説や漸進的変化仮説と同じ誤りに陥っていた。つまり、地球全体が脈動ごとに乾燥化または湿潤化しているという仮定が立てられていたのだ。『気候要因』で説明されているように、1912年のユカタン半島と1913年のグアテマラの遺跡の研究から、これらの地域の気候は、はるか南方の砂漠地帯で起こったと思われる変化とは逆の方向に変化したという結論に至った。中央アメリカのこれらのマヤ遺跡は、多くの場合、非常に多雨で、非常に深い森林で、非常に悪性の熱病が蔓延する地域に位置しているため、現在では居住が事実上不可能となっている。土地は、特に好ましい場所を除いて耕作できない。人々は病気でひどく衰弱しており、中央アメリカで最も貧しい人々の部類に入る。不健康な森林からわずか100マイルのところに、ユカタン半島の海岸やグアテマラ高原といった健全な地域があります。ここには人口の大部分が集まり、大きな町が点在し、進歩的な人々が暮らしています。しかしながら、かつてこの森林地帯は、アメリカ大陸に居住していた人々の中でも、最も進歩的な人々が暮らしていた場所でした。 コロンブスの時代にまで遡る、アメリカ大陸最古の文明の一つに、古代の文明があります。彼らだけが彫刻技術を高度に完成させ、文字を発明した唯一のアメリカ人です。より恵まれた地域がすぐ近くにあるにもかかわらず、そのような人々が最悪の環境に住んでいたとは、ほとんど信じがたいことです。したがって、グアテマラ東部とユカタンの気候は、過去のある時期には比較的乾燥していたに違いありません。マヤの年代学と伝承によると、これはおそらく、米国とアジアの亜乾燥地域または砂漠地帯で明らかにより湿潤な気候が優勢であった時期と同時期でした。図3は、今日、太陽黒点が多い時期に、亜熱帯地域では嵐や雨が多くなる傾向と、赤道付近の低緯度地域では乾燥する傾向との間に、同様の反対の傾向が見られることを示しています。

したがって、我々の最終的な結論は、有史以来、気候の脈動的な変化が存在してきたというものである。これらの変化は、類似した気候の地域では同じ種類のものであったが、気候の異なる地域では異なる種類、時には正反対の種類であった。脈動の原因については、春分点歳差運動や、それに関連する天文学的原因によるものではあり得ない。なぜなら、時間間隔があまりにも短く不規則すぎるからである。大気中の二酸化炭素濃度の変化によるものでもあり得ない。なぜなら、二酸化炭素の気候効果を最も強く信じる人々でさえ、カリフォルニアの樹木成長曲線に示された脈動を説明するのに必要なほど激しい形で二酸化炭素量が変動するなどとは考えていないからである。少なくとも部分的な原因としては、火山活動がより可能性が高いように思われ、この問題をより詳細に調査する価値があるだろう。しかしながら、それは明らかに軽微な原因に過ぎない。そもそも、塵の雲の主な効果は気温の変化であるが、 グレゴリーによるヤシとブドウの木に関する要約は、気温の変化が歴史上ほとんど重要でなかったことを示している。また、閉鎖された塩湖の底の遺跡、今は水没した古い浜辺、そして今では不要になった灌漑用水路の跡は、現在よりも気候が乾燥していたことを示している。しかし、火山灰ではこのような状況は説明できない。というのも、現在、大気は長期間にわたり、実質的にそのような塵を含まないように見えるからである。したがって、私たちは現在、火山仮説が許容する最大の極端な気象現象を一方向に経験しているが、同じ方向にさらに大きな極端な気象現象が存在してきた。同様に、太陽熱仮説も観測された現象を説明できない。なぜなら、太陽熱仮説も火山仮説も、地中海性気候では気候が一方に変化し、赤道付近の地域では逆の方向に変化する理由を説明できないからである。

残るは低気圧仮説です。この仮説は事実に合致しているように思われます。低気圧の変動により、ある地域では通常よりも湿潤になり、他の地域では乾燥するからです。同時に、気温の変化はわずかで、地域によって明らかに異なり、ある地域では暖かくなり、他の地域では寒くなります。次章では、この問題をより詳しく検討します。特定の世紀の出来事の推移を検証することで、この問題は最もよく理解できるからです。
第6章
14世紀の気候ストレス
有史以来の気候の変動に関するわれわれの見解を具体化するため、ある特定の時代を取り上げ、その時代の気候変動が地球上でどのように分布し、それが現在太陽黒点周期に生じている小さな変化とどう関連しているかを見てみることにしよう。ここでは西暦14世紀、特にその前半を取り上げることにする。この時代を選んだのは、地球の気候が現在太陽が最も活発な時期に支配的な状態へと大きく移行したと思われる最後の時代であり、したがって最もよく知られている時代だからである。この状態がさらに激化すれば、氷河期につながると思われる。この時代についてはすでに『世界強国と進化』で論じられているが、その重要性と、新たな証拠が絶えず明らかになりつつあるという事実を考えると、より深く論じる必要がある。

まずヨーロッパから見てみよう。ペッターソン[32]の詳細な記述によれば、14世紀には

極端な気候変動の記録。寒い冬には、ライン川、ドナウ川、テムズ川、ポー川が数週間から数ヶ月にわたって凍結した。これらの寒い冬には激しい洪水が発生し、前述の川は谷間を水浸しにした。14世紀の夏には、このような洪水が55回記録されている。 もちろん、運河や閘門などで河川の流れが調整されている現代と比べて、600年から700年前のヨーロッパの大河の洪水の方が壊滅的であったことは驚くべきことではありません。しかし、13世紀と14世紀の洪水は、それ以降に発生した同種の洪水のすべてを凌駕していたに違いありません。1342年にはライン川の水位が上昇し、マイエンス市と「ウスケ・アド・シングルム・ホミニス（usque ad cingulum hominis）」大聖堂が浸水しました。ケルンの城壁は7月でも船が通れるほどに水浸しになりました。これは1374年にも2月中旬に発生しており、もちろんこの種の災害が発生するには異例の時期です。また、他の年には干ばつが激しかったため、ドナウ川、ライン川などの同じ河川がほぼ干上がり、ライン川はケルンで渡河することができました。同じ世紀に少なくとも2回、このような出来事がありました。特に記録に残るほど酷暑が続いた例外的な夏があり、数世紀後も「1357年のあの暑い夏」として語り継がれてきました。

ペッターソンはさらに、古い年代記が他のどの現象よりも重視している 2 つの海洋現象について述べています。

第一に、北海とバルト海沿岸で発生した大洪水です。この洪水は頻繁に発生し、14世紀以降、後世に類を見ないほどの破壊力を持つ洪水が19回も記録されています。北海の海岸線はこれらの洪水によって完全に変貌を遂げました。例えば1300年1月16日には、ヘルゴラント島の半分と他の多くの島々が海に飲み込まれました。ボルクム島も同様の運命を辿り、1月16日の大洪水によって島々は幾つにも引き裂かれました。この大洪水はフリースラント諸島を現在の姿に作り変え、ズィルト島のヴェンディングシュタットとティリュウ教区も浸水しました。この洪水は「大水没」として知られています。バルト海沿岸もまた、前例のないほどの猛烈な大洪水に見舞われました。 1304年11月1日、リューデン島は波の力によってリューゲン島から引き裂かれました。時間の都合上、このような災害を一つ一つ詳しく述べることはできませんが、 記録に残る 19 回の大洪水のうち 18 回は秋分と春分の間の寒い時期に発生したことに注意してください。

年代記に記されている二つ目の注目すべき現象は、バルト海全域の凍結です。これは、この世紀の厳しい冬の間に何度も発生しました。このような時には、スウェーデンからボーンホルム島、デンマークからドイツ沿岸（リューベック）まで、そして場合によってはゴットランド島からエストニア沿岸まで、氷上を馬車で移動することが可能でした。

ノルリンド[33]は、カテガット海峡付近のバルト海が完全に凍結した「唯一の確実な記録」は1296年、1306年、1323年、1408年であると述べています。このうち1296年は「最も不確か」であり、1323年は記録上最も寒い年でした。これは、馬とそりが氷の上をスウェーデンからドイツまで定期的に渡ったという事実から明らかです。

14世紀、中央ヨーロッパと北海沿岸地域は気候的ストレスに見舞われただけでなく、スカンジナビアも被害を受けました。ペッターソンは次のように述べています。

中世後期の歴史的資料を検証した結果、クリスチャニアのブル博士は、ノルウェー王国の衰退は当時の政治情勢によるものではなく、むしろ度重なる不作により、パン用の穀物（小麦）をリューベック、ロストック、ヴィスマールなどから輸入せざるを得なかったことが原因であると結論づけました。ハンザ同盟は輸入を担い、その経済的影響力によって政治権力を獲得しました。ノルウェーの地主たちは地代を値下げせざるを得ませんでした。人口は減少し、貧困に陥りました。歳入は60～70%減少し、教会財産からの収入さえも減少しました。 1367年、リューベックから50万クローネ相当の穀物が輸入されました。当時、干し魚が唯一の輸出品であったノルウェーにとって、貿易収支は不利に傾きました。（スウェーデン南部沖のバルト海地域では、この地域に影響を与えていたのと同じ変化により、魚の生産量が大幅に増加しましたが、これはノルウェーの利益にはなりませんでした。）ブル博士は、サガに記された状況と比較しています。当時、ノルドランド（北極圏）は国内の住民を養うのに十分な穀物を生産していました。アスビョルン・セルスベーンの時代には、トロンデネス（さらに北の緯度69度）の族長たちは、3年連続で飢餓が発生しない限り、穀物を買いに南下する必要はありませんでした。トロンハイム県はアイスランドなどに小麦を輸出していました。中世末期のスカンジナビアの不安定な政治状態は、おそらく、これまで当然のことと考えられてきたような悪政や政治的争いだけが原因ではなく、生活水準を低下させた不利な気候条件が大きな原因であった。

14世紀前半のこの不運な時期に、イングランドもまた、もし十分に深刻化すれば氷河期に匹敵するほどの事態に見舞われました。ソーワルド・ロジャーズ[34]によると、イングランドで経験した最も深刻な飢饉は1315年から1316年にかけての飢饉であり、次にひどいのは1321年でした。実際、1308年から1322年にかけては、ほとんどの期間、深刻な食糧不足に見舞われました。1351年と1369年にも、それほど深刻ではない飢饉が発生しました。「これらすべての事例において、同じ原因が働いていました」とロジャーズは述べています。「絶え間ない雨と、寒く嵐の多い夏です。季節の過酷さが家畜に影響を与え、多くの家畜が病気や飢餓で死んだと言われています。」1315年の凶作の後、既に高騰していた小麦の価格は急騰し、1316年5月には平均価格の約5倍に達しました。その後1年以上、通常の3～4倍の水準を維持した。 飢饉の深刻さは、大戦以前の近代イングランドにおいて小麦が最も著しく不足し、相対価格が最高値に達したのは1800年12月であったという事実から判断できる。当時の小麦の価格は、1316年の5倍ではなく、通常の3倍近くにまで上昇した。14世紀初頭の飢饉の間、「人々は根菜、馬、犬を頼りに生き延びざるを得なくなったと言われており、極度の飢饉のためにさらに恐ろしい出来事が起こったという話も伝わっている」。死者数は非常に多く、労働単価は少なくとも10%の恒久的な上昇に見舞われた。農民の中には、それほどの苦難を経験していないより裕福な階級が求める労働をこなせるだけの人手が残っていなかったのだ。

飢饉の後には干ばつが続いた。1325年は特に乾燥していたようで、1331年、1344年、1362年、1374年、そして1377年も乾燥していた。一般的に、これらの条件はイングランドではほとんど害を及ぼさない。これらの条件が特に興味深いのは、過度の降雨と干ばつがいかに連続して起こりやすいかを示している点である。

14世紀の北ヨーロッパと中央ヨーロッパに関するこれらの事実は、『地球と太陽』でドイツの樹木の成長と嵐の分布から導き出した結論と比較すると、特に重要である。すべての事実を注意深く検討すると、我々が扱っている現象は2つの異なる種類のものであることがわかる。第一に、14世紀の中央ヨーロッパの気候は、特異な大陸性気候であったように思われる。冬は非常に寒く、河川は凍り、夏は非常に雨が多く、2年に1回、あるいはそれ以上の頻度で洪水が発生した。これは、現在、太陽黒点の多い時期に優勢となっている条件が、単に激化しただけのように思われる。これは、中央ヨーロッパの樹木の成長が示すように、太陽黒点の多い時期に優勢である。 ドイツのエーバースヴァルデ山地や、夏と冬の嵐の頻度の差からも、干ばつの多さが分かります。特に春に干ばつが頻繁に発生することも、他の季節に洪水が発生することと矛盾しません。大陸性気候の主な特徴の一つは、海洋性気候よりも季節ごとの変化が顕著であることです。夏の干ばつでさえ、典型的には大陸性です。大陸性気候が優勢な場合、カンザス州でよく見られるように、同じ季節であっても年によって差が激しいからです。飢饉の原因は、絶対的な乾燥ではなく、一時的な降雨量の減少であることを常に忘れてはなりません。

第二のタイプの現象は、特異な海洋性の特徴を持つ。それは二つの部分から成り、どちらも、大陸性気候が陸地に優勢であった場合に予想される現象と全く同じである。第一に、冬季の大陸の支配的な特徴である寒冷な高気圧域が、特定の時期に近隣の海洋に広がったように見える。このような条件下では、バルト海のような内海が凍結し、極西部でも馬が氷河を渡ることができる。第二に、大陸上の異常に高い気圧のために、気圧勾配が明らかに強まった。そのため、大陸性高気圧域の縁辺部では風が異常に強くなり、それに応じて嵐も激しさを増した。これらの嵐の中には、完全に海洋の経路に沿って通過したものもあれば、陸地の境界に侵入し、ペッターソンが記述したような洪水や海岸の浸食を引き起こしたものもあった。

さて、ヨーロッパの東側について見てみると、ブルックナー[35]の研究は カスピ海の水位は、14世紀前半に西ヨーロッパと同様に、この地域が激しい気候の変動に見舞われたことを示しています。1306年から1307年にかけて、カスピ海は数年間急激に上昇し、現在の水位より37フィート（約10メートル）も上昇しました。その後数十年間でさらに上昇したと考えられます。少なくとも水位は高かったようです。ペルシャ人のハムドゥッラは、1325年にはアボスクンと呼ばれる場所が水没していたと記しています。[36]

さらに東に進んだところでは、内陸湖のロプ・ノールもこの頃に水位が上昇しました。中国の記録によると、ロプ・ノール湖畔の竜城は洪水によって破壊されました。ヒムリーの翻訳によると、湖の水位は都市を完全に飲み込むほどに上昇したようです。そうなると、湖をルーランの東80マイル、現在のカラ・コシュン湿地の東端から50マイルも離れた地点まで拡張する必要が生じました。水位は、現在の湖または湿地から12フィートの高さにある、現在はっきりと見える砂浜にほぼ、あるいは完全にまで上昇しなければなりませんでした。

14世紀インドは、歴史上最も壊滅的な干ばつに見舞われた。インドにおける降雨量の減少は、世界の他の地域における増加と同様に顕著であったようだ。統計資料はないが、1344年に始まった大飢饉では、ムガル帝国の皇帝でさえ家計に必要な物資を入手できなかったと伝えられている。何年間も、特筆すべき雨は降らなかった。飢饉は場所によっては3～4年、場合によっては12年も続き、都市全体が無人となった。その後の1769年から1770年にかけての飢饉は、イギリス統治開始直後のベンガルで発生した。 インドでは飢饉が起こりましたが、現地の役人がまだ権力を握っていた間に、人口の3分の1、つまり3000万人のうち1000万人が亡くなりました。14世紀前半の飢饉は、はるかに深刻だったようです。これらのインドの飢饉は、中央アジアが例年ほど温暖化しなかったために夏のモンスーンが弱かったことが原因だったようです。中央アジアでは降雪量が多く、曇りが多く、おそらく嵐も増加したため、それが原因だったのかもしれません。

14世紀前半、新世界も旧世界も気候の緊張状態にあったようだ。ペッターソンによれば、グリーンランドがその好例である。当初、この北方の土地の住民はかなり裕福で、アイスランドから氷にあまり邪魔されることなく接近することができた。今日、アイスランド北東の北大西洋は、ほぼ常に流氷に覆われている。流氷の境界線は季節によって変化するが、一般的にはアイスランドから北極圏に近い地点で西に伸び、そこからグリーンランドの海岸線に沿って南下し、南端のフェアウェル岬まで行き、西側に50マイル以上も続く。例外的な状況を除き、船は比較的氷の少ない西海岸をかなり北上するまで、この海岸に近づくことはできない。しかし、古いサガでは、この地域の氷については何も語られていない。アイスランドからグリーンランドへの航路は綿密に描写されている。最古の時代、この航路はアイスランドから西のやや北寄りの地点まで進み、できるだけ短い海路でグリーンランドの海岸に近づいた。その後、現在では氷のために接近が事実上不可能な地域を海岸線に沿って南下した。当時、この海岸線は海岸近くまで氷に覆われていたが、現在のように航行が困難だったという痕跡は見当たらない。 ケースだ。今日では、内陸に寄り添おうと考える航海士はいないだろう。古い航路は、フェアウェル岬のある島の北にも通っていたが、島と本土の間の狭い水路は現在、氷で塞がれているため、現代の船舶は一度もそこを通ったことがない。しかし、13世紀までには変化があったようである。当時書かれた「クンガスペゲル」あるいは 「王の鏡」では、航海士は氷のために東海岸にすぐに行かないように警告されているが、フェアウェル岬の近辺や他の場所では新しい航路は推奨されていない。しかし、最終的に、「クンガスペゲル」から約150年後の14世紀末に、古い航路は放棄され、アイスランドからの船は氷を避けるためにまっすぐ南西に航行した。ペッターソンは次のように述べている。

… 13世紀末から14世紀初頭にかけて、グリーンランドにおけるヨーロッパ文明は先住民の侵略によって滅亡しました。ヴェステルビュグドの入植者たちは故郷を追われ、おそらく牛を畑に残したままアメリカへ移住したと考えられます。そして、1342年、ガルダル司教の執事であったイヴァル・バルドソンが公式訪問の際に彼らを発見したのです。

エスキモーの侵略を単なる襲撃と見なすべきではない。それは民族の移住であり、この種の他の大規模な移動と同様に、自然条件の変化、つまり今回の場合は氷河の前進によって引き起こされた（あるいは、氷河の前進によって引き起こされた？）気候の変化によって引き起こされた。エスキモーは狩猟や漁撈を行うために、少なくとも部分的に開かれた北極海を必要とする。彼らの主な獲物であるアザラシは、海面が完全に凍結している場所では生息できない。ヴァイキング時代に好条件が得られた理由は、私の仮説によれば、北極海の高緯度で氷が溶けていたためである。

エスキモーはその後、グリーンランドや北アメリカにさらに北に居住しました。気候が悪化し、彼らの生活の糧であった海が氷に閉ざされると、エスキモーは より適した近隣地域。彼らはそれを、攻撃し最終的に滅ぼしたノルウェー人が植民地化した土地に見つけた。

最後に、はるか南のユカタン半島では、古代マヤ文明がほぼこの頃に最後の微かな努力を傾けました。このことについてはあまり知られていませんが、初期のマヤ文明の歴史は気候の変動と非常によく一致していたようです。[37]前述のように、マヤ文明にとって最も進歩が著しかったのは、比較的乾燥した時期でした。

では、もう一度図3に戻り、14世紀の気候条件と降雨量が増加した時期の気候条件を比較してみましょう。夏季に大雨と嵐によって農作物が壊滅した南イングランド、アイルランド、スカンジナビアでは、現在、太陽黒点数が多い時期に嵐と降雨量が増加する地域です。洪水と干ばつが交互に発生していた中央ヨーロッパと北海沿岸では、現在、太陽黒点数が減少する時期よりも増加する時期に降雨量が比較的少なくなっています。しかし、ダグラスが測定した樹木からわかるように、冬は大陸性気候となり、したがって寒冷化します。これは、人々がスカンジナビアからデンマークまで氷上を歩いていた14世紀の厳しい冬と一致しています。冬にこのような高気圧が優勢になると、降雨量全体は減少しますが、それでも嵐は特に春に例年よりも激しくなります。カスピ海が水源となっている南東ヨーロッパでは、太陽黒点が増加する時期は太陽黒点が少ない時期よりも降水量が少なくなるようですが、南側の同じくらい広い地域では、山々が 標高が高く、雨水の流出が速い場合は、その逆のことが当てはまります。これは、ヴォルガ川から流れ込む水のわずかな減少は、ペルシャやオクサス川、ヤクサルテス川から供給される水によって十分に補われたことを意味しているようです。これらの川は14世紀にはアラル海を満たし、大きな流れとなってカスピ海に流れ込んだようです。中央アジアのさらに東では、記録が残っている限り、国土の大部分では太陽黒点が多いときの方が少ないときよりも雨が多く、これはドラゴンタウンが水没した際に起こったことと一致するでしょう。一方、インドでは、太陽黒点が多いときに降雨量が減少する広い地域があり、これはムガル帝国がひどく苦しんだ恐ろしい飢饉と一致するでしょう。西半球では、グリーンランド、アリゾナ、カリフォルニアはすべて太陽黒点が多いときに降雨量が増加する地域の一部であり、ユカタンは反対のタイプの地域にあるようです。したがって、すべての証拠は、14 世紀のような気候ストレスの時代における条件が、太陽黒点が増加している現在の時代と本質的に同じであることを示しているようです。

太陽黒点の数については、1750年頃より以前の証拠はほとんど残っていません。しかし、そのわずかな証拠は興味深く、また重要です。ヨーロッパでは太陽黒点が注意深く観測されるようになったのはわずか3世紀余りですが、中国では紀元前ほぼ初期にまで遡る記録が残っています。もちろん、記録は完璧とは程遠いものです。なぜなら、この研究は個人によって行われたものであり、世代から世代へと同じ方法を継続してきた大規模な組織によって行われたものではないからです。優れた観測者がたまたまスモークガラスをうまく利用したというだけの事実が、特定の期間に異常な数の黒点が見られる原因となることがあります。 一方では、そのような観測者が太陽黒点を見つける時期と見つけない時期があるという事実は、観測者の成果を他の観測者と比較するのと同様に、観測結果の価値あるチェックポイントとなる傾向がある。したがって、多くの明白な欠陥があるにもかかわらず、この問題を研究するほとんどの研究者は、中国の記録は多くの価値があり、1000年以上にわたって太陽の全体的な様相についてかなり正確な考えを与えていることに同意している。中国の記録では、黒点の多い年は当然のことながらまとまって記録されており、長い間隔で隔てられていることもある。特定の世紀は異常な黒点によって特徴づけられたようである。これらの中で最も顕著なのは14世紀で、1370年から1385年は特に注目に値する年であった。肉眼で見えるほど大きな黒点がほとんどの時間太陽を覆っていたからである。したがって、この問題について徹底的な研究を行ったウルフ[38]は、黒点数が絶対的に極大となったのは1372年頃だったと結論付けている。この日付は確かに疑問視されているが、当時の太陽黒点の多さを考えると、大きく外れている可能性は低いだろう。もしそうだとすれば、14世紀に証拠として見られた大規模な気候擾乱は、太陽黒点が増加していた時期、あるいは少なくとも太陽活動が何らかの深刻な不穏な影響下にあった時期に発生したと考えられる。したがって、証拠は、有史時代の気候が大きな脈動の影響を受けてきただけでなく、それらの脈動が、現在太陽黒点周期で起こっている小さな気候変化の拡大であったことを示しているように思われる。変化の激しさを除けば、過去と現在は明らかに一体である。

第7章
太陽低気圧仮説による氷河期[39]
氷河期の注目すべき現象は、あらゆる気候仮説を検証する上で、おそらく最も優れた試験方法と言えるでしょう。本章および続く2章では、この試験方法を適用します。近年の大氷河期、すなわち更新世の氷河期については、より古い時代の氷河期よりもはるかに多くのことが分かっているため、更新世の問題に特に重点を置きます。本章では、太陽低気圧仮説に基づいて予想される状況を踏まえ、氷河期の到来とそれに続く氷の消失について概説します。続く第3章では、氷床の局在化、激しい氷河期と穏やかな間氷期の連続、突然の氷河期の開始、そして雪線の高さの特異な変動など、気候上特に重要ないくつかの問題について考察します。他に検討すべき事項としては、氷河作用のない地域における多雨気候の発生、そしてペルム紀および原生代における亜熱帯緯度における海面付近での氷河作用が挙げられる。第9章では、黄土として知られる風成物質の注目すべき堆積物の形成と分布について考察する。

仮説を立てる時点で考慮されなかった事実 検証において特に重要なのは、サイクロン仮説である。この特定のケースでは、サイクロン仮説は、遺跡、樹木の年輪、河川や湖の段丘の研究によって明らかになった歴史的な気候変化を説明するために立てられたものであり、氷河作用やその他の地質学的変化については特に考慮されていない。実際、この仮説は、問題の地質学的段階に十分な注意が払われるようになる以前から、ほぼ現在の形にまで達していた。しかしながら、この厳しい検証さえもクリアしているように見える。

太陽低気圧仮説によれば、更新世の氷河期は、地球が氷河作用に特に適するような特定の地球条件が揃った時期に始まったとされる。こうした条件がどのように生じたかについては後ほど検討するが、ここではどのような条件であったかを述べれば十分であろう。その主要な原因は、大陸が異常に高く、異常に広大であったことである。しかし、これは氷河作用の主因ではなかった。というのも、間もなく氷河作用を受けることになる地域の多くは、海抜よりわずかに高いだけだったからである。例えば、ニューイングランドは現在よりも1,000フィートも高くなかったことは明らかである。実際、ソールズベリー[40]は、北アメリカ東部は一般に現在よりも数百フィート高いだけであったと推定しており、WBライト[41] はイギリス諸島に関して同様の結論に達している。しかしながら、広大な土地は、たとえすべてが高地でなくても、氷河作用に有利な気候条件をもたらす。例えば、大陸が拡大すると、極地へ熱を運ぶ海流が阻害されるため、高緯度地域では気温が低くなります。また、大陸は海よりも早く冷えるため、冬は比較的寒くなります。もう一つの結果として、 水蒸気の減少は、冷たい空気が多くの水蒸気を保持できないだけでなく、大陸の出現によって蒸発が起こる海洋領域が減少するためでもあります。また、大陸が広大な場合、隆起による侵食の増加により多くの火成岩が空気中に露出し、風化によって大気中の二酸化炭素が消費されるため、大気中の炭酸ガスの量も減少すると考えられます。水蒸気と大気中の二酸化炭素の供給が少ない場合、通常は極端な気候が優勢になります。これらの条件が全て組み合わさった結果として、大陸の出現により気候はやや冷涼になり、季節や緯度によるコントラストが比較的大きくなります。

このように陸上の条件が氷河作用を許容していた時代、異常な太陽活動によって嵐の数と激しさが大幅に増加し、その位置も変化したと考えられています。これは現在、太陽黒点が多数発生する時期によく見られる現象です。もしこのような嵐の変化が、例えば陸地が低く、中高緯度に広く大陸棚海が存在していたような、陸上の条件が氷河作用に不利な時代に起こっていたならば、氷河作用は生じなかったかもしれません。しかし、更新世においては陸上の条件が氷河作用を許容していたため、嵐の増加が巨大な氷床を引き起こしたと考えられます。

嵐が激化する時期に支配的な条件については、『地球と太陽』で詳細に論じられている。氷河期をもたらしたと思われる条件は、以下のように作用したようである。まず、嵐はいくつかの方法で地球表面の温度を低下させた。その中で最も重要なのは、低気圧の中心における急速な上昇対流であり、それによって 豊富な熱が高層に運ばれ、そのほとんどは宇宙へと放射された。太陽活動の活発化に伴い熱帯低気圧の数が著しく増加したことは、この点において重要であったと考えられる。このような低気圧は熱帯地方から大量の熱と水分を運び出す。確かに水分は凝結する際に熱を放出するが、凝結は地表上で起こるため、多くの熱が宇宙へと逃げてしまう。気温が低かったもう一つの理由は、更新世に多かったとされる嵐の影響で、海洋上の蒸発が増加したに違いないということである。これは主に、嵐が強いときには風速が比較的大きく、そのような風が蒸発を強力に促進するからである。しかし、蒸発には熱が必要であり、したがって強風は気温を下げるのである。[42]

嵐の激化が氷河期をもたらすことを可能にした第二の大きな条件は、嵐の軌跡の位置であった。図2に示されているクルマーの地図は、更新世に想定されているような太陽活動の大幅な増加が、12年周期の太陽黒点周期におけるより緩やかな太陽活動の変化よりも、嵐の主軌跡を極方向へシフトさせる可能性を示唆している。もしこれが事実なら、嵐の主軌跡は南国境付近ではなく、カナダの中央部を通って北米を横断する傾向がある。したがって、キーワティン氷河期とラブラドール氷河期の中心の緯度付近で降水量が増加するはずである。ヨーロッパの嵐の軌跡に関する既知の情報から判断すると、嵐の強度の主な増加はおそらくスカンジナビア半島に集中するだろう。第5章の図3はこれを裏付けている。この図は、太陽活動が活発なときに降水量に何が起こるかを示していることを思い出してほしい。 活動が活発化しています。特に北半球の低気圧の進路、つまりアメリカ北部、カナダ南部、ヨーロッパ北西部では、降水量の増加が顕著です。

氷河期を引き起こすもう一つの重要な条件は、嵐が多いと気温がわずかに低下するにもかかわらず、降水量全体が増加するように見えるという事実です。これは主に蒸発量の増加によるものです。過剰な蒸発は、既に述べたように風速が速いことに加え、空気が澄んでいる地域では太陽が現在よりも効率的に活動できると考えられることからも生じます。これは、現代の太陽活動は黒点数が多い時期には、活動が緩やかな時期よりも太陽定数が大きいためです。私たちの仮説全体は、現在黒点数が多い時期に起こっている現象が、氷河期にはより顕著であったという仮定に基づいています。

太陽活動の活発化によって氷河作用が生じる第4の条件は、年間降水量のうち雪として降る割合が増加し、主要な嵐の進路における雨の割合が減少することです。これは、嵐が現在よりも北に位置することと、対流の増加による気温の低下によって部分的に発生します。雪は太陽光の優れた反射材であるため、雪自体がさらに気温を低下させます。嵐の増加に伴い雲量も増加し、太陽光の反射が異常に大きくなり、気温がさらに低下します。したがって、太陽黒点が多い時期には、北方に位置する太陽黒点からの急速な対流とそれに伴う低温により、積雪傾向が強くなります。 嵐の発生、蒸発と降水量の増加、雨よりも雪の降る割合の増加、雲や雪からの反射による熱損失の増大などによります。

最終氷期初頭の出来事が、上述のサイクロン仮説に沿って起こったとすれば、必然的な結果の一つは雪原の形成であろう。特に大量の雪が積もる場所は、カナダ中央部、ラブラドル高原、スカンジナビア半島、そして一部の山岳地帯であろう。雪原がある程度広くなると、その起源となる気候変化に加えて、著しい気候変動が生じ始めるだろう。[43]例えば、雪原内では夏は比較的寒い。したがって、そのような雪原は一年を通して高気圧の領域となる可能性が高い。雪原は常に比較的高気圧の場所であるため、強いサイクロン嵐の通過によって一時的に風が打ち消されない限り、地表風は外向きに吹き出す。しかし、嵐は四季ごとに異なる経路をたどるのではなく、年間を通して氷の縁付近に集中する傾向がある。これは、低気圧性低気圧は常に高気圧を避け、万年雪が積もった地域から押し出されるためである。一方、クルマーが示したように、太陽黒点が多い時期には、主要な低気圧の進路は おそらく電気的な条件によって、北極方向へ移動していく。したがって、北方に雪原が存在する場合、低気圧は現在のように夏には冬よりもはるかに北に移動するのではなく、夏には冬よりも少しだけ雪原に密集するだけとなる。こうして、低気圧の中心付近の湿潤気候で通常見られる激しい降水は、雪原の前進縁付近で発生し、雪原はさらに南へ拡大することになる。

雪原の縁に雪が積もる傾向は、嵐そのものだけでなく、他の条件によっても強められます。例えば、雪の冷たさは、低緯度から嵐の中心に向かって吹く風によって運ばれてきた水分を急速に凝結させる傾向があります。また、雪原上の空気は一般的に乾燥しているにもかかわらず、高気圧や高気圧による晴天の日中には、下層の空気には雪からの蒸発によっていくらかの水分が含まれています。この水分が十分な場合、夜間や高気圧の通過時など、雪原が放射によって冷却されると、雪原の冷たい表面は凍った霧を生成する傾向があります。このような凍った霧は、太陽放射を効果的に反射します。さらに、氷は水の比熱の半分しかなく、熱に対してはるかに透過性が高いため、氷晶で構成されるこのような「放射霧」は、凍っていない水粒子で構成される雲や霧に比べて、熱を保持する効果がはるかに低くなります。このような浅い霧は、いくつかの極地探検隊によって記録されています。明らかに雪解けを遅らせ、氷原の成長を促します。

これらすべての理由から、嵐が激しかった限り、太陽仮説によれば、更新世の雪原は深く広がり、 雪の一部は氷河氷に変化した。その際、氷河の動きによって雪原と氷冠の成長が加速されたに違いない。このような状況下では、氷が成長の源である水分の供給源に向かって南に密集するにつれ、氷の低温によって生じる高気圧の領域が拡大する。これは、太陽による逆の傾向にもかかわらず、嵐の軌跡を南に押しやることになる。氷床が非常に広範囲に広がると、軌跡は貿易風帯の北端に比較的近い場所に密集することになる。実際、更新世の氷床は、最大限に拡大した時期には、夏の貿易風帯の北限を示す緯度にほぼ達していた。頻繁に発生する低気圧を伴う嵐の軌跡と、高気圧を伴う亜熱帯帯がますます接近するにつれて、両者の間の気圧勾配はおそらく大きくなり、風は強くなり、嵐はより激化した。

この帯状の密集は夏季に特に顕著となり、特に顕著となる。まず、嵐は氷冠の奥深くまで密集するため、氷冠は他の季節よりも霧と雲に覆われ、太陽光からより深く保護される。さらに、貿易風帯が嵐帯に接近することで、貿易風が支配する蒸発帯から吸い上げられる水分量が大幅に増加する。貿易風帯では、晴天と高温のため、蒸発が特に急速に進む。実際、広大な砂漠があるにもかかわらず、現在地球上で起こっている蒸発量の4分の3以上は、地球表面の約半分を占める貿易風帯で発生していると考えられる。

貿易風帯から北方への水分の吸引量を増加させる要因は、低気圧に吹き込む風である。低気圧仮説によれば、これらの低気圧の多くは非常に強力で、貿易風帯と偏西風帯の間に通常存在する亜熱帯高気圧帯を一時的に破壊する。この帯は現在でも熱帯低気圧によってしばしば破壊されている。より北の地域の嵐が亜熱帯高気圧帯を一時的に破壊した場合、たとえそれらがまだその北側に留まっていたとしても、貿易風の一部の方向を変えることになる。したがって、現在これらの風によって赤道斜め方向に運ばれている空気は、北方へと螺旋状に運ばれ、低気圧性低気圧へと向かう。こうして、比較的冷たい氷床の縁辺部の低気圧路における降水量が大幅に増加する。なぜなら、低緯度からの風のほとんどが豊富な水分を運んでくるからである。図3に示すように、太陽活動期に熱赤道沿いで降水量が少ないのは、低緯度からの水分のこのような分散によるものと考えられます。全体として、低気圧仮説によれば、夏の状況は、低緯度での蒸発量の増加が高緯度での嵐、雲量、霧の増加と相まって、氷床の境界における氷の蓄積量を増加させ、維持するというものです。嵐が激しいほど、この傾向は強くなり、氷床は夏の融解に対してより強く耐えることができるでしょう。このような降水量と太陽光からの保護の組み合わせは、氷床の成長にとって特に重要です。

気象学者は、氷床の成長によって嵐の進路が赤道方向に押しやられたという地質学的証拠を必要としない。なぜなら、冬の雪冠が通常の嵐の一部を占めるたびに、同様の移動が観測されるからだ。 地質学者は、このような極端な嵐の進路のシフトが更新世に実際に起こったという地質学的証拠を歓迎するかもしれない。ハーマーは1901年に初めてこの証拠を指摘し、これは1914年にアイルランド地質調査所のライトによっても認められ、繰り返された。[44]これらの権威者たちによると、アイルランド沿岸には更新世の氷山によって特徴的な白亜質の岩塊が多数堆積している。その分布は、最大氷河期にはアイルランド南岸の強風が北東から吹き、現在は南西から吹いていることを示している。このような逆転は、主要な嵐の進路の中心が現在の北アイルランド、スコットランド、ノルウェーの位置から、北フランス、中央ドイツ、中央ロシアを横切る位置へと南下することによってのみ生じ得ると思われる。これは、現在では低気圧の中心が南アイルランドの北方を北東方向に移動するのが多いが、かつてはアイルランドの南方を東方向に移動していたことを意味する。北半球では、風は反時計回りに低気圧に渦巻き、中心付近で最も強くなることを思い出してください。中心が特定の地点からそれほど北ではない場所を通過する場合、強風は西または南西から吹き、中心がその地点のすぐ南を通過する場合、強風は東または北東から吹きます。

貿易風帯に向かって嵐の進路が密集したことに加え、氷床の成長に有利に働いたと考えられる他のいくつかの条件があった。例えば、雪原や氷河の形成に必要な水分の除去によって海面が低下したことで、暖流の流れが阻害された。また、侵食速度も上昇した。これは、氷床の隆起に相当するためである。 陸地すべて。侵食と風化の結果として、大気中の二酸化炭素が減少したと考えられる。氷は陸地の約10分の1を覆い、その程度までは炭酸化を妨げていたが、残りの9分の1では、加速した侵食によって大量の土壌が除去され、氷の保護効果を相殺して余りあったと考えられる。同時に、陸地だけでなく海水の温度が全体的に低下したことで、海洋の二酸化炭素収容能力が増加し、吸収が促進された。水温が華氏50度の場合、水は華氏68度のときよりも32パーセント多く二酸化炭素を吸収する。激しい嵐によって発生した高波も、小規模ではあるが同様の影響を及ぼしたに違いない。したがって、大気中の二酸化炭素の割合は減少したと考えられる。陸地や大気におけるこれらの変化ほど重要ではないものの、おそらく無視できないのは、雪の形成に伴う水の消失と、再生した河川の溶存ミネラル量の増加に伴う海水の塩分濃度の上昇である。後章で述べるように、塩分濃度の上昇は深海の循環を遅らせ、海域間のコントラストを強める。

太陽活動が活発な時期には、上記の諸要因が協力して氷床を低緯度地域へ前進させるように作用すると考えられる。太陽活動の程度は、氷床の最終的な面積に大きく関係する。しかしながら、特定の地上条件は、嵐が極端に激しい場合を除き、氷床が大きく前進する限界を設定する傾向がある。こうした条件の中で最も明白なものは、海洋や砂漠、あるいは半乾燥地域の位置である。ヨーロッパ氷床の南西方向への前進とアメリカ大陸のラブラドール氷床の南東方向への前進は、大西洋によって阻止された。半乾燥地域は、 ロッキー山脈の風下に位置するグレートプレーンズの氷床の隆起は、キーワティン氷床の南西方向への前進を阻んだ。ヨーロッパ氷床の南東方向への前進も同様の理由で阻まれたと思われる。このような地域での前進の停止は、降水量の少なさと日照量の増加だけでなく、空気の乾燥、そして塵が太陽熱を吸収する力によってももたらされたと考えられる。乾燥した地域から大量の塵が通過する低気圧によって引き寄せられ、氷床上に撒き散らされたと考えられる。

氷河の前進は、ペンシルベニア州北部のアパラチア山脈のように、起伏の激しい地形によっても遅くなります。このような地形は、氷河の移動を物理的に妨げるだけでなく、太陽の光が効果的に当たる南向きの裸地斜面を提供します。このような温暖な斜面は氷河の前進にとって不利です。ペンシルベニア州の氷河縁辺が北へ顕著に窪んでいるのは、アパラチア山脈の標高とほぼ同様に、起伏の激しい地形が大きな要因だったと考えられます。氷河が山間の谷間にある場合、峡谷の入り口で氷が広がることで、ある地点を超える前進が妨げられることがよくあります。氷河が広く薄い場合、峡谷のように狭く厚い場合よりも、蒸発と融解がより速く進みます。また、地形や海や乾燥地帯の位置によって氷河ローブが細長くなっている場合、ローブの伸長はいくつかの方法で抑制されているようです。ローブの端に向かって、融解と蒸発が急速に増加する。これは、惑星の偏西風が氷河風を凌駕し、広いローブよりも細長いローブを横切る可能性が高いためである。偏西風がローブを横切ると蒸発が加速し、おそらく雲量も減少し、結果として 融解の増大。さらに、低気圧が広い氷床を横切ることは稀であるが、狭いローブを横切ることはある。例えば、ナンセンは、強い低気圧がグリーンランド氷床の狭い南部を時折横切ることを記録している。ローブが長ければ長いほど、低気圧がローブの縁に沿って進むのではなく、ローブを横切る可能性が高くなる。ローブを横切る低気圧は、縁に沿って進む低気圧ほど、先端に雪を降らせない。したがって、地球全体の気候に変化がなくても、氷床の伸長は遅くなり、最終的には停止する。

これらの様々な理由により、氷河期の各時代における氷の前進は、嵐や低温の期間の長さが異なっていても、ほぼ等しい可能性がある。実際、期間の長さだけでなく強度も異なっていても、氷の前進はほぼ等しいかもしれない。期間の違いは、氷の範囲よりも、氷河侵食の深さ、末端モレーン、流出平野、その他の氷河または氷河河成層の厚さに現れると思われる。

氷河の前進につながる条件の検討を終えたところで、今度は氷河期が最大だった時期の北アメリカの状況について考えてみよう。[45] 図6に示すように、大陸のほぼ北半分と南半分の一部を占める約400万平方マイルの地域の表面は、雪に覆われた単調でほぼ平坦な氷の平原であった。高所から見ると、縁辺部を除くすべての部分が均一に白く輝いているように見えたに違いない。しかし、北を除く縁辺部では、 白さは不規則だった。視界には新雪だけでなく、流れる雲や汚れた雪や氷も含まれていたに違いない。融解が進行していた境界沿いには、氷の剪断や崩壊によって地表に運ばれたモレーン物質や氷河の残骸によって、多少の斑点が見られたと考えられる。乾燥した南西の境界沿いには、風によって氷に吹き付けられた塵によって、多数の黒い斑点があった可能性もある。

図6
図6. 更新世の氷床の分布。
（Schuchertによる）

ぎざぎざの縁取りをした大きな白い氷河は、ほぼ円形で、その中心はカナダ中央部にあった。しかし、完全な円形からは大きく外れていた。一部は海洋によるもので、アラスカ北部を除き、氷はニュージャージー州から北を回ってワシントン州までずっと海洋に伸びていた。南部では、地形的な条件により氷河の縁は単純な弧からは外れていた。ニュージャージー州からオハイオ州にかけては、氷河は北向きに伸びていた。ミシシッピ渓谷では、氷河ははるか南まで達し、実際、オハイオ川とミズーリ川の間の広いくさび形の領域のほとんどは氷で占められていた。しかし、ミズーリ川とミシシッピ川の合流点付近の緯度 37 度からは、氷河の縁はミズーリ川に沿ってほぼ真北に伸び、ノースダコタ州中央部まで達していた。さらに西に伸びてロッキー山脈まで達していた。さらに西の低地の氷河は、ワシントン州西部の南まで豊富であった。ロッキー山脈、カスケード山脈、シエラネバダ山脈では、それぞれコロラド州とカリフォルニア州南部まで氷河が広がっていました。これらの山脈は、雪原が広大なため、白いリボンのようになっていました。これらの高山山脈の間には、広大な非氷河地域が広がっていましたが、グレートベースン自体も、現在の乾燥地帯にもかかわらず、一部の山脈には氷河が見られ、五大湖も大きく広がっていました。

この広大な雪原では、氷河の氷はゆっくりと外側へと移動していった。その速度は平均して1日に半フィート程度だったと思われるが、北部では冬季にはほとんど移動しないのに対し、南部では夏季に数フィート移動するなど、変化が見られた。[46]この移動を引き起こした力は、氷河の縁からそれほど遠くない場所に積み重なった氷の存在であった。しかしながら、初期の著述家たちが想定したように、カナダの中心部から外側に向かって巨大なドーム状の氷が存在していたことはほぼ確実ではない。そのようなドーム状の氷には、中心部付近の氷の厚さが数千フィートにも達する必要がある。しかし、氷は水よりも体積が大きい（氷点付近では約9パーセント）ため、これは不可能である。したがって、十分な圧力を受けると氷河は液体に変化する。摩擦と内部熱によって、寒冷地域でも氷河の底部は温かく保たれる傾向があるため、大陸氷床の厚さが約2,500フィートよりもはるかに厚くなるのは、非常に特殊な条件下でのみであった可能性が高い。南極の気温はアメリカ合衆国で到達したであろう気温よりもはるかに低く、氷床はほぼ平坦です。複数の探検隊が数百マイルを航海しましたが、高度はほとんど変化しませんでした。シャクルトンが南極点近くまで航海した際には、1200マイルで3000フィートもの標高差に遭遇しました。しかし、南極点付近でも山が氷を突き抜けており、地質学者たちは世界で最も寒い地点である南極点でさえ氷の厚さはそれほど厚くないと結論付けています。

氷の縁に沿って、氷のゆっくりとした移動よりもはるかに速い2種類の動きがありました。1つは、吹き出す乾燥した風によって運ばれた雪が外側に吹き流されることによるもので、もう1つは、より重要な、低気圧の通過によるものでした。氷床の縁に沿って、 北に向かって、嵐が次々と続いたと推定される。ミシシッピ・ローブの南端付近までは、嵐の動きは比較的緩やかだったと我々は判断するが、この地点を通過すると、はるかに速く移動した。太陽活動が活発な時期に太陽が定める極北の進路から遠ざかるのではなく、極北に近づくことができたためである。嵐は氷原に大量の雪をもたらし、好条件の場所では、現在シエラネバダ山脈で冬季に記録されている年間100フィートにも及ぶ降雪があった可能性がある。氷河の影響を受けていない山間のグレートベースンでさえ、相当な降水量があったと推定され、現在の乏しい降水量の2倍にも達した可能性がある。降水量は多くの湖を支えるのに十分な量であり、そのうちの一つはグレートソルトレイクの10倍の大きさであった。また、現在では乾燥して不毛となっている多くの斜面には、草が豊富に生えていたことは間違いない。グレートベースンにおける比較的多量の降水は、主に嵐の発生頻度の増加によるものと考えられるが、嵐の東方への緩やかな移動も大きく影響していた可能性がある。低気圧がその地域でゆっくりと移動していたのは、東側の冷たい氷によって通常の進路から逸れて減速しただけでなく、夏の間、西側のシエラネバダ山脈の雪原と東側のロッキー山脈およびミシシッピ渓谷の雪原の間の地域が比較的温暖だったためだと考えられる。そのため、この地域は通常、低気圧が発生し、吹き込む風が吹き込む場所だった。ゆっくりと移動する低気圧は、高速で移動する低気圧よりも、メキシコ湾から北西方向へ水分を引き寄せる効果が高い。なぜなら、低気圧は通常の南西風の影響を受けて、まず北東へ、次に北西へ、そして嵐の中心に近づくにつれて南西へと螺旋状に移動する時間を与えるからである。今回の低気圧の場合、水分を多く含んだ空気がこのような動きをするには、 嵐の中心は、まず東へ、そして西へと巡回しており、ほぼ常にロッキー山脈を東へ、さらにはグレートプレーンズを横切って移動しています。その結果、メキシコ湾から北、北西、そして西に向かうにつれて降水量は定期的に減少します。

北米大陸の氷が3,000マイル以上にわたって大西洋と太平洋に流れ込む氷河縁辺部では、無数の巨大な氷塊が崩れ落ち、堂々とした氷山となって漂い、海底のはるか遠くに巨石を撒き散らし、温暖な地域で溶けていきました。縁辺部が陸地と接する場所では、氷の下から岩粉を含んだ乳白色の無数の小川が流れ出し、広大な流出平野と砂利と砂の谷筋を形成しました。氷河のすぐ向こうのあちこちには、前進する氷によって堰き止められた谷間に、奇妙な形の湖が点在していました。多くの湖では、水位が上昇して分水嶺の低い地点に達し、そこから溢れ出て急流や滝を形成しました。実際、米国東部とカナダの滝の多くはまさにこのように形成され、氷河期以前のように尾根と平行に流れるのではなく、現在では尾根に沿って流れる小川も少なくありません。

大陸氷床の南側の地域では、北方、冷温帯、温暖な温帯の動植物が奇妙なほど混ざり合っていた。ヒースや北極ヤナギがニレやオークを押しのけ、ジャコウウシ、マンモス、マーモットはシカ、シマリス、スカンクと生存の場を争っていた。氷河の冷たい強風にさらされる斜面の氷の近くでは、移入してきた北方種が優勢だったが、それほど遠くない、より保護された地域では、以前そこに生息していた種が独自の地位を築いていた。ヨーロッパでは、大氷床が最後に二度前進した際に、洞窟人も苦闘していた。 居住可能性が長らく低下していた地域で生命を維持するために、獰猛な動物とより厳しい気候が必要でした。

氷河期の歴史における次のステップは、氷床の消失を概説することです。太陽活動の減少が嵐の減少をもたらし、いくつかの影響が複合的に作用して氷の消失を引き起こしたと考えられます。その結果のほとんどは、氷河期をもたらした影響とは逆のものです。しかしながら、『地球と太陽』で既に論じられているいくつかの特別な側面を念頭に置く必要があります。嵐の減少は上昇対流、風速、蒸発を減少させます。そして、これらの変化が起こったとすれば、熱の放出を減少させることで下層大気の温度を上昇させるのに相乗効果をもたらしたに違いありません。また、熱帯低気圧の数と強度の減少は、中緯度地域に運ばれる水分の量を減らし、降水量も減少させたと考えられます。嵐の減少に伴い氷床上の降雪量が減少したことは、おそらく非常に重要でした。氷床上の降水量は、中緯度地域の嵐の激しさの変化によってさらに減少したと考えられます。嵐の勢いが弱まると、クルマーの地図が示すように、低気圧の進路はより不明確になり、平均的にはより南寄りの進路をとる。そのため、すべての低気圧が氷床に雪をもたらすのではなく、比較的少数に残った低気圧の大部分が氷床の南側の地域に雨をもたらすことになる。嵐の勢いが弱まると、貿易風と偏西風はより安定し、嵐によって頻繁に中断されていた頃よりも多くの暖かい水が高緯度地域に運ばれたと考えられる。より安定した南西風は、大気と海洋の熱を高緯度地域により多く移動させたに違いない。これら二つの原因による温暖化が、ヨーロッパ氷床消失の主な原因であったと考えられる。 そして北米太平洋岸の氷床も同様です。しかし、アメリカ大陸の二つの大氷床、そして高山地帯の風下に位置するその他の地域の氷河は、降水量の減少が主な原因で消滅したと考えられます。メキシコ湾から北方へ水分を運び込む低気圧がなければ、ロッキー山脈の東側の北米の大部分は乾燥していたでしょう。したがって、嵐の減少は、これらの地域の氷床の消滅に特に効果的であったと考えられます。

キーワティン氷河中心部の氷が消失した原因として、蒸発が特に重要な役割を果たしたことは、漂流物中の水によって分級された物質の量が比較的少ないことから示唆される。例えばサウスダコタ州では、漂流物の10%未満が層状になっている。[47]一方、ソールズベリーは、ウィスコンシン州東部のラブラドール流氷の3分の1は粗く層状になっていると推定している。ニュージャージー州では約半分、西ヨーロッパでは半分以上が層状になっている。

太陽活動が衰え始めると、これらすべての条件とその他いくつかの条件が相まって氷床は消滅するだろう。太陽活動の停滞期が続き、嵐が稀である限り、氷床の消滅とともに気候は徐々に改善していくだろう。活動の停滞が十分に長く続けば、高緯度地域では比較的温暖な気候となるだろうが、大陸が浮上している限り、この温暖さは極端なものではないだろう。太陽活動の擾乱が再び増加し、嵐の頻度が著しく増加するサイクルが始まると、新たな氷河期が始まるだろう。このように、太陽活動が繰り返し擾乱される限り、氷河期と間氷期が繰り返される可能性がある。

第8章
氷河期のいくつかの問題点
氷床の出現と消失について概説した後、気候学的に重要ないくつかの問題について議論する準備が整いました。議論は5つの項目に分類されます。(I) 氷河期の局所性、(II) 氷河期の突然の到来、(III) 雪線の高さと氷河期の高さの特異な変動、(IV) 氷河期における非氷河地域における湖沼およびその他の湿気の証拠、(V) ペルム紀および原生代における海面レベルおよび低緯度における氷河期。氷河期に関する気候上の問題の中でおそらく最も難しい、寒冷氷河期と緩やかな間氷期の連続性についての議論は、本書の最後から2番目の章に延期されました。太陽擾乱の歴史を取り上げるまでは、適切に検討することはできません

I. 第一の問題である氷床の局在性は、更新世とペルム紀の両時代において氷河作用が著しく限定されていたという事実から生じる。どちらの時代も高緯度地域全体が氷河に覆われたわけではないが、どちらの時代も低緯度の広い地域で氷河作用が生じた。この局在性については多くの説明が提示されているが、そのほとんどは全く不十分である。火山灰や大気の変動といった、ある程度の価値があると証明された仮説でさえも、 二酸化炭素などの太陽活動の局所性を説明することはできない。しかし、太陽の低気圧性仮説は、十分な説明を与えているように思われる。

最終氷期の氷の分布はよく知られており、図 6 に示されています。氷で覆われた地域の 5 分の 4、およそ 800 万平方マイルは、北米東部とヨーロッパ北西部の北大西洋の境界付近にありました。氷は、北米の 2 つの大きな中心、ハドソン湾東のラブラドール氷河とハドソン湾西のキーワティン氷河から広がっていました。西部の山岳地帯、特にカナダにも多くの氷河があり、ニューファンドランド、アディロンダック山地、ホワイト マウンテンにも従属的な中心がありました。主氷床は最大で南にカンザス州とケンタッキー州では緯度 39 度、イリノイ州では 37 度まで達しました。巨大な岩が、発生源であるカナダから 1,000 マイル以上も移動しました。北方への拡大はやや少なかったようです。実際、大陸の北端では明らかに氷河が比較的少なく、アラスカの大部分は氷河がありませんでした。アラスカ北部には氷河がないのに、なぜケンタッキー北部には氷河があるのでしょうか?

ヨーロッパにおいて、大陸氷河の移動の中心地はスカンジナビア高原でした。氷河は、現在バルト海が占めている低地を越えてロシア南部へ、そして北海低地を越えてイングランドとベルギーへと押し寄せました。アルプス山脈は重要な中心地を形成し、スコットランド、アイルランド、ピレネー山脈、アペニン山脈、コーカサス山脈、ウラル山脈にも小規模な中心地がありました。アジアにも多くの山脈に大規模な氷河が存在しましたが、実質的にすべての氷河はアルプス型であり、広大な北部低地は氷に覆われているのはごくわずかでした。

南半球の低緯度氷河期 北半球ほど顕著ではありませんでした。氷面積の増加は、主に今日多量の降水量があり、依然として小規模な氷河を有する山岳地帯に限られていました。実際、オーストラリアアルプスとタスマニアの比較的小規模な氷河作用を除けば、南半球における更新世の氷河作用の大部分は、チリ南部、ニュージーランド、アンデス山脈などの既存の氷河の延長に過ぎませんでした。それでもなお、かなり広範囲にわたる氷河作用が、現在よりもはるかに赤道に近い地域に存在していました。

更新世の氷河作用の局在性を検討する場合、気温、地形、降水量という 3 つの主な要因を考慮する必要があります。北米とアジアの北極圏の大部分に氷河作用が見られなかったことから、低温が決定的な要因ではなかったことは確かです。南極大陸を除くと、世界で最も寒い場所はシベリア北東部です。そこでは 7 か月間平均気温が 0°C を下回り、年間平均も -10°C を下回ります。一般に考えられているように、氷河期の平均気温が現在より 6°C 低かったとしたら、夏を寒く保つ雪原がなかったとしても、シベリアのこの部分は 12 か月間のうち少なくとも 9 か月間は氷点下の気温になっていたはずです。しかし、そのような条件下でも氷河作用は発生しませんでした。一方、カナダの一部や北西ヨーロッパなど、平均気温がはるかに高い場所では、激しい氷河作用が発生しました。

地形は、氷河作用の分布に気温よりもはるかに大きな影響を与えたようです。しかし、その影響は、氷河作用が予測される場所に正確に発生し、実際に発生したような予想外の場所には発生しませんでした。例えば、北米では、カナダのロッキー山脈の西側が氷河作用の分布に変化をもたらしました。 太平洋からの偏西風が上昇するにつれて水分を放出せざるを得なくなるため、降水量が多く、激しい氷河作用を受けた。同様に、シエラネバダ山脈の西側は東側よりもはるかに氷河が厚かった。同様に、アルプス山脈、コーカサス山脈、ヒマラヤ山脈、その他多くの山脈の風上斜面も広範囲にわたる氷河作用を受けた。低温がこの氷河作用の原因であったとは考えられない。低温であれば、なぜ様々な山脈の両側で氷原の面積が均等に増加しなかったのか理解しがたい。

気温と地形について述べてきたことから、降水量の変動は気温の変動よりも氷河作用とより深く関係していることは明らかです。北極圏の低地や山脈の風下側では、降水量の減少が氷河作用のわずかな発達を招いたようです。一方、山脈の風上側では、降水量の顕著な増加が豊富な氷河作用をもたらしたようです。このような降水量の増加は蒸発量の増加に依存しており、これは比較的高い気温または強風のいずれかによって引き起こされる可能性があります。氷河期の気温は現在よりも低かったため、降水量の増加は風の強まりに起因すると言わざるを得ません。太平洋からの偏西風が強まり、カナダのロッキー山脈の西側にさらに多くの水分を運んでくるようになると、あるいは同様の風がアルプス山脈や天山山脈の上部斜面での降雪量を増加させると、気温に変化がなく、氷河は現在よりも低い位置にまで広がることになるだろう。

氷河作用を引き起こす低温の無力さと山の相対的な重要性の低さにもかかわらず 北東カナダと北西ヨーロッパの氷河期は、ほとんどの氷河期仮説を覆すものですが、低気圧性仮説とは調和しています。氷床の局在化の問題に対するこの仮説の答えは、太陽活動に関連した嵐と降雨量の特定の地図の中に見出されるようです。図2では、太陽黒点が多い時期に嵐が増加する顕著な帯が南カナダに見られます。これを『地球と太陽』に掲載されている一連の地図と比較すると、嵐の帯は太陽の大気活動の増加と調和して北方へと移動する傾向があることがわかります。太陽が十分に活動的であれば、最大の嵐の帯は、現在のようにキーワティンとラブラドールの氷河期の中心からかなり南ではなく、明らかにこれらの中心を通過するはずです。おそらくグリーンランドの別の中心を横切り、その後スカンジナビア半島の更新世氷河期の4番目の大中心を横切ることになります。しかし、冬季に発生する巨大な高気圧のために、北アジアを横断することは現在と同様に不可能だろう。氷床が主要な氷河中心から拡大すると、嵐の帯は南方および外方へと押し広げられる。こうして、ハドソン湾とスペリオル湖の間にあるパトリシアン氷河や、アイルランド、コーンウォール、ウェールズ、北ウラル山脈のような小規模な氷河中心が形成される可能性がある。しかし、主要な氷床が前進するにつれて、小規模な氷河中心は覆い隠され、両大陸の大西洋側では、氷塊全体が一つの広大な領域に融合するだろう。

この点に関連して、氷河の発達とそれに伴う局所化に関する最新の仮説を簡単に考察しておくとよいだろう。1911年、そして1915年にはより詳細に、 ホッブズ[48]は、氷床の起源について高気圧仮説を唱えた。この仮説は、氷床が高気圧性の顕著な高気圧領域であるという事実に着目するという大きな利点がある。これは、氷床の縁に沿って卓越する強い外向きの風によって証明される。もちろん、このような風は高高度で内向きの風とバランスをとっているはずだ。豊富な観測結果が、これが事実であることを証明している。例えば、バーコウが南極氷床の縁付近に打ち上げた気球は、内向きの風の発生を明らかにしたが、高度9000メートルより下ではめったに発生しない。ゲルバンがグリーンランド沿岸で収集した豊富なデータは、外向きの風が高度約4000メートルまで卓越することを示している。その高度で内向きの風が始まり、頻度が増加し、高度5000メートルを超えると外向きの風よりも多く発生するようになる。しかし、南極大陸とグリーンランドの両方において、高度 1,000 メートル未満の風は一般に外向きに吹くものの、この規則から頻繁に明らかに逸脱するため、探検や気球による観測の報告書では「変化する風」がよく言及されていることに留意する必要があります。

ホッブズが科学者たちに指摘する、紛れもない高気圧状態は、氷河に栄養を与える雪を生み出すために、特異なメカニズムを必要とするように思われる。彼は、高高度の氷床中心部に向かって吹く風が、氷河の成長に必要な水分を運ぶと仮定している。高気圧中心部で空気が下降すると、地表に到達する頃には冷えているはずである。 氷床は氷の表面に付着し、微細な結晶の形で水分を放出する。しかし、この結論にはいくつかの理由から疑問が残る。まず第一に、ホッブズは、北極や南極の探検家が氷床の縁で頻繁に目撃したと引用する風の変動の重要性を理解していないように思われる。これは、氷床内部ではなく氷床の縁では低気圧がかなり頻繁に発生することを示す多くの兆候の一つである。したがって、氷床の縁付近、あるいは氷床の厚さから予想されるまさにその場所では、明確かつ十分な降水形態が実際に作用していると言える。

氷床の高気圧仮説に重大な疑問を投げかけるもう一つの点は、高気圧の気温が低いため、高気圧に存在し得る水分量が少ないことです。仮に、議論のために、氷床中心部の平均気温が華氏20度だとしましょう。これはおそらく実際よりもはるかに高く、高気圧仮説に過度に有利なものとなります。また、地表から上空への温度低下が、300フィートごとに華氏1度の割合で進むと仮定しましょう。これは、寒冷地のように水分がごくわずかしか含まれていない空気の場合の実際の低下率より50%低い値です。すると、吹き込む風が感じられ始める高度10,000フィートでは、気温は華氏-20度になります。この温度では、空気は完全に飽和状態の場合、1立方フィートあたり約0.166グレインの水分を保持できます。これは極めて微量の水分であり、たとえすべて降水したとしても氷河を形成することはほとんど不可能である。しかし、このような空気が高気圧の中心に降下する際に断熱的に、つまり圧縮によって温められるため、降水しないと考えられる。地表に到達した時の温度は20℃になる。 そして、1立方フィートあたり0.898グレインの水蒸気を含むことができる。言い換えれば、相対湿度は約18パーセントである。氷床の中心にある上層の空気が、相対湿度が20パーセントまたは25パーセントを超える状態で地表に到達することは、合理的な仮定の下ではあり得ない。そのような空気は水分を放出できない。逆に、水分を吸収し、氷と雪の層の厚さを増やすよりも減らす傾向がある。しかし、下降によって得られた余分な熱が放射、伝導、蒸発によって失われた後、空気は暖かい間に吸収した水分で過飽和になることがある。ホッブズは、南極とグリーンランドの探検家が衣服に結露することを頻繁に観察したと報告している。そのような水分が探検家自身の体から直接生じたものでなければ、明らかに下降中の空気によって氷床から吸収されたものであり、上空の空気によって氷床に追加されたものではない。

これらすべてと氷床の局在との関係は次のようになる。ホッブズの氷河成長に関する高気圧仮説が正しいとすれば、氷床は気温が最も低く、高気圧が最も持続する場所、例えばシベリア北部で成長するはずである。また、地形が許す限り、氷床はあらゆる方向に均一に広がるはずである。したがって、氷床はキーワティン・センターとラブラドール・センターの北側でも南側と同様に顕著であるはずだが、実際には決してそうではない。さらに、アラスカやチリの氷河地域のような山岳地帯では、氷河作用は実際には山の風上斜面に限定されているはずではない。これらの事例のいずれにおいても、氷河地域は十分に広大であったため、現在グリーンランド南部に広がっている高気圧地域に匹敵する真の高気圧地域が存在したと考えられる。どちらの地域でも 氷河作用と山脈の相関関係は、高気圧仮説を支持するにはあまりにも近すぎるように思われる。なぜなら、その仮説によれば湿気をもたらす吹き込む風は、最も高い山脈を除くすべての山脈の高度よりもはるかに高い高度で発生することが観測により示されているからである。

II. 氷河期の突発的な到来は、あらゆる氷河期仮説の障害となってきたもう一つの問題である。シュッヒャートは著書『地質時代の気候』の中で、化石は迫り来る大災害をほとんど予兆していないと述べている。もし氷河期が隆起、あるいは火山活動以外の地球上の変化のみによるものならば、シュッヒャートは、氷河期はゆっくりと到来し、氷河期以前の段階は岩石に記録されるほど生命に影響を与えていたはずだと主張する。彼は、氷河期の到来が突発的であったことが、氷河期における二酸化炭素仮説に対する最も強力な反論の一つであると考えている。

しかし、低気圧仮説によれば、氷河期の到来が突然であることは、今日の状況に基づいて予測されるものに過ぎない。太陽の変化は突然起こる。太陽黒点周期はわずか11～12年だが、この短い活動期間でさえ、活動の始まりは衰退よりも急激である。また、図4と図5に示されている樹木の成長から得られる気候記録も、気候の顕著な変化は消失よりも急速に始まることを示している。しかし、この点に関して、太陽活動は様々な形で発生する可能性があることを忘れてはならない。この点については、後ほどより詳しく説明する。特定の条件下では、嵐の頻度はゆっくりと増加したり減少したりする。

III. 雪線と氷河期の高さは、氷河期の仮説を検証するもう一つの手段となる。氷河期には雪線が 気温はどこでも低かったが、赤道付近では最も低かった。例えば、ペンクによれば、アルプスでは万年雪が現在より 4,000 フィート低く広がっていたが、ベネズエラの赤道付近では現在のレベルより 1,500 フィート低いだけだった。この不均等な低さは、気温の低下だけに依存する仮説では容易に説明できない。二酸化炭素と火山灰の仮説によれば、気温はおそらくすべての緯度でほぼ均等に低下したが、赤道付近では他の部分よりも少し低下した。もし氷河作用が、太陽熱仮説やクロルの仮説のより長い期間によって要求されるように、太陽から受ける放射の一時的な減少によるものであるならば、低下は赤道で明らかに最大になるはずである。したがって、これらすべての仮説によれば、雪線は赤道で最も低くなっているはずであり、最も低くなっているはずではない。

低気圧仮説は、赤道付近での雪線の低下が小さいのは降水量の減少によるものだと説明する。この点における降水の効果は、山岳地帯の湿潤側と乾燥側における雪線の高さの大きな差によって示されている。赤道付近のアンデス山脈の湿潤な東側では、雪線は16,000フィート、乾燥した西側では18,500フィートである。また、ヒマラヤ山脈の湿潤側は南寄りにあるにもかかわらず、雪線は15,000フィートであるのに対し、さらに北の乾燥側では16,700フィートである。[49]アルプス山脈の縁辺部では雪線が中心部よりも低いという事実も、同様の傾向を示している。これら全てが氷河期にどのような影響を与えたかは、第5章の図3をもう一度見ればわかる。これは、太陽黒点活動が活発で嵐が増す時期には、降水量が 熱赤道付近、つまり年間平均気温が最も高い地点では、降水量は減少します。現在では、北半球大陸の巨大さとそれに伴う夏の高温のため、熱赤道は「真の」赤道よりも北に位置します。ただし、オーストラリアが南に引き寄せている地点は例外です。[50]しかし、北半球大陸の大部分が氷に覆われていた時代は、大陸がそれほど高温になることはなかったため、熱赤道と真の赤道は現在よりもはるかに近かったと考えられます。もしそうであれば、世界全体で嵐が増加するのに伴い赤道付近の降水量が減少する現象は、図3に示されているよりも、真の赤道に沿ってより近い場所で発生していたはずです。したがって、降水量だけに関して言えば、氷河期には赤道付近の雪線がわずかに上昇すると予想されます。しかし、もう一つ考慮すべき要因があります。ケッペンのデータは、太陽活動の活発な時期には、地球の気温が高緯度地域よりも赤道上で大きく低下することを示しています。この効果がさらに拡大すれば、雪線は低下するはずです。したがって、氷河期における赤道上の雪線の位置は、降水量の減少（雪線を上昇させる要因）と気温の低下（雪線を低下させる要因）の複合的な影響であると考えられます。

この話題を終える前に、氷河期における赤道緯度における降水量の相対的な減少は、おそらく貿易風帯からの水分の転換によって引き起こされたことを思い出すとよいだろう。この転換は、熱帯低気圧の多さと、北緯度に位置する夏季には中緯度の低気圧性嵐が貿易風帯から多くの水分を奪ったことによるものと考えられる。 太陽は、氷床の南側に留まらざるを得なかった嵐の進路の近くに、この帯を描きました。貿易風帯から水分がこのように逸らされることで、貿易風によって赤道地域に運ばれる水蒸気の量は減少するはずです。したがって、地理的な赤道ではなく、熱赤道に沿って広がる、いわゆる赤道凪帯における降水量は減少するでしょう。

氷河作用の垂直分布のもう一つの局面は、これまで盛んに議論されてきました。アルプス山脈をはじめとする多くの山岳地帯では、更新世の氷河作用の上限は今日と同程度だったようです。この解釈は様々ですが、寒冷期における高地での降水量の減少が原因であるとすれば、十分に説明がつくようです。これは、嵐の激化に伴い降水量も全般的に増加していたという事実にもかかわらずです。氷河期の低温は、現在よりも低地での凝結を促したと考えられ、降水の大部分は山の斜面下部で発生し、低地の氷河の形成に寄与しました。一方、高地の氷河にはほとんど降水がありませんでした。高山では、中高度を超えると降水量が急激に減少します。ほとんどの場合、斜面が急峻な場合、主斜面の基部から3,000フィート未満の高度で降水量の減少が始まります。空気が冷たければ冷たいほど、この現象が発生する高度は低くなります。例えば、冬は夏よりもずっと低くなります。実際、アルプス山脈の高地では、低地では雲が多くても、冬でも晴れています。

IV. 通常は乾燥している非氷河地域に、氷河期に広大な湖やその他の多雨気候の証拠が存在することは、ほとんどの氷河仮説が十分に説明できない事実の1つである。 氷床以外にも、氷河期には多くの地域で異常なほどの降雨があったようです。その証拠は豊富で、塩湖の放棄された海岸線が数多く残されていることや、デルタ地帯や氾濫原に粗粒物質が豊富に含まれていたことなどが挙げられます。JDホイットニー[51]は、興味深いもののあまり注目されていない著書の中で、この種の証拠を最初にまとめた一人です。最近ではフリー[52]がこの点を詳しく説明しています。彼によると、米国のグレートベースン地域では、62の盆地が湖の存在を明確に示すか、以下に挙げる3つのグレートレイクグループのいずれかに属しています。これらのうち、ラホンタン湖群とボンネビル湖群の2つは現在29の盆地を構成し、3つ目のオーエンズ・サールズ湖群には少なくとも5つの大きな湖があり、最も低い地点はデスバレーにあります。西アジアと中央アジアには、はるかに多くの塩湖群が存在し、そのほとんどは高地の海岸線に囲まれています。これらの多くは、『トルキスタンの探検』、『アジアの鼓動』、『パレスチナとその変容』に記述されています。これらの湖が、例えばC・E・P・ブルックスが主張するように氷河期に遡るのか、それとも他の時期に遡るのかについては、多くの議論がありました。しかしながら、氷河の拡大と同時に湖も拡大したという証拠は説得力があるようです。

古い氷河仮説によれば、氷河作用の原因として想定される低温は、ほぼ確実に海上での蒸発量を減らし、ひいては氷河期の降水量を減らすことを意味する。これを打ち消す唯一の方法は、 湖の水位を上昇させることができた最大の理由は、気温の低下によって湖面からの蒸発が減少するためであろう。しかし、一般的に10℃以下と考えられている気温の低下が、降水量の減少を相殺し、またほとんどの湖の巨大な拡大を引き起こすことは、全く不可能に思える。例えば、古代のボンネビル湖は、現在残っているグレートソルトレイクの10倍以上の大きさがあり、平均深度は40倍以上であった。[53]旧世界の多くの小さな湖はさらに拡大した。[54]例えば、東ペルシャでは、現在湖が全くない多くの盆地の底には、湖塩の巨大な堆積物が堆積しており、古い湖の断崖や浜辺に囲まれている。北アフリカでも同様の条件が支配的である。[55]現在乾燥している地域でより豊富な降雨量があったことを示す、あまり明白ではない証拠が、氾濫原やデルタの沖積堆積物中の砂利、砂、細粒シルトの厚い地層に見つかっている。[56]

低気圧仮説は、氷床地域の氷河作用が嵐の増加によって説明されるのと同様に、現在乾燥している地域では嵐の増加が多雨気候の原因となると仮定している。図2と図3は、太陽活動が活発なときに何が起こるかを示していることを思い出してほしい。太陽活動は、縮小した塩湖の隆起した帯が最も多く見られる米国南西部で嵐の増加を伴っている。図3では、同じ状況が見られる。 旧世界の塩湖地域。綿密な気象記録が残されるようになってから何が起きたかを示すこれらの地図から判断すると、太陽活動の増加は、現在半乾燥地帯や砂漠地帯となっている地域の大部分で降雨量の増加を伴っている。こうした降雨は直ちに湖面の上昇をもたらしたであろう。後に、ヨーロッパやアメリカで氷床が発達すると、その結果生じた高気圧によって主要な嵐の帯がはるか南に押しやられ、これらの同じ乾燥地帯にまで及ぶことがあった。太陽黒点が豊富な時期に熱帯性ハリケーンが増加することも、現在乾燥している地域の気候に影響を及ぼしている可能性がある。氷河期には、ハリケーンのいくつかはおそらく陸地をはるか遠くまで吹き渡ったであろう。例えば、オーストラリアの多数の熱帯低気圧は、その大陸の主な降水源である。[57]強力な低気圧の中には、他の発生源が年間に降る雨量を1日か2日で局地的に上回るものもある。

V. 図7に示されているように、ペルム紀の熱帯地方付近で広範囲に氷河作用が生じたことは、多くの議論を呼んでいる。原生代に30度という低緯度地域でも氷河作用が認められたという近年の発見は、同様に重要である。いずれの場合も、低緯度および中緯度地域における氷河作用の発生は、おそらく同じ一般的な原因によるものと考えられる。山の位置と高度が何らかの関係があったことは疑いようもない。しかし、これだけでは不十分と思われる。今日、世界で最も高い山脈であるヒマラヤ山脈は、その南斜面がこの点でほぼ理想的な位置にあるように一見思えるかもしれないが、氷河作用はほとんどない。一部は標高2万フィートを超え、一部の低斜面では年間400インチの降雨量がある。こうした好条件にもかかわらず、ヒマラヤの氷河は小規模である。 どうやら、モンスーンの季節的な性質が大きな原因のようです。冬に吹き出す強いモンスーンにより、1 年の半分ほどは晴天とアジア内陸部からの乾燥した風で非常に乾燥します。低緯度地域では、冬でも太陽が正午に天高く昇るため、晴天時には雪がかなり効率よく溶けます。これは氷河作用にとって非常に不利です。吹き込む南モンスーンは真夏にすべての水分をもたらしますが、それは雪を作るのに最も効果がない時期です。亜熱帯および中緯度に高山や大きな大陸を形成する大規模な隆起には、現在ヒマラヤで見られるような条件が伴わなければなりません。したがって、隆起だけではペルム紀および原生代に亜熱帯緯度で広範囲に氷河作用が生じたことを説明できません。

図7
図7. ペルム紀の地理と氷河作用。
（シュヒェルトによる）

気温が全体的に大幅に低下したという仮定は、亜熱帯緯度における氷河作用を説明するのに十分ではない。第一に、そのためには数度もの気温低下が必要であり、これは更新世氷河期よりもはるかに大きな低下である。しかしながら、ペルム紀の海洋化石はそのような状況を示唆していない。第二に、もしペルム紀に陸地が広く分布していたとすれば、気温の全体的な低下は、モンスーンが氷河作用を生み出す現在のわずかな効果を高めるどころか、むしろ低下させるだろう。モンスーンは陸地と水域の温度差に依存している。もし気温が全体的に低下したとしても、その低下は陸地よりも海域の方がはるかに緩やかである。なぜなら、水は流動性だけでなく、凍結時に放出される大量の熱、あるいは蒸発時に消費される大量の熱によって、均一な温度を保つ傾向があるからである。したがって、気温の全体的な低下は 夏季には、陸地の温度が海洋の温度に近づくため、大陸と海洋のコントラストは現在よりも小さくなるだろう。これにより、吹き込む夏のモンスーンの強さが弱まり、水分の供給の一部が遮断されるだろう。これが寒冷な14世紀に実際に起こったという証拠は、すでに第6章で示されている。一方、冬季には、陸地は現在よりもずっと寒くなり、海洋はわずかに冷たくなるだけなので、寒冷期の乾燥した吹き出すモンスーンは強さを増し、現在よりも長く続くだろう。これらに加えて、気温が低いという事実自体が、空気中の水蒸気量の全体的な減少を意味する。したがって、ほとんどすべての観点から、単なる気温の低下はペルム紀の氷河作用の原因として排除されるように思われる。さらに、ペルム紀や原生代氷河期が非常に寒冷で、緯度30度以上の土地がほとんど雪に覆われていたとしたら、亜熱帯の緯度における通常の地上風は、現在の冬季モンスーンのように、主に赤道方向に向かって吹くはずです。したがって、氷河を生み出す雪原に水分を供給することはほとんど、あるいは全く不可能だったでしょう。

マースデン・マンソンらは、ペルム紀および原生代における亜熱帯氷河期は、雲量の増加に起因すると仮定してきた。仮に普遍的に持続的な雲が存在すると仮定したとしても、これは大雪原の特徴である高気圧性の吹き出しを阻止したり、打ち消したりすることはできない。したがって、雲量が多いという仮説のもとでは、低緯度地域に氷河期を引き起こす水分の供給は存在しないことになる。実際、高緯度地域全体で雲量が持続すれば、ヒマラヤ山脈は現在の大部分の水分を失ってしまうであろう。 なぜなら、アジアの内陸部は夏に暑くならず、吹き込むモンスーンも発達しないからだ。実際、あらゆる種類の風はほとんど見られなくなるだろう。なぜなら、風はほぼすべて気温差、ひいては気圧差によって発生するからだ。風、ひいては降水を発生させる唯一の方法は、低気圧のような別の要因を援用することだが、それは氷河期が雲から生じたという仮説から逸脱することになる。

さて、低緯度における氷河期を低気圧仮説がどのように説明するのか考察してみましょう。まず、ペルム紀初期、すなわち低緯度地域における最後の氷河期の陸上環境について考察します。地質学者の間では、特に低緯度地域において、陸地が例外的に広大かつ高地であったという点についてほぼ一致した見解が見られます。その証拠の一つとして、巨石からなる礫岩が豊富に存在することが挙げられます。また、ペルム紀初期には、前期に形成された大量の石炭によって大気中の二酸化炭素濃度が最小限に抑えられていた可能性も考えられます。このため気温が低下し、太陽活動の活発化によって異常な嵐が発生するとすぐに氷河期に適した条件が整うと考えられます。陸上環境がこのように氷河期に普遍的に有利であった時期に嵐が極度に激化した場合、低緯度地域でも氷河期が発生したと考えられます。多数の強力な熱帯低気圧が、太陽活動期に現在起こっているのと同じように、熱帯地方から大量の水分を運び出すだろう。ただし、規模ははるかに大きい。水分は亜熱帯山脈の赤道側斜面に降水する。高地では、この降水は夏でも雪の形で降る。しかし、熱帯低気圧は『地球と太陽』に示されているように、秋から冬に発生する。 熱帯ハリケーンは夏だけでなく冬にも発生する。例えばベンガル湾では 10 月に記録された数が 50 で、これはどの月よりも多い。一方 11 月は 34、12 月は 14 である。7 月から 9 月の平均は 42 である。太陽黒点数が平均 40 を超えた 1 月から 3 月にかけては、熱帯ハリケーンの数は、太陽黒点数が平均 40 未満のときよりも 143 パーセント多かった。また、かなりの降雪量となる 4 月から 6 月にかけては、太陽黒点数が 40 を超える熱帯ハリケーンの数が、40 未満のときよりも平均 58 パーセント多く、7 月から 9 月にはその差は 23 パーセントに達した。この季節でも高地の斜面には多少の雪が降るが、多数の嵐による雲量の増加も雪を保持する傾向がある。このように、太陽黒点の出現頻度の大幅な増加は、特に涼しい秋から春にかけての熱帯性ハリケーンの強度増加を伴い、積雪量の増加だけでなく、雲量の増加による雪解けの減少にもつながります。ペルム紀のような時期には、急速な対流と二酸化炭素の不足による全般的な低温が、陸地の拡大と相まって、冬季に中緯度地域に広大な高気圧を形成し、その結果、より北方、あるいは中緯度地域の低気圧が大陸の赤道側へ移動したと考えられます。このため、冬季だけでなく、熱帯性ハリケーンが多発する時期にも降水量が増加します。同様の結果をもたらす要因としては、他にも多くの要因が考えられます。例えば、全般的な低温は海を氷で覆う原因となります。 低緯度地域に現在よりも氷が広がり、中緯度地域に高気圧域が形成されて嵐がはるか南に追いやられたであろう。もし海水が現在よりも淡かったとすれば、おそらく原生代には相当程度、そしておそらくペルム紀にも若干淡かったであろうが、より高い凝固点によって氷はさらに広がり、高緯度地域から嵐を遠ざけるのに役立ったであろう。これに加えて、陸地と海の分布により、低緯度地域から高緯度地域へ流れる暖かい海流の量が減少したとすれば、ペルム紀と原生代の両方において主要な氷河期が亜熱帯に位置していたことを説明することは難しくないように思われる。嵐の増加が、この状況全体を解明する鍵であるように思われる。

もう一つの可能​​性を挙げることができるが、あまり強調する必要はない。『地球と太陽』では、北半球と南半球の両方において、主要な嵐の軌跡は地理的な極と同心円ではないことが示されている。どちらの軌跡も、対応する磁極とほぼ同心円であり、この事実は、太陽が地上の嵐に電気的影響を及ぼすという仮説と関連して重要となる可能性がある。磁極は大きく移動することが知られている。このような移動は、磁針の方向が年ごとに変化する原因となる。1815年にはイギリスのコンパスは北緯24度半西を指していたが、1906年には西経17度45分を指していた。このような変化は、北磁極の位置が数マイルも変化することを意味していると思われる。海洋上における電磁気現象の日々の進行における特定の変化から、バウアーとその共同研究者は、磁極が地球と太陽の相対的な位置の変化に応じて日々わずかに移動する可能性があると示唆している。 したがって、例えばペルム紀における磁極の位置の顕著な変化が、嵐帯の位置の変化と何らかの関連があった可能性があると考えられます。しかし、そのような変化の証拠はまだ存在せず、この問題は単に調査の可能性を示唆するために提起されたに過ぎないことを明確に理解する必要があります。

ペルム紀および原生代の氷河作用に関するいかなる仮説も、低緯度地域の氷河作用だけでなく、高緯度地域における氷河作用の欠如と赤色砂漠の堆積をも説明しなければならない。すでに述べた事実がこれを説明しているように思われる。高緯度地域では氷河作用が広範囲に発生しなかった理由の一つは、年間の大半の期間、空気が冷たすぎて水分をあまり含めなかったためだが、それ以上に、風の大部分が寒冷な北部地域から吹き出し、低気圧性の暴風雨帯が高緯度地域から押し出されたためである。これらの条件のため、降水量は夏の間の比較的少数の嵐に限られていたようである。したがって、高緯度地域には広大な砂漠地帯が広がっていたに違いない。現在、ヒマラヤ山脈および関連山脈の北部では極めて乾燥しており、タリム盆地やトランスカスピアンなどの大砂漠の中心部に赤色砂漠の堆積が進んでいる。この赤色は、岩石本来の性質によるものではなく、激しい酸化によるものである。砂漠の縁や、時折起こる洪水によって堆積物が砂の奥深くまで運ばれる場所では、砂は通常の茶色がかった色合いを呈している。しかし、砂が長時間空気にさらされた場所に行くと、ピンク色に変わり、やがて赤色に変わる。このような条件が、有名なペルム紀の赤い層に見られるような高度な酸化を引き起こしたのかもしれない。ペルム紀初期の空気中に、通常とは異なる割合で チャンバーリンが考えたように、前の時代に石炭を形成した大きな植物層から酸素が放出されたため、赤色の層を生成する傾向がさらに高まるだろう。

しかし、これらの条件が氷河作用を亜熱帯緯度地域に限定するとは考えるべきではありません。北米のボストン、アラスカ、そして南大西洋のフォークランド諸島でペルム紀前期の氷河作用が存在したことは、少なくとも局所的には、比較的高緯度の海岸近くに氷河を形成するのに十分な水分があったことを証明しています。この可能性は、土地の形状とそれに伴う海流の進路に完全に依存します。たとえ高緯度地域であっても、上記のような気圧条件によって阻止されない限り、低気圧性の嵐は発生するでしょう。

ペルム紀の高緯度における海洋動物相は、海洋温度が穏やかであったことを示唆していると解釈されてきた。これは更なる調査を要する点である。後述するように、太陽活動が軽微な時期に海洋が温暖であることは、低気圧仮説の必然的な帰結である。現在の冷たい海洋は、更新世の氷河期と、現在の太陽の比較的擾乱された状態から予想される結果であるように思われる。もしペルム紀の数千年以内に突発的な擾乱によって太陽大気が激しく動揺したとすれば、上述のように、海洋がまだ温暖なうちに氷河期が起こった可能性がある。実際、海洋の温暖化は蒸発を促進し、激しい低気圧と強風は大雨をもたらし、大気を常に高高度まで上昇させることで冷やし、そこから熱を急速に宇宙に放射すると考えられる。

しかし、ペルム紀の実際の時期に海がどれほど暖かかったかを決定することはまだ不可能である。 氷河期。かつてペルム紀のものと報告されていた動物相の中には、現在ではそれよりかなり古いことが分かっているものもある。さらに、疑いなくペルム紀の年代を示す他の動物相も、厳密には氷河期と同時期ではない可能性が高い。地質学的記録のここまで遡ると、例えば10万年の範囲内で化石の年代を特定できるかどうかは非常に疑わしい。しかし、10万年の差は、化石が氷河期の前か後、あるいは間氷期に生息していたとするには十分すぎるほどである。そのような時代が1つ存在したことが知られており、オーストラリア東部の氷河堆積物と海洋堆積物の層序から、他に9つの時代が示唆されている。間氷期には極地に向かって流れる暖流が、氷河期に追い出された海洋動物相の迅速な再導入を促したに違いない。総じて言えば、ペルム紀の氷河期は更新世と同様に、低気圧性仮説によって十分に説明できるようである。これらの両方の場合、そして有史時代の様々な変動においても、過去に支配的であった状況を再現するためには、現在起こっていることを単に拡大するだけでよいように思われる。もし現在太陽黒点極小期に支配的である状況を拡大すれば、間氷期やそれに類似した時期の穏やかな状況をもたらすだろう。もし現在太陽黒点極大期に支配的である状況が少し拡大すれば、14世紀のような気候ストレスの時期を生み出すように思われる。それがさらに拡大すれば、明らかに更新世のような氷河期となり、さらに拡大すればペルム紀または原生代氷河期となる。気候変動は非常に複雑であり、間違いなく様々な状況の組み合わせによって生じるため、他の要因も確かに好ましいものであるはずだ。本書で主に強調されているのは、 これらのさまざまな状況では、明らかに太陽の大気の活動による低気圧の変化を常に考慮に入れる必要があります。

第9章
黄土の起源
氷河堆積物に関連する最も注目すべき地層の一つは、黄土と呼ばれる、細粒で黄色を帯びた、風に運ばれた物質の広大な層です。これが形成された当時は、明らかにやや特異な気候条件が支配的でした。現在、同様の堆積物は広大な砂漠の風下縁付近にのみ堆積しています。ゴビ砂漠の風下に位置する中国の有名な黄土堆積物がその一例です。しかし、更新世には、最大面積に達した氷床の縁に沿って広い帯状に黄土が堆積しました。旧世界では、黄土はフランスからドイツを横断し、ロシアの黒土地域を経てシベリアまで広がっていました。新世界では、さらに広大な地域が黄土に覆われています。ミシシッピ川流域では、数万平方マイルの土地が厚さ6メートルを超え、多くの場所では30メートルに迫る層に覆われています。北米の堆積物もヨーロッパの堆積物も、砂漠とは関連がありません。実際、黄土は大平原の西部や乾燥した地域には乏しく、水資源に恵まれたアイオワ州、イリノイ州、ミズーリ州で最も発達しています。黄土の一部は大平原の非氷河性堆積物を覆っていますが、北部は最初の3つの氷河期の漂流堆積物を覆っています。カンザス氷河期とイリノイ氷河期、第2、第3氷河期には黄土の痕跡がわずかに見られますが、アメリカ大陸の大部分は黄土で覆われています。 黄土はアイオワ氷期または第四氷期頃に形成されたとみられ、ウィスコンシン氷期の漂砂層の上にはごくわずかしか残っていない。黄土はアイオワ氷河堆積層の縁付近で最も厚く、南北ともに徐々に薄くなる。南下するにつれて薄くなるのは分水嶺沿いだが、大きな谷沿いでは緩やかである。実際、ミシシッピ川の断崖沿い、特に東側の断崖沿いには、ほぼメキシコ湾に至るまで、黄土が豊富に分布している。[58]

現在では、典型的な黄土はすべて風で運ばれたものであるという見解が一般的である。しかしながら、その起源時期、ひいてはそれが気候に及ぼす影響については依然として多くの疑問が残されている。アメリカとヨーロッパの研究者の中には、黄土は間氷期に遡ると考えている者もいる。一方、ペンクは黄土が氷期開始直前に形成されたと結論付けている。また、多くのアメリカの地質学者は、黄土は氷床がほぼ最大の大きさであった時期に堆積したと考えている。WJ・マギー、チェンバリン、ソールズベリー、キーズらはこの見解を支持している。本章では、黄土がもう一つの可能​​性のある時期、すなわち氷河の後退直後に形成されたという仮説を提示する。

黄土の起源に関するこれら4つの仮説は、黄土の気候的関係における以下の相違を示唆している。黄土が典型的な間氷期、あるいは間氷期の終わり頃に形成されたとすれば、植生を枯らし、風が十分な塵を巻き上げるために、深刻な乾燥状態が続いていたと考えられる。一方、黄土が極度の氷河期、つまり氷河が大量の細粒物質を流出河川に供給していた時期に形成されたとすれば、乾燥状態はそれほど必要ではなかっただろうが、 雪が溶ける夏の雨季と、氷河の高気圧によって嵐がはるか南に押し流される冬の乾季との間には、明確な対照が見られる。そのため、洪水と干ばつが交互に発生し、河川沿いの広い地域に影響を及ぼす。そこで、氷河作用が最大であった時期に、風が河川の氾濫原から黄土を運んだという仮説が生ま​​れる。黄土が氷河の急速な後退期に形成されたとすれば、夏の洪水と冬の干ばつが依然として繰り返されるだろうが、氾濫原だけでなく、氷の融解によって露出し、まだ植生に覆われていない堆積物からも、風は多くの物質を運んでくる可能性がある。

いくつかの仮説を支持する証拠と反証を簡潔に述べよう。黄土が間氷期起源であるという仮説を支持するシメクらは、黄土の下にある氷河漂流物が、氷の消失と黄土の堆積の間にある程度の時間が経過したことを示す証拠となると述べている。例えば、黄土に豊富に見られるカタツムリの殻は、現在寒冷地域で見られる種類のものではなく、乾燥地域で見られるものと類似している。もしこれが氷河期のものであるならば、極北地域のカタツムリと同様に寒冷化によって個体数が激減している可能性が高い。後述する砂利敷きの路面は、氷の後退と黄土の堆積の間に侵食が行われたことを示す強力な証拠であると思われる。

第二の仮説、すなわち黄土が間氷期の真っ只中ではなく、その終わり頃に堆積したという仮説については、ペンクの見解に従おう。哺乳類の化石は、毛深いマンモス、ケブカサイ、トナカイの化石を含むことから、北方動物がこの地域に生息していた時代に黄土が形成されたことを証明しているように思われる。一方、典型的な それほど遠くない間氷期の層からは、ゾウ、小型サイ、シカなど、より温暖な気候に特有の種の遺骸が産出されている。これらの事実と関連して注目すべきは、黄土の下にはツンドラ植生や樹木の遺骸が散見される一方で、黄土自体にはホリネズミやマッコウクジラなどの特定のステップ動物が生息していることである。ペンクはこれを、次の氷床が到来する直前に乾燥が進行していたことを示していると解釈している。

黄土が氷河期が最大期に近かった頃に形成されたという仮説を支持する証拠として、もし黄土がアイオワ氷河からの流出物でなければ、他にそれに相当するものはほとんどなく、おそらく流出物が存在していたに違いないという事実が挙げられる。また、黄土が河川沿いに分布していることから、その物質の多くは、融解した氷河から流れ込む過負荷の河川の氾濫原から来たものであることが示唆される。

黄土が(1) 間氷期のみに形成された、(2) 間氷期末期に形成された、(3) 完全氷河期に形成されたという仮説には、それぞれに有利な点があるものの、それぞれの仮説は、他の仮説を裏付ける証拠によって大きく弱められている。北方動物の証拠は、黄土が緩やかな間氷期の中期に形成されたという仮説を反証しているように思われる。一方、ペンクの間氷期末期の黄土に関する仮説は、黄土堆積物の最も低い部分とその下にある地形の特定の特徴を説明できていない。長い間氷期末前には形成されるはずの通常の谷とそれに伴う迅速な排水の代わりに、黄土が堆積する地表には、多くの排水されていない窪地が見られる。これらのいくつかは、以下の図で見ることができる。 露出した土手にはさらに多くの黄土が堆積していると考えられ、その上にある黄土にはあちこちに巻貝の殻があることから、さらに多くの黄土が堆積していると推測される。巻貝はおそらく、氷が残した凹凸のある表面の窪みを占める浅い水たまりに生息していたと思われる。黄土が間氷期の終わりに形成されたのかどうか疑問視されるもう 1 つの理由は、この仮説では黄土を構成する物質の合理的な起源が示されないことである。黄土の堆積量が少なく、間氷期にも氷河が存続し、氾濫原に大量の物質を供給したと考えられるアルプスの近くでは、これは重要ではないと思われる。しかし、広大なミシシッピ川上流域、およびロシアの黒土地域では、風上に大きな砂漠が存在すると仮定する以外に、黄土を構成する大量の物質を得る方法はないと思われる。しかし、そのような砂漠が効果的であったという証拠はほとんど、あるいは全くないと思われる。アイオワ時代のレスの鉱物学的特徴は、この物質が花崗岩質岩石、特に漂砂の大部分を形成した岩石に由来することを証明しています。最も近い広大な花崗岩の露頭は、アイオワ州とイリノイ州から約1,000マイル離れたアメリカ合衆国南西部にあります。しかし、レスは氷縁付近で最も厚く、南西方向やその他の方向に向かって薄くなります。一方、もしレスの起源が南西部の砂漠であれば、最大の厚さはおそらく砂漠の縁付近になるでしょう。

上記の証拠は、黄土が間氷期末期に形成されたという仮説だけでなく、最大氷河期に河川堆積物やその他の起源から生じたという考えとも矛盾しているように思われる。この最後の結論を支持するさらに説得力のある理由は、以下の可能性、そしてほぼ確実性である。 氷河が前進した当時、その前面は、今日同様の気候条件下で優勢な植生とそれほど変わらない地域に近接していました。もし氷河期最盛期の平均気温が現在よりわずか6℃低かったとすれば、イリノイ州南部からミネソタ州にかけての黄土地域にあった氷河前面のすぐ外側の環境は、現在ニューブランズウィック州からウィニペグにかけてのカナダで優勢な状況と似ていたでしょう。そこの植生は、黄土に見られる草本性の半乾燥植生とは全く異なります。そのような草本性の植生の根や茎が、黄土がほぼ垂直な表面で立ち上がることを可能にする柱状構造の形成に寄与したと一般的に考えられています。

ここで、黄土が主に氷河の後退中に堆積した可能性について考えてみましょう。このような後退により、漂流帯が流出する氷河風にさらされました。隆起説や二酸化炭素減少説など、ほとんどの氷河仮説では、放棄された地域に植生が進出する速度とほとんど変わらない速度で氷が徐々に後退したと想定しています。一方、太陽低気圧説では、気候変動が突然だった可能性があり、そのため、氷河の後退は植生の進出よりもはるかに速かった可能性があります。風で運ばれた物質は、植生が乏しい場所から採取されます。良質な土壌に植生が乏しいのは、もちろん通常は乾燥が原因ですが、土壌が空気にさらされてから植生を支えるのに十分な風化が経っていないことが原因である可能性もあります。砂州、干潟、氾濫原が露出しているなど、風化が十分に進んだ場合でも、植生はゆっくりとしか根を張りません。さらに、嵐や強風によって植生の広がりが妨げられることもあり、砂浜でも同様です。 ニュージャージーやデンマークのような明らかに湿潤な地域では、氷の後退が植生の拡大と同じくらい遅いと仮定すれば、後退する氷の周囲には幅の広い不毛地帯が広がり、理想的な黄土の供給源となっていたと考えられる。

他にもいくつかの証拠が、黄土が氷河の後退期に形成されたという結論を裏付けているように思われます。例えば、アイオワ黄土についてほぼ生涯をかけて研究してきたシメックは、黄土の基底に石や小石が堆積していることが多いことを強調しています。これは、黄土が堆積する前に、その下のティルが侵食されたことを示唆しています。ほとんどの学生はまず、これはもちろん流水によるものだと考えます。これは多くの場合可能ですが、必ずしもすべてのケースに当てはまるわけではありません。これほど広範囲にわたる砂利層を、氷河堆積物の上に黄土が横たわる場所で見られる不規則な盆地や窪地を破壊することなく、河川によって堆積させることは不可能です。一方、風は、古い地形を乱すことなく、同様の砂利の舗装路を形成することができます。「砂漠の舗装路」は、ほとんどの砂漠で顕著な特徴です。ホッブズが示してくれたように、氷床の縁では最も一般的に吹く風は外向きである。南極やグリーンランドでは、時速80マイルに達することも珍しくない。しかし、このような風は通常、氷からわずか数十マイル手前で急速に減速する。そのため、後退する氷の近くで新たに露出した表面は急速に侵食される。小石は舗装路として残され、砂、そして黄土は氷から離れた風が弱く、植生が根付き始めている場所に堆積する。このような風速の低下は、砂利から砂、粗い黄土、そしてさらに粗い黄土へと時折見られる垂直方向のグラデーションを説明できるかもしれない。 通常の細粒黄土。氷床が後退するにつれて、特定の場所の風は徐々に弱まる。氷が後退し続けると、黄土が堆積した地域も徐々に後退し、砂利敷きの舗装の各部分が黄土で覆われることになる。

黄土は氷河後退期に堆積するという仮説は、他の多くの証拠とも一致しています。例えば、上述の哺乳類の遺骸が北方性であることと合致しています。また、氷河前面の不毛地帯への植生の進出は、強い外向きの風によって遅れると考えられます。一般的な先駆植物は種子の散布を主に風に依存していますが、氷河風は種子を氷河に近づけるのではなく、氷河から遠ざけるでしょう。氷河風は別の意味でも植生の進出を阻害します。それは、寒冷地から温暖地へ吹くほとんどすべての風と同様に、乾燥作用を持つ風だからです。黄土の底に樹木の遺骸が時折見られるという事実は、黄土の堆積が森林にまで及んでおり、その森林は氷河からそれほど遠くない場所にほぼ確実に存在していたことを意味していると考えられます。これは、氷河の前進以前の厳しい乾燥期に樹木が枯死し、ステップや砂漠が形成されたという説よりも可能性が高いと考えられます。ペンクが黄土の形成は氷の前進後ではなく前進前であると主張する主な論拠は、ヨーロッパで最も新しい漂流層に黄土が見られないことから、最後の、あるいはヴュルム的な氷の前進後ではなく、それ以前に形成されたに違いないというものである。これは二つの点で矛盾する。第一に、対応するアメリカ大陸（ウィスコンシン州）の漂流層には黄土が存在する。確かに少量ではあるが、紛れもなく存在していた。第二に、氷の前進と後退のそれぞれの段階で条件が同一であったと仮定する理由はない。実際、 ヨーロッパでは、アメリカ合衆国と同様に、黄土のほぼすべてが一度に形成され、他の氷河の進展に関連するのはほんのわずかであるという事実は、黄土の蓄積は寒冷な気候の接近によるものだというペンクの基本的な仮説に明らかに反している。

黄土が氷河の後退中に形成された可能性が高いことがわかったので、氷河サイクルのさまざまな段階で、低気圧仮説が黄土地域でどのような状況を想定するかを検討する準備が整いました。第 4 章の図 2 は、北米で発生すると思われる事象を最もよく示しており、ヨーロッパでも同様の事象が発生すると考えられます。図 2 のベースとなっている極大期の 9 年間の太陽黒点数は平均 70 個でしたが、極小期の 9 年間の黒点数は平均 5 個未満でした。極大期は、太陽活動が氷河期をもたらした活発な時期と、間氷期の状態を表すと思われる極小期の穏やかな時期の中間の段階にあった過去の平均的な状況を表していると考えるのが妥当でしょう。これは、氷河期が近づいているが、氷床がそれほど蓄積されていないときに、モンタナ州からイリノイ州を経てメイン州に至る三日月形の帯状の地域で、間氷期の状態と比較して嵐の強さが最大 ​​60 パーセント減少することを意味します。これは、カナダの北方暴風雨帯と南西部の亜熱帯ベルトの両方で嵐の強さが 75 パーセントまたは 100 パーセント増加するのと非常に対照的です。米国中部でのこのような嵐の減少は、「地球と太陽」で示されているように、夏に最も顕著になるようです。したがって、乾燥を生み出す効果が最大になります。これは、黄土の形成に有利ですが、ほとんどの主題と同様に、気候の議論では、奇妙な心理的現象が見られます。誰もが、現在存在するものとは異なる状況を説明する必要があると認識していますが、現在の状況が異常である可能性があり、他の人と同様に説明が必要であることを認識している人はほとんどいません。この傾向のため、氷河作用は最も詳細に議論されてきたが、地球の気候が現在の気候に似ていた時期だけでなく、現在よりもさらに穏やかだったはるかに長い期間についても多くの無視がなされてきた。乾燥が極端になるかどうかは疑わしい。 ミシシッピ川流域の大部分に見られるような膨大な堆積物を説明するには十分である。もしそうであれば、数十万平方マイルもの地域がほぼ完全な砂漠化を余儀なくされることになるが、そのような事態が実際に起こった可能性は低い。しかしながら、低気圧仮説によれば、氷河期到来直前の時期は、アメリカ合衆国中部は比較的乾燥しており、その意味では風の働きに好都合であったと考えられる。

気候条件がより厳しくなり、氷床が拡大するにつれて、乾燥と嵐の減少は明らかに減少したと考えられます。その理由は、既に説明したように、氷床上に発生する高気圧によって嵐が徐々に南下するためです。したがって、氷河期の最盛期には、特に夏季には、黄土が見られる地域で激しい嵐が発生したと考えられます。したがって、サイクロン仮説は、氷河期の最盛期に黄土が大量に堆積したという考えとは一致しません。

最後に、氷が後退する時期について見てみましょう。河川の氾濫原だけでなく、広大な氷河堆積物も風にさらされ、植生のない状態が長期間続くことは既に述べました。まさにその時期には、氷床の後退によって、嵐は、拡大した氷床上の高気圧によって以前は南方へと進まされていた経路ではなく、太陽活動の程度によって決まる経路を辿るようになります。言い換えれば、図2に示すような状況は、太陽活動が衰え、氷床が後退する時期にも、太陽活動が活発化し氷床が前進する時期に現れたのと同様に、再び現れる傾向があります。しかし今回は、水不足から生じる半乾燥状態は、 氷河堆積物と広範囲に広がる河川堆積物が広がる地域では、嵐が頻発するだろう。これらの堆積物はほとんど、あるいは全く植生に覆われていないだろう。風食作用と、風によって黄土が氷河から少し離れた、草本植物がすでに生い茂っている地域へと運ばれるには、ほぼ理想的な条件が揃っているだろう。

サイクロン仮説は、複数の氷河期における黄土量の変動についても、納得のいく説明を提供しているように思われる。この仮説は、これらの変動を氷の消失速度の違いに帰し、この速度は太陽活動と嵐の衰退速度に応じて変化するとしている。アイオワ氷床の黄土堆積物が他の氷河期のものよりもはるかに広範囲に及ぶのは、このためと考えられている。アイオワ氷床は他の氷床よりもはるかに急激に後退を終えたと考えられるからである。[59]後退が急激であればあるほど、風が微細な塵を集める不毛地帯が拡大した。一時的な再前進もまた、図2に示すような状況を頻繁に悪化させるほどに、また、非常に広範囲かつ激しく発生し、大量の氷河堆積物が露出した直後に米国中部が乾燥した状態になった可能性もある。低気圧性仮説が黄土に関する事実と非常によく一致していることは、この仮説の嬉しい驚きの一つである。図2の最初の草稿と仮説の最初の概略は、黄土を考慮せずに作成された。しかし、現在までに見られる限り、どちらも黄土の形成条件と非常によく一致している。

第10章
温暖な地質気候の原因

気候に関する議論においては、他の多くのテーマと同様に、特異な心理現象が観察される。誰もが現在とは異なる状況を説明する必要性を認識しているが、現在の状況が異常である可能性があり、他の人々と同様に説明が必要であることを認識している人はほとんどいない。この傾向のために、氷河期は最も盛んに議論されてきた一方で、地球の気候が現在の気候に似ていた時代だけでなく、現在よりもさらに温暖であったはるかに長い時代についても、多くの議論が無視されてきた。

地質学的な時代において温暖な気候の期間がいかに重要であったかは、氷期と間氷期の相対的な長さから判断できる。さらに、期間や時代における温暖な期間が、厳しい期間よりもはるかに長いことからも判断できる。RTチェンバレン[60]による最近の推定によると、地質学者の意見の一致によれば、更新世における平均的な間氷期は平均的な氷期の約5倍の長さであり、ある氷期全体は氷が最大であった期間の5倍の平均であった。間氷期よりもはるかに温暖で、長く、単調な気候の期間は、繰り返し出現する。 地質学の歴史の過程で、私たちは様々な現象に遭遇しました。本章ではそれらを説明することが私たちの課題です。

ノールトン[61]は、過去に幾度となく優勢であった温暖な気候に関する証拠を集めることで、地質学に多大な貢献を果たした。彼は特に植物学的証拠を重視している。なぜなら、植物学的証拠は陸上の変動的な大気に関係しており、したがって、比較的変化の少ない海洋に生息していた動物の証拠よりも優れた指針となるからである。証拠の性質は、本書の様々な箇所で既に示されている。そこには、ヤシ、木生シダ、そして今では生息するにはあまりにも寒すぎる地域にかつて生育していた他の多くの植物が含まれる。これに加えて、今では彼らにとってあまりにも寒すぎる緯度に生息していた、豊富な造礁サンゴやその他の温暖を好む海洋生物も挙げられる。これと軌を一にするものとして、例えば、ゾウやカバ、そして低緯度に生息する多くの植物種が豊富に生息していたヨーロッパの間氷期の状況が挙げられる。これらの状況は、当時の気候が現在よりも温暖であっただけでなく、季節間のコントラストがはるかに小さかったことを示しています。実際、ノールトンは「少なくとも中期古生代以降、地質学的時間の大部分において、高湿度を伴う比較的均一で温暖な気候が、極圏にまで、あるいは極圏にまで広がって地球の大部分に広がっていた。これが規則的で、普通で、正常な状態である」とさえ述べています。…「更新世以前の時代において、地球が徐々に寒冷化し、湿潤で非帯状の気候であったという説に反論する最も有力な論拠の一つは、氷河作用の証拠の発見であると考えられています。」 事実上、地質柱全体にわたって、このような現象が見つかっています。現在、ヒューロニアンから始新世にかけての年代にわたる、十数個ほどが知られています。この見解を支持する人々は、これらの氷河活動の証拠は氷河期に分類されるべきであり、その影響と範囲は更新世の氷河期とほぼ同等である、と一般的に想定しているようですが、実際には、そのような分類に値するほどの規模を持つのはわずか3つだけです。それは、ヒューロニアン氷河期、ペルム紀-石炭紀氷河期、そして更新世氷河期です。その他の氷河期は、入手可能なデータに基づく限り、例えば海水温や生物の分布などに広範囲な影響を与えなかった、多かれ少なかれ局所的な現象として説明できるようです。これらは、局地的な標高と降水量のみに起因する、通常の山岳氷河と同様のタイプであった可能性が高い。」…「更新世以前の時代に太陽が主要な熱源であったとすれば、地球の気温は必然的に帯状に分布していたはずだが、本論文の全体的な方向性は、これらの気温が明確に帯状ではなかったという証拠を提示することにある。したがって、太陽、少なくとも現在の小角度の太陽は、初期の海洋を温めた唯一の、あるいは主要な熱源ではあり得なかったと考えられる。」

ノウルトンは、地質時代の中期によく見られる広範囲に分布する化石植物相に強い印象を受けており、シュヒャート[62]が述べているように、他の種類の証拠を無視している。中期には大陸を覆う暖かい海が最も大きく広がり、陸地は小さく、そのため多かれ少なかれ海洋性の島嶼性気候であった。このような時期の海洋動物相は、 温暖な気候を示唆する植物相。大型の群体を形成する有孔虫、石サンゴ、殻を持つ頭足動物、腹足類、そして厚い殻を持つ二枚貝、一般的にはセメント質の形態を持つものは、極北、さらには北極圏にまで広く見られました。これはシルル紀、デボン紀、ペンシルベニア紀、ジュラ紀に見られましたが、白亜紀や始新世といった他の時代には、北部地域ではこれらの種の種類が非常に減少するか、あるいは全く見られませんでした。シュヒャート[62]が述べているように、これらの事実は、ノールトンが「更新世初頭以来見られたような気候帯は、更新世以前の地質時代には見られなかった」と述べたことが正しいことを意味しているに過ぎません。しかしながら、これは「非帯状の配置」が存在し、海洋の温度がどこでも同じで「生物の分布に広範囲にわたる影響を与えなかった」ことを意味するものではありません。

古生物学の研究者たちは、植物の研究を遡れば、高緯度地域には季節があり、比較的冷涼な気候であったという証拠が存在すると考えている。例えば、ソテツは温暖な気候の証拠として最も頻繁に用いられる植物の一つである。しかし、これらの植物を生涯研究してきたヴィーランド[63]は、それらの多くは「温帯から冷帯の気候で生育する可能性が高い。それらについてもっと多くのことが解明されるまでは、少なくとも熱帯気候の指標としての価値はないと考えるべきだ」と述べている。その推論は「それら、あるいはその近縁種は、あらゆる気候で生息する能力を持っていた」ということである。また、関連するシダ植物の研究は、中生代を通じて熱帯気候が普遍的であったという長年受け入れられてきた見解を見直すきっかけとなる可能性もあると疑われている。ヴィーランドはナトホルストの言葉を引用し、「イチョウ類とソテツ類が優勢だった時代には、 彼らの多くは寒冷な気候にも適応していたに違いありません。この点については、私は少しも疑いません。」

ノールトンらが過去の気候の非帯状的配置の証拠として挙げているもう一つの重要な証拠は、原生代、後期シルル紀、デボン紀、ペルム紀、三畳紀、そして一部の第三紀の地層に見られる広大な赤色層である。これらは、赤道地域に豊富に存在する赤色で高度に酸化された土壌であるラテライトに類似していると考えられている。ノールトンは、赤色層が他の点で赤道地域の特徴を示していることを示そうとはせず、「現在、どの砂漠地域でも赤色層は形成されていない」という主張に基づいて結論を下している。これは明らかに誤りである。既に述べたように、トランスカスピアン砂漠とタクラマカン砂漠の両方において、砂の色は境界付近では茶色から砂漠の奥深くでは淡い赤色へと規則的に変化している。現地名はクズィル・クム、つまり「赤い砂」である。砂漠の中心部の砂は、どうやら元々は国境の砂と同じ山から流れてきたもので、時を経て赤く変色したようです。アラビア砂漠でも同様の状態が報告されていることから、世界有数の砂漠の一部では赤色が特徴的なようです。さらに、赤い地層には塩と石膏の層が定期的に見られますが、これらは砂漠、もしくは砂漠沿岸の浅くほぼ陸地に囲まれた湾でしか発生しません。シルル紀には、石膏と層を挟んだ海成化石が見つかっています。

ノールトンは、赤い層は砂漠を示すものではないと述べている。なぜなら、そこに見られる植物は「狭窄」したり貧弱になったりしておらず、乾生適応を示すものでもないからだ。さらに、非常に大きな堆積物が存在する。 世界の多くの地域では赤い層に石炭が埋蔵されており、これは海面よりわずかに高い場所に沼地が存在することを示唆している。」

砂漠植物学の研究者は、こうした考察の妥当性に疑問を抱くかもしれない。マクドゥーガル[64]が示したように、砂漠の植物種は湿潤地域よりも多様性に富んでいる。砂漠には乾生植物が優勢であるだけでなく、塩分の多い地域には塩生植物、湿潤な沼地には湿生植物が生息し、一方、一般的な中生植物は水路沿いに優勢で、山から流れ下ってくる。乾生植物ではなく、一般的な植物こそが、堆積が起こっている河川の近くに最も多く生息するため、主に保存されている。沼地に関して言えば、ペルシャのセイスタン、中国領トルキスタンのロプ・ノール、そしてアジアの砂漠地帯にあるいくつかの沼地ほど大規模な沼地はほとんどない。山地から砂漠に流れ込む河川は、中央アジアのタリム川沿いのように、ほぼ確実に大きな沼地を形成する。アフリカのチャド湖もその一例で、この湖にもアシが非常に多く生息している。

この論争の的となっている問題における双方の証拠を総合すると、地質学的時間の大部分を通じて、気候の帯状配置の証拠がいくつか存在することが示唆される。その証拠は、冷涼な気候、季節、そして砂漠の痕跡という形で現れる。しかしながら、これらの条件が現在よりも概して緩やかであり、季節の極端な変化を伴わない比較的温暖で湿潤な気候の時代が、帯状配置が認められた時代よりもはるかに長い期間にわたって広く続いていたことを示す強力な証拠も存在する。 今日のような顕著な変化が支配的だった時代もあった。シュヒャート[65]は次のように述べている。「今日、熱帯と極地の間の陸上の気温差は、おおよそ華氏110度から-60度、海洋では華氏85度から31度である。地質学的な過去においては、海洋の温度は大抵華氏85度から55度の間であったが、陸上では華氏90度から0度の間で変動していた可能性がある。まれに、極端に気温差が今日と同じくらい大きかった時期もあったことは疑いようがない。したがって、地球には常に温度帯が存在し、現在の強さとそのような帯がほとんど存在しなかった時代との間で変化し、後者の時代には地球の大部分は冬がなく、ほぼ均一に温暖な気候であったという結論が導かれる。」

今、私たちが説明しようと試みなければならないのは、こうした温暖な気候です。そこで、太陽黒点が少ない時期に現在支配的な条件が強まった場合、地球全体の気候はどうなるのかという問いが生じます。太陽黒点周期とは別に、太陽の大気が乱れた状態にあると考えるに足る理由があるため、条件が大幅に強まる可能性は非常に高いと思われます。時折数十万マイルも吹き上がるプロミネンスは、このことの良い証拠と言えるでしょう。太陽の大気が非常に静穏になったと仮定してみましょう。これは、現在の太陽黒点極小期に比べて、低気圧性の嵐の数ははるかに少なく、激しさも軽減されることを意味すると思われます。また、中緯度における嵐の進路も、太陽黒点が最も少ない時期とほぼ同じになると思われます。現在の状況から判断すると、このような状況の最初の影響は、嵐によって上空に運ばれる熱が減少するため、地球全体の気温が上昇することでしょう。

現在、「地球と太陽」に示されているように、太陽黒点が最大および最小となる期間の平均的な嵐の強さのおそらく 10 パーセントの差は、地球の表面温度の 3 °C の差と相関しています。これには、太陽黒点が最大となる期間の実際の 0.6 °C の低下だけでなく、そのような期間の日射量増加の影響が克服されることも含まれており、アボットはこの影響を約 2.5 °C と計算しています。太陽黒点が最小となる期間の嵐の強さが現在の半分または 4 分の 1 に軽減されると、嵐の中の上昇対流による熱損失が減少するだけでなく、雲に覆われた領域が減少するため、太陽が下層空気を温める機会が増えます。したがって、平均気温の上昇は 5 °C または 10 °C になる可能性があります。

嵐の減少によるもう一つの影響は、北半球では主に南西、南半球では北西の風であるいわゆる偏西風が、現在よりも強く安定することである。偏西風は、現在のように他の方向からの低気圧性の風によって絶えず中断されることはなく、貿易風のような規則性を持つようになるだろう。この結論は、本章の執筆後に入手したクレイトン[66]の論文で強く裏付けられている。 『地球と太陽』で述べられている太陽定数と地球温度に関する研究から、彼は次のような結論に達している。「これらの研究の結果から、私は次のことを確信した。1. 太陽放射に変動がなければ、大気の運動によって赤道と極の間、そして海洋と陸の間で空気の交換が行われる安定したシステムが形成され、そこでの唯一の変動は、 地球と太陽の相対的な動きによって生じる日々の変化と年ごとの変化である。2. 私たちが天候と呼んでいる現在の異常な変化は、主に、あるいは完全に、太陽放射の変動に起因している。

もし低気圧性嵐や「気象」がほぼ消滅し、安定した貿易風と南西風を伴う惑星規模の風系があらゆる場所で優勢になれば、ある海域のメキシコ湾流や大西洋海流、また別の海域の日本海流といった極方向へ流れる海流の規則性と量は飛躍的に増加するだろう。これがどれほど重要であるかは、ヘランド＝ハンセンとナンセンの研究から判断できる。[67]彼らは、低気圧性嵐の通過ごとに大西洋の表層水温が変化することを発見した。大西洋海流の進路に直角な風は、まず海水を一方向に、次に反対方向に流すが、海流の進路を前進させることはない。一方、東風の風は大西洋海流の流れを止めるだけでなく、逆に流し、暖かい海水を南西方向に押し戻し、代わりに冷たい海水が湧き上がるようにする。大西洋海流の推進力は、単に西風成分が東風成分を上回っていることによるものです。

図8の数字が北大西洋または北太平洋の特定の地域における風の強さ、つまり年間の空気の移動距離を表していると仮定します。左側の象限Aでは、すべての風がほぼ南西方向から吹き、合計移動距離は 空気の運動は年間 30 単位に相当します。北と西の間から来る風は 25 単位、北と東の間から来る風は 20 単位、東と南の間から来る風は 25 単位移動します。象限 B と D の風の動きは同じなので、これらの風は流れを生み出す効果はありません。これらの風は単に水を前後に動かすだけで、南の緯度から運んできた熱を水が失う時間を与えているだけです。一方、象限 C の東風は象限 A の西風によって生じる流れを完全には抑制しないので、西風の有効力は 10、つまり象限 A の 30 と象限 C の 20 の差になります。したがって、矢印 A の太い部分で示されているように、水は北東に向かって前進します。

図8 176ページ
図8. 嵐の減少が水の移動に与える影響。

さて、もしサイクロン嵐の数が大幅に減少し、偏西風の優勢地帯では熱帯低気圧とほとんど変わらないと仮定しましょう。 ハリケーンは現在貿易風帯にあります。そうなると、図8の右側の象限A’における、多かれ少なかれ南西の風は、現在よりも頻繁に吹くだけでなく、強くなるでしょう。図に示すように、この象限からの総移動量は60単位にまで増加する可能性があります。象限B’とD’では移動量は15単位に、象限C’では10単位に減少します。B’とD’は以前と同様に互いにバランスを取ります。しかし、象限A’の移動量はC’の移動量を10単位ではなく50単位上回ります。言い換えれば、流れを作る力は現在よりも5倍大きくなります。実際の影響はさらに大きくなります。嵐がなければ、南西からの風はより強く、より安定するからです。白波を引き起こす強い風は、白波を引き起こさない弱い風よりも、水を前進させる力がはるかに大きいです。白波のない波では、水は水面下で一周した後、ほぼ元の位置に戻ります。しかし、白波を伴う波では、白波は前方へ移動します。白波が形成される速度を超える速度の増加は、前方へ吹き飛ばされる水の量に大きな影響を与えます。時速20マイルの持続的な風は、10マイルの風よりも数倍の水量を前方へ吹き飛ばします。[68]

この点に関して、第13章で詳述されている示唆に言及しておく。現在、海洋の塩分濃度が深海全体の循環を阻害し、それによって海域間のコントラストを強めている。しかし、過去には海洋は現在よりも淡水であったはずである。そのため、循環はおそらく阻害されにくく、低緯度から高緯度への熱伝達は促進されていたと考えられる。

嵐の減少がもたらす可能性のある影響の大きさを考えてみましょう。現在、ノルウェー沖（北緯65度、東経10度）では、1月の平均気温は2℃、7月は12℃です。これは1月に約22℃、7月に約2℃のプラス偏差を示しており、ノルウェー沿岸はその緯度における平年気温よりもこの値だけ暖かいことになります。過去のある時期に、現在の陸地と海の分布が優勢であったと仮定してみましょう。しかし、ノルウェーは広大な氾濫原に大量の堆積物が堆積する低地でした。また、太陽の大気が非常に不活発で低気圧がほとんど発生せず、西南西からの安定した風が優勢で、強力で途切れることのない海流がカリブ海とメキシコ湾から現在よりもはるかに多くの温水を供給していたと仮定してみましょう。ノルウェーの冬は現在よりも暖かくなるでしょう。これは、太陽黒点極小期に地球が定期的に経験する気温上昇だけでなく、海流がこの状態を助長するからです。夏も同様の状況が続くでしょうが、風と海流による温暖化効果は冬よりも弱まると考えられます。しかし、嵐や雲は稀であるため、夏の長い日照時間の間に太陽熱が増加することで、この影響は十分に相殺される可能性があります。

もしこのような条件で冬の気温が8℃、夏の気温が4℃上昇したとしても、気候はニュージーランド北部（南緯35～43度）の気候と同じくらい温暖になるでしょう。ニュージーランドのこの地域の植物相は亜熱帯性で、マツやブナだけでなく、ヤシやシダも含まれています。ニュージーランドの気候よりわずかに温暖な気候であれば、地質学的により温暖な時期に極北の高緯度地域に存在したような植物相が育まれるでしょう。しかし、もし 嵐の少なさによって地球表面の気温が5℃上昇し、海流が十分に強く現在の偏差を50%増加させ、夏の日照時間が長くその季節の気温が約4℃上昇したとすると、1月の気温は18℃、7月の気温は22℃となるでしょう。これらの数値は、このような緯度ではこれまで以上に夏と冬の気温差を縮めていると言えるかもしれません。しかしながら、嵐の減少とそれに伴う南西風の強まりと安定によって、ノルウェー沿岸の気温が容易に上昇し、北極圏内でサンゴが繁茂する可能性があることを示唆しています。

冬季に高緯度地域に温暖な気温をもたらすもう一つの要因、すなわち、おそらく蓄積するであろう霧も関係しているだろう。イギリス諸島や北海周辺でよく見られるように、冬季に暖かい海洋からの飽和した空気が陸地に吹き付けられると霧が発生することはよく知られている。このような霧の効果は確かに太陽放射を遮断することだが、冬季の高緯度地域では太陽の位置が低いため、これはあまり重要ではない。もう一つの効果は、地球自体の熱を保持することである。低緯度地域から絶えず温水が供給されている場合、霧によって熱が覆われることは非常に重要になる。過去には、低気圧が弱く、それに応じて西風が強かったときはいつでも、高緯度地域の冬の霧は現在よりもはるかに広範囲に及び、持続的であったに違いない。

霧が植生に与える影響もまた興味深い点です。高緯度地域が冬季に常に霧に守られている場合、比較的低緯度地域に特有の植生を維持できる可能性があります。なぜなら、植物は湿った寒さよりも乾燥した寒さによって枯死する可能性が高いからです。実際、 乾燥した寒さによって植物から過剰な蒸発が起こり、蒸発した水分が樹液の移動によって速やかに補充されないことが、大きな植物が冬枯れする主な原因である。北緯50度に位置するにもかかわらず、アイルランド南西部の海岸でヤシの移植栽培が可能なのは、海洋性気候による冬季の濃霧のためである。霧は熱の放出を妨げ、致命的な霜を防ぐ。すでに述べたニュージーランドの南緯46度に生育するシダも、冬季には同様に保護されている。したがって、高緯度で嵐が最も少ない時期に霧が比較的多く発生することは、単に冬が穏やかになるだけでなく、熱帯植物​​の繁茂を促進する傾向があると思われる。

私たちの仮説によれば、太陽活動が弱い時期に優勢となる強い安定した貿易風と南西風は、表層水だけでなく深海の水にも顕著な影響を及ぼすでしょう。まず第一に、深海の循環が促進されます。便宜上、北半球について述べましょう。過去には、おそらく低気圧が比較的稀だった頃のように、南西風が現在よりも安定していたときには、現在よりも多くの表層水が低緯度から高緯度へと押し流されていたと考えられます。これはもちろん、より多くの水が海洋の深層部で赤道に向かって逆流するか、冷たい表層流として流れ込む必要があることを意味します。しかし、安定した南西風は南向きの表層流を阻害し、極地の海水は表層下で赤道方向へ向かう道を探さざるを得なくなります。低緯度では極地の海水は上昇し、水温を下げる傾向があります。したがって、より安定した偏西風は気候の緯度による違いを少なくするが、 より多くの暖かい水を極地へ運ぶだけでなく、より多くの極地の水が低緯度に到達するようになる。

この時点で、第二の重要な検討事項に直面することになる。深海の循環が促進されるだけでなく、深海が温まる可能性がある。現在、深海は高緯度から水を受け取っており、低水温のために沈降するため、冷たい。しかし、嵐の減少と他の条件が相まって、北緯70度でサンゴが生育できると仮定しよう。そうなると、海水温は平均20℃をわずかに下回る程度にとどまり、最も寒い月でさえ15℃を下回ることはほとんどないだろう。このような条件下では、極地の海が他の海洋と自由につながっていたとしても、おそらく10℃を大きく下回る海域は存在しないだろう。なぜなら、乏しい太陽光を反射し、わずかな熱を宇宙に放射する氷床や雪原は存在しないからだ。逆に、冬の間はほぼ常に濃い霧が覆うことになるだろう。この覆いの効果は非常に大きいので、海の最も寒い部分の月間最低気温が 10°C というのは、サンゴが緯度 70 度で繁茂していた時代には低すぎるかもしれません。

海洋深層の温度は、表層の最低温部よりも永続的に低いままでいることはできない。太陽活動の変化によって嵐が弱まり、偏西風と表層流が強まった際には、確かに一時的にはそうなるかもしれない。しかし、徐々に深海の持続的な循環が低緯度の冷たい水を上昇させ、表層の最低温部にある中温の水を沈降させる。こうして、やがて海洋全体が温暖化する。現在、嵐によって地表から運び去られている熱は、徐々に 海に蓄積されます。このプロセスが進むにつれて、海面のあらゆる部分が温暖化します。赤道付近の緯度では海底からの冷水による冷却が次第に弱まり、低緯度から高緯度へと吹き上げられる水はそれに応じて温暖化するからです。海洋の温暖化は、海面からの放射と蒸発による熱損失が、他の状況下では低気圧による暖気の上昇によって生じる損失と等しくなる平衡状態に達した場合にのみ終了します。一旦温暖化された海洋は、極めて強い保存力を形成し、あらゆる緯度と季節において均一な気候を維持する傾向があります。太陽低気圧仮説によれば、このような状況は地質学的時間のほとんどを通じて優勢であったはずです。強力で長期にわたる太陽擾乱とそれに伴う嵐の後にのみ、今日のような状況が予想されます。

この点に関して、別の可能性を挙げることができる。地球の軸は、自転する地球が巨大なジャイロスコープであるという事実によって、一方向に安定して保持されていると一般に考えられている。軸は、おそらく何らかの外力によってある位置に傾けられた後、別の力が介入するまでその位置を維持するとされている。しかし、コルデイロ[69]は、これは絶対的に剛体のジャイロスコープにのみ当てはまると主張する。彼は、弾性ジャイロが何らかの外力によって徐々に傾けられ、その後その力が働かなくなると、ジャイロスコープ全体が前後に振動することが数学的に証明できると信じている。地球はわずかに弾性的であるように見える。そこでコルデイロは、以下の仮定のもと、自身の公式を地球に適用する。(1) 軸の元の位置は、地球に対してほぼ垂直であった。 （１）地球が太陽の周りを公転する黄道面、（２）ある時期には傾きが現在よりもさらに大きかった時期もあったこと、（３）地球に対する軸の位置はそれほど変化していない、つまり、地球全体がジャイロスコープのように何度も前後に傾いてきたにもかかわらず、地球の極は地球に対して基本的に静止したままである。

軸が垂直であれば、地球上のすべての場所で昼と夜の長さは同じで、常に 12 時間になります。季節はなくなり、気候は現在と春分と秋分で経験されている平均的な状態に近づきます。高緯度の気候は全体として現在よりも温暖であるという印象を与えます。強力な冷却効果を持つ雪や氷が積もる機会が少なくなるためです。一方、軸が現在よりも傾いていたとしたら、冬の夜は現在よりも長くなり、冬はより厳しくなり、氷河期の傾向が見られます。このようにして、コルデイロは温暖期と氷河期が交互に訪れることを説明しています。地球の弾性度に応じて、垂直位置から最大傾斜まで、そして再び垂直に戻るまでの全変化は数百万年続く可能性があります。垂直位置を超えて反対方向への変化も同様に長くなります。現在、地軸の傾きは最小傾きよりも最大傾きにかなり近いと考えられるため、現在よりも気候が厳しい時代の期間は比較的短く、一方で穏やかな時代の期間は長くなると考えられます。

コルデイロの仮説はほぼ完全に無視されてきた。その理由の一つは、地質学的事実の扱い方、特に広く受け入れられている結論を無視するやり方が、彼の仮説を高く評価していないことである。 地質学者に研究を委ねることはできない。そのため、数学者に彼が結果に至った仮定や手法を検証するよう促す価値はないと考えている。コルデイロを地質学で検証するのはおそらく不公平だろう。なぜなら、彼は地質学者を自称していないからだ。数学においては、彼は通常の専門分野の枠を超えて研究してきたという不利な立場に立たされており、そのため、彼の研究は十分に批判的な分析を受けていないように思われる。

コルデイロの研究結果の価値についてはいかなる意見も述べないが、地球のジャイロ運動と地軸方向の永年変化の可能性というテーマは、主に二つの理由から調査する価値があると考える。第一に、季節変化と季節的均一性の証拠は、地質学的記録において多かれ少なかれ交互に現れているように見える。第二に、ガーナーとアラード[70]の注目すべき発見は、日照時間が植物の繁殖に顕著な影響を及ぼすことを示している。我々は、現在比較的低緯度に生息し、強い季節変化に耐えられないが、かつては遥か北方に生息していたシダ類、サンゴ類、その他の生物について繰り返し言及してきた。一方、例えばセイルズ[71]は、古代の頁岩や粘板岩の縞状構造を顕微鏡で観察すると、最近の更新世の粘土やペルム紀氷河期またはその付近に形成されたスクアンタム粘板岩に見られるような、明確な季節的縞状構造が見られることを明らかにしている。このような季節的な縞模様は、様々な時代の岩石に見られる。(a)ヒューロニアン、コールマンが以前に報告したコバルト頁岩、(b)後期原生代または初期カンブリア紀、 (a) ヒワシー粘板岩、(b) バーモント州のジョージアン粘板岩に見られる下部カンブリア紀、(c) バーモント州のジョージアン粘板岩に見られる下部カンブリア紀、(d) ジョージア州（ロックマート粘板岩）、テネシー州（アセンズ頁岩）、バーモント州（粘板岩）、ケベック州（ビークマンタウン層）、(e) マサチューセッツ州のペルム紀（スクァンタム粘板岩）。このような季節の証拠が記録された期間が、熱帯種が高緯度に生息し、季節のコントラストがほとんどまたは全くなかった温暖な期間と実際にどの程度まで交互に現れていたのかは、まだ知る術がない。もし、顕著な季節変化を特徴とする期間と、季節がほとんど重要でない期間が交互に現れていたことが判明すれば、その事実は地質学的に極めて重要な意味を持つであろう。

ガーナーとアラードによる光が生殖に及ぼす影響に関する発見は、ワシントンでのいくつかの実験で発見された特異なタバコ植物から始まりました。この植物は異常な大きさに成長し、貴重な新品種を生み出す可能性を秘めていると思われました。しかし、寒さが近づくまで種子を形成しませんでした。そこで温室に移され、そこで開花と種子生産が行われました。その後も開花は同様に初冬まで延期されましたが、最終的に、小さな植物を初秋に温室で育てると、大きな植物と同時に開花することが発見されました。実験により、開花時期は植物が光にさらされる日照時間の長さに大きく依存することがすぐに実証されました。他の多くの植物でも同様であり、開花に至る条件は多種多様です。マンサクなど、非常に短い日照時間によって開花が促進される植物もあれば、マツヨイセンノウなど比較的長い日照時間を必要とする植物もあります。植物はこの点で非常に敏感であるため、ガーナーとアラードは光照射時間の長さを変えることで、 初期段階の花芽の発育が止まるだけでなく、再び栄養成長の芽に戻ります。

5月と6月に開花するアヤメは、冬に温室で栽培した場合、初夏と同じ気温条件下であっても、通常の条件下では開花しません。また、大豆の品種によっては、同じ時期に植えた場合、ある品種は毎年6月に、別の品種は7月に、そして別の品種は8月に開花し始めます。夏季には、開花時期のこれらの差を説明できるような気温差はありません。そして、「内的原因」だけでは納得のいく説明とはなり得ないため、気温以外の何らかの外的要因が関与していると考えられます。

普通のコスモスの品種は、春か夏に植えれば、高緯度では秋に規則的に開花します。冬の間暖かい温室で育てた場合も、コスモスは容易に開花するため、秋の涼しい気候は必須条件ではありません。晩冬から早春にかけて、温室でコスモスを連続して植え、温度を一定に保つと、ある時期以降に植えたコスモスはすぐには開花しませんが、逆に翌年の秋まで成長を続け、この種の通常の開花時期に開花します。季節の進行に伴うこの奇妙な行動の逆転は、気温の変化によるものではありません。コスモスが夏に開花しないのは、他の何らかの要因によるものです。この点で、コスモスの行動は、アヤメで観察される行動と正反対です。

大豆の特定の品種は、夏が近づくにつれて奇妙な行動をとることがあります。例えば、ビロクシと呼ばれる品種は、ワシントンD.C.の緯度で早春に植え付けられると、夏の間も生育を続け、9月に開花します。その後15～18週間は開花することなく成長を続け、高さ5フィート（約1.5メートル）以上に成長します。しかし、その後の植え付け時期が6月と7月へと早まると、 植物は開花前の生育期間を短縮する傾向が顕著です。これは当然のことながら、植え付け時期に関わらず、ほぼ同じ時期に開花する傾向があることを意味します。必然的な結果として、開花時の植物の大きさは、植え付け時期の遅れに比例して小さくなります。

これが地質学的な問題に及ぼす影響は、植物の属や科が、本来の昼の長さとは全く異なる昼の長さに適応できるかどうかという疑問に起因します。シダ、イチョウ、ソテツなど、通常は14時間以上、あるいは10時間未満の日照時間しか得られない植物は、全く日が当たらない状態から24時間程度の日照時間まで、様々な条件で生育し、繁殖できるでしょうか。この疑問に対する答えはまだ出ていませんが、非常に興味深い研究の機会を提起します。地球の弾性ジャイロ運動に関するコルデイロの見解が正しいとすれば、垂直あるいはほぼ垂直な軸によって、あらゆる季節、あらゆる緯度において昼の長さがほぼ一定であった時期があった可能性があります。もしこのような季節の不在が、陸地が低く、海洋が極地に向かって広く開かれ、嵐が比較的不活発だった時代に起こったとしたら、その結果、地質学的時代の中頃に時折見られたような、非常に穏やかな気候が生まれたかもしれない。一方、地軸が現在よりも大きく傾いていて、おそらく太陽活動の影響で、陸地が広く隆起し、低緯度で嵐の活動が活発だったと仮定してみよう。ペルム紀から石炭紀の氷床が中心にあったと思われる低緯度では、氷河作用に好都合な条件が整うかもしれない。コルデイロの仮説が示唆する可能性は以下の通りである。 地球のジャイロスコープ運動は非常に興味深いため、より徹底的に調査する必要がある。しかし、たとえそのようなジャイロスコープ運動が起こらなかったとしても、本章で論じた温暖な気候の他の原因は、観測された現象をすべて説明するのに十分かもしれない。

温暖な地質学的気候の研究から多くの重要な生物学的帰結が導き出せるかもしれないが、本書ではそれらについて論じる場所ではない。第一章で、地球の気候の最も注目すべき特徴の一つは、何億年にもわたるその驚くべき均一性にあることを見てきた。歳月を辿っていくと、温暖な地質学的時代はこの標準的な均一性に限りなく近い回帰を示しているように思われる。次章で述べるように、地球自体の特定の変化は、長期的にはこの気候基準（いわば気候基準）の正確な条件をわずかに変化させる可能性がある。しかし、それらの変化は非常にゆっくりと進行するため、何億年にもわたる影響については依然として疑問が残る。せいぜい、季節ごと、地域ごとに多様性がわずかに増加した程度に過ぎないと思われる。通常の気候は、現在優勢な気候よりも依然として温暖であるように思われる。何らかの太陽条件（その性質については後ほど論じる）が、現在でさえも低気圧性嵐の発生数を通常より増加させているように思われる。したがって、地球の気候は、氷河期の特徴として非常に顕著であった季節と地域の大きな多様性を今でも示している。

第11章
気候変動の地球的要因
本書の大部分は、より急激で極端な気候変化の説明に焦点を当ててきました。本章と次章では、他の2種類の気候変動、すなわち記録された地球の歴史における数億年にわたるわずかな世俗的進行と、特に数百万年または数千万年にわたる長く緩やかな地質学的振動について考察します。地質学者の間では、漸進的な変化は気候の極端な変化、つまり季節のコントラスト、場所や地域間のコントラストの増大につながるという点で一般的に合意されています。[72]緩やかな周期的変化は、地質学的期間の終わり近くには広範な氷河期をもたらし、期間の中間部には亜極地でも温暖な気温をもたらす、もう一方の極端な変化でした

前章で指摘したように、気候変動はすべて地球上の原因によるものとしばしば考えられてきました。しかしながら、太陽活動の変動が地球の気候変化に大きな役割を果たしていることを示す強力な証拠があることを見てきました。また、近年見られるような急激な変化を地球上のいかなる要因も引き起こすことはできないようです。 歴史的時代の循環、あるいは氷河期のようなより短期的な地質学的変化。しかしながら、地殻変動は、岩石に記録された漸進的な変化と緩やかな周期的変化の両方を生み出すのに間違いなく寄与しており、本章と続く2章の目的は、どのような地殻変動が起こったのか、そしてそのような変化がどのような影響を与えたのかを考察することである。

気候に影響を与える地球上の変化は数多く存在します。例えば、上層大気中の火山灰量の変動などは、前章で考察しました。その他は、あまりにも不完全な知識しかなく議論の余地がありません。また、全く未知のものもあると思われます。これらのほとんど知られていない、あるいは未知の変化の中には、気候の変動において重要な役割を果たしてきたものもあることは間違いありません。例えば、植生、動物、そして人間が気候に及ぼす影響は顕著なものと言えるでしょう。しかしながら、ここでは純粋に物理的な原因に限定し、以下の順序で考察します。まず、地球の固体部分に関係するもの、すなわち、(I) 陸地の面積、(II) 陸地の分布、(III) 陸地の高さ、(IV) 溶岩流、(V) 内部熱です。次に、海洋の塩分濃度に起因するもの、そして最後に、大気の組成と量に依存するものです。

地球規模の変化の中で、間接的に気候に最も大きな変化をもたらしたと考えられるのは、地球の収縮である。収縮の問題は非常に複雑であり、未だに完全には理解されていない。収縮の過程ではなく、その結果のみが気候に影響を与えるため、196ページまでの以下のセクションは一般読者には不要である。これは、陸地の分布が特定のタイプの間で変動してきたと仮定する理由を説明するために挿入されている。

地球の収縮の程度は アルプス山脈、ジュラ山脈、アパラチア山脈、コーカサス山脈などの褶曲山脈の岩層の短縮によって示される収縮から。地質学者は、岩塊が他の岩の上に、時には何マイルにも渡って押し付けられている大規模な逆断層の新しい証拠を絶えず発見している。したがって、褶曲や断層の測定に基づく収縮量の推定は、常に上方修正する必要がある。しかし、その推定値はすでにかなりの数値に達している。例えば、1919年にA・ハイム教授は、現代のアルプス山脈と古代のヘルシニア山脈およびカレドニア山脈を通過する子午線の短縮を、ヨーロッパでは1,000マイル以上、この子午線の残りの部分では500マイル以上と推定した[73] 。 これは約250マイルの放射状の短縮である。おそらく収縮はこれよりもさらに大きかったであろう。チェンバリン[74] は、地球、月、火星、金星の密度を比較し、地球の半径方向の収縮は最大570マイルに達する可能性があると結論付けました。この結果は、一見するとハイムの結果とそれほど変わらないように見えます。ハイムは、認識されていない逆断層や変成作用に伴う収縮を考慮に入れていないからです。さらに、ハイムは、前述の山脈が隆起する前の地質時代前半における収縮を考慮に入れていません。

確立された物理法則によれば、回転する物体の収縮は、より速い自転とより大きな遠心力をもたらします。これらの条件は地球の赤道隆起を増加させ、それによって陸地と水の分布に変化をもたらします。自転の増加による陸地の再配置とは対照的です。 収縮によって引き起こされた地球の自転の潮汐による遅延と、その結果としての赤道の隆起の減少による別の再配置があったと推定されます。GH ダーウィンはずっと以前に、月の潮汐による比較的大きな遅延を推測しました。数年前、WD マクミランは、別の仮定に基づいて、無視できるほどの遅延を推測しました。さらに最近では、テイラー[75]がアイリッシュ海の潮汐を研究し、その研究からジェフリーズ[76]とブラウン[77]は、かなりの遅延があり、ブラウンによると、地球の収縮による加速に匹敵するほどであるという結論に至りました。ブラウンは、長期にわたる徹底的な月の運動の研究から、潮汐摩擦または他の原因によって、現在、1000年に1秒の割合で昼が長くなっており、現在の速度が続けば、ほぼ400万年で1時間長くなると結論付けています。彼は、潮汐による減速が収縮による加速と時間的に一致しないことを明確にしている。減速はゆっくりと起こり、主に地質史における長い静穏期に起こるのに対し、加速は地殻変動による変形の際に急速に起こる。その結果、赤道隆起はゆっくりと減少し、その後やや急激に増加することになる。

地球のどの部分も、剛性が低いほど、隆起を引き起こす力、あるいは隆起を減少させる力に素早く反応します。水は陸地よりも流動性が高いため、地球の収縮と潮汐による減速は、赤道付近の水量を陸地よりも交互に増加させたり減少させたりする傾向があると考えられます。 陸地の量。したがって、地質学の歴史を通して、熱帯における陸地の相対的な面積の周期的な変化、そして高緯度における同様の逆位相の変化を探すべきである。変化の程度は、(a) 自転速度の変化量、(b) 低緯度における低地の面積、および高緯度における浅い海の面積に依存する。スリヒターの表によれば、もし地球が24時間ではなく23時間で自転するとしたら、広大なアマゾン低地は海水の流入によって水没し、一方、ハドソン湾、北海、その他の北部地域の広い地域は海水が流れ去るため陸地となるだろう。[78]

自転速度の増加に伴って水が赤道方向へ急速に移動した後、固体岩石も赤道に向かって徐々に移動、すなわちクリープ（這い上がる）する。つまり、低緯度では海底と陸地が隆起し、その結果、そこに陸地が出現し、高緯度では海面が相対的に上昇する。潮汐減速も同様の効果をもたらす。スース[79]は熱帯地方に広く見られる隆起した海岸線について記述しており、これは海面レベルの比較的急激な変化を示していると解釈しているが、その原因については示唆していない。しかし、地質学的に最近の時代について言及する際に、スースは、古い海岸線よりも最近の動きは「赤道方向への水の集積、極方向への水の減少であり、そして（どうやら）この最後の動きは、同じ傾向、すなわち赤道での正の過剰、負の過剰を伴って次々と起こる多くの振動の一つに過ぎなかったようだ」と報告している。 極地で過剰となる。」（第2巻、551ページ）この岩石の赤道方向への移動は、熱帯および亜熱帯地域での山脈の成長に有利に働くように見える。なぜなら、隆起の増加がすべての経度で完全に均一に続くことはほとんどありそうにないからである。隆起が最も速く進んだところには、山脈が発生するだろう。このような不規則な動きが実際に起こったことは、多くの新生代およびそれ以前の山脈が東西に伸びているという事実だけでなく、これらには米国の最も大きな山脈のいくつかが含まれており、その多くがかなり低緯度にあるという事実からも示唆される。ヒマラヤ山脈、ジャワ山脈、および半分水没しているカリブ海山脈がその例である。このような山脈は南北方向の推進力を示唆しており、それはまさに地球の固体塊がまず赤道方向に、次に極方向に移動した場合に起こるはずのことである。

赤道の隆起により低緯度地域の海域が周期的に拡大するという考えと一致する事実は、中高緯度地域において古代の岩石が最も多く露出していることである。これは、低緯度地域では海洋の頻繁な深化によって古い岩石が堆積物に覆われる一方、高緯度地域の古い陸地は侵食にさらされていることを意味すると思われる。

このような海水の周期的な赤道方向への移動を示唆するもう一つの証拠は、北アメリカ北部が広範囲に水没した時期を除いて海面よりわずかに高い位置に比較的安定しているのに対し、南部は大規模な浮上と交互に繰り返し水没を経験しているという報告との対比に見られる。[80]さらに、 北アメリカ北部は原生代以来、概して侵食にさらされてきたため、南部の陸地に比べて堆積物の供給量ははるかに少ない。[81]これは明らかに、カナダの大部分が比較的低い位置にあった一方で、亜熱帯緯度では地球の自転速度の変化に対応するため、大規模な隆起と沈降が繰り返されたことを示唆している。隆起は一般に、赤道方向への水の移動による沈降期に続いて起こったが、収縮に伴う地殻の座屈も、ある程度の沈降を引き起こしたことは間違いない。北アメリカ北部が地質時代の大部分を通じて比較的低い位置にあったという証拠は、北から南へ堆積物がほとんど流れてこなかったという事実だけでなく、特に大陸棚海が広範囲に広がった時代には、北から沈降が始まったという事実にも基づいている。[82]これは特に、北アメリカのオルドビス紀、シルル紀、デボン紀、ジュラ紀に当てはまる。こうした大規模な水没は、かつて大陸高地であったが後に準平原となった地域の浸食によって生じた堆積物の堆積によって海面がゆっくりと上昇し、海水が溢れ出すことが主な原因と考えられている。しかしながら、このような水没が高緯度で始まったという事実には、更なる説明が必要であるように思われる。赤道付近の岩石球の隆起と、その結果として低緯度地域の水の一部が移動したことが、その説明となるだろう。また、潮汐による減速が地質学的に有効になるほど大きく急速であった場合、潮汐減速によって引き起こされる自転速度の低下も、説明となるだろう。

地球の収縮が気候に及ぼす影響については、後ほど論じますが、収縮が不規則に進行してきたという事実によって、その影響は極めて複雑になっています。収縮を引き起こすプロセスは、地質学の歴史を通じておそらくかなり着実に進行してきたにもかかわらず、このような不規則性は生じてきました。これらのプロセスには、地殻鉱物の化学的再編成が含まれ、これは堆積岩の変成作用によって結晶構造が変化するプロセスによって例証されます。火山活動などによるガスの放出も、もう一つの重要なプロセスです。

収縮を引き起こす過程はおそらく着実に進行するが、チャンバーリン[83]らが指摘しているように、その効果は慣性によって遅延される可能性が高い。したがって、地殻の沈下、あるいは大規模な移動は遅延する。おそらくこの遅延は、応力が慣性を克服するほど大きくなるまで続くか、あるいは、後述する何らかの外的要因が応力を増強し、応力を解放して地殻を新たな平衡状態に落ち着かせるのに十分なわずかな刺激を与えるまで続く。収縮が活発に進行すると、最も大きく重い海洋部分が最も沈下しやすく、その結果、海洋は深くなり、陸地が出現する。大きな収縮が起こるたびに、自転速度が増加する。赤道隆起の増大を伴う繰り返しの収縮は、長い静穏期と交互に繰り返され、その間に潮汐減速によって自転速度が再び低下し、隆起が減少する。その結果、土地と水の分配が繰り返し変化し、気候も変化することになります。

I. 地球の収縮と自転速度の変化によって生じたと思われる陸地と水の相対量の度重なる変化が気候に及ぼした影響について考察する。多くの地質時代において、地球のより広い部分が現在よりも水に覆われていた。例えば、約20の時代のうち少なくとも12の時代において、北アメリカは大規模な洪水に見舞われてきた。[84]また、地質学的によく知られているもう一つの地域であるヨーロッパの大規模な水没は、一般的に北アメリカのそれと同時期に起こった。また、最近の氷河期、そしておそらくそれ以前のいくつかの氷河期においても、海洋の面積は現在よりも小さかった。陸地の相対的な面積に生じた数多くの変化は、いずれも気候の変化をもたらしたに違いない。[85]この変化は主に、水が陸地よりもはるかにゆっくりと温まり、はるかにゆっくりと冷えるために生じたと考えられる。

陸地の拡大は、いくつかの気候条件の変化を引き起こすだろう。(a) 昼夜および夏冬の気温差が拡大する。陸地は昼と夏には海よりも暖かくなり、夜と冬には涼しくなるからである。陸地が広いときに夏の気温が高くなるのは、主に、陸地が雪に覆われていない場合、反射力が低いため、海よりも多くの太陽放射エネルギーを吸収するからである。陸地が広いときに冬の気温が低くなるのは、急速に冷えるからだけではなく、 縮小した海は陸地にそれほど多くの熱を供給できないからです。さらに、陸地が広がれば広がるほど、冬には風がより一般的に陸地から吹き出し、海の熱が内陸に運ばれるのを妨げます。高緯度地域で海が凍結しない限り、冬季の主な熱源は海です。極地付近では夜が数ヶ月も続き、太陽が照ったとしてもその角度が低いため、雪からの反射が非常に大きいからです。さらに、平均的には陸地よりも水からの反射が多いのですが、高緯度地域では冬季に陸地が雪に覆われ、海は比較的暗く波によって荒れているため、その逆の現象が起こります。広大な陸地が冬季に極端に気温が低くなるもう一つの要因は、その面積に比例して、霧や雲による保護が狭い地域よりも少ないことです。海から比較的冷たい陸地へ風が吹く際に通常形成される雲と霧の帯は、沿岸地域に限られています。したがって、陸地が広がれば広がるほど、雲や霧によって放射熱損失が減少する割合は小さくなります。したがって、陸地面積の増加は、陸と水の間の温度差の増加を伴います。

(b) こうして生じた温度差は、大気圧にも同様の差を生じさせ、ひいては気圧勾配を強める。(c) 強い勾配は、陸から海へ、あるいは海から陸へと流れる強い風を意味する。(d) 陸地の拡大に伴って、局所的な対流も強まる。陸地は水よりも急速に加熱されるため、対流が活発になるからである。

（e）海洋の面積が減少すると、通常、 3つの理由：(1) 海からの蒸発は水蒸気の主要な発生源である。他の条件が同じであれば、海が小さくなるほど蒸発量は減少する。(2) 対流が増加すると、大気中の水蒸気量は減少する。これは、上向きの対流が凝結と降水を発生させ、大気から水蒸気を除去する主な方法であるためである。(3) 露や霜を発生させるほどの夜間の冷却は、海上よりも陸上で非常に一般的である。露や霜の発生は、少なくとも一時的には水蒸気量を減少させる。(f) これらの方法、あるいはその他の方法による水蒸気の減少は、気温調節に関して言えば、大気の最も重要な要素である水蒸気の減少に重大である。水蒸気は、日中の暑さや夜の寒さを防ぐ役割を果たす。したがって、水蒸気の減少は、昼間および季節間の気温差を拡大し、気候をより極端で厳しいものにする。したがって、大陸の面積が周期的に増加すれば、気候のコントラストが周期的に増大し、極端な変化が生じることは明らかである。これは、これまで何度も繰り返されてきた気候変動の一種である。実際、大氷河期はいずれも、陸地の広範な出現を伴い、あるいはその後に起こった。[86]

時代を経て土地の面積が漸進的に増加してきたかどうかは定かではありません。権威ある専門家の間でも意見が大きく分かれています。しかしながら、現在、土地の面積は過去のほとんどの時期よりも広くなっていることは疑いの余地がありません。ただし、特定の時期よりも狭くなっている可能性もあるでしょう。土地の広大さは、過去と比較して現在に季節の明瞭さが顕著である理由を説明するのに役立ちます。

II. 地球の収縮は、既に見てきたように、陸地と水域の分布と範囲に大きな変化をもたらしました。現在の大陸の大部分は、幾度となく海に覆われ、現在水に覆われている広大な地域も陸地でした。地質学的に最近の時代、すなわち鮮新世と更新世には、現在の大陸棚（海面下600フィート未満の領域）の大部分が陸地でした。もし大陸棚全体が露出していたとしたら、陸地は現在よりも広大で、北アメリカ大陸よりも広い面積を占めていたでしょう。陸地が最も隆起していた時代、あるいはそれより少し前までは、北アメリカ大陸はおそらくアジア、そしてほぼヨーロッパと繋がっていたでしょう。そしてアジアは、より大きな東インド諸島と繋がっていたようです。はるか昔には、現在では海がかなり深い地域も陸地でした。東インド諸島やマレーシア、そしておそらく西インド諸島のような島嶼群は、広大な陸地へと統合されていました。図図 7 と 9 はそれぞれペルム紀と白亜紀の古地理を示しており、今日の陸地の分布とは根本的に異なることを示しています。

地質学史の散発的な事実からわかる限り、陸地分布の変化は次のような特徴によって特徴づけられるようである。(1) 地殻の大陸部と海洋部の分化に伴い、海洋はいくぶん深くなり、その盆地はおそらく拡大した。一方、大陸は平均的に隆起し、沈水しにくくなった。したがって、大陸部の沈水が一般的でなくなり、頻度も低下したため、比較的最近の新生代では、現在の分布からの急激な変化は、古代の古生代よりも緩やかであった。例えば、最後の大規模な内陸水没は、 北アメリカの海は少なくとも一千万年前の白亜紀には存在し、バレルによればおそらく五千万年前であったが、一方ヨーロッパでは、ド・ラパレント[87]によれば、現在の大陸のうち白亜紀以降に水没した部分はそれ以前よりも少なくなっている。実際、北アメリカと同様に、古生代以降、水没面積は平均して減少している。(2) 地球の歴史の中で生じた陸地の分布の変化は周期的であった。繰り返し、二十ほどの地質時代の終わりには、大陸は多かれ少なかれ出現し、時代として知られる期間のグループの終わりには、陸地は特に大きく、出現していた。出現の後には、徐々に海が侵食され、それ以前のいくつかの時代の終わり頃には、現在の陸地面積の大部分が海に覆われていたようである。 (3) 全体として、北半球の中高緯度地域における陸地面積は地質学的時間を通じて増加したように思われる。しかしながら、このような増加は、広義の意味で大陸の拡大を必要とするものではなく、大陸とその棚の一部が水没しただけで十分である。(4) 一方、熱帯地域では、陸地面積は減少したようで、これは明らかに海盆の拡大によるものと考えられる。南アメリカとアフリカは多くの研究者によって繋がっていたと考えられており、図9に示されているように、アフリカはマダガスカルを経由してインドと統合されていた。陸地分布における最も急激な周期的変化と最も急激な漸進的変化は、熱帯地域で起こったように思われる。[88]

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図9. 白亜紀の古地理（
シュヒェルトに倣って）

周期的な増加の証拠はたくさんあるが 赤道付近の海と高緯度の陸地の相違については、動物学者メトカーフが、ある時期に赤道沿いの水没と高緯度域の出現が一致し、またその逆もあったという、非常に説得力のある証拠を提示するまでに至った。同じ体内寄生虫を持つある種の淡水カエルは、熱帯・南温帯アメリカとオーストラリアの、大きく離れた二つの地域にのみ生息している。カエルと寄生虫が二つの無関係な地域で独立して発生し、収斂進化によって二つの大陸でほぼ同一の形態に進化したということは極めて考えにくいため、南アメリカとオーストラリアの間には、おそらく南極を経由して陸地のつながりがあったことはほぼ確実である。寄生虫に関する事実は、陸地のつながりが存在していた一方で、赤道付近の南アメリカには海が存在していたことを証明しているようにも見える。この寄生虫はカエルだけでなく、ヒキガエルとして知られるアメリカヒキガエルにも寄生する。ヒキガエルはアメリカ大陸の赤道以北に起源を持ち、南米南部原産のカエルとは異なり、オーストラリアでは見つかっていない。そこで、ヒキガエルは寄生虫を運びながら南極を経由してオーストラリアまで行けたのに、ヒキガエルは行けなかったのかという疑問が生じる。メトカーフの答えは、南極を境に旧世界と新世界が分断されるまで、ヒキガエルは赤道上の海によって南米南部から隔絶されていたというものだ。

パタゴニアが介在する陸地の沈下によって南極大陸から離れるにつれ、現在の南アメリカ中部の陸地が同時に隆起し、この大陸の北部と南部が一体となったと考えられます。[89]

地殻の様々な変化は、特定の種類の陸地分布を生み出してきました。以下では、これらの変化について考察します。(a) 南北にわたる陸地の連続性、(b) 熱帯緯度における陸地面積、(c) 中高緯度における陸地面積の変化が、どのような気候条件をもたらすのかを検討します。

(a) 現在、貿易風によって西方へと移動する暖水は陸地によって遮られ、極方向へ向かって移動し、北半球では重要なメキシコ湾流と日本海流が、南半球では重要性は低いものの、これらに対応する海流が生まれています。過去には、陸地の分布の違いに応じて、全く異なる海流が存在していたことは間違いありません。白亜紀中期（図9）をはじめとするいくつかの時代には、西方へと移動する熱帯海流に対する現在のアメリカ大陸の障壁が、中央アメリカで繰り返し破られました。仮に「ゴンドワナ大陸」とされる大陸が赤道付近でアフリカから南アメリカまで広がっていたとしても、赤道付近の陸地が生み出す特異なほど強い貿易風の推進力によって、北岸に沿って西方へと強い海流が流れていたに違いありません。しかしながら、そのような時期には、北大西洋に流入する暖水は比較的少なかったと考えられます。なぜなら、それは太平洋へと逃げ出していたからです。地峡障壁が存在していたオルドビス紀後期やデボン紀中期など、他のいくつかの時期には、地峡障壁は重要な海流を大西洋ではなく、現在のミシシッピ川流域へと北進させていたと考えられます。そこで地峡障壁は、南北に開いた大陸中央海、つまり大陸棚海を横断していました。したがって、北極地域を温暖化する効果は、現在のメキシコ湾流とは大きく異なっていたに違いありません。

(b) 次に、赤道および熱帯の陸地面積の変化による影響について考察します。これらの陸地は対応する海よりもはるかに高温であるため、赤道低気圧帯が広大であれば、その強度と幅は大きくなるはずです。したがって、熱帯の陸地が現在よりも広大だった頃は、貿易風は現在よりも強かったはずです。これは、貿易風が赤道沿いの過剰な熱による対流によって発生するためです。赤道上では空気が上方に膨張し、高高度では極方向へ流れます。貿易風は、赤道上で上昇する空気に取って代わるように赤道に向かって移動する空気によって構成されます。低緯度の陸地が広大だった頃は、貿易風もまた広い帯状の地形を形成していたはずです。今日のアフリカ上空の貿易風帯の幅が大西洋上空の幅よりも広いことが、このことを物語っています。古生代および中生代初期にはゴンドワナ大陸が広大であったと考えられており、その頃はさらに広かったはずです。

広大な熱帯地域の影響下にある赤道低気圧帯の幅が広がると、貿易風が強くなり、その範囲も広がるだけでなく、亜熱帯高気圧帯もそれに応じて強まる。主な理由は、赤道低気圧帯の空気の膨張が大きくなり、その結果、高高度で反貿易風、つまり貿易風の上空を極方向へ戻る風の形で、空気の流出量が増えるためである。このような風は高気圧帯の領域で空気を滞留させる。さらに、赤道から離れるにつれて子午線が収束するため、極方向へ移動する反貿易風の空気は高緯度に達するにつれて密集し、気圧が上昇する傾向がある。熱帯低気圧帯がそれに応じて拡大しない限り、 貿易風の強まりと亜熱帯高気圧の激化による最も顕著な結果の一つであるサイクロンの発生により、低緯度地域の広大な土地は広大な砂漠化に見舞われるでしょう。ご存知のように、現在、貿易風低地と亜熱帯高気圧帯が広大な砂漠地帯となっています。貿易風低地が砂漠化するのは、温暖な緯度地域に移動する空気が、山腹で上昇して冷却される場所を除いて水分を吸収するからです。高気圧帯が乾燥しているのは、そこでも空気が温められているからです。ただし、この場合、上空からの下降によって温められているのです。

また、亜熱帯帯の気圧が強まれば、この帯から極方向へ流れる風も必然的に強くなる。これらの風は、北半球では南西風、南半球では北西風として始まる。前章で述べたように、このような風は、特に低気圧が少なく穏やかな場合には、亜熱帯の熱を極方向へ運ぶ強力な要因となる。低緯度に広い陸地があるために偏西風の強さが増すとすれば、熱伝達効率もそれに応じて高まるだろう。したがって、地質学的過去における熱帯陸地の面積の変化は、大気循環の速度の変化と、低緯度から高緯度への熱伝達の変化という重要な気候的影響を及ぼしたに違いない。赤道および熱帯陸地が広大だった時代は、風と海流が強く、低緯度から多くの熱が運び去られ、低緯度と高緯度の差は比較的小さかったに違いない。すでに述べたように、主要な古地理学者は、陸地の範囲の変化は特に低緯度地域で顕著であり、平均的には 熱帯地方における陸地面積の減少が顕著である。ゴンドワナ大陸はその好例である。同様に、北アメリカの数多くの古地理図においても、ほとんどの古地理学者は、地質時代を通じてアメリカ合衆国の緯度以南にかなり広大な陸地を示してきた。[90]

(c) 地質学の歴史において、中緯度・高緯度地域、そして低緯度地域の陸地面積は劇的に変化してきたという証拠がある。このような陸地の増加は、冬の寒さを増す原因となる。これは、冬季に大陸上空の冷たく乾燥した空気への放射熱損失と、海上よりも陸地に広く集まる雪や霜による反射熱の増加が一因と考えられる。さらに、大陸が比較的寒い冬季には、大陸から海に向かって風が吹く傾向が強い。陸地が広大であればあるほど、この傾向は強くなる。アジアでは、これが強い冬季モンスーンを引き起こす。このような風の影響は、冬季に偏西風がメキシコ湾流によるアメリカ東部の暖気を阻む様子から明らかである。メキシコ湾流は、ヨーロッパでは卓越風が陸地から吹き付けるため、アメリカよりも北西ヨーロッパをはるかに暖める。

中高緯度における陸地面積の増加がもたらすもう一つの影響は、海洋循環の障壁となり、極地の気温を低下させることである。しかし、中生代や第三紀初期のように陸地が広範囲に広がっていたとしても、これは高緯度における氷河作用を意味するものではない。氷河学の研究者たちは、このことをますます確信している。 氷河作用は低温よりも水分の利用可能性に依存している。

結論として、高緯度地域における陸地面積の増加がもたらす様々な気候的影響は、いずれも陸と海、冬と夏、低緯度と高緯度地域の間のコントラストを強める傾向があると言えるでしょう。言い換えれば、高緯度地域自体への影響に関して言えば、高緯度地域における陸地の拡大は低緯度地域における陸地の減少と同じ方向に向かうでしょう。地質学的進化の一般的な傾向として、高緯度地域で陸地が増加し、低緯度地域では陸地が減少する傾向が見られることから、岩石層にかすかに見られるように、気候の多様性が漸進的に増加すると考えられます。一方、地質学が多くの証拠を提供している陸地分布の変動は、地球が経験してきた周期的な気候変化を生み出す上で重要な役割を果たしてきたことは間違いありません。

地質学の歴史を振り返ると、収縮の過程が陸地の分布や面積だけでなく、高度にも顕著な差異をもたらしたという証拠は豊富にある。全体として、陸地は原生代以降、大陸と海洋の分化の進展に比例して、高度を上昇させてきたと考えられる。[91]仮にそのような上昇があったとすれば、海洋と陸地の気候の対照はより顕著になったに違いない。なぜなら、高地は低地よりも日中および季節による気温の変動が大きいからである。海洋はどちらの変動もほとんどない。高高度における気温の変動が大きいのは、主に水蒸気量が少ないためである。 高度が上昇するにつれて、着実にその傾向が強まります。空気の他の構成物質の密度が減少すると、大気のブランケット効果も減少します。陸地が高いときには、季節による気温の大きな変化に合わせて、風向も変化します。陸地が海洋よりも著しく暖かいときは、風は一般に陸から海へ流れ、大陸が海洋よりもはるかに冷たいときは、風向が逆になります。アジアのモンスーンがその一例です。強い季節風は、低緯度では貿易風、中緯度では偏西風という惑星の正常な循環を乱します。また、惑星の風によって動かされる海流も妨げます。その結果、低緯度から高緯度への熱の移動が妨げられ、帯状のコントラストが強まります。帯状のコントラストだけでなく、地域的なコントラストも強まります。陸地が高くなるほど、海側の斜面では雲量と降水量が相対的に増加し、内陸部は乾燥します。実際、高地のほとんどは乾燥しています。ヘンリー氏[92]による山腹の降水量の垂直分布に関する最近の研究によると、熱帯地方では標高約3500フィートで降水量が減少を始め、中緯度地方でもそれよりわずかに高いところで減少が始まることが示されています。

大気循環と降水量への主要な影響に加えて、土地の数々の変動は、多様性を生む多くの小さな条件を伴っていたに違いありません。例えば、河川は再生し、広大な氾濫原を蛇行する代わりに、溝を掘り、多くの場合深い峡谷を掘りました。地下水位は低下し、相当な範囲で土壌が除去され、岩肌が露出し、支配的な土壌の種類も変化しました。 多くの場所で植生が変​​化しています。ほとんど不毛の尾根は、かつては広大な森林に覆われた氾濫原だった場所の残骸を表している可能性があります。このように、土地の標高が上昇すると、傾斜、植生、地下水の可用性、風への露出などの条件のコントラストが生じ、これらが気候の多様化に結びつきます。山脈が形成される場所では、強いコントラストが必ず発生します。風上の斜面は非常に雨が多く、隣接する風下の斜面は乾燥したフェーン現象で乾ききっています。同時に、山頂は雪に覆われていることもあります。気候条件の局所的なコントラストの増大は、サイクロン性の嵐の強さに影響を与えることが知られており、[93]これは地球全体とまではいかないまでも、すべての中高緯度の気候条件に影響を及ぼします。サイクロン性の嵐の進路も、陸と水のコントラストの増大によって変化します。大陸が近隣の海洋よりも著しく寒い場合、陸地に高気圧が発生し、低気圧の通過が妨げられます。その結果、低気圧は大陸の周りを逸らされるか、ゆっくりと移動せざるを得なくなります。

高山の分布は、地域全体の隆起よりもさらに顕著な気候的影響を及ぼします。原生代にはスペリオル湖周辺に広大な山脈が広がり、デボン紀後期にはニューイングランドとカナダ沿海地方のアカディア山脈は現在のロッキー山脈に匹敵する高さに達した可能性があります。その後、古生代後期には、現在のウォシタ山脈がある場所に大きな山脈がそびえ立っていました。これらの山脈、そして他のすべての山脈の隆起に伴い、周辺地域、特に風下側の気候は大きく変化したに違いありません。多くの広大な塩の鉱床が 現在、比較的湿潤な地域、例えばカンザス州とオクラホマ州のペンシルベニア紀およびペルム紀の堆積物で見られるものは、おそらくルイジアナ州とテキサス州のラノリア山脈によって湿気を運ぶ風が遮断されたために、局地的に乾燥していた時代に堆積したと考えられます。したがって、このような堆積物は必ずしも広範かつ深刻な乾燥期を示すものではありません。

地質学者が古代氷河作用の原因を初めて考察したのは19世紀半ば頃で、当時は氷河地域が高度を上げて氷河が堆積できるほど寒冷化したと一般的に考えられていました。氷河学が始まった中央ヨーロッパのアルプス山脈に多くの氷河が存在していたことは、間違いなくこの説明を示唆していました。しかし、現在では古代氷河作用の大部分はアルプス型ではなかったことが分かっており、氷河期が隆起のみに直接起因するものであると説明することはできないという十分な証拠があります。とはいえ、陸地の隆起は気候を制御する上で最も重要な要因の一つであり、陸地の高さの変化は、特に長期にわたる気候変動の発生を助長してきたことは間違いありません。さらに、陸地の高さが徐々に増加したことは、以前の地質時代の比較的均一な気候とは対照的に、地域的および帯状の多様性を育む役割を果たしてきたと考えられます。

IV. 地球の収縮は、火山活動、そして陸地の広がり、分布、高度の変化を伴ってきた。火山灰が短期的な急激な気候変動を引き起こす一因として果たした役割については既に論じた。しかし、火山活動が少なくともわずかな気候的影響を及ぼした可能性がある、おそらくそれほど重要ではない別の側面がある。最も古いものは、 既知の岩石、特に始生代の岩石には、非常に多くの火成物質が含まれているため、多くの研究者は、地球全体がかつて液体であったことを示していると推測してきました。しかし現在では、それらは単に大規模な火成活動を示しているに過ぎないと考えられています。シュヒャートの推定によれば、原生代後期、地球史の第二四半期にあたる時期には、再び大規模な溶岩の流出がありました。例えば、スペリオル湖地域では、広い範囲にわたって1マイル以上の厚さの溶岩が堆積しており、この時代の岩石が知られている多くの地域では溶岩は一般的です。地球史の次の四半期は、知られている限りでは、これに相当する大規模な流出は見られませんでしたが、小規模な流出はいくつか発生しました。最後の四半期の終わり頃、つまり地質学の観点からはごく最近、白亜紀と第三紀に、おそらく原生代と同じくらい注目に値する流出期が再び発生しました。

このような大規模な溶岩流の気候への影響は、基本的に次のようになります。まず、溶岩が高温である限り、流入する風によって局所的な対流システムが形成されます。これは、その地域の全体的な風に少なくとも多少は影響を及ぼします。また、溶岩が水に流れ出たり、熱い溶岩の上に雨が降ったりすると、急速に蒸発が起こり、降雨量が増加します。その後、溶岩が冷えた後も、その色が平均的な地表の色よりも著しく暗いか明るいため、気候に多少の影響を与えます。暗い地表は太陽熱を吸収し、太陽光が当たると比較的暖かくなります。同様に、暗い物体は明るい色の物体よりも急速に熱を放射します。そのため、夜間や冬には急速に冷えます。ほとんどの溶岩は比較的暗いため、平均気温の昼間の差が大きくなります。 そのため、冷えた後も土地の気候の多様性が増します。

広大な溶岩流が大気に与える熱量は、人間の基準からすれば膨大な量ではあるものの、溶岩が厚い地殻を形成するまでの最初の数週間から数ヶ月を除けば、同程度の地域が太陽から受ける熱量と比較すると微々たるものです。さらに、大規模な溶岩流の一連の流れは、ある世紀あるいは千年紀に発生したのは、おそらくごく一部に過ぎません。さらに、最大の溶岩流でさえ、地球表面のわずか数百分の1%を覆う程度に過ぎません。しかしながら、気候を変化させる条件は非常に複雑であるため、この量の追加の熱が気候上の重要性を全く持たなかったと断言するのは早計でしょう。ことわざにある「最後の一滴」のように、溶岩流が局所的な対流、気圧、風向に確実にもたらす変化は、嵐の進路を変え、気候上重要なその他の複雑な現象をもたらした可能性があります。

V. 地球内部が気候に与える影響に関して最後に考察する点は、内部熱である。溶岩から放出される熱は、地球全体から放出される熱のほんの一部に過ぎない。地質学史上最も初期の段階では、地球内部から気候に甚大な影響を及ぼすほどの熱が放出されていた可能性がある。ノールトン[94] は、既に述べたように、最近この仮定に基づいて精巧な理論を構築した。しかしながら、現在では正確な測定によって、熱の放出はごくわずかであり、いくつかの火山活動を除いて目立った影響はないことが示されている。 地域。地球表面の平均気温上昇は0.1℃未満と推定されている。[95]

地表温度を1℃上げるのに十分な熱を与えるためには、地球内部から地表への温度勾配は現在の10倍必要となる。なぜなら、伝導率は勾配に正比例するからである。もし勾配が現在の10倍であれば、バレル[96]の推定によれば、深さ2.5マイルの岩石はほぼ液体になるほど高温になる。変成を受けていない古生代の岩石が厚い地層を形成していることから、原生代以降、このような高温がこのような浅い深さまで続いたことはなかったことがわかる。さらに、原生代初期と古生代開幕前の1～3時期には気候が氷河期を許容するほど寒冷であったという事実は、地球の有史以来の前半においてさえ、熱の放散速度がそれほど速くなかったことを示唆している。しかし、地質学の歴史のよく知られた部分の始まり以来、全体的な熱の放出は決して大きくなかったとしても、おそらく、古代には現在よりも大きかったと考えられます。

もし地球内部から放出される熱量が実際に著しく減少したとすれば、その影響は地質学的記録に見られる状況と一致するだろう。それは、初期の地質時代における帯状、季節、そして地域的な気候のコントラストが比較的穏やかであったことを説明するのに役立つだろうが、はるかに重要であったと思われる時代間の長期的な変動を説明するには役立たないだろう。これらの変動は、私たちがまだ判断できる限りでは、部分的には太陽の変化によるものかもしれないが、大部分は太陽の変化によるものであるように思われる。 陸地の広がり、分布、高度の変化によって説明される。こうした変化は地球の収縮の必然的な結果であるように思われる。

第12章
後氷期地殻変動と気候変動
前述の一般化の興味深い実用的応用は、C.E.P.ブルックス[97]による、後氷期の気候変動をほぼ完全に地殻変動の観点から解釈しようとする試みに見られる。彼はこの問題を行き過ぎていると考えるが、彼の議論は理論的価値だけでなく、後氷期の変化をうまく要約しているため、十分に要約する価値がある。スミソニアン協会1917年年次報告書366ページから転載された、北西ヨーロッパの気候表は以下の通りである

段階 気候 日付

1. 最終大氷期 北極気候 紀元前3万～1万8000年
2. 氷河の後退 厳しい大陸性気候。 紀元前18000～6000年
3. 大陸性気候期 大陸性気候 紀元前6000～4000年
4. 海洋期 温暖で湿潤 紀元前4000～3000年
5. 後期森林期 温暖で乾燥していた。 紀元前3000～1800年
6. 泥炭地湿原段階。 より涼しく、より湿潤。 紀元前1800年～紀元後300年
7. 近世 より乾燥する 西暦300年～
   ブルックスの年表は、主にデ・ギアによる湖の粘土層の年間測定に基づいている。 ブルックスによれば、最終氷期は紀元前3万年から1万8千年頃まで続いたが、この時期には気候がわずかに改善し、その後氷河が再び前進する「ビュール期」と呼ばれる時期があった。氷河期が最大だった頃、ブリテン諸島は現在よりも6メートルから9メートル高く、スカンジナビア半島は「かなり」標高が高かった。ブルックスによれば、このことがブリテン諸島の気温を1℃、スカンジナビア半島の気温を2℃​​低下させたという。ブルックス氏は独創的だが完全には納得のいくものではない計算方法を用いて、この気温低下と陸地面積の増加が相まって、スカンジナビア半島に氷床を形成するのに十分だったと結論付けている。比較的小規模な氷河域が空気を冷却し、高気圧域を生み出したのである。これにより氷はさらに拡大し、本格的な氷河期が始まったと考えられています。

紀元前1万8000年頃、氷の後退が本格的に始まりました。まだ証拠は見つかっていないものの、ブルックスは、氷の減少を説明するには陸と海の分布の変化があったに違いないと考えています。その後の数千年間は、人類史における旧石器時代の最終段階であるマドレーヌ期を形成し、人類は洞窟に住み、トナカイは中央ヨーロッパに豊富に生息していました。[98]当初、氷は非常にゆっくりと後退し、数十年間氷の端が動かなかったり、再び前進したりする時期もありました。紀元前1万年頃、氷の端はスウェーデンの南海岸に沿っていました。その後2000年間、氷はより急速に後退し、北緯59度付近まで後退しました。その後、フェノスカンディア停滞期、またはグシュニッツ期が到来し、約 200年間、氷の端は同じ位置に留まり、巨大なモレーンを形成しました。ブルックスは、紀元前8000年頃のこの停滞は、大西洋とバルト海のつながりが閉ざされ、同時にバルト海と白海のつながりが開き、冷たい北極海が暖かい大西洋の海水に取って代わったためだと示唆しています。しかし、彼は紀元前7500年頃には黄道の黄道傾斜角が現在よりも約1度大きかったと指摘しています。彼の計算によると、このことがドイツとスウェーデンの気候を、冬は現在よりも1度寒く、夏は現在よりも1度暖かにした原因となっています。

次の気候段階は、紀元前6000年頃までの気温上昇によって特徴づけられる。この期間中、氷は最初後退したが、これはおそらく気候が改善したためだが、そのような改善の原因は特定されていない。最終的に、氷は、スウェーデン南部のヴェーナー湖とヴェッター湖を経由してバルト海と大西洋を結ぶほど北まで広がった。これによりバルト海が暖められ、気候が明らかに温暖化したと考えられる。次に、陸地が再び隆起し、バルト海は大西洋から切り離されて、淡水のアンキュロス湖に変わった。当時、バルト海南西部は現在よりも400フィート高かった。その結果、紀元前5000年頃のダウン段階となり、氷は停止するか、あるいは少し前進し、その最前線は当時、緯度約63度のラグンダ付近にあった。なぜそのような標高の上昇が、氷河期の再開ではなく、単にダウンのわずかな休止だけを引き起こしたのか、ブルックスは説明していないが、紀元前3万年から1万8千年までの主な氷河期における土地のわずかな標高の影響に関する彼の計算は、著しい再前進を要求するように思われる。

紀元前5000年以降、気候は依然として大陸性気候ではあったものの、比較的温暖な時代が続きました。冬はもちろん寒かったものの、夏は次第に暖かくなっていきました。例えばスウェーデンでは、植生の種類から夏の気温が現在よりも華氏7度（約2℃）高かったことがわかります。ブルックスは、嵐はイギリスの外縁部を除いて比較的稀だったと推測しています。イギリスの外縁部では嵐が頻繁に発生し、北西部では最初のピート・ボグ期が到来しました。この時期には、白樺や松の森が沼地に取って代わられました。しかし、イングランド南部と東部は乾燥した大陸性気候だったと考えられます。ノルウェー北西部でも嵐は稀で、強風と激しい嵐のために現在は不毛となっている島々に森林が残っていることからそれが分かります。さらに東の中央ヨーロッパと北部ヨーロッパのほとんどの地域は比較的乾燥していました。これは、人類が磨かれていない石器から磨かれた石器の使用に移行した初期新石器時代です。

紀元前4000年頃から間もなく、大陸性気候の時代は比較的湿潤な海洋性気候に変わりました。ブルックスは、これは水没によってバルト海の河口が開き、淡水アンキュロス湖がいわゆるリトリナ海に取って代わられたためだと考えています。スウェーデンの平均気温は現在よりも約3°F高く、ノルウェー南西部では2°高くなりました。これよりも重要なのは、夏は涼しく冬は穏やかだったため、年間気温の差が小さかったことです。バルト海地域には広大な水域があったため、著者が述べているように、嵐がイギリスを横断し、バルト低気圧に沿って移動し、水分を内陸まで運びました。こうして得られた追加の水分にもかかわらず、ノルウェー南部の雪線は現在よりも高かったのです。

この時点でブルックスは世界の他の地域に目を向けます。 ブルックスによれば、紀元前4000年頃、バルト海地域だけでなく、アイルランド、アイスランド、スピッツベルゲン島、その他の北極海地域、白海、グリーンランド、北アメリカ東部でも、まれに25フィートを超える陸地の沈没が起こったという。これらの地域では温暖な気候の証拠が見つかっている。東アフリカ、東オーストラリア、ティエラ・デル・フエゴ、南極大陸でも、同様の温暖な気候の証拠が見つかっている。年代は正確には確定されていないが、少なくとも現在の時代の直前の時期に該当する。これらの状況を説明するにあたり、ブルックスは海面の普遍的な変化を想定している。彼は、ややためらいつつも、これはペッターソンが「潮汐力」が最大となった時期の一つによるものかもしれないと示唆している。ペッターソンによれば、月、地球、太陽の位置の変化により、潮汐は約9年、90年、1800年の周期で変動するが、周期の長さは一定ではない。満潮時には海水が大きく動き、異なる緯度の水が混ざり合う。これが気候の改善につながると考えられている。潮汐力の最大値と最小値は以下の通りである。

最大期 紀元前3500年 ———— 紀元前2100年 ———— 紀元前350年 ———— 西暦1434年
最小期 ————— 紀元前2800年 ———— 紀元前1200年 ———— 西暦530年 ————

ブルックス氏は、カリフォルニアの巨木や北欧の伝説、ゲルマン神話は、ペッターソン氏の最後の 3 つの年代と気候現象がほぼ一致することを示していると考えているが、紀元前 4000 年の穏やかな気候は実際には紀元前 3500 年に属する可能性がある。ブルックス氏は、他の 3 つの年代についてはペッターソン氏の見解を裏付ける証拠を提示していない。

ブルックスが気候の脈動と土地の高度の関係について概説した内容に戻ると、紀元前3000年までに、 新石器時代の終わりごろには、西ヨーロッパの中央緯度地域でさらに標高が上昇したと考えられています。紀元前3万年以来、常に現在の標高よりも高い位置にあった南ブリテンは、おそらく現在よりも90フィート高かったでしょう。アイルランドは標高によっていくらか拡大し、ドーバー海峡はほぼ閉ざされ、現在の北海の一部は陸地でした。ブルックスはこれらの状況が、乾燥した大陸性気候の広がりの原因であると考えています。嵐は再び北上し、風は穏やかで、露出した場所に木々が残っていることからそれが証明されているようです。また、ブリテン島とドイツでは、泥炭地とヒースの野原が森林に取って代わられました。夏は現在よりも暖かかったかもしれませんが、冬は厳しかったです。比較的乾燥した気候は、はるか西はアイルランドにまで広がりました。たとえば、ドニゴール州のドラムケリン湿原では、オークの道と2階建ての丸太小屋がこの時代のものと思われます。床下14フィート、床上26フィートの沼地が広がっています。紀元前3000年から2000年頃のこの時代は、アイルランドの伝説的な英雄時代であり、「アイルランド人の活力はその後到達したことのないレベルに達した」とされています。ブルックスが指摘するように、これは比較的乾燥した気候によるものだったのかもしれません。というのも、今日ではアイルランドの極端な湿気は明らかなハンディキャップとなっているからです。スカンジナビアでは、文明、あるいは少なくとも相対的な進歩の段階は、この時代には高度に発達していました。

紀元前1600年までに、ブリテン諸島とバルト海南部の陸地は現在とほぼ同水準に達していましたが、スカンジナビア北部は現在よりも低い水準にありました。ブリテン島とドイツの気候は非常に湿潤であったため、以前は覆われていなかった高地にも泥炭が広範囲に堆積しました。この湿潤な時期はキリストの時代までほぼ続いたようで、ローマ人がブリテン島を「 奇妙に湿っぽく湿った。ここでブルックスは再び北西ヨーロッパを離れ、より広い領域へと旅立つ。

北西ヨーロッパのこの湿潤な時期は、もっと一般的な原因によるものであると考える必要があるかもしれません。というのも、エルズワース・ハンチントンによるカリフォルニアの樹木成長曲線と西アジアの気候曲線は、どちらも紀元前 1000 年頃から西暦 200 年頃にかけてより湿潤な状態を示しており、同じ著者は地中海沿岸地域では紀元前 500 年頃から西暦 200 年頃に降雨量が多かったと考えています。この時期は、少なくとも北半球の温帯地域で嵐が全般的に増加したことが特徴的であり、アイルランドと北ドイツの間で最大となり、おそらくバルト海が再び大西洋からの低気圧の好む経路になったことを示しています。

ブルックスは論文の最後に、北アメリカにおける氷河期の変化について簡潔にまとめているが、年代測定の方法が信頼できないため、ヨーロッパとの同期度は明確ではない。彼は結論を次のようにまとめている。

全体として、北大西洋の両岸の気候史には概ね類似性が見られるものの、その変化は実際には同時期に起こったものではなく、このような関連性は主に、氷河期からの回復過程にある両地域の地理的歴史における自然な類似性によるものであり、世界的な気候の変動による影響はごく一部に過ぎないようです。この点に関する更なる証拠は、バロン・デ・ヘールが北米の季節性氷河粘土に関する最近の調査結果を発表する際に得られるでしょう。特に、彼が期待するように、これらの粘土の縞状構造と巨木の年輪との相関関係を明らかにすることができれば、さらに明らかになるでしょう。

北アメリカ北西部に目を向けると、このことが非常に顕著に現れます。ユーコン準州とアラスカでは、東アメリカやスカンジナビア半島の氷河期の激しさに比べれば、氷河期は非常に穏やかでした。陸地には回復すべき大きな氷の重みがなかったため、複雑な地理的条件は存在しませんでした。 変化。また、気候の変動はなく、単に現在の状況へと徐々に移行したに過ぎない。特に後者の状況は、大きな気候変動において天文学的要因よりも地理的要因に重点が置かれていることが、決して見当違いではないことを示しているように思われる。

ブルックスによる氷河期後の気候変動に関する綿密な考察は、彼が綿密にまとめた膨大な資料ゆえに、非常に価値がある。彼が土地水準の変化の重要性を強く信じていたことは、真摯に検討する価値がある。しかしながら、そのような変化が近年の気候変動の主要因であるという彼の最終結論を受け入れることは困難である。例えば、土地の移動がヨーロッパ、中央アジア、北アメリカ西部と東部、そして南半球でほぼ同じ一連の気候変動を引き起こしたとは、ほとんど信じ難い。しかし、そのような変化は氷河期中および氷河期以降に発生したように思われる。また、土地の移動が、歴史的な気候サイクルや、小規模な氷河サイクルと同じように見える現代の気象サイクルと何らかの関係があるという証拠は全く存在しない。また、シンプソン博士がブルックス氏の論文について論じる中で指摘しているように、「両極圏の豊かな植生と、インド北部の海面氷床を生み出した氷河期に関連する問題に関して、この観点からの解決策は見当たらない」ようです。しかしながら、陸地と海の相対的な高度と相対的な面積の変化が地域的に重要な影響を及ぼしてきたというブルックス氏の主張は正しいと言えるでしょう。陸地と海の相対的な高度と面積の変化は気候変動に関わる要因の一つに過ぎませんが、常に念頭に置いておくべき要因の一つであることは間違いありません。

第13章
海洋と大気の構成の変化
地質学的時間経過における地殻変動の気候への影響について論じてきたので、今度は、移動可能な外層、すなわち海洋と大気の変化による対応する影響について考察する準備が整いました。海水と大気の組成、そして空気量の変動はほぼ確実に発生し、少なくともわずかな気候への影響をもたらしたに違いありません。しかし、こうした変動は、地殻変動や太陽活動の変化に比べれば、気候への影響ははるかに小さいことを指摘しておく必要があります。さらに、ほとんどの場合、地殻現象や太陽現象のように可逆的ではありません。したがって、気候の振動や変動に関する限り、それらのほとんどは重要ではないように見えますが、私たちがしばしば言及してきたわずかな地球の永年変化を生み出すのに役立ってきたようです。

地質学者の間では、海の塩分濃度は時代とともに上昇してきたという点で概ね一致している。実際、塩分の蓄積速度の計算は、海の年代、ひいては最古の海洋堆積物の年代を推定する上で、よく用いられる方法である。しかしながら、これまでのところ、地質学者や気候学者は、その気候への影響の可能性について議論していない。 塩分濃度の上昇。しかし、塩分濃度の上昇が気候にわずかながら影響を及ぼすことは明らかである。

塩分は4つの方法で気候に影響を及ぼします: (1) 蒸発率に顕著な影響を与える、(2) 凝固点を変える、(3) 二酸化炭素の吸収の変化を通じて特定の間接的な影響を及ぼす、(4) 海洋循環に影響を与える。

(1) クリュメルが報告したマゼルとオカダの実験[99]によれば、通常の海水からの蒸発は、同様の条件下では淡水からの蒸発よりも9～30%遅い。実験で確認された9～30%の変動は、おそらく風速に依存する。塩水がよどんでいる場合、急速な蒸発は水面に塩の膜を形成する傾向があり、特に風が当たらない場所では顕著である。このような膜は必然的に蒸発を低下させる。したがって、過去の海洋の塩分濃度が比較的低かったことは、空気中の水蒸気量を増加させる傾向があったと考えられる。わずかな水蒸気でさえ、空気のブランケット効果をわずかに増強し、その程度まで、日周および季節による気温差や海域間のコントラストを減少させる。

（2）塩分濃度の上昇は海洋の凍結温度の低下を意味し、現在や更新世氷河期のような寒冷期には影響を及ぼすだろう。しかし、地質時代の大部分を占める長期温暖期には、それほど重要ではないだろう。現在、約3.5%の塩分濃度は、海洋の凍結点を淡水よりも約2℃低くする。もし海洋が淡水で、冬が今のように寒ければ、ニューイングランドと中部大西洋岸諸州の港はすべて氷に閉ざされるだろう。 バルト海も毎年冬には凍結し、イギリス諸島の東部の港湾でさえも頻繁に氷に閉ざされるでしょう。高緯度地域では、永久凍土の海域ははるかに拡大するでしょう。このような状況が高緯度地域の海洋生物に与える影響は、温暖な気候への変化に似ています。大陸棚の生物は、冬の嵐の激しい打撃から守られるでしょう。また、冬の海水温の厳しさも緩和されます。水が凍結すると、1立方センチメートルあたり80カロリーという膨大な潜熱が放出されるからです。この潜熱の一部は、海底の水温を上昇させます。

北岸付近の氷の拡大は、海洋とは全く異なる形で陸地の生態に影響を及ぼすだろう。それは大陸に陸地が加わったようなものであり、したがって、地域間、大陸内部から海洋までの大気のコントラストを強めるだろう。夏には、海上の氷が沿岸地帯を冷たく保つ傾向がある。これは現在北極海付近で起こっているのとほぼ同様で、流氷は光の反射と融解時の熱吸収によって大きな効果を発揮している。冬には、氷縁の追加によって大陸が実質的に拡大するため、陸地の降雪量は減少するだろう。さらに重要なのは、冬季に大陸だけでなく氷に覆われた海洋でも通常優勢となる高気圧性の状況を強める効果である。したがって、吹き出す寒風が強まるだろう。[100]これらすべての条件の総合的な影響は、夏の海上と陸地の降雪が減少するにもかかわらず、高緯度地域での陸地の降雪量が減少することであるように思われる。 海岸線が増加した可能性がある。原生代およびペルム紀の氷河期において、より南方で発生したにもかかわらず、高緯度地域に広範囲にわたる氷河作用が見られなかった理由の一つは、この状況にあったのかもしれない。初期の氷河期に海洋が中緯度地域まで氷に覆われていたとすれば、高緯度地域で広範な氷河作用が見られなかったことは、アラスカ北部やアジアで更新世の氷河作用が見られなかったのと同じくらい驚くべきことではないだろう。大量の水分供給なしに巨大な氷床は存在し得ない。

(3) 塩分濃度の間接的な影響の中で、主要なものの一つは、過去の水の塩分濃度が低く、凍結しやすかったため、海全体の水温が現在よりもわずかに高かったと考えられることである。これは、氷が毛布のような役割を果たし、下にある水からの熱放射を遮るためである。海水温は、直接的な気候的意義だけでなく、海洋が保持する二酸化炭素量への影響を通じて間接的にも気候的な意義を持つ。現在の平均気温2℃から1℃変化するだけで、海洋全体の二酸化炭素吸収能力は約4%変化する。これは、FWクラーク[101]によれば、遊離二酸化炭素のみを考慮すると、海洋には大気中の18～27倍の二酸化炭素が含まれるためであり、ジョンソンとウィリアムソン[102]によれば、部分的に結合した二酸化炭素も考慮すると、約70倍になる。さらに、水の二酸化炭素吸収能力は温度によって大きく変化する。[103] そのため、わずか1℃の気温上昇で、理論的には海洋は30℃から 大気中の二酸化炭素量は、現在の大気中の280倍に達すると予測されています。しかし、これは海が完全に飽和状態にあるという根拠のない仮定に基づいています。重要なのは、海水温のわずかな変化が、大気中の二酸化炭素量に不釣り合いなほど大きな変化をもたらし、それが地球を覆うこと、ひいては気温の変動につながるという点です。

（4）塩分濃度が気候に及ぼすもう一つの、そしておそらく最も重要な影響は、深海循環の速さにかかっています。この循環は温度差によって引き起こされますが、その速度は塩分濃度によって少なくともわずかに影響を受けます。鉛直循環は現在、亜極緯度からの冷水によって支配されています。地中海のような閉鎖海域を除き、海洋の底部は氷点近くまで下がっています。これは、冷水が密度が高いため高緯度で沈み込み、その後低緯度へと「這い上がる」ためです。そこで最終的に上昇し、風によって極方向に運ばれた水、あるいは地表から蒸発した水と入れ替わります。[104]

海水の塩分濃度が低かった昔、循環は現在よりも速かったと考えられます。これは、熱帯地域では寒冷化が進んだため、 北大西洋の海水は、蒸発によって一部の水が蒸発し塩分が蓄積しているため比較的密度が高い暖かい表層水が沈むことで、沈降が妨げられています。クルメルとミル[105]によると、北大西洋の亜熱帯ベルトの表面塩分濃度は通常3.7%を超え、時には3.77%に達しますが、その下の水の塩分濃度は3.5%未満で、局所的には3.44%まで下がります。その他の海洋は、すべての深さで北大西洋よりもわずかに塩分濃度が低いですが、熱帯に沿った垂直方向の塩分勾配は同様です。スミソニアン物理表によると、表層水とその下の水の塩分の差は、淡水の密度を1.000とした場合の密度の差0.003に相当します。水が最大密度の温度（4℃）から海洋で観測される最高温度（30℃または86°F）まで温まることによって生じる密度の低下はわずか0.004であるため、乾燥熱帯地方の塩分濃度が高い表層水は、ほとんどの場合、高緯度から来た塩分濃度は低いがより冷たい表層下の水とほぼ同じ密度になります。ただし、蒸発が特に多い日には、乾燥熱帯地方の表層水の最も塩分濃度が高い部分が下層水よりも密度が高くなるため沈降し、一般循環に一時的な局所的な停滞を引き起こします。このような暖かい表層水の沈降は、クルメルによって報告されており、彼はこれを、かなりの深さで発生する温度上昇によって検出しました。循環に対するこのような障害が存在しなければ、深海の動きの速度はより大きくなるはずです。

過去にもっと急速な循環が起こっていたとしたら、低緯度地域は現在よりも 冷水面の上昇。同時に、低緯度地域への表層熱の沈み込みが少なかったため、高緯度地域は熱帯地域からの温水流入量の増加によって温暖化していたと考えられる。このような状況は、異なる緯度地域間の気候のコントラストを弱める傾向がある。したがって、深海循環の速度が塩分濃度に依存する限りにおいて、海洋中の塩分濃度の緩やかな増加は、低緯度地域と高緯度地域間のコントラストを強める傾向があったに違いない。このように、いくつかの理由から、地質史における塩分濃度の上昇は、熱帯地域と亜極地域間のコントラストが長期にわたって拡大する傾向を説明する上で、小さな要因の一つとして位置づけられるべきである。

大気の組成と量の変化は、海洋の塩分濃度の変化よりも気候に大きな影響を与えてきたと考えられる。大気の変化は漸進的であったか、周期的であったか、あるいはその両方であった可能性がある。星雲仮説によれば、初期の大気は現在よりもはるかに密度が高く、二酸化炭素や水といった特定の成分の割合が高かった。一方、微惑星仮説は、大気の密度の増加を仮定する。この仮説によれば、大気の密度は地球がガスを保持する力に依存しており、地球が外部からの物質の流入によって大きくなるにつれて、この力は増加するからである。[106]

どちらの仮説が正しいにせよ、生命が初めて陸上に現れた頃の大気は、いくつかの基本的な点で今日の大気と似ていた可能性が高い。そこには生命に不可欠な要素が含まれており、 その覆い効果は、気温を現在の気温とそれほど変わらない程度に維持するのに役立った。この証拠は、主に現代生命の活動が可能な温度範囲が狭いこと、そして古代生命が本質的に現代生命と類似していたことを示す累積的な証拠に基づいている。最古の生命体と今日の生命体との類似性は驚くべきものがある。例えば、シュヒャーチェルト教授によれば、次のように述べられている。 [107]「現生の森林樹木属の多くは白亜紀に起源を持ち、カリフォルニアのジャイアントセコイアは三畳紀にまで遡り、イチョウはペルム紀にまで遡ることが知られている。淡水軟体動物の中には中生代初期に生息していたものも確かに存在し、今日の肺魚類（ケラトドゥス）は三畳紀にまで遡ることが知られており、デボン紀の他の肺魚類とそれほど変わらない。一方、高等脊椎動物や昆虫は環境に非常に敏感であるため、属として新生代より遡ることはなく、漸新世まで遡る例もごくわずかである。海生無脊椎動物については事情が大きく異なり、カブトガニ（リムルス）は上部ジュラ紀に、オウムガイは三畳紀に生息していたことはよく知られている。デボン紀の形態もこの時期からそれほど遠くない。属。腕足動物にはさらに広範囲に分布する属があり、現生のLingula属とCrania属はオルドビス紀初期にまで遡る固有の代表例が存在する。現生有孔虫では、Lagena属、Globigerina属、Nodosaria属が後期カンブリア紀またはオルドビス紀初期に知られている。ブリティッシュコロンビア州フィールド近郊の中期カンブリア紀では、ウォルコットは現生種とそれほど変わらない甲殻類を含む、極めて多様な無脊椎動物を発見した。これらの素晴らしい化石を見た動物学者たちは、たちまち驚嘆するだろう。 彼らの現代性と、遠い昔から特定の種にほとんど変化が見られなかったことに衝撃を受けた。古生代より遡ると、化石がほとんど発見されていないため、生命の属の観点からはほとんど何も語れないが、現在発見されている化石から、海洋環境が現在のものと似ていたことが示唆される。

これまで繰り返し見てきたように、現在、0℃以下または40℃以上の温度では、動物も植物もほとんど成長せず、ほとんどの種にとって限界温度は約10℃から30℃です。このように狭い温度範囲の維持は、太陽だけでなく大気にも左右されます。大気がなければ、太陽が空高く昇る場所では日中の気温が致命的に上昇します。夜間には、あらゆる場所で気温が絶対零度、つまり-273℃に近づきます。このような気温は、有効大気圏外、地表から数マイル上空でも支配的です。実際、たとえ大気が現在とほぼ同じで、空気の組成に関する記述でしばしば無視される微量成分の1つが欠けているだけでも、生命は存在し得ないでしょう。ティンダルは、もし大気中の水蒸気が一昼夜完全に除去されたとしたら、種子、卵、胞子の形で休眠状態にあるものを除くすべての生命が絶滅すると結論づけている。一部は太陽が高く昇る昼間の高温によって、一部は夜間の寒冷によって死滅するだろう。

古代の氷河期が、地質学時代初期と後期の気候、ひいては大気にわずかな違いがあったことを証明していることは、生命の証言とほぼ同程度に明白である。生命が何億年もの間、地球が極端に寒冷であったことはあり得なかったことを証明しているように、中低緯度付近の氷河期も、 地球の歴史が始まった当初から、そしてその後のいくつかの時代における変化は、地球が初期の時代でさえ特に暑くはなかったことを証明しています。岩石に記録されている緩やかで漸進的な気候の変化は、地球全体の平均気温の変化としてはわずかなもので、ほとんどは場所や季節ごとの気温分布の変化であったようです。したがって、地球自身の熱放出、太陽熱の供給、大気の熱を保持する力のいずれも、数億年前は現在よりもそれほど大きくはなかったと考えられます。確かに、これら3つの要因のいずれかが変化しても、他の要因が反対方向に変化することで相殺されるような変化があった可能性はあります。しかし、これは非常にありそうにないことなので、3つすべてが比較的一定であったと仮定するのが賢明でしょう。この結論と二酸化炭素の気候的重要性の認識により、星雲仮説の支持者の多くは、大気中で最も重い気体である二酸化炭素が、石炭生成植物によって吸収されるか、火成岩の酸化カルシウムと結合して動物の分泌物である石灰岩を形成するまで、非常に豊富であったという仮説を放棄せざるを得なくなった。同様に、あらゆる年代の堆積岩に太陽の亀裂が存在することは、ノールトンらがかつて帯状地帯間の気候の明確な違いがなかった理由を説明するために想定したような、大気中に大量の水蒸気が含まれていなかったことを示唆している。これほど大量の水蒸気は、ほぼ確実にほぼ普遍的かつ継続的な雲を伴うため、地球の水分に浸された表面の水たまりが干上がる可能性はほとんどない。さらに、このような雲量を維持し、 つまり、昼夜を問わず空気の温度をほぼ一定に保つことです。そのためには、地球内部が主な熱源となる必要がありますが、原生代、ペルム紀、そしてその他の広範囲にわたる氷河期は、この条件を否定しているようです。

このように、時折提唱される大気の急激な変化を否定する強力な証拠があるように思われる。しかし、何らかの変化は起こっていたに違いなく、たとえ小さな変化であっても、何らかの気候的影響を伴うはずである。これらの変化は、大気全体、あるいはその構成要素の増加または減少という形をとる。大気が増加した主な要因は、以下の通りであると考えられる。(a) 火山や泉を通じた地球内部からの供給、および火成岩の風化に伴う内包ガスの放出。108 海に溶解した豊富なガスの一部が流出。(c) 隕石に閉じ込められた、あるいは自由飛行する分子として宇宙から地球にガスが到達。(d) 有機化合物の酸化、あるいは動植物の呼気によるガス放出。一方、大気の成分のいずれかは、(a)新しく形成された岩石または有機化合物に閉じ込められることによって、(b)海洋に溶解することによって、(c)分子が宇宙に逃げ出すことによって、(d)水蒸気が凝縮することによって減少したと考えられます。

増加と減少の様々な手段の複合的な影響は、地球内部または宇宙から受け取る各成分の量と、大気を枯渇させる傾向のある物質が、その供給において非常に選択的であるという事実によって決まる。 大気がこれまでにどれだけの量の新たなガスを受け取ったかについての我々の知識は非常に乏しいが、現状から判断すると、一般的には隕石、火山活動、深層泉の作用により、緩やかに増加する傾向にある。減少に関しては、状況はより明確である。これは、化学的に活性なガスである酸素、二酸化炭素、水蒸気は岩石に閉じ込められる傾向があるのに対し、化学的に不活性なガスである窒素とアルゴンはそのような傾向をほとんど示さないためである。酸素は地殻中に圧倒的に最も多く存在する元素であり、全体の50％以上を占めるが、空気中では約5分の1を占めるに過ぎない。一方、窒素は岩石中には非常に稀であるが、空気のほぼ5分の4を占める。したがって、地球の歴史を通じて、大気中の窒素量は漸進的に増加し、おそらくそれに応じて大気の質量もいくらか増加してきたと考えられます。一方、大気中の酸素量にどのような変化が生じたかは明らかではありません。多少増加した可能性もあれば、大幅に増加した可能性もあります。しかしながら、窒素の増加が大きいため、遠い過去と比べて、現在も大気中に占める酸素の割合はそれほど大きくない可能性があります。

酸素の絶対量に関して、バレル[109] は、大気中の酸素は植物が出現した後にのみ存在し始めたと考えました。植物は二酸化炭素を吸収し、炭素を酸素から分離し、組織中の炭素を利用して酸素を放出することを思い出してください。バレルは、原生代初期に空気中の酸素が乏しかった証拠として、その遠く離れた堆積岩が、 バレルは、原生代後期の堆積層は一般に灰色がかった、あるいは緑がかった灰色の堆積層、あるいはその他の種類の堆積層で、不完全酸化を示していると述べている。しかしながら、原生代後期の赤色砂岩、珪岩、赤鉄鉱石の驚くべき厚さは、その時代までに大気中の酸素が豊富にあったことを証明していると認めている。もしそうだとすれば、酸素の不足から豊富への変化は、化石が気候について多くの手がかりを与えるほど多く発見される前に起こったに違いない。しかしながら、かつて大気中の酸素が不足していたというバレルの証拠は、必ずしも説得力があるわけではない。まず第一に、植物が二酸化炭素を分解するようになるまで酸素が存在しなかったと仮定するのは正当とは思えない。なぜなら、酸素の一部は火山によって供給され、[110]雷によって水が元素に分解されるからである。こうして解放された水素の一部は宇宙に逃げ出す。地球の重力は、この最も軽い気体を保持するのに十分ではないと思われるからである。しかし、酸素は残る。このように、水の電気分解は酸素の蓄積をもたらす。第二に、古代のグレイワックが脱酸素化された堆積物ではないという証拠はない。明るい色の岩石層は必ずしも大気中の酸素の不足を示すわけではない。なぜなら、そのような岩石は近年でも豊富に存在するからである。例えば、第三紀の層は特徴的に明るい色をしているが、これは脱酸素化の結果である。最後に、堆積岩は、その年代に関わらず、火成岩よりも平均で約1.5%多くの酸素を含んでいるという事実[111]は、最古の頁岩や砂岩が形成された当時でさえ、空気中に酸素が大量に存在していたことを示唆している。なぜなら、大気中の酸素が、それらの余分な酸素の源である可能性が高いからである。 含まれる。火成岩の風化によるこれらの堆積岩の形成には、少量の二酸化炭素と水しか関与していない。地質学的記録の始まりの頃から大気中に酸素が存在していた可能性は高いが、当時は現在よりもはるかに少なかった可能性がある。火山、植物、その他の作用によって酸素が加えられるのとほぼ同程度の速さで、動物や岩石の酸化によって大気から酸素が除去された可能性がある。

この章が型にされた後、聖ヨハネ[112]は、金星の大気には明らかに酸素が欠乏しているという興味深い発見を発表しました。彼はこれが金星に生命が存在しないことを証明するものだと考えています。さらに彼は、植物が二酸化炭素を分解して継続的に大量の酸素を供給しない限り、酸素のような活性元素が惑星の大気中に豊富に存在することはあり得ないと結論付けています。

しかし、地球が生命の出現以来、大気中の酸素が著しく増加したとしても、大気密度の増加による変化を除けば、必ずしも重要な気候変動を伴うわけではない。これは、酸素が光や熱の透過にほとんど影響を与えず、ごく一部の波長を除いてほとんど透過しないためである。吸収されるのは主に紫外線である。

酸素量が増加したという明確な可能性は、大気全体の増加の可能性をさらに高めます。なぜなら、酸素は、おそらく既に増加している比較的不活性な窒素とアルゴンの増加を補うことになるからです。大気の増加による気候への影響としては、まず第一に、地球に近づくにつれて光の散乱が増加することが挙げられます。窒素、アルゴン、そして酸素はすべて、 光の短波長を散乱させ、地球への到達を妨げている。この問題を綿密に研究したアボットとファウル[113]は、現在では散乱が日射量の減少に量的に大きく影響していると考えている。したがって、地質時代のある時期に空気の体積が全体的に増加したと想定される現象は、地球表面に到達する太陽​​エネルギーの量を減少させる傾向がある。一方、窒素とアルゴンは熱として知られる長波長を吸収しないようで、酸素は吸収が非常に少ないため、ほとんど吸収しない。したがって、光の散乱による太陽放射の空気への浸透の減少は、大気のブランケット効果の直接的な増加によって相殺されないようで、地表近くの温度はより厚い大気によってわずかに低下する。これにより、空気中に保持される水蒸気の量が減少し、それによって気温がさらにわずかに低下する。

第二に、空気へのガスの添加によって生じる大気圧の上昇は、蒸発率の低下を引き起こします。蒸発率は圧力の上昇とともに低下するからです。蒸発率の低下は、おそらく大気中の水蒸気量をさらに減少させるでしょう。これは、晴れた日と曇りの日を比較すれば明らかなように、日中および季節ごとの気温差が大きくなることを意味します。曇りの夜は比較的暖かく、晴れた夜は涼しいです。これは、水蒸気が放射熱をほぼ完全に吸収するためであり、湿った夜には空気中に十分な水蒸気が存在するため、日中に蓄積された熱の放出を大きく妨げるからです。したがって、大気が かつては現在よりもはるかに水分が豊富であったため、気温ははるかに均一だったに違いありません。時が経つにつれて気候が過酷になる傾向は、後述する風速の増加に伴う冷却によってさらに強まりました。対流による冷却は風速とともに増加し、伝導による冷却も同様に増加するからです。

大気全体の温度が持続的に低下すると、水蒸気を保持する能力だけでなく、大気中の二酸化炭素量も減少する。なぜなら、海水温が下がるほど、溶解した二酸化炭素をより多く保持できるからである。海水温が低下すると、大気中の二酸化炭素の一部が海に溶解する。この微量成分は、地球の大気のわずか0.003%を占めるに過ぎないにもかかわらず、アボットとファウル[114]の計算によると、地球から放射される熱の10%以上を吸収していることから重要である。したがって、二酸化炭素量の変動は、気温、ひいてはその他の気候条件にかなりの変動を引き起こした可能性がある。ハンフリーズは、既に述べたように、大気中の二酸化炭素が倍増すると地球の気温は1.3℃上昇し、半減すると同量低下すると計算している。こうした増加または減少の間接的な結果は直接的な結果よりも大きくなる可能性があります。二酸化炭素の変化による気温の変化によって、空気が水分を保持する能力が変化するためです。

この点では、特に2つの条件が役立ちます。1つ目は夜間の冷却の変化、2つ目は局所的な対流の変化です。二酸化炭素の存在は、放射熱を吸収するため、夜間の冷却を弱めます。 大気は地球によって吸収され、その一部は再び地球に放射されます。したがって、二酸化炭素の増加とそれに伴う夜間の温暖化により、夜間の水蒸気の凝結による露や霜の発生は減少すると考えられます。二酸化炭素は温度勾配を緩めるため、局所対流に影響を与えます。一般的に、温度勾配が小さいほど、つまり地表と上層部の温度差が小さいほど、対流は起こりにくくなります。これは対流の季節変動によって説明できます。夏は温度勾配が最も急なため、対流は最大になります。空気が上昇すると膨張によって冷却され、さらに遠くまで上昇すると水分はすぐに凝結して沈殿することを思い出してください。実際、CP Dayは、局所対流が下層空気が常に水分で飽和状態にならないようにする主な要因であると考えています。二酸化炭素の存在は、水蒸気が豊富な高度より上の層での熱吸収を増加させ、それによってこれらの上層を暖めるため、対流を弱めます。アボットとファウルが、地表付近には二酸化炭素が吸収できる波長のほぼ全てを吸収するのに十分な水蒸気が存在すると述べているのが正しいとすれば、二酸化炭素の増加によって下層の空気がそれに応じて温まることはないかもしれない。したがって、二酸化炭素は主に、低温によって水蒸気の上昇が妨げられる高度で効果を発揮する。二酸化炭素は、下層の空気でさえ冷たすぎて十分な水蒸気を含めない寒い冬や高緯度地域でも効果を発揮する。さらに、二酸化炭素は大気中の水蒸気量を変化させることにより、気温に直接的だけでなく間接的にも影響を及ぼす。

ここで想定している地質学的初期における気圧上昇の他の影響としては、 時間の経過とともに、気圧のコントラスト、風の強さ、そして地表に沿って風によって運ばれる空気の質量が対応して変化します。空気の質量が増加すると、風の速度が上昇し、侵食と輸送の役割を果たします。空気の重さが増すため、風はより多くの塵を巻き上げ、より遠く高く運ぶことができるようになります。また、大気摩擦の増加により、塵はより長い時間空中に留まります。高高度における塵の重要性と太陽放射との関係については、すでに火山に関連して説明しました。平均的には、塵は地表温度を下げることを思い出してください。低高度では、塵は熱を急速に吸収し、急速に放出するため、塵の存在により昼間の気温が上昇し、夜間は気温が下がります。したがって、塵の増加はより極端な方向に向かう傾向があります。

これらすべての考察から、もし大気がここで暫定的に想定されている仮定に従って実際に進化してきたとすれば、結果として生じた気候変動の一般的な傾向は、部分的には長期にわたる地質学的振動へと向かい、部分的には気候の厳しさと帯間のコントラストの全般的な、しかしごくわずかな増加へと向かったに違いないと思われる。これは地質学的記録と一致しているように思われるが、私たちが比較的気候が厳しい時代に生きているという事実は、私たちを誤った方向に導く可能性がある。

この問題全体において重要な事実は、地球内部、海洋、大気という3つの主要な地球環境要因が、いずれも緩やかな気候変動につながる変化を被ったように見えることである。多くの逆転現象が間違いなく起こっており、それによって誘発された地質学的変動は、おそらく他の要因よりもはるかに重要であると考えられる。 漸進的な変化ではあるが、私たちが知る限り、何億年もの地質学的時間を通じて純粋に陸上の変化は、大陸から海洋へ、緯度から緯度へ、季節から季節へ、昼から夜へと、複雑化と対照の増加に向かう傾向にあった。

地質学の歴史を通して、地球表面の緩やかでほとんど知覚できないほどの分化は、あらゆる変化の中でも最も注目すべきものの一つであった。しかし、宇宙の並外れた保守性によって、今日の平均気温は数億年前の平均気温と非常に似通っており、多くの生物種がほぼ同一である。それでも、分化は進行し続けている。確かに、太陽大気の擾乱によって、分化はしばしば完全に覆い隠されてきたと思われる。太陽大気の擾乱は、より急激で短い気候の脈動の原因となったと思われる。しかし、宇宙の保守性や太陽からの変化への衝動とは関係なく、地球表面の緩やかな分化は、今日の世界に、有機体の進化を刺激する要因である地理的複雑さの多くをもたらしてきたようだ。こうした複雑さ、つまり場所によって異なる多様性は、主に純粋に陸上要因によって説明されるようである。これは、生命の進化を導く気候環境への陸上の大きな貢献とみなすことができるだろう。

第14章
他の天体が太陽に与える影響
もし太陽活動が本当に気候変動を引き起こす重要な要因であるならば、地球に対して行ってきたのと同じ種類の調査を太陽に対して行うべきである。私たちは、地殻、海洋、そして大気が地質時代における気候にどのような変化をもたらしてきたのかを研究してきた。しかしながら、地球の起源を研究したり、その初期の段階を辿ったりする必要はなかった。地質学的記録の研究は、地球がほぼ現在の質量、本質的に現在の形状、そして私たちが知る生命が存在できるほど今日と非常に類似した気候を獲得した時点から始まった。言い換えれば、地球は幼年期、幼年期、青年期、そして初期成熟期を経て、完全な成熟期に達したのである。地球は未だに老齢期には程遠いように思われるため、地質時代における地球の相対的な変化は、おそらく人間が25歳から40歳の間に経験する変化程度にとどまっていたと推測される。

同様の推論は、太陽にも同等かそれ以上の力で当てはまります。太陽は巨大なため、地球よりもはるかにゆっくりと発達段階を経ると考えられます。本書の第1章では、地球の気候が数億年にわたって比較的均一であったことから、太陽活動も同様に均一であると考えられることを見ました。これは、近年の太陽活動に関する傾向と一致しています。 天文学者たちは、恒星と太陽系が並外れた保守性を備えていることをますます認識しつつあります。かつては数千年で起こると考えられていた変化が、今では数百万年を要したと考えられています。したがって、本章では、地質時代を通じて太陽の状態は現在とほぼ同じであったと仮定します。太陽は多少大きかったかもしれないし、他の点では異なっていたかもしれませんが、本質的には今日私たちが見ているのと同じように高温のガス体であり、放出するエネルギーも基本的に同じでした。この仮定は、真実から大きく逸脱する場合にのみ、以下に述べる内容の妥当性に影響を与えます。では、この仮定に基づいて、地質時代を通じて太陽の大気がどの程度乱されてきた可能性があるかを調べてみましょう。

『地球と太陽』では、すでに説明したように、詳細な研究から、低気圧性嵐は太陽の電気的作用によって影響されているという結論に至っています。こうした作用は太陽黒点で最も激しいようですが、太陽大気の他の擾乱領域にも関係しているようです。太陽黒点の研究は、その真の周期が木星の公転周期である 11.8 年とほぼ、あるいは完全に一致していることを示唆しています。他の調査では、太陽黒点と、特に土星や水星など他の惑星の公転周期の間に多くの注目すべき一致が見られます。このことから、太陽黒点や太陽大気の他の関連する擾乱の周期性は、惑星が離心軌道で太陽に近づいたり遠ざかったりするとき、また相対的な位置関係に応じてそれらの影響を組み合わせたり反対にしたりするときに変化する影響によるものであるという仮説には、ある程度の真実性があることを示しているようです。これは太陽の擾乱のエネルギーが惑星から来るという意味ではなく、単に これらの変化は、太陽内部の力がいつ、どれほど激しく太陽大気を混乱させるかを決定するスイッチのように作用する、という仮説。この仮説は決して新しいものではなく、ウォルファー、ビルケランド、EWブラウン、シュスター、アークトフスキーらによって、何らかの形で提唱されてきた。

惑星が太陽の大気にどのような作用を及ぼすかは、まだ明らかではない。その作用因として、重力の直接的な引力、惑星の潮汐作用、そして電磁気作用が考えられる。『地球と太陽』では、最初の二つは問題外であると結論付けられており、EWブラウンもこの結論に同意している。何らかの未知の原因が主張されない限り、合理的な根拠を持つのは電磁気学的仮説のみとなる。シュスターもこの見解に傾倒している。『地球と太陽』で示された、太陽が地球に及ぼす電気的影響に関する結論は、概ね同様の方向性を示している。そこで本章では、太陽の大気が他の天体の電気的影響やその他の影響によって実際に擾乱を受ける場合、太陽、ひいては地球が宇宙を旅する途中で何が起こるのかを考察する。ここで我々が極めて推測的な領域に踏み込んでいること、そして本章で得られた結論の真偽は前章の推論の妥当性とは全く関係がないことは、言うまでもない。前章は、気候変動の地上要因に加えて太陽擾乱が影響を及ぼし、その影響は気温の変化だけでなく、低気圧の強度や進路の変化によってももたらされるという仮定に基づいている。本章では、太陽擾乱の考えられる原因と発生順序について明らかにする。

まず、入手可能な証拠を精査してみましょう。 正確な黒点記録が利用可能になる以前の太陽活動の擾乱。数百年にわたる太陽活動の周期を示唆する、ごくわずかな証拠が二つある。そのうちの一つは、14世紀の気候的ストレスについて述べた第六章で既に論じた。当時、太陽黒点は異常に多く、極端な気候変化もあったことが知られている。中央アジアでは湖が氾濫し、ヨーロッパでは嵐、干ばつ、洪水、そして寒い冬が異常に厳しかった。カスピ海は急速に水位が上昇し、カリフォルニアの樹木は数世紀に例を見ないほどの勢いで生育した。記録に残る最も恐ろしい飢饉はイギリスとインドで発生した。エスキモーはグリーンランドの積雪増加によって南へ追いやられたと考えられる。そしてユカタンのマヤ族は、嵐の増加と降雨量の減少という刺激を受けて、文明復興の最後の、微力な試みを行ったようである。

二つ目の証拠は、ターナー[115]や他の天文学者による周期性に関する最近の徹底的な研究に見られる。彼らは、長期間にわたり数値記録が残されているあらゆる自然現象を探求した。最も貴重な記録は、樹木の成長、ナイル川の洪水、中国の地震、そして太陽黒点の記録であると思われる。ターナーは、これら4種類の現象すべてが同じ周期性、すなわち平均約260年から280年の周期を示しているという結論に達した。彼は、もしこれが真実ならば、気候に起因する樹木の成長と洪水の周期は、おそらく地球外原因によるものであると示唆している。太陽黒点が 同様の周期を示していることから、太陽の変化が原因であると考えられます。

これら二つの証拠は、地質学的な過去における太陽活動の変化に関する理論の根拠となるにはあまりにも微々たるものです。しかしながら、更なる研究への刺激となる可能性をいくつか提示することは有益かもしれません。例えば、隕石が太陽に落下し、いわば太陽を突然燃え上がらせた可能性が示唆されています。これは不可能ではありませんが、人類が注意深く観測できるほど進歩して以来、このようなことは起こっていないようです。さらに、現在地球に落下する隕石は非常に小さく、平均的な大きさは小麦粒ほどと計算されています。地表で発見された最大の隕石はメキシコのバクビリトで発見されたもので、重さは約50トンに過ぎません。一方、岩石内部には隕石の痕跡が極めて少なく、重要性も低いのです。もし隕石が十分な頻度で、十分な大きさで太陽に落下し、氷河期の変動や歴史的な気候の脈動を引き起こしていたとしたら、地球が同様に撹乱されたことを示す証拠がはるかに多く残っていた可能性が非常に高いでしょう。仮に太陽が巨大な隕石に衝突したとしても、地球の気候史において最も顕著な現象である突発的な寒冷期ではなく、突発的な温暖期とそれに続く緩やかな寒冷化がもたらされる可能性が高い。しかしながら、隕石の衝突による太陽の擾乱が気候変動の原因となる可能性を否定することはできない。

前述の仮説と関連しているのはシャプレーの[116]星雲仮説である。頻繁に、平均して約 過去30年間、天文学者たちは年に一度、いわゆる新星を発見してきました。これらは、以前は暗く、あるいは目に見えなかった星が、突如として輝きを放つものです。その光度はしばしば7～8等級、つまり1000倍にもなります。壮観な新星に加えて、明るさが数パーセントから数等級まで変化する不規則変光星も数多く存在します。それらのほとんどは、新星と同様に星雲の近傍に位置しています。このこと、そして他の事実から、これらの星はすべて、シャプレーが「摩擦変光星」と呼ぶものである可能性が高いと考えられます。どうやら、星雲を通過する際に、星雲内の高度に拡散した物質と接触し、地球の大気がほぼ無限小の隕石で満たされた場合のように明るくなるようです。また、星と観測者の間に星雲物質が介在すると、星は輝きを失うこともあります。もし私たちの太陽がこれらの変化のいずれかを受けたのであれば、何らかの気候的影響が生じたに違いありません。

個人的な通信の中で、シャプレーは星雲気候仮説を次のように詳しく説明しています。

太陽から700光年以内の多くの方向（牡牛座、白鳥座、へびつかい座、さそり座）には、明るく輝くものもあれば、ほとんどが暗いものもある、巨大な散光星雲が存在します。このような雲の領域を移動する星々がこの物質に遭遇する確率は非常に高いです。なぜなら、この雲は膨大な量の宇宙空間（例えば、オリオン座の領域ではおそらく10万立方光年以上）を占めており、希薄なガスや塵の粒子で構成されていると考えられるからです。おそらく、このような星雲は私たちの周囲全体に存在していると考えられますが（私たちの周りは至る所にあるはずです）、その密度が星々に顕著な影響を与えるほど高いのは、特定の領域に限られます。もし高速で移動する星が、このような星雲の密度の高い部分に衝突した場合、 雲が崩壊すれば、おそらく典型的な新星爆発が起こるはずです。星雲物質と恒星の相対速度が低速または中速、あるいは物質が稀少であれば、恒星の光に顕著な影響は期待できません。

オリオン座の星雲領域はおそらく異常に高密度で、約100個の恒星が知られており、その光量は全体の20%から80%の間で変化しています。その変化はすべて不規則で、ゆっくりと変化するものもあれば、突然変化するものもあります。どうやらこれらは「摩擦変光星」のようです。変光星の中には、まるで星雲物質に覆われたかのように、突然40%の光量を失うものもあります。三裂星雲にもオリオン座の変光星のような変光星があり、M8にも存在します。また、へびつかい座ロ星雲周辺にある約100個の恒星の多くは、おそらくこの種類の変光星に属します。

私たちの太陽は、少なくとも始生代以降、つまりおそらく10億年の間は、典型的な新星ではなかったと私は考えています。地質学的気候において、この最終的な証拠が得られると考えています。なぜなら、太陽放射量が典型的な新星の1000倍に増加すれば、たとえ新星の原因が同時に小さな惑星を消滅させなかったとしても、地球上の生命の循環は確実に明確に区切られるからです。しかし、太陽はこうした小型新星、あるいは摩擦変光星の一つであった可能性があります。そして、太陽が宇宙のこの部分を移動することで、平均温度が数パーセント程度しか影響を受けずに長く生き延びることはなかっただろうと私は考えています。

この提案がこれまで強く求められなかった理由の一つは、その根拠となるデータがほとんど新しいものであることです。オリオン変光星はつい最近になって発見され、研究されたばかりで、暗黒星雲の分布と内容はまだほとんど一般には知られていません。

この興味深い仮説は、軽々しく否定することはできない。太陽が星雲を通過するとすれば、太陽だけでなく地球の大気にもガス状物質が作用し、少なくともわずかな気候への影響、ひいては壊滅的な影響を及ぼすことは避けられないように思われる。 しかし、過去の一般的な気候条件について、シャプレーは、この仮説は曖昧であるという反論があり、星雲は「可能性のある要因」以上のものとして考えるべきではないと指摘している。主な難点の一つは、地球の繰り返される気候変動の大部分をそのような物質に帰属させるには、未発見の星雲状物質が極めて広範囲に分布していると仮定しなければならないことである。もしそのような物質が宇宙空間に実際に豊富に存在するとすれば、最も近い恒星以外がどのようにして見えるのかは想像に難くない。もう一つの反論は、最終氷期の気候の変動と結びつくような、身近な星雲状物質が存在しないというものである。さらに、既知の星雲の数は恒星の数よりもはるかに少ないため、太陽がそれらの星雲に遭遇する可能性は極めて低い。しかし、これは反論にはならない。シャプレーは、地質学的な時代において、太陽が新星ほど、あるいは摩擦変数のほとんどほど大きく変化することは決してあり得ないと指摘しているからである。したがって、この仮説は調査する価値はあるものの、より明確になり、より多くの情報が得られるまで、最終的に拒否または受け入れることはできないということになります。

太陽活動の変動のもう一つの原因として考えられるのは、地球上で大陸が隆起したり山が隆起したりする際に時折起こる、太陽の比較的急激な収縮です。太陽のような気体天体でこのような現象が起こったとは考えにくいでしょう。太陽は形態変化に抵抗する固い地殻を持たないため、おそらく着実に収縮していると考えられます。したがって、この収縮によって生じる気候への影響は極めて緩やかで、数百万年にわたって一定方向に変化し続けるはずです。

さらにもう一つの説は、偶然接近する可能性のある星やその他の天体の潮汐作用によるものである。 太陽の軌道は太陽大気の擾乱を引き起こす可能性があります。広大な万華鏡のような宇宙は決して静止していません。太陽、恒星、そして他のすべての天体は、しばしば非常に速い速度で運動しています。したがって、太陽への重力の影響は、地質学的な要件に見合うように、常に不規則に変化しているはずです。しかし、惑星の場合、潮汐力は、太陽黒点の発生に関係していると思われる太陽大気の運動を引き起こす力を持たないようです。さらに、恒星と太陽が太陽大気に顕著な重力擾乱を引き起こすほど接近する可能性は極めて低いです。例えば、太陽黒点の極大期と極小期の差を規定する主な要因が木星の太陽潮汐力の変化であると仮定すると、後述するように、同程度の質量を持つ恒星または非発光天体が太陽活動を刺激し、ひいては氷河期を引き起こすほどに接近する確率は、わずか120億年に1回です。このことから、重力仮説は不可能であるように思われます。

太陽擾乱のもう一つの原因として考えられるのは、宇宙を飛行する恒星が電気的影響を及ぼし、太陽大気の平衡を崩す可能性があることです。一見すると、これは重力の影響よりもさらにあり得ないことに思えます。しかし、静電効果は潮汐とは大きく異なります。静電効果は物体の質量ではなく直径に応じて変化し、その微分も距離の3乗ではなく2乗に反比例して変化します。また、静電効果は温度の4乗に比例して増加します。少なくとも、黒体法則に従うならば、そのように増加するはずです。静電効果は、ある物体の接近によって刺激されます。 イオンは別のものへと変化し、蓄積されます。なぜなら、宇宙からイオンが到達した場合、到達した天体がイオンを放電し始めるまで蓄積され続けるからです。したがって、前段落で用いたような仮定に基づくと、地球に氷河期を引き起こすほどの太陽大気の電気的擾乱が発生する確率は、2000万年から3000万年に1回程度と高い可能性があります。このことから、電気に関する仮説は可能性の範囲内にあるように思われます。それ以上のことは今のところできません。事実にもっとよく合致する他の仮説があるかもしれませんが、今のところ提案されているものはありません。

本章の残りの部分では、恒星が太陽に及ぼす作用に関する潮汐力仮説と電気力仮説について詳細に検討する。潮汐力仮説については、これまで惑星の影響に関する議論においてこの分野のほとんどを占めてきたため、ここで検討する。電気力仮説については、これまで提唱されたものの中で最も優れていると思われるため検討するが、必然的に関係する広大な距離において電気力が重要な意味を持つかどうかは依然として疑問である。両仮説の議論は必然的に多少専門的になり、一般人よりも天文学者向けの内容となるだろう。本書の必須部分ではない。なぜなら、太陽が地球に及ぼす影響という主要論点とは関係がないからである。ここでこの仮説を取り上げるのは、最終的には地質時代における太陽活動の変化という問題に取り組まなければならないためである。

以下の議論の天文学的部分では、ジーンズ[117]の宇宙の運動の数学的分析という素晴らしい試みに倣います。ジーンズは天体を5つの主要なタイプに分類しています。(1) 渦巻星雲。これは一部の天文学者によって考えられています。 我々の銀河系と同様に形成途中のシステムであると考える者もいれば、銀河系や天の川銀河から銀河宇宙と呼ばれるものの限界をはるかに超えた、はるか遠くにある独立した宇宙であると考える者もいる。(2) 惑星状星雲と呼ばれる、より小型の星雲。これらは銀河系部分に位置し、将来恒星や太陽系となるかもしれないものの初期段階であると考えられる。(3) 連星系または多重星。これらは非常に多く存在する。天空の一部では、これらの星が恒星の50%、あるいは60%を占め、銀河系全体では「3分の1」を占めていると思われる。(4) 星団。これらは約100の星団で構成され、各星団内の恒星はほぼ同じ速度で同じ方向に一緒に運動している。渦巻星雲と同様に、一部の天文学者はこれらが銀河系の限界の外側にあると考えているが、これは決して確実ではない。(5) 太陽系。ジーンズによれば、これは他に類を見ないものであるようだ。これは、渦巻星雲、惑星状星雲、連星、星団を説明する一般的な数学理論には当てはまらない。太陽が他の恒星に接近することで生じる潮汐力の乱れのような、特別な説明を必要とするように思われる。

ジーンズの研究の中で特に我々が関心を寄せるのは、他の恒星が太陽に接近し、重力や電気的な影響を顕著に及ぼし、太陽の大気に擾乱を引き起こす確率に関する研究である。もちろん恒星も太陽も動いているが、回りくどい表現を避けるため、ここではこのような相互接近を単に太陽の接近と呼ぶことにする。我々の現在の目的にとって最も基本的な事実は、ジーンズの次の言葉に要約できるだろう。彼は「ほとんどの恒星は他の系による相当な擾乱を受けた証拠を示している。我々の太陽系がそうであるべき理由はない」と述べている。 ジーンズは、太陽と他の恒星がどの程度接近するかという確率について、ある程度の見当をつけることのできる注意深い計算を行っている。もちろん、こうした計算はすべて、ある仮定に基づいている必要がある。ジーンズの仮定は、接近の確率を可能な限り大きくするものである。例えば、彼は太陽の進化の全期間を5億6000万年としているが、天文学者や地質学者の中には、その数字を10倍かそれ以上高く見積もる人もいる。とはいえ、ジーンズの仮定は、少なくとも、合理的な天文学的結論に基づいて予想できる規模のオーダーを示している。

太陽黒点に関する惑星仮説によれば、木星が太陽に最も近い時と最も遠い時における木星の影響の差が、太陽黒点周期、ひいては地球の黒点周期の開始に主要な要因となる。気温で測った太陽黒点の極大期と極小期の気候差は、最終氷期と現在の気候差の少なくとも20分の1、おそらく10分の1に相当すると思われる。したがって、木星が太陽から最大距離と最小距離に及ぼす影響の差の20倍もの重力または電気的な要因をもたらす天体は、その影響が十分長く続くならば、氷期を引き起こすと考えられる。もちろん、他の惑星も木星の影響と相乗効果を発揮するが、ここでは簡略化のため他の惑星は考慮しない。木星が太陽に及ぼす潮汐影響の極大期と極小期の差は、木星の平均影響の29%に相当する。電気的な仮説によれば、対応する差は約 19 パーセントです。静電作用は距離の 3 乗ではなく 2 乗で変化するためです。 木星の現在の潮汐力の 4 倍の作用を持つ天体が、木星から太陽までの平均距離に配置されると、太陽の黒点の最大と最小の差の 20 倍も太陽の大気が乱され、地球に氷河期が生じる可能性があると仮定してみましょう。

この仮定に基づく最初の課題は、目に見える星であれ暗い星であれ、恒星が太陽に接近して木星の4倍の潮汐力効果を生み出す頻度を推定することです。目に見える星の数は既知、あるいは少なくとも十分に推定されています。冷えた暗い星については、アレニウスは明るい星の100倍の数は存在すると考えていましたが、3倍か4倍以下だと考える天文学者はほとんどいません。ハーバード天文台のシャプレー博士は、この問題に関する新たな調査から、最大でも8倍か10倍程度であろうと述べています。ここでは9が正しいと仮定しましょう。これまでの測定によると、目に見える星の平均質量は太陽の約2倍、つまり木星の約2100倍です。星間の距離は数百例測定されており、したがって、与えられた体積の空間に目に見える星と見えない星を合わせて平均していくつの星が含まれているかを推定することができます。この根拠に基づき、ジーンズは、目に見える恒星が太陽から海王星までの距離の2.8倍、つまり約80億マイル以内に近づく確率は300億年に1回しかないと推定している。目に見えない恒星を含めると、その確率は30億年に1回となる。しかし、木星の4倍の潮汐力を発生させるには、平均的な恒星が太陽から約40億マイル以内に近づく必要があり、その確率は120億年に1回しかない。この邪魔をする恒星は この衛星は海王星よりも太陽からわずか40パーセントしか離れておらず、ほぼ太陽系内を通過することになる。

ジーンズは、太陽と恒星の接近頻度は現在よりも遥かに高かったと主張していますが、ここで示した数値は潮汐仮説をほとんど裏付けていません。実際、この仮説はジーンズを退けているようです。ジーンズは、天文学的事実と矛盾しない範囲で恒星の接近頻度を高く仮定していることをご承知おきください。明るい恒星1つにつき暗い恒星9つと仮定しましたが、これは控えめな見積もりかもしれません。また、氷河期を引き起こすのに十分な太陽大気の擾乱は、木星が太陽に最も近いときと最も遠いときの影響の差のわずか20倍の潮汐効果によって生じると仮定しましたが、私たちの計算では実際には13倍にまで減少しています。これらの有利な仮定をすべて考慮すると、ここで述べたような恒星の接近の可能性は、現在120億年に1回しかありません。しかし、地質学的時間の多くの推定によれば、1億年以内に、そしてほぼ確実に10億年以内に、少なくとも6回の氷河期があった。

ジーンズのデータ​​を用いることで、潮汐仮説にはもう一つ、同様に克服できない難題が浮上する。40億マイルは天文学者の目には非常に短い距離である。その距離では、太陽の2倍の大きさの恒星が太陽よりも強く外惑星を引きつけ、捕獲してしまう可能性がある。恒星が太陽から40億マイル以内に接近すれば、すべての惑星の軌道は大きく歪むだろう。もしこれが地質学者が知るすべての氷河期を引き起こすほど頻繁に起こっていたとしたら、惑星の軌道はほぼ円形ではなく、強い楕円形になっていたはずだ。考慮すべき点は ここで述べたことは、太陽擾乱の潮汐仮説に非常に強く反対しており、これ以上検討する価値はほとんどないように思われる。

さて、電気仮説について考えてみましょう。ここでは、潮汐仮説とは根本的に条件が異なります。第一に、物体の静電効果はその質量とは無関係で、表面積に依存します。つまり、半径の2乗に比例して変化します。第二に、電子の放出は指数関数的に変化します。高温で輝く星が低温の黒体と同じ法則に従うとすれば、電子の放出は他の種類のエネルギーの放出と同様に、絶対温度の4乗に比例して変化します。言い換えれば、他の点では同じ2つの黒体があり、一方が27℃、つまり絶対温度で300度、もう一方が600度だとします。一方の温度は他方の2倍ですが、静電効果は16倍になります。[118]第三に、電子の数は 特定の物体に到達する風速は、潮力の場合のように距離の 3 乗に反比例して変化するのではなく、距離の 2 乗に反比例して変化します。

これら3つの原理を用いて星の影響を計算するためには、星の直径、距離、温度、そして数を知る必要がある。距離と数は、既に引用したジーンズの計算で示されているものと安全に解釈できる。直径に関しては、これまでに行われた星の測定から、平均質量は太陽の約2倍であることがわかった。シャプレー[119]が二重星の運動から推定した平均密度は、太陽密度の約8分の1である。したがって、平均直径は太陽の約2.5倍となる。暗い星については、便宜上、明るい星の10倍の個数があると仮定する。また、暗い星の直径は太陽の半分と仮定する。なぜなら、暗い星は冷たいため比較的密度が高いはずであり、温度は木星の温度と同じであるからである。

木星については、木星の4倍の効力を持つ天体、つまり半径が2倍の天体が太陽を乱し、氷河期を引き起こすという以前の仮定を続ける。それは、太陽の約20倍の静電効果を生み出すだろう。 これは現在、木星の影響が最大と最小のときの違いに関係していると思われる。木星の温度も考慮に入れなければならない。木星は密度が低く、水の約 1.25 倍しかないため、高温であると考えられる。しかし、Moulton [120]が述べているように、木星の影は黒く、衛星は太陽以外の光をまったく受けていないため、おそらく明るくはないと思われる。したがって、約 600 °C、つまり絶対温度で約 900 °C は、電子が放出される冷たい外層に合理的に割り当てられる最高温度であると思われる。太陽の温度については、絶対温度で約 6300 °C という一般的な推定値を採用する。他の恒星の温度は、もちろん大きく異なるが、平均すると同じであるとする。

ジーンズの太陽と恒星の接近確率計算法を上記の仮定に適用すると、表5に示すような結果が得られる。これに基づくと、電気的仮説に関する限り、暗黒星の重要性は無視できるほど小さいように思われる。たとえ明るい星の10倍の数が暗黒星であったとしても、そのうちの一つが太陽に接近し、想定される太陽大気の擾乱を引き起こす確率は1300億年に1回しかないと思われる。一方、もし目に見える恒星のすべてが太陽と同じ大きさで、太陽と同じくらい高温だとすると、その電気的影響は、その大きさから想定される暗黒星の4倍、温度から2401倍、つまり約1万倍になる。このような条件下では、氷河期を引き起こすような接近の理論的な確率は1億3000万年に1回である。もし平均的な目に見える恒星が太陽よりもやや低温で、 事実の通り、半径が約2.5倍になると、その確率は3800万年に1回にまで上昇する。我々の仮定を少し、そして全く合理的に変更すれば、この最後の数字は500万か1000万にまで減るだろう。例えば、氷河期の地球の平均気温は現在よりも10℃低かったと仮定されているが、その差はわずか6℃だったかもしれない。また、電子が放出される木星の外層大気の温度は、絶対温度900℃ではなく、500℃か700℃に過ぎないかもしれない。あるいは、平均的な恒星の直径は太陽の2.5倍ではなく、5倍か10倍かもしれない。しかしながら、これらはすべて今のところは無視してよいだろう。重要な点は、仮定が保守的な側に傾いたとしても、結果は電気仮説を可能性の範囲内に収める桁違いの大きさであるのに対し、同様の仮定では、120億年に一度しか接近しない潮汐仮説はそれらの限界をはるかに超えているということです。

表5のベテルギウスの数値は興味深い。1920年12月に開催されたアメリカ科学振興協会の会合で、マイケルソンはオリオン座のこの明るい星の両側から来る光の干渉を測定することで、ウィルソン山の観測者が、この星の直径が約3億1800万マイル、つまり太陽の250倍であるという、他の3人の権威による最近の推定を裏付けたと報告した。もし他の星が、わずか10年か20年前の推定をこれ​​ほど大きく上回るのであれば、目に見えるすべての星の平均直径は太陽の何倍にもなるはずだ。表のセクションDにおけるベテルギウスの低い数値は、もしすべての星がベテルギウスと同じくらいの大きさであれば、いくつかの星が太陽の大気に深刻な擾乱を引き起こすほど近くにいる可能性が十分にあることを意味している。しかしながら、 ベテルギウス型巨大赤色星の温度を考えると、それらの星が特定の電気的効果を生み出す距離は、我々が想定する平均的な星が同じ効果を生み出す距離の約5倍に過ぎない。これはもちろん、 白熱体からのエネルギー放射は、黒体からの放射と同じ比率で温度に応じて変化します。この仮定が多少真実から外れているとしても、赤い星の温度は白い星の温度に比べて低いため、星の大きさによって生じるはずの電気的効果の差がかなり小さくなることはほぼ確実です。

表5
恒星接近の理論上の確率
1
暗黒星 2
太陽 3
平均的な星 4
ベテルギウス
A. おおよその半径（マイル単位）。 430,000 860,000 2,150,000 218,000,000
B. 絶対零度を超えると想定される温度 900℃ 6300℃ 5400℃ 3150℃
C. 氷河期を引き起こすほどの太陽の擾乱を引き起こすと考えられる恒星のおおよその理論上の距離（数十億[121]マイル）。 1.2 120 220 3200
D. すべての恒星が特定の種類であった場合、氷河期を引き起こすのに十分近づく平均間隔。年 130,000,000,000 [122] 130,000,000 38,000,000 70万
これまで、恒星が地球に氷河期を引き起こすほど太陽を乱す距離を推定する試みにおいて、私たちは恒星の大きさと温度のみを考慮してきました。大気がどの程度乱されるかは考慮されていません。しかし、太陽の場合、これは最も重要な要因の1つであるようです。太陽黒点の磁場は、太陽全体の磁場の50倍から100倍も強いことがあります。磁場の強さは、太陽大気中の電流の強さに依存しているように見えます。しかし、太陽黒点の強度、そして推測すると電流の強度は、木星や他の惑星の電気的作用に依存している可能性があります。同様の推論を恒星に適用すると、二重星の電気的活動は、太陽のような孤立した恒星のそれよりもはるかに大きいのではないかという疑問がすぐに生じます

この推論が正しいとすれば、あらゆる二重星の大気は、太陽の大気が最も乱れている時でさえ、はるかに激しい乱れを生じているはずだ。例えば、太陽が100万マイルの距離に同じ大きさの伴星を伴っているとしよう。これは、多くの既知の二重星とよく似ている。また、一般物理法則に従って、二つの太陽が互いに及ぼす電気的影響が、その4乗に比例するとしよう。 温度のべき乗、半径の二乗、距離の逆二乗です。そうすると、それぞれの太陽が他の太陽に及ぼす影響は、木星が太陽に及ぼす現在の電気的影響の600億（6 × 10 10）倍になります。このような太陽のペアが、遠くにある他の天体の電位に及ぼす正味の影響について、これが何を意味するのかは推測するしかありません。注目すべき事実は、二重星の電気的条件は、太陽のような単一の星のそれとは根本的に異なり、はるかに強力であるはずだということです。

この結論は重大な意味を持つ。現在、太陽から約100兆マイル（天文学者の言うところの5パーセク）、すなわち16.5光年以内に20個以上の恒星が存在することが知られている。表5で用いられた仮定によれば、平均的な単一の恒星が約3200億マイル以内に近づくと、太陽に氷河作用を引き起こすのに十分な影響を与えることになる。しかし、もしその恒星が二重星であれば、太陽よりもはるかに大きな電気容量を持つ可能性がある。そうなれば、相当に遠い距離でも氷河作用を引き起こすことができるだろう。現在、太陽から約25兆マイル（4.3光年）離れた最も近い恒星であるアルファ・ケンタウリと、全天で最も明るい恒星であるシリウスは、約8.5光年（50兆マイル）離れている。もしこれらの星が単独の星で、直径が太陽の3倍で、アルファ・ケンタウリの約50倍の距離にあるベテルギウスと同じ温度だとしたら、これら3つの星が太陽に与える影響の相対的な大きさは、およそベテルギウス700、アルファ・ケンタウリ250、シリウス1となるでしょう。しかし、アルファ・ケンタウリは3倍、シリウスは2倍であり、どちらもベテルギウスよりもはるかに高温です。したがって、アルファ・ケンタウリ、さらにはシリウスでさえ、ベテルギウスよりもはるかに大きな影響を与える可能性があります。

アルファケンタウリの2つの主要構成要素は分離している 太陽からの平均距離は約 22 億マイルで、これは海王星から太陽までの距離よりいくらか短い距離です。3 つ目の、そしてはるかに暗い恒星は、これまでに測定された中で最も暗い恒星の 1 つであり、はるか遠くからそれらの周りを回っています。質量と明るさの点で、この 2 つの主要構成要素は太陽とほぼ同じであり、それらの半径についても同様であると仮定します。すると、上記の仮定に従うと、それらが電気的に相互に干渉する効果は、木星が太陽に及ぼす総影響の約 10,000 倍、つまり氷河期を生み出すために必要であると仮定されている効果の 2,500 倍になります。表 5 で既に見たように、私たちの仮定に従うと、氷河期を引き起こすには、太陽のような単一の恒星が太陽系から 1,200 億マイル以内、つまり 1 光年の 2 パーセント以内に接近する必要があります。同様の推論過程から、もしアルファ・ケンタウリの二つの主要部分の相互電気的励起が、第三の部分とは無関係に、木星による太陽の見かけの励起に比例するならば、アルファ・ケンタウリは太陽の 5000 倍の効力を持つことになると思われる。言い換えれば、もしアルファ・ケンタウリが太陽から 8,500,000,000,000 マイル、つまり 1.4 光年以内に来たら、電気的状態を大きく変化させ、氷河期を引き起こすだろう。その場合、アルファ・ケンタウリは現在非常に近いため、地球に氷河期を引き起こすのに必要な効果の約 6 分の 1 に等しい撹乱効果をもたらすことになる。シリウスや、おそらくはより近く、より明るく、あるいはより大きな他の恒星も、太陽の大気の電気的状態にかなりの撹乱を引き起こす可能性があり、過去にははるかに大きな程度でそうしたか、将来そうする運命にあるかもしれない。したがって、太陽の擾乱に関する電気的仮説は、他の恒星に対する太陽の位置が地球の気候を決定する上で非常に重要な要素である可能性があることを示唆しているようです。

第15章
太陽の宇宙の旅

太陽の擾乱に関する電気的仮説の性質と、他の天体が太陽の大気に及ぼす可能性のある影響についてある程度理解できたので、天文学のデータと地質学のデータを比較してみましょう。地質学者が説明を求め、仮説が永続的に受け入れられるためには満たさなければならない5つの主要な点を取り上げましょう。それらは、(1) 氷河期が発生する間隔が不規則であること、(2) 氷河期が、時には数十万年も離れた時代に分割されていること、(3) 氷河期と氷河期の長さ、(4) 氷河期の大きな波に重なる小さな気候波の形で氷河期と歴史的脈動が発生していること、(5) 偉大な地質時代の中期だけでなく、最近の間氷期のいくつかにおいても、今日よりもはるかに穏やかな気候条件が発生していることです

1. ある氷河期から次の氷河期までの不規則な期間は、星の不規則な分布に対応しています。氷河作用が間接的に恒星の影響によるものである場合、氷河期は近い間隔で起こることもあれば、遠く離れていることもあります。平均間隔が1000万年だとすると、ある氷河期は3000万年以上、次の氷河期は10万年か20万年程度になるかもしれません。 シュヒャーヒャートによれば、氷河期または半氷河期気候の既知の期間はおおよそ次のとおりです。

氷河期の一覧
始生代
（地質時代の1/4、あるいはそれ以上）
氷河期は知られていない。
原生代
（地質時代の1/4）
a. カナダの原生代基底部付近に見られる最古の氷河期。証拠は広く分布している。
b. インド氷河期。時期は不明。
c. アフリカ氷河期。時期は不明。
d. オーストラリア、ノルウェー、中国における原生代末期の氷河期。
古生代
（地質時代の1/4）
a. 後期オルドビス紀（？）。ノルウェー北極圏に分布。
b. シルル紀。アラスカに分布。
デボン紀前期頃。南アフリカに分布。
d. ペルム紀前期。世界規模で非常に深刻。
中生代と新生代。
（地質時代の1/4）
ab. 中生代には明確に特定されたものはないが、（a）後期三畳紀、（b）後期白亜紀には寒冷期があり、少なくとも始新世初期には局所的な氷河期があったと思われる。
c. 更新世の激しい氷河期。
この表は興味深い考察を示唆しています。過去数十年にわたり、古代の氷河作用に大きな関心が寄せられ、地質学者たちはあらゆる年代の岩石を注意深く調査し、氷河堆積物の痕跡を探してきました。地球の大部分は中生代と新生代の堆積物で覆われており、それが現在の氷河を形成しているにもかかわらず、 地質学上の時間の最後の四半期においては、実際の氷河作用の兆候は大更新世のものと、中生代末または新生代初頭のいくつかの局地的な現象のみである。三畳紀後期からジュラ紀前期にかけては、気候が厳しかったようであるが、氷河作用を実証するティライトは見つかっていない。その前の四半期、すなわち古生代においては、ペルム紀の氷河作用は更新世の氷河作用よりも、デボン紀の氷河作用は始新世の氷河作用よりも激しく、オルドビス紀の低温の証拠は三畳紀末のそれよりも強力である。古生代の岩石が覆う領域が後の時代の岩石よりもはるかに狭いという事実を考慮すると、3 回の古生代の氷河作用は氷河作用の相対的な頻度を示しているように思われる。原生代に遡ると、高度に発達した氷河期が2つ、あるいは4つ存在した証拠が発見されたことは驚くべきことです。原生代のインド氷河期とアフリカ氷河期はまだ年代が確定していないため、他の氷河期と同じ年代ではないと断言することはできません。しかし、2つという数字でさえ驚くべきものです。なぜなら、原生代の岩石のほとんどは、氷河起源の証拠となる可能性のあるものが失われるほどに変成作用を受けているだけでなく、その時代の岩石は古生代、さらには中生代や新生代の岩石よりもはるかに狭い範囲を占めているからです。このように、地質時代の最後の4分の3の記録は、もしあらゆる時代の岩石が後の時代の岩石と同じくらい豊富で、研究が容易であれば、地球史の始まりに向かって遡るにつれて、氷河期の頻度が増加していることがわかるだろうことを示唆しています。これは興味深いことです。なぜなら、ジーンズは、星々が接近する可能性は現在よりも過去の方が高かった可能性が高いと考えているからです。この結論は、我々の宇宙が 渦巻星雲のように、初期段階では様々な星の軌道がほぼ円形をしています。ジーンズは、このような場合、ある天体が他の天体を引き寄せ合う力によって、軌道は徐々に大きくなり、楕円形になっていくことは確実だと考えています。したがって、時が経つにつれて星はより広範囲に分布し、接近の可能性は減少します。もしこれが正しいとすれば、天文学理論と地質学の結論が一致していることから、少なくとも両者は対立していないことが示唆されます。

この点に関しては、地質学上の最初の四半世紀だけでなく、最後の四半世紀も考慮する必要がある。始生代には、氷河作用の証拠はまだ発見されていない。これは、地質学的事実が天文学的理論を反証していることを示唆している。しかし、初期の地質時代に関する我々の知識は極めて限られており、その限界があまりにも限られているため、始生代における氷河作用の証拠の欠如は、おそらく何ら重要ではないだろう。始生代の岩石は、地球の陸地表面のごく一部について詳細に研究されてきた。さらに、それらは高度に変成されているため、たとえ氷河堆積物が存在したとしても、それを認識するのは難しいだろう。第三に、星雲仮説と微惑星仮説の両方によれば、地質学史の最初期には、地球内部は現在よりも幾分暖かく、地表は伝導、溶岩流、隕石の落下によって現在よりもさらに暖められていた可能性がある。もし始生代に地球が表面温度を数度上昇させるほどの熱を放出していたとしたら、その熱は下等生物の進化を阻むことはないものの、実質的に氷河期を完全に阻止していたかもしれない。これは気候変動を阻止するという意味ではなく、氷河によってその記録が保存されるほど極端な変化を阻止するという意味である。これは非常に興味深い。 地質学と天文学における将来の調査により、過去を通じて氷河期が半均一に分布していたことが示されるのか、あるいは、古代から現在に至るまで氷河期の頻度が多かれ少なかれ規則的に減少していたことが示されるのかを確認する。

2. 更新世の氷河期は少なくとも4つの時期に分けられ、ペルム紀には少なくとも1つの間氷期が確実に存在したと思われ、また場所によっては氷河期と非氷河期の交代から9つの時期があったことが示唆される。その他の氷河期については、証拠はまだ明確ではない。周期性の問題は極めて重要であり、ほとんどの氷河期仮説を覆すものである。実際、仮説の提唱者が近年確立された事実を知っていたならば、ほとんどの仮説は提唱されることはなかっただろう。二酸化炭素仮説は、地質学的に急速な気候変化を念頭に置いて構築された唯一の仮説である。この仮説は周期性の事実を先行するどの仮説よりも確かによく説明しているが、それでもなお、気象の変化から氷河期に至るまでのあらゆる程度の変動が、互いに段階的に変化していくという詳細な過程を説明できていない。

私たちの恒星仮説によれば、氷河期の集団が時折、近接して発生し、長い氷河期を形成することが予想される。これは、多くの恒星が、恒星が平行な軌道を描いて移動する星団または星団に属しているためである。良い例はヒアデス星団で、ボスは39個の恒星を特に注意深く研究した。[123]これらの恒星は、太陽から約130光年離れた中心の周りに集まっている。恒星自体は、直径約30光年の範囲に散らばっている。それらの平均距離は、太陽に近い恒星とほぼ同じだが、太陽に向かっている。 星団の中心では、星間の距離はやや接近している。39個の星全体がほぼ平行な軌道を描いて前進している。ボスは、80万年前の星団は現在の太陽から半分の距離しかなかったと推定しているが、おそらく最近の地質時代においては、それが最も近い距離だったと考えられる。この星団の39個の星すべては、モールトン[124]が述べているように、「太陽よりもはるかに大きな光力を持っている。最も小さい5つの星でさえ、その明るさは太陽の5倍から10倍であり、最も大きい星は、我々の太陽系の100倍の光力を持っている。それらの質量は、おそらく太陽よりもはるかに大きい」。もし太陽がこのような星団を通過すると、まず1つの星が、そして次にもう1つの星が、太陽の大気に大きな擾乱を引き起こすほどに接近する可能性がある。

3. 氷河仮説が破綻するもう一つの重要な点は、氷期の長さ、あるいはむしろ氷期を構成する各時代の長さである。最終氷期、すなわち更新世の氷河期において、アメリカとヨーロッパにおける証拠は、間氷期の長さにばらつきがあり、後期の氷河期は前期よりも短かったことを示している。チェンバリンとソールズベリーは、様々な権威ある研究結果を比較した結果、ある氷河期から次の氷河期までの間隔は漸減する系列を形成し、それはおおよそ次のように表せると推定している。16-8-4-2-1。ここで、1は後期ウィスコンシン氷河期、すなわち最終氷河期の最高潮から現在までの間隔である。ほとんどの権威ある研究は、後期ウィスコンシン氷河期の最高潮を2万年から3万年前と推定している。ペンクは、最終間氷期の長さを6万年、その前の間氷期の長さを24万年と推定している。[125] RTチェンバレンはすでに述べたように、 間氷期は平均して氷期の5倍の長さであったというのが一般的な見解です。様々な氷河期の実際の期間は、氷河期間の間隔ほど大きな比率で変化しなかったと考えられます。しかし、重要な点は、様々な期間の不規則性です。

恒星の電気的仮説と氷河期の長さの関係は、表 5 の C 列から推測できます。これによると、恒星が太陽を乱して氷河期を引き起こす可能性のある距離は、太陽のような小さな恒星の場合は 1200 億マイル、ベテルギウスの場合は 32000 億マイルにまで及びます。また、二重星の場合はこの数値が 100 倍になることもあります。このことから、恒星の影響が想定される最大値の 4 分の 1 に達する地点から、太陽の反対側の同様の地点まで恒星が移動するのにかかる時間を計算できます。この計算を行うにあたり、恒星と太陽が互いに近づく相対速度は秒速約 22 マイル、つまり年間 7 億マイルと仮定します。これは、既知のすべての恒星の平均移動速度です。表5の距離によれば、この値は約500年から約1万年までの範囲となり、二重星の場合は100万年に達することもあります。もちろん、太陽と高速で移動する恒星がほぼ直線的に接近している場合は比較的短い時間となるでしょう。一方、太陽と恒星がほぼ同じ方向に、ほぼ同じ速度で移動している場合は非常に長くなるかもしれません。後者は後者よりも一般的です。ここで重要な点は、他の多くの場合と同様に、このようにして得られた数値が適切な桁数であるように見えることです。

4. 後氷期の気候段階は非常によく知られており、ヨーロッパでは明確な名称が付けられている。その順序は すでに第 12 章で論じました。たとえば、デンマークとスカンジナビアの泥炭湿原で発見された化石は、ウィスコンシン氷河の終焉で大陸氷床が完全に消失して以来、ヨーロッパの気候が現在よりも明らかに温暖だった時期が少なくとも 1 回あったことを証明しています。氷河漂流物の真上には、現在のツンドラの植物相に相当する植物相があります。次に、白樺とポプラが優勢な森林植生の遺跡が続き、気候がやや温暖化していたことを示しています。3 番目に、マツが優勢な森林の形でさらに好ましい気候の証拠が続き、4 番目にオークが優勢な森林の形で、5 番目にドイツの黒い森の植物相に似た植物相が見られ、スカンジナビアの当時の気温が現在よりも明らかに高かったことを示しています。この第五の植物相は、冷涼で荒涼とした気候のわずかな再来によって現在の緯度まで押し戻され、再び南下しました。[126]中央アジアでは、後氷河期の証拠は、5つの異なるモレーンだけでなく、塩湖を取り囲む一連の隆起した砂州や、氷河のない乾燥地域の河岸段丘にも見られます。[127]

すでに見てきたように、有史時代だけでなく先史時代にも気候の変動はありました。例えば、紀元前12世紀または13世紀は、紀元前7世紀と同様に、現在とほぼ同じくらい穏やかだったようです。一方、紀元前1000年頃、キリストの時代、そして14世紀には、比較的厳しい時代がありました。したがって、紀元前1000年と14世紀の両方で、気候の変動が比較的穏やかだったようです。 気候の大小の脈動は規則である。気候変動に関するあらゆる仮説は、これらの脈動の周期を満たさなければならない。これらの条件は、ほとんどすべての気候変動仮説を困難にする問題を引き起こす。本仮説によれば、第12章で論じられているような地球の運動は、2つの天文学的要因と共存している可能性がある。1つは、既に万華鏡的と呼んだ星の位置の絶え間ない変化であり、もう1つは、星の大部分が二重星または多重星であるという事実である。ある星団の一つが太陽に接近し、大きな太陽擾乱を引き起こすと、他の多くの星が接近したり遠ざかったりして、小さな影響を及ぼす可能性がある。したがって、太陽が星団の近くにあるときはいつでも、地球は氷河期と関連しているかどうかは別として、多くの小さな気候の脈動や段階を示すと予想される。図4のカリフォルニアの樹木成長曲線に示されている歴史的な脈動は、星の運動が太陽の大気に影響を与える場合に予想されるような変化である。

既に述べたように、目に見える星の3分の1は二重星であるだけでなく、少なくとも10分の1は三重星、つまり多重星であることが知られています。多くの二重星では、2つの天体が互いに近接しており、非常に高速で自転しているため、太陽の大気中に周期性が生じるとしても、それは非常に短いものとなります。しかし、三重星の場合、3番目の星は通常、他の2つの星から互いの距離の少なくとも10倍離れており、その自転周期は数百年、数千年に及ぶこともあります。北極星座の実際の多重星を例に挙げましょう。ジーンズは、主星はほぼ接触し、互いに回転する2つの部分から成り立っていると考えています。 4日間で並外れた速度で移動する。もしこれが真実なら、それらは互いの大気を激しい混乱状態に保っているに違いない。はるか遠くにある3つ目の星は、この2つの星の周りを12年かけて公転する。さらに遠くにある4つ目の星は、自身と他の3つの星の共通重心の周りを、おそらく2万年かけて公転する。さらに複雑なケースも存在するだろう。そのような系が、3万年から4万年にわたって太陽に顕著な影響を及ぼすような経路をたどると仮定しよう。その構成要素の変動する動きは、長さや強度の大小を問わず、あらゆる種類の変動を示す複雑な一連の周期を生み出すだろう。このように、氷河期の多様で不規則な段階や有史時代の脈動は、太陽が多重星に接近するという仮説だけでなく、多数の星がそれほど顕著ではない接近と後退をするという仮説によっても説明できるかもしれない。これらに加えて、太陽が星雲を通過すると、長期間から短期間にわたるほぼ無限に複雑な一連の気候変化が発生する可能性がある。

5. 第8章で述べたように、現在のやや厳しい気候と、過去の概ね温暖な気候との対比は、地質学上の大きな問題の一つである。氷河期は遠い過去の出来事ではない。地質学者は一般的に、それが今もなお続いていることを認識している。グリーンランドと南極はどちらも、化石植物相が他の時期にはイギリスやニュージーランドと同じくらい温暖であったことを証明する緯度で氷床に覆われている。現在の氷河地域は、世界で最も嵐の多い2つの海洋地域の極地境界に位置しており、太陽低気圧仮説によれば氷が最も長く残ると予想される場所である。半氷河期とは対照的に、 現在の気候条件と比較すると、最終間氷期は非常に穏やかであったため、中央ヨーロッパでは人間だけでなくゾウやカバも繁栄していました。一方、古生代や中生代などの長い時代の中頃の以前の時代には、北極圏内でサンゴ、ソテツ、シダが繁茂していました。

太陽の擾乱に関する電気恒星仮説が十分に根拠のあるものであれば、これらの特異性を説明できるかもしれない。温暖な気候の時期は、太陽と地球が通常の静穏状態に戻ることを意味する。このような時期、太陽の大気は黒点、白斑、プロミネンス、その他の運動の兆候によってほとんど乱されていないと考えられ、米粒のような構造は太陽の模様の中で最も顕著なものと言えるだろう。このような時期の地球は、それに応じて低気圧性の嵐に見舞われることもないと考えられる。その場合、地球の風は貿易風や偏西風といった、純粋に惑星的な風である。降雨もまた、低気圧性というよりは惑星的な風である。降雨は、熱の影響で空気が上昇する赤道付近、山の風上斜面、あるいは海から冷たい陸地へ暖かい風が吹く地域などに降り注ぐ。

電気恒星仮説によれば、数億年にわたる温暖な気候の時代に支配的だった条件は、当時の太陽系が天空の星、特に二重星が稀か小さく、それに応じて電気的な擾乱が弱い場所にあったことを意味するに過ぎない。一方、今日、太陽は多くの星、その多くは大きな二重星にかなり近い。したがって、最終氷期の最盛期ほどではないにせよ、擾乱を受けていると考えられる。

この本の前の部分を読んでから 執筆時点では、シュレジンジャー博士の協力により、実際の天文年代と気候現象や太陽現象の年代を比較することで、電気恒星仮説を検証することができました。これを実現するために、シュレジンジャー博士と助手たちは、太陽に最も近い38個の恒星の位置、等級、運動、特にそれぞれの恒星が太陽に最も近づいた日付を示す表6を作成しました。日付が示されている列10では、マイナス記号は過去を、プラス記号は未来を示しています。シャプレー博士は親切にも列12を追加し、恒星の絶対等級（太陽の等級は4.8）を示し、列13ではそれらの光度または絶対放射（太陽の等級は1）を示しています。最後に、列14には、恒星が最小距離にあるときに、太陽が各恒星から受け取る有効放射を示します。この場合の1は、太陽のような恒星が1光年の距離にあるときに受ける影響です。

光、熱、電気放射など、あらゆる種類の放射は、露出面積に正比例して変化し、すなわち球面の半径の2乗に比例し、距離の2乗に反比例して変化することはよく知られています。黒体からの全放射は、既に述べたように、絶対温度の4乗に比例して変化します。白熱体からの光放射または電気放射がこれと全く同じ比率で変化するかどうかは定かではありませんし、光放射と電気放射が正確に同時に変化するかどうかもまだ定かではありません。しかし、それらは密接に関連しています。各恒星からの光は正確に測定されている一方で、電気放射に関する情報は得られないため、シャプレー博士の提案に従い、恒星の光度を全放射の最良の指標として使用しました。これは、伴星などの外部天体による擾乱をある程度考慮すれば、電気活動のおおよその指標となると考えられます。したがって、第14欄を設けました。

表6
既知の最大視差を持つ38個の恒星
（1）
赤経α1900 （２）
赤緯δ 1900 （3）
ビジュアルマガジン （4）
スペクトラム （5）
固有運動 （6）
視線速度
km/秒 （７）
現在の視差π （8）
最大視差 （9）
最小距離 光年 （10）最短距離
の時間

（11）最小距離における
マグニチュード
（12）
絶対
等級 （13）
明るさ （14）太陽からの最小距離における
有効
放射

グルームbr. 34 0時間12分7秒 +43°27′ 8.1 マ 2.89 + 3 0.28 0.28 11.6 – 4000 8.1 10.3 0.0063 0.000051
[128] ηカシオプス。 43.0 +57 17 3.6 F8 1.24 + 10 0.18 0.19 17.1 – 47000 3.5 4.9 0.91 0.003110
43.9 +4 55 12.3 F0 3.01 ….. .24 …. …. …. …. 14.2 0.00017 ……..
[128] κトゥカナイ 1 12.4 -69 24 5.0 F8 0.39 +12 0.16 0.23 14.2 -264000 4.2 6.0 0.33 0.001610
τ ケティ 39.4 -16 28 3.6 K0 1.92 -16 .32 .37 8.8 + 46000 3.3 6.1 0.30 0.003840
エリダニ座δ2 3 15.9 -43 27 4.3 G5 3.16 + 87 0.16 .22 14.8 – 33000 3.6 5.3 0.63 0.002960
[128]エリダニ座ε星 28.2 -9.48 3.8 K0 0.97 + 16 0.31 0.46 7.1 -106000 3.0 6.3 0.25 0.004970
[128] 40(0) 2エリダニ 4 10.7 – 7 49 4.5 G5 4.08 – 42 .21 0.23 14.2 + 19000 4.3 6.1 0.30 0.001470
コルドバ Z. 243 5 7 .7 -44 59 9.2 K2 8.75 +242 .32 .68 4.8 – 10000 7.6 11.7 0.0017 0.000074
ヴァイス 592 26.4 – 3 42 8.8 K2 2.22 ….. .17 …. …. …. …. 9.9 0.009 ……..
[128] α Can.Maj. (シリウス) 6 40 .7 -16 35 -1.6 A0 1.32 -8 .37 .41 8.0 +65000 -1.8 1.2 27.50 0.429000
[128] α カン. 最小 (プロキオン) 7 34.1 + 5 29 0.5 F5 1.24 – 4 0.31 .32 10.2 + 34000 0.5 3.0 5.25 0.051300
[128]フェドレンコ 1457-8 9 7 .6 +53 7 7.9 マ 1.68 + 10 0.16 0.16 20.4 – 24000 7.9 8.9 0.023 0.000055
グルームブリュ 1618 10 5.3 +49 58 6.8 K5p 1.45 – 30 0.18 0.23 14.2 + 69000 6.3 8.1 0.048 0.000238
ヴァイス 234 14.2 +20 22 9.0 … .49 ….. 0.19 …. …. …. …. 10.4 0.0057 ……..
ラランド 21185 57.9 +36 38 7.6 メガバイト 4.78 – 87 .41 0.76 4.3 + 20000 6.2 10.7 0.0044 0.000238
ラランド 21258 11 0.5 +44 2 8.5 K5 4.52 + 65 0.19 .22 14.8 – 20000 8.2 9.9 0.009 0.000041
12.0 -57 2 12.0 … 2.69 ….. 0.34 …. …. …….. … 14.7 0.00011 ……..
ラランド 25372 13 40 .7 +15 26 8.5 K5 2 .30 ….. 0.19 …. …. …. …. 9.9 0.009 ……..
[128] αケンタウリ 14 32.8 -60 25 0.2 G 3.68 + 22 0.76 1.03 3.2 – 28000 -0.5 4.6 1.20 0.117500
[128]うしかい座ξ 14 46 .8 +19 31 4.6 K5p .17 + 4 .17 .22 14.8 -598000 4.0 5.8 0.40 0.001815
[128]ラランド 27173 51.6 -20 58 5.8 Kp 1.96 + 20 0.18 0.19 17.1 – 36000 5.6 7.1 0.12 0.000412
ヴァイス 1259 16 41.4 +33 41 8.4 … .37 ….. 0.18 …. …. …. …. 9.7 0.011 ……..
ラカイユ 7194 17 11.5 -46 32 5.7 K 0.97 ….. 0.19 …. …. …. …. 7.1 0.12 ……..
[128] β 416 12.1 -34 53 5.9 K5 1.19 – 4 .17 .17 19.2 + 21000 5.7 7.1 0.12 0.000329
アルゲル
-0.17415-6 37.0 +68 26 9.1 K 1.33 ….. .22 …. …. …. …. 10.8 0.004 ……..
バーナード星 52.9 +4.25 9.7 メガバイト 10.30 -80 0.53 0.70 4.7 + 10000 9.1 13.3 0.0025 0.000114
[128] 70ペンス へびつかい座 18 0.4 + 2 31 4.3 K 1.13 ….. 0.19 …. …. …. …. 5.7 0.44 ……..
[128] Σ 2398 41.7 +59.29 8.8 K 2.31 ….. 0.29 …. …. …. …. 11.1 0.0030 ……..
ドラコニスσ 19 32.5 +69 29 4.8 G5 1.84 +26 .20 0.23 14.2 -49000 4.5 6.3 0.25 0.001238
[128]わし座α星（アルタイル） 45.9 +8.36 1.2 A5 .66 -33 .21 .51 6.4 +117000 -0.7 2.8 6.30 0.153600
[128]はくちょう座61番星 21 2.4 +38 15 5.6 K5 5.20 -64 0.30 0.38 8.6 + 19000 5.1 8.0 0.053 0.000715
ラカイユ 8760 11.4 -39 15 6.6 G 3.53 + 13 0.25 0.26 12.6 – 11000 6.6 8.6 0.030 0.000189
ε インディ 55.7 -57 12 4.8 K5 4.70 -39 0.28 0.31 10.5 +17000 4.6 7.0 0.13 0.001230
[128]クルーガー 60 22 24 .4 +57 12 9.2 … .87 ….. 0.26 …. …. …. …. 11.3 0.0025 ….
ラカイユ 9352 59.4 -36 26 7.1 K 6.90 +12 0.29 0.29 11.2 – 3000 7.1 9.4 0.014 0.000111
ラランド 46650 23 44.0 + 1 52 8.7 マ 1 .39 ….. .17 …. …. …. …. 9.9 0.009 ….
CGA 32416 59.5 -37.51 8.2 G 6.05 +26 .22 .22 14.8 -7000 8.2 9.9 0.009 0.000041
第14欄と、他の欄に示されている星の動きと距離に基づいて、図10が作成されました。これは、現在から7万年前と後、太陽が最も近い星から受け取る電気エネルギーのおおよその推定値を示しています。これは、表6で完全なデータが利用可能な26個の星に基づいています。他の12個の星を含めても曲線の形状は変わりません。なぜなら、それらの星のうち最大のものでさえ、どの部分も1%の約半分以上変化しないからです。また、実際に使用された26個の星のうち4個を除くすべてを省略しても、曲線は目に見えて変化しません重要な4つの恒星と、太陽に最も近い位置での相対的な光度は、シリウスが429,000、アルタイルが153,000、ケンタウルス座α星が117,500、プロキオンが51,300です。次の恒星の相対的な光度はわずか4,970で、この恒星と他の重要でない21個の恒星を合わせた光度はわずか24,850です。

図10は7万年以上過去や未来に繰り越されていません。これは、より遠い時代に太陽の近くにあった星が、既知の視差が最も大きい38個の星に含まれていないためです。つまり、それらの星はすでに遠ざかっているか、あるいはまだ図10に含めるのに十分近くないのです。実際、シュレジンジャー博士が強く強調しているように、現在はかなり遠く離れているものの、高速で移動する明るい星や巨大な星が存在する可能性があります。これらの星を図10に含めると、そこに示されている14万年の範囲内であっても、図10は変化します。しかし、これらの星がもたらす影響はせいぜい、主要な極大値の両側にある極小値を高める程度で、完全に消滅させることはないことはほぼ確実です。

図10を作成するにあたり、 二重星の考慮。22個の重要でない恒星を除くと、シリウスの伴星はシリウスよりも8～10等級小さく、プロキオンとアルタイルの伴星は明るい仲間よりも5等級以上小さいことがわかります。これは、暗い成分の光度が明るい伴星の1％以下であり、シリウスの場合は1％の100分の1にも満たないことを意味します。したがって、これらを含めても図10に目に見える影響はありません。一方、アルファ・ケンタウリでは、2つの成分はほぼ同じ等級です。このため、列14に示されているその星の有効放射は図10では2倍になっていますが、別の理由でさらに増加し​​ています。もう1つの理由は、太陽が地球に及ぼす電気的影響と惑星が太陽に及ぼす電気的影響に関する推論が正しいとすれば、これまで見てきたように、二重星は単独の星よりも電気的にずっと効果的であるはずだということです。同様の理屈で、たとえ距離が同じであっても、2つの明るい星が接近している場合、明るい星と非常に暗い星が接近している場合よりも、互いをはるかに強く励起するはずです。同様に、他の条件が同じであれば、三重星は二重星よりも電気的に励起されるはずです。したがって、図10を作成する際には、すべての二重星に2倍の重みが与えられ、アルファ・ケンタウリの各部分には、両方の部分が明るく、励起を助ける3番目の伴星があるため、さらに50%の重みが与えられます。

281ページ
図10. 星から推定した14万年間の気候変化。

電気恒星仮説によれば、アルファ・ケンタウリは、三重星で明るいだけでなく、すべての恒星の中で最も近く、かなり速く移動しているため、天空の他のどの恒星より​​も気候的に重要です。シリウスとプロキオンは太陽に対してゆっくりと移動しており、それぞれ秒速約11キロメートルと8キロメートルしか移動していません。その距離は最短で 星の大きさはそれぞれ 8 光年と 10.2 光年とかなり大きいため、太陽への影響はゆっくりと変化します。アルタイルの移動速度はより速く、秒速約 26 キロメートルで、最短距離は 6.4 光年であるため、太陽への影響はかなり急速に変化します。アルファ ケンタウリは秒速約 24 キロメートルで移動しており、最短距離はわずか 3.2 光年です。したがって、その影響は非常に急速に変化し、太陽から見た見かけの明るさの変化は、アルタイルの場合は 10,000 年間で最大約 30 パーセントに達し、シリウスの場合は 4 パーセント、プロキオンの場合は 2 パーセントです。大多数の恒星はプロキオンよりもさらにゆっくりと変化するため、その影響はほぼ均一です。おそらく 20 光年から 30 光年以上離れたすべての恒星は、太陽に実質的に変化しない量の放射線を送っていると見なすことができます。この範囲内にある明るい星が重要であり、その重要性は、星の近さ、運動速度、伴星の明るさと数に応じて増大します。したがって、図10では、アルファ・ケンタウリが最大の極大値を引き起こし、シリウス、アルタイル、プロキオンが組み合わさることで、過去から未来へと曲線が全体的に上昇します。

図10を地質学的に解釈してみましょう。5万年から7万年前の曲線の低い位置は、現在よりも明らかに穏やかな間氷期の気候を示唆しています。地質学者たちは、まさにその通りだと言っています。この曲線は、約2万8000年前に氷河期が最高潮に達したことを示唆しています。権威ある専門家たちは、最終氷河期の最高潮を2万5000年から3万年前としています。この曲線は、それ以降の気候の改善を示していますが、依然としてかなり厳しい気候が続いていることを示唆しています。北米とヨーロッパの氷河の後退、そしてグリーンランドと南極大陸における氷河の残存は、この解釈と一致しています。そして、この曲線は 気候の変化が依然として続いていることを示しており、これは歴史的変化に関する証拠と一致する結論です。

もしアルファ・ケンタウリが本当にそれほど重要なら、もし何らかの変化があるならば、その影響は太陽に明らかであるはずだ。この星の大気の活動はおそらく変動していると思われる。なぜなら、二つの構成要素の軌道離心率は0.51だからだ。したがって、81.2年の公転周期の間に、両者の距離は11億マイルから33億マイルの範囲にある。両者の距離は1388年、1459年、1550年、1631年、1713年、1794年、1875年に最小となり、1956年にも再び最小となるだろう。図11は太陽黒点の変動を示しており、太い水平線で示されているように、1794年と1875年は異常な太陽活動の期間のちょうど終わりにあたることがわかる。同様の活発な活動期は1914年頃に始まったようです。その期間が先行する2回の活動期の平均と等しいとすれば、1950年頃に終了することになります。14世紀には、既に述べたように、太陽活動が活発な時期が1370年から1385年にかけて、つまりアルファ・ケンタウリの2つの部分が最短距離に達する直前にピークに達しました。このように、3例、あるいは4例において、太陽の2つの部分が最も急速に接近し、大気が最も乱れ、電気放射が最も強かった時期に、太陽が異常に活発であったと考えられます。

太陽、ひいては地球に最も強い影響を与えると予想される恒星、アルファ・ケンタウリが最終氷期の絶頂期に太陽に最も近かったという事実、そして今日、太陽の大気が最も活発なのは、この恒星が最も乱れていると考えられる時期であるという事実は、おそらく重要ではないだろう。これは、その価値に応じて提示されている。その重要性は、それが何かを証明するという事実ではなく、電気恒星仮説を、仮説が立てられた当時は考えられなかった事実で検証しても矛盾が見出されないことにある。この問題が明確な結論に至るには、まだ膨大な天文学的研究が必要である。この仮説が確固たるものとなれば、地質学的時代後期の正確な年代を決定する上で、星を手がかりに利用できる可能性がある。もしこの仮説が反証されたとしても、太陽活動の変動の問題は現状のまま残るだけである。気候変動の原因と性質に関する本書の主要な結論には、この仮説は影響を与えないだろう。その価値は、新しい研究分野に注目を集める点にあります。

284ページ
図11. 1750年から1920年までの周期を示す太陽黒点曲線。

注：アスタリスクは、1810年と1913年の太陽黒点数の絶対極小期、および太陽黒点極大期が95度を下回らなかった2つの期間の中間年（1780年と1854年）を示しています。アルファ・ケンタウリが太陽の大気に影響を与えている場合、1957年頃に同様の期間の終わりが来ると予想されます。

第16章
地球の地殻と太陽
本書の論点は、はるか彼方へと逸れるかもしれませんが、最終的には地球と現在へと私たちを連れ戻します。これまでのページでは、極端な気候変動の時期は、山々の隆起や大陸の隆起といった地殻の大きな変動と密接に関連しているという事実について、幾度となく触れてきました。この関連性を説明しようとする際、一般的には現在よりも過去に目を向ける傾向がありました。そのため、いずれも困難を伴う3つの可能性の中から一つを選ぶことは、ほとんど不可能でした。第一に、地殻変動が気候変動を引き起こした可能性がある。第二に、気候変動が地殻変動を引き起こした可能性がある。そして第三に、太陽活動の変化、あるいはその他の外部要因が、両方のタイプの地球現象を引き起こした可能性がある。

地殻変動が気候の地質学的変化の主因であるという考えは、特に後氷期における気候変化の複雑さと急速さが明らかになるにつれ、ますます支持されなくなってきています。この考えは、地球の表面が、一見あり得ないほどの速度と容易さで上下動していることを意味します。火山活動を持ち出しても、問題はさらに明確になります。たとえ火山灰が頻繁に、そして完全に大気を満たしたとしても、その存在の有無がこのような特異な特徴を生み出すことはないでしょう。 氷河の局在、黄土の分布、そして地質時代の大部分における温暖な気候など、いくつかの可能性が挙げられます。しかしながら、他の二つの可能性がもたらす大きな困難さゆえに、多くの地質学者は依然として、直接的または間接的に、より大きな気候変動は主に地殻の変動と、地殻変動が大気に及ぼす反応によるものだと考えています。

気候変動自体が地殻変動の原因となる可能性は極めて低いため、真剣に調査した者は誰もいないようです。しかしながら、極端な気候現象が他の要因と連携して地殻の変形時期を決定する可能性があるかどうかという疑問を提起することは、価値のあることです。

第三の可能性については、気候変動と地殻変動の両方を太陽など外部要因に帰することは完全に論理的ですが、これまでのところこの点に関する証拠があまりにも乏しいため、そのような帰属は論点先取に過ぎません。もし天体が地球に接近し、その重力応力によって地殻変動が引き起こされた場合、すべての生命はおそらく絶滅するでしょう。太陽については、これまで多くの研究者がこの方向で示唆しているものの、地殻変動との関連を示す決定的な証拠は存在しません。本章では、これらの示唆をさらに深め、少なくとも研究する価値があることを確認していきます。

この研究の前提として、地殻変動と気候変動の一致は、時に考えられているほど絶対的なものではないことを指摘しておくべきだろう。例えば、中生代末期の大規模な地殻変動は、これまでのところ、広範囲にわたる氷河期を伴ってはいない。 気温は低下したようだ。また、中新世の激しい火山活動や地殻変動も極端な気候とは関連していなかった。実際、イチジク、パンノキ、木生シダなど、低緯度に生息する植物がグリーンランドで生育していたことから、地域による差異はほとんどなかったようだ。記録は失われているものの、中生代末期と中新世の両方で、気候が一時的に厳しかった可能性はある。一方、カークが最近アラスカで、間違いなく中期シルル紀の動物相を含む氷河堆積物層を発見したことは、これまでのところ地殻変動がほとんど見られなかった時期に氷河期が起こったことを示している。[129]したがって、気候変動と地殻変動は通常は同時に起こるが、別々に起こる場合もあると結論づけられる。

太陽低気圧仮説によれば、そのような状況は予想通りである。もし陸上の条件が氷河作用を禁じていた時代に太陽が特に活発であったならば、気候変動は依然として起こるだろうが、他の状況よりも穏やかで、岩石にはほとんど記録を残さないだろう。あるいは、中期シルル紀のアラスカ南部のように高緯度地域では氷河作用が起こり、他の地域では全く起こらない可能性もある。一方、太陽活動が非常に低調で大きな嵐が発生しなかった場合、中生代末期に起こったように、大陸の隆起と山脈の形成は氷床の形成なしに進行した可能性がある。氷河作用と広範囲にわたる陸地の出現時期が完全に一致していないことは、今日でも明らかである。なぜなら、更新世の氷河作用期と比べて、現在の陸地が著しく低くなっている、あるいは面積が小さくなっていると考える理由はないからだ。実際、多くの地域が隆起したことを示す証拠は数多く存在する。 それ以来、氷河期は拡大し続けています。しかし、現在の氷河期は更新世に比べるとはるかに規模が小さくなっています。この違いを陸地の変化に基づいて説明しようとすると、極めて困難です。大陸や山脈の形状や高度は、2万年から3万年の間、ほとんど変わっていないからです。しかし、現在の比較的穏やかな氷河期は、過去の不可解な間氷期と同様に、太陽の大気が地殻活動と調和して変化することもあるが、必ずしも常にそうであるとは限らないという仮定で容易に説明できます。

さて、気候変動と地殻変動の関連性という主要な問題に移りましょう。いつもの手法を用いて、今日何が起こっているのかを検証してみましょう。まず、現代において地殻変動が実際に起こっていることを示す主要な証拠の一つである地震が、太陽黒点と何らかの関連性を示しているかどうかを調べてみましょう。これを検証するために、ミルンの1800年から1899年までの破壊的地震カタログと、ウルフによる同時期の月ごとの太陽黒点数を比較しました。地震カタログは、編纂者の説明によれば、「地殻における地質学的に重要な変化を告げる地震、すなわち断層線の形成または伸長をもたらしたと考えられる地震をリストアップする試みである。これらの地震に伴う振動は、適切な機器を用いれば大陸全体、あるいは地球の全面にわたって記録できたであろう。小規模地震は除外し、古代および近代における大規模地震の数は追加した。除外の例として、1800年から1808年までの間（無作為に抽出した年）に、マレットのカタログには407件の記載がある。そのうち、構造的な損傷を伴った37件のみが残されている」と記されている。 ペリーやフックスなどの他のカタログも同様に扱われている。」[130]

このように厳選されたリストに掲載されている地震が太陽黒点と明確な関係を持つならば、太陽活動と地殻の地質学的変化の間にも同様の関係が存在する可能性、ひいてはおそらくその可能性が高いと言えるでしょう。地震と太陽黒点の比較結果を表7に示します。最初の列は太陽黒点数、2番目の列は1800年から1899年の1世紀において、それぞれの黒点数を持つ月の数を示しています。列Cは、黒点の程度が特定される月における地震の総数を示しています。重要な列である列Dは、太陽黒点の6つの条件それぞれにおける、月あたりの破壊的な地震の平均数を示しています。

表7

1800年から1899年までの破壊的な地震と太陽黒点の比較

A B C D E F
太陽黒点数 ウルフの表による月数 地震の数 月ごとの平均地震数 翌月の地震数 翌月の平均地震発生数
0-15 344 522 1.52 512 1.49
15～30 194 第1章 1.58 310 1.60
30～50 237 433 1.83 439 1.85
50～70 195 402 2.06 390 2.00
70～100 135 286 2.12 310 2.30
100以上 95 218 2.30 図9 1.84
D列の規則性は非常に高く、ここで扱っているのが現実の関係であることはほぼ間違いないと言えるでしょう。F列は、太陽の状態が与えられた後の1ヶ月間の地震発生件数の平均を示していますが、最後の項目を除いて、さらに規則性があります。

ランダムに選んだ 6 つの数字が任意の順序で並ぶ確率は 720 分の 1 です。つまり、D 列の規則性が偶然である確率は 720 分の 1 です。しかし、F 列は最後の項目を除いて D 列と同じくらい規則的です。D 列と E 列が独立していたとすると、両方の列の 6 つの数字が同じ順序になる確率は約 500,000 分の 1、それぞれの列の 5 つの数字が同じ順序になる確率は 14,400 分の 1 になります。しかし、この 2 つの列には多少の関連があります。というのも、大地震の余震はミルンの表には含まれていないものの、ある月にある地域で世界を揺るがすような地震が発生すると、翌月に他の地域で同様の地震が発生しやすい状況が生まれる可能性が高いからです。したがって、表 7 の配列がまったくの偶然である確率は 14,400 分の 1 未満、500,000 分の 1 を超えます。20,000 分の 1 や 100,000 分の 1 になる可能性もあります。いずれにせよ、それは非常に小さいので、太陽黒点と地震は直接的または間接的に何らかの形で関連している可能性が高いです。

太陽黒点と地震の関係を解明するには、相関係数という厳密な方法を用いるのが望ましい。しかし、記録が均一ではないため、今世紀全体にわたってこの方法を用いるのは不可能である。初期の数十年間の地震発生数は、後期の約4分の1に過ぎない。これはおそらく情報不足によるものだ。このことは、この方法を用いる上で何ら問題にはならない。 表7で用いられている方法は、太陽黒点の多い年と少ない年が19世紀全体を通してほぼ均等に分布しているためであるが、相関係数の方法は適用できない。1850年以降の期間では、記録はより均質的であるものの、完全に均質ではない。しかしながら、この後の数十年間においても、冬季の地震発生数は夏季よりも多く、50年間の月平均発生数は以下の通りであるという事実を考慮に入れる必要がある。

1月 2.8 5月 2.4 9月 2.5
2月 2.4 6月 2.3 10月 2.6
3月 2.5 7月 2.4 11月 2.7
4月 2.4 8月 2.4 12月 2.8
これらの月平均からの偏差と、同じ期間（1850年から1899年）の太陽黒点の月平均からの対応する偏差との相関係数は次のとおりです

同じ月の太陽黒点と地震: +0.042、つまり推定誤差の 1.5 倍。

特定の月の太陽黒点数とその月および翌月の地震数: +0.084、つまり推定誤差の 3.1 倍。

3 か月連続の太陽黒点と 3 か月連続の地震 (1 か月の遅れを許容)、つまり 1 月、2 月、3 月の太陽黒点と 2 月、3 月、4 月の地震、2 月、3 月、4 月の太陽黒点と 3 月、4 月、5 月の地震などを比較すると、+0.112、つまり可能性のある誤差の 4.1 倍になります。

これらの係数はいずれも小さいが、個々の事例数が600ヶ月と非常に多いため、誤差は大幅に減少し、±0.027または±0.028にとどまる。さらに、我々のデータの性質上、 太陽の変化と地球の運動には強い関連があるとしても、大きな相関係数は期待できない。第一に、すでに述べたように、地震のデータは厳密に均質ではない。第二に、平均して月に約2.5回の強い地震は、せいぜい地球の地殻の実際の動きを示す極めて不完全な指標にすぎない。第三に、太陽黒点は太陽の大気の活動を示す部分的かつ不完全な指標にすぎない。第四に、太陽活動と地震の関係はほぼ間違いなく間接的である。これらすべての条件を考慮すると、表7の規則性と、最も重要な相関係数が確率誤差の4倍以上に上昇するという事実から、太陽現象と地球現象が実際に関連していることはほぼ確実である。

さて、私たちは今、この関連性がどのように生じるのかという難問に直面しています。今のところ考えられる可能性は3つだけですが、それぞれに異論があります。これら3つの可能性に関係する主な要因は、熱、電気、そして大気圧です。熱については、簡単に触れずに済ませましょう。太陽活動が活発なとき、地球の表面は比較的冷たくなることを既に見てきました。理論的には、地球表面の温度がわずかに変化しただけでも、内部の深部まで温度勾配に影響を与え、ひいては体積変化を引き起こし、地殻変動を引き起こす可能性があります。実際には、地表の熱は深さ約6メートルで顕著な重要性を失い、その深さでさえ、太陽に対する地震の特徴である比較的迅速な反応を引き起こすほど速く作用しません。

2つ目の可能性は、太陽と地球の電気の関係に基づいています。太陽が活動しているとき、地球の大気の電位は わずかな変動はありますが、電気分解は起こりません。イオン化された溶液の2つの反対の点が反対の電荷を帯びている場合、電流が液体を流れ、電気分解が起こります。これにより物質が分離し、それぞれの極に近い部分の体積が変化することがよく知られています。地球内部のような高温の塊でも、同じプロセスが、それほど自由ではありませんが起こります。地球の2つの反対の電荷を帯びた極の間、あるいは巨大な大陸塊と海の下にあるより重い岩石の領域の間でさえ、内部電流が流れないのではないかという疑問が生じます。これは電気分解につながり、体積の差異、ひいては地殻の変動につながるのでしょうか？結果は太陽の変動と調和して変化するのでしょうか？ボウイ[131]は、地球の重力の強さと方向に関する数多くの測定値は、大陸や山脈の隆起が、単に圧力や地殻下の岩石の流動だけでなく、大陸下の岩石が相対的に大きな体積を獲得し、海底の岩石がその重量に比例して小さな体積を獲得するという、実際の体積変化によっても部分的に説明できるという仮定に基づいてのみ説明できることを示した。この体積変化が、地表下の深部における電流と関連しているかどうかという疑問が生じる。

この仮説には多くの反論がある。第一に、岩石中に電解分化の証拠はほとんどない。第二に、地殻の外側は導電性が非常に低いため、たとえ表面で高い帯電が起こっても、内部に大きな影響を及ぼすかどうかは疑わしい。第三に、何らかの原因による電気分解は、 ここで仮定したような軽微な原因は、極めてゆっくりとしたプロセスでなければならず、おそらく1、2ヶ月で目立った結果が出るには遅すぎるだろう。他の反論もこれら3つの反論と相まって、太陽の電気活動が地殻の運動に直接的な影響を及ぼす可能性は低いように思われる。

3 つ目の、つまり気象学的仮説は、気圧を太陽活動と地震の主な媒介要因とするものですが、一見すると、熱的仮説や電気的仮説と同じくらいありそうにありません。しかしながら、この仮説には、他の 2 つのケースではまったく見られない、ある程度の観測的裏付けがあります。地震の周期性に関する膨大な文献の中で、1 つの重要な事実が極めて明確に浮かび上がっています。それは、地震の数が季節によって変わるということです。この事実は、月別の地震発生頻度の表ですでに示しました。2 月は短い月であるという事実を考慮に入れると、12 月および 1 月から 6 月にかけて、大地震の頻度は規則的に減少します。ミルンの地震のほとんどは北半球で発生したため、これは冬に大地震が夏よりも約 20% 多く発生することを意味します。

表8

地震の季節的推移
デイヴィソンとノットによる

A B C D E F G
地域 制限日 ショック数 最大月 振幅 予想振幅
実際の振幅と
予想振幅の比
北半球 223-1850 5879 12月 0.110 0.023 4.8
北半球 1865-1884 8133 12月 0.290 0.020 14.5
ヨーロッパ 1865-1884 5499 12月 0.350 0.024 14.6
ヨーロッパ 306-1843 1961 12月 0.220 0.040 5.5
南東ヨーロッパ 1859～1887 3470 12月 0.210 0.030 7.0
ベスビオ地区 1865-1883 513 12月 0.250 0.078 3.2
イタリア：
旧トロモメーター 1872～1887年 61732 12月 0.490 0.007 70.0
旧トロモメーター 1876-1887 38546 12月 0.460 0.009 49.5
正常トロモメーター 1876-1887 38546 12月 0.490 0.009 52.8
バルカンなど 1865-1884 624 12月 0.270 0.071 3.8
ハンガリーなど 1865-1884 384 12月 0.310 0.090 3.4
イタリア 1865-1883 2350 12月（9月） 0.140 0.037 3.8
ギリシャのアーチ 1859-1881 3578 12月～1月 0.164 0.030 5.5
オーストリア 1865-1884 461 1月 0.370 0.083 4.4
スイスなど 1865-1883 524 1月 0.560 0.077 7.3
アジア 1865-1884 458 2月 0.330 0.083 4.0
北米 1865-1884 552 11月 0.350 0.075 4.7
カリフォルニア 1850-1886 949 10月 0.300 0.058 5.2
日本 1878-1881 246 12月 0.460 0.113 4.1
日本 1872-1880 367 12月～1月 0.256 0.093 2.8
日本 1876-1891 1104 2月 0.190 0.053 3.6
日本 1885-1889 2997 10月 0.080 0.032 2.5
ザキントス島 1825-1863 1326 8月 0.100 0.049 2.0
イタリア、ナポリ北部 1865-1883 1513 9月（11月） 0.210 0.046 4.6
東インド諸島 1873-1881 515 8月、10月、それとも12月？ 0.071？ 0.078 0.9
マレー語 1865-1884 598 5月 0.190 0.072 2.6
ニュージーランド 1869-1879 585 8月～9月 0.203 0.073 2.8
チリ 1873-1881 212 7月 0.480 0.122 3.9
南半球 1865-1884 751 7月 0.370 0.065 5.7
ニュージーランド 1868-1890 641 3月、5月 0.050 0.070 0.7
チリ 1865-1883? 316 7月、12月 0.270 0.100 2.7
ペルー、ボリビア 1865-1884 350 7月 0.480 0.095 5.1
この主題に関する最も徹底的な研究は、デイヴィソンによるものと思われます。[132]彼の結果はノットによって検討・拡張され、[133]ノットはシュスターの正確な数学的手法を用いて検証しました。彼の結果は表8に示されています。[134]ここで、北半球は まず、東インド諸島と赤道に近いマレー諸島、そして南半球が続きます。北半球では、事実上すべての極大期は冬に訪れます。列Dの25例中15例で12月、その他の6例で1月、2月、または11月が見られます。また、列Gの実振幅と期待振幅の比が4以上である25例中16例で、真の相関関係が示されています。一方、この比が3を下回るのは日本とザンテです。赤道のデータは北半球とは異なり、不確定です。東インド諸島では、顕著な極大期を示す月はなく、期待振幅が実際の振幅を上回っています。5月に極大期を示すマレー諸島でさえ、実振幅と期待振幅の比はわずか2.6です。南半球に目を向けると、南半球の冬月は北半球の冬月と同様に、極大期が顕著です。 南半球では、6例中5例で7月または8月に発生します。ここでは、実際の振幅と予想される振幅の比率は北半球ほど大きくありません。しかし、チリでは実質的に4、ペルーとボリビアでは5を超えており、南半球全体のデータでも同様です。

北半球と南半球における地震と季節の関係は、Knott の図 12 にまとめられています。北半球では、12 月から 6 月にかけて地震頻度が規則的に減少し、残りの期間に増加しています。南半球では、夏と冬に関しては同じ経過が見られ、最も地震が多い 8 月は冬に、最も地震が少ない 2 月は夏に訪れます。南半球では、地震活動が最も活発な冬の月は、最も活動の少ない夏の月よりも 100% 以上地震が多くなります。北半球ではこの差は約 80% ですが、この小さな数字になるのは、北半球のデータに、通常の条件が逆転している日本や中国など、特定の興味深く重要な地域が含まれているためです。[135]図 12 に赤道地域を含めれば、ほぼ直線になります。

地震と季節のつながりは非常に強く、その原因については意見が一致していないものの、地震学の研究者の間で疑問を抱く人はほとんどいない。気象学的仮説が唯一の論理的説明であるように思われる。[136] 十分なデータが入手できる場所では、地震は 最も多く発生するのは、気候条件により地球の表面に最も大きな荷重がかかるとき、あるいは荷重の変化が最も激しいときです。この荷重の主な要因は明らかに大気圧です。これは2つの方法で作用します。まず、冬に大陸が寒くなると圧力が高まります。平均して、海面の空気は1平方インチあたり14.7ポンド、つまり1平方フィートあたり1トン以上、1平方マイルあたり3000万トン弱の圧力で地球の表面に圧力をかけます。例えば、アジア大陸の1000万平方マイルにおいて夏と冬の大気圧の平均差が1インチであるということは、冬の大陸にかかる荷重は夏よりも約1000万トン重くなることを意味します。次に、嵐の通過による大気圧の変化は比較的急激で突然です。したがって、季節ごとの荷重の変動よりも、おそらくそちらの方が影響が大きいと考えられます。これは、地球の反応が地震の原因とされる太陽の活動に素早く追従しているように見えることからも示唆されます。激しい嵐の後に激しい地震が頻繁に発生するという事実からも、この現象は示唆されています。シュレジンジャー博士が示唆するように、「地震気象」は日本、中国、東インド諸島の台風地帯でよく使われる言葉です。熱帯ハリケーンでは、2時間で0.5インチ（約1.2cm）の気圧変化が頻繁に発生します。9月には 1885年11月22日、ベンガル湾のフォールスポイント灯台では、気圧計は6時間で約1インチ低下し、その後2時間強で1.5インチ近く低下し、最終的には2時間以内に5インチ上昇しました。気圧が5インチ低下すると、約200万トンの荷物が運び去られることになります。 陸地の1平方マイルごとに、それに対応する圧力の上昇が同様の荷重の追加を意味します。このような嵐、そして程度は低いものの他のすべての嵐は、まず何百万トンもの圧力を取り除き、次に再び圧力をかけることで、地球の表面に打撃を与えます。[137] これまで見てきたように、このような嵐は、太陽黒点の数が多いときには、他のときよりも頻度が高く、激しくなります。さらに、Veeder [138]がずっと前に示したように、太陽黒点と天候の関係を示す最も注目すべき証拠の一つは、広く離れた特定の高気圧領域での突然の圧力上昇です。世界のほとんどの地域で、冬は気圧が最も高く、Veeder のタイプの気圧変化が最も頻繁に起こる季節であるだけでなく、最も激しい嵐の季節でもあります。したがって、気象学的仮説は、地震は夏よりも冬に頻繁に発生すると予想することにつながります。しかし、中国沿岸部、そして日本の外洋側、そしてより熱帯性の高い地域では、夏に台風という形で主要な嵐が発生します。これらの地域では、夏に地震も最も多く発生します。つまり、どこを見ても、嵐とそれに伴う気圧の変化が最も頻繁かつ激しくなるのは、まさに地震が最も頻繁に発生する時期であるようです。

301ページ
図12. 地震の季節分布。(DavissonとKnottによる)
—— 北半球。—-
南半球。

雨、雪、風、海流などの他の気象要因も地震に何らかの影響を与える可能性がある。 地殻に荷重をかける能力を通じて。植生の出現も役立つかもしれない。しかし、これらの要因は嵐に比べれば重要性は低いようだ。高緯度や嵐の多い地域では、これらの要因のほとんどが一般に気圧と組み合わさって地殻の荷重に頻繁な変化をもたらし、特に冬季に顕著である。一方、低緯度では激しい嵐はほとんどなく、季節による気圧や植生の差は比較的小さく、雪は降らず、地下水の量もほとんど変化しない。これに伴い、地震には顕著な季節的分布がなく、一部の火山地域を除いて地震はまれであるように見えるという二つの事実がある。例えば、関係する地域に比例して、赤道アフリカと南米では地震の証拠はほとんど見られない。

気象条件と地殻変動の関連性の真偽を問う問題は非常に重要であり、あらゆる可能な検証を行うべきです。シュレジンジャー教授の提案により、私たちは非常に独創的な研究方法を検討しました。19世紀末の数十年間、非常に正確な緯度の長期にわたる観測によって、それまで疑われてはいたものの実証されていなかった事実が明らかになりました。それは、地球が軸を中心にわずかに揺れているということです。軸自体は常に同じ方向を指しており、地球が軸の周りを不規則にスライドするため、地球上のあらゆる部分の緯度は常に変化し続けます。チャンドラーは、このようにして生じる揺れは二つの部分から成り立つことを示しました。一つ目は、半径約15フィートの円周上の運動で、約430日で表されます。このいわゆるオイラー運動は、地球のゆっくりとした回転運動に似た、通常のジャイロスコープ的な運動です。 回転するコマ。これは純粋に天文学的な原因によるものであり、地上的な原因ではこれを止めたり、なくしたりすることはできません。周期は一定であるように見えますが、不可解な不規則性がいくつかあります。シュレジンジャー[139]が述べているように、この動きの通常の振幅は「約0.27ですが、近年2回、0.40に急上昇しました。このような変化は、地球が強い打撃を受けたか、あるいは同じ方向に向かう一連の比較的弱い打撃を受けたと仮定することで説明できます。」ヘルメルトが最初に示唆したこれらの打撃は、嵐による打撃に関する我々の提案を考慮すると、非常に興味深いものです。

極の2回目の移動は1年周期で、おおよそ最長半径が14フィート、最短半径が4フィートの楕円形を描きます。厳密に言えば、最大振幅が約0.20の年間周期があります。しかし、この周期は不規則に変化します。その結果、極は図13に示すように、地球表面上を螺旋状に移動するように見えます。この年間周期における極の特異な移動は気象学的原因によるものであると早くから示唆されていました。ジェフリーズ[140]はこの問題を徹底的に調査しました。彼は、季節に応じて地球表面のさまざまな部分から増加または減少する空気の重量について、ある合理的な値を仮定しています。また、降水量、植生、極地の氷、そして海洋の動きと関連した気温と気圧の変化の影響も考慮しています。そして、彼はすべての これらと、1907年から1913年にかけての実際の極の移動との関係は不明瞭である。極の特別な移動が特定の年の気象条件によるものだと断言するのは時期尚早であるが、ジェフリーズの研究は、気象学的要因、特に大気圧が、観測される不規則な移動を引き起こすのに十分であることを明らかにしている。わずかな移動は、地質学的断層の発生による岩石の移動や、海底地震による大波の押し寄せなど、他の様々な要因によっても発生する可能性がある。しかし、これまでのところ、これらの他の要因は、大気の動きによって生じる移動と比較すると、取るに足らないものである。この事実と、気象現象が極の何らかの移動を引き起こすという数学的確実性とが相まって、ほとんどの天文学者はジェフリーズの結論を受け入れている。彼らの例に従えば、大気圧やその他の気象条件の変化が、地球の位置を移動させるような打撃を与えるという結論に至る。 軸に対する通常の位置から数フィート離れています。

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図13 1890年から1898年までの極のさまよ。 （モールトンに倣って）

前述の推論が正しければ、オイラー運動における極が描く滑らかなジャイロスコープ円からの大きな、特に急激な逸脱は、異常な地震活動とほぼ同時期に発生すると予想される。これは、ミルン[141]が行い、ノット[142]がさらに詳しく述べた興味深い研究につながる。図13に示されているアルブレヒトによる極の不規則な螺旋運動の表現を例に挙げると、彼らは、地球の軸を基準とした運動方向が滑らかなオイラー曲線から逸脱する時期に、激しい地震が多数発生することを示している。彼らの結果の要約は表9に示されている。この表は、1892年から1905年の間に、図13の曲線が方向を変えた、あるいは10分の1年の間に10°未満しか偏向しなかった時期が9回あったことを示している。言い換えれば、これらの期間中、曲線はオイラー運動に従って本来あるべきほどには曲がっていなかったということである。そのような時期には、世界を揺るがす地震が179回発生しました。これは平均すると10分の1年あたり約19.9回に相当します。表9の他の行によると、10分の1年あたりの偏向が10度から25度の間だったケースは32件、25度から40度の間だったケースは56件です。これらの期間中、曲線はオイラー軌道に近いままで、世界を揺るがす地震の平均発生回数はわずか8.2回と12.9回でした。その後、偏向が大きくなったとき、つまり気象条件によって地球がオイラー軌道から大きく外れたとき、地震の発生回数は再び増加し、偏向が55度を超えると23.4回にまで増加しました。

表9

地震によるポールの軌跡のたわみ

たわみ たわみ回数 地震回数 平均地震回数
0～10° 9 179 19.9
10～25° 32 263 8.2
25～40° 56 722 12.9
40～55° 19 366 19.3
55度以上 7 164 23.4
この結論を別の方法で検証するために、シュレジンジャー教授の提案に従いました。教授の助言の下、オイラー運動を排除し、新たな一連の地震記録を、おそらく気象学的原因によって主に生じたと考えられる極の残りの運動と比較しました。この目的のために、国際地震委員会の後援の下で出版された、入手可能な唯一の年である1903年から1908年までの非常に詳細な地震記録を使用しました。これらには、地震計によって記録されたか、世界中のどこで直接観測されたかに関わらず、あらゆる種類の既知の地震が含まれています。各地震は、その激しさや次の地震の間隔に関わらず、同じ重みが与えられます。偏角はミルンが測定したのと同じように測定されましたが、オイラー運動が排除されているため、私たちの零点は、気象学的複雑さがない場合に支配的となるであろう通常の状態とほぼ等しくなります角度の大きさに応じて偏向を 6 つの等しいグループに分割すると、表 10 に示す結果が得られます。

表10

1903年から1908年にかけて発生した地震と、オイラーの定理に基づく地球の軸の投影曲線のずれの比較

平均偏向角
（1/10年ごとの10期間） 1日あたりの平均
地震発生数
-10.5° 8.31
11.5° 8.35
25.8° 8.23
40.2° 8.14
54.7° 8.86
90.3° 11.81
ここでは約2万回の地震が用いられており、結果はミルンの結果とほぼ一致しています。ただし、年数は異なり、地震の回数もはるかに少ないです。極の軌道が滑らかなジャイロスコープのオイラー軌道から約45°以内であれば、地震の回数はほぼ一定で、1日あたり約8回と1/4回です。しかし、角度が大きくなると、回数はほぼ50%増加します。このように、ミルン、ノット、ジェフリーズの研究は新たな調査によって裏付けられました。地震と地殻変動は、気象条件によって地殻にかかる荷重の急激な変化と何らかの形で関連しているようです

この結論は著者にとっても読者にとっても、あるいはそれ以上に驚くべきものである。この調査を始めた当初、私たちは重要な研究結果には全く信頼を置いていなかった。 気候と地震の関係。結局のところ、私たちはこの関係が密接かつ重要であると信じる傾向にあります。

しかし、気象条件が地震や地殻変動の原因であると考えるべきではありません。気象機関が地殻に加える荷重は1平方マイルあたり数百万トンにも達しますが、地殻が支えられる荷重に比べれば取るに足らないものです。しかし、現象の原因と機会との間には大きな違いがあります。厚いガラス板に徐々に張力が加わると仮定してみましょう。張力が十分にゆっくりと加われば、ガラスのように硬い素材であっても、最終的には壊れるのではなく曲がってしまいます。しかし、張力が高い状態でガラスを軽く叩いたとしましょう。軽く叩いた後に小さなひび割れが生じるかもしれません。小さなひび割れが続くと、小さなひび割れがあらゆる方向に広がる合図となるかもしれません。少し強く叩くと、ガラス板全体が突然、多くの破片に砕け散るかもしれません。しかし、ガラスを緊張状態に保ち、時間が経てば最終的にはガラスを曲げてしまう強い力と比較すると、どんなに強く叩いても、ほんの些細なことに過ぎないかもしれません。

地球全体は、鋼鉄とガラスの中間のような硬さをしています。岩石はこの点で高くそびえ立ち、その結果、折れることなく曲げることが困難であることは、よく観察される事実です。地球の収縮により、地殻は常に大きな歪みを受けており、その歪みは次第に大きくなります。この歪みは、堆積物が陸地から海域へと移動し、そこに厚い堆積層が形成されることによって増大します。このことから、アイソスタシー、すなわち地殻圧力の均衡化という理論が生まれました。この理論の重要な例として、 これは第11章で述べた海洋および赤道方向へのクリープです。そこでは、陸地が一旦高地まで隆起した場合、または地球の軸が収縮によって短縮して赤道付近の海洋隆起が増大した場合、あるいは潮汐力の減少によってその逆の現象が起こった場合、地球の外側の部分は完全なアイソスタシー調整の位置に向かってゆっくりとクリープするように見えることを見ました。もし太陽が地球に直接的あるいは間接的に影響を与えなかったとしたら、アイソスタシーやその他の地球上のプロセスによって地殻が徐々に変形し、地質学的な観点から見ても、陸地の形状や高さの変化は常にゆっくりと起こるはずです。したがって、侵食は通常、岩石が地表よりドーム状に隆起するのと同じ速さで除去できるはずです。もしそうなれば、山脈は稀か、あるいは知られていないものとなり、したがって気候のコントラストは、地殻変動が繰り返し山脈を形成するほど急速であった地球の実際の状況よりもはるかに顕著でなくなるでしょう。

自然の摂理は、アイソスタシーの力のこれほど緩やかな調整をほとんど許さない。地殻が収縮だけでなく、堆積物の移動や赤道隆起の緩やかな増減による荷重変化によっても緊張状態にある間、大気は多かれ少なかれ持続的に掘削過程を続ける。この過程の激しさは大きく異なり、その変化は気候のコントラストの激しさに大きく依存する。低気圧仮説の主要な概要が信頼できるとすれば、太陽大気の擾乱が地球に及ぼす最初の影響の一つは、嵐の激化である。これは、ほぼあらゆる気象現象の激しさの増大を伴う。しかしながら、地球の地殻に関する限り最も重要な影響は、明らかに急速かつ 激しい嵐が次々と急速に通過することで、激しい気圧の変化が生じる。それぞれの嵐は、緊張した地殻に小さな衝撃を与える。たとえロードアイランド州ほどの広さしかない地域で10億トンもの圧力変化をもたらすとしても、一回の衝撃は大した影響を及ぼさないかもしれない。しかし、このような衝撃が急速かつ不規則に続くと、地殻に亀裂が生じ、最終的には地球の収縮によって生じる応力によって崩壊する可能性がある。

嵐の強さ、特に嵐の発生地域の位置の変化がもたらすもう一つの、そしておそらくより重要な影響は、ある場所では侵食が加速し、他の場所では侵食が遅れることです。降雨量が大幅に増加すると、斜面の土壌がほぼ裸になり、植生の多くが枯死するほどの降雨量減少も同様の影響をもたらします。このような変化が急速に起こると、短期間のうちに特定の地域に厚い堆積物が集中し、地殻のアイソスタシー調整が乱される可能性があります。これは最終的に解消しなければならないような歪み状態を引き起こし、ひいては深刻な地殻変動を引き起こす可能性があります。侵食と堆積物の堆積による地殻の荷重変化は、地質学的な観点からどれほど急速であっても、気圧の変化による変化に比べれば緩やかです。気圧が1インチ低下すると、約5インチの岩石が削り取られることになります。最も好ましい状況下でも、数百万平方マイルの面積にわたって平均5インチの深さの岩石、あるいはそれに相当する土壌を除去するにはおそらく数百年かかるでしょう。一方、同量の空気を除去するには半日、あるいは数時間で済むかもしれません。このように、侵食と堆積は 気候変動によるものは、主に地殻応力を生み出すことによって地殻の変形に関与していると考えられるが、一方、嵐は、いわば鋭く突然の打撃を与える。

第10章で述べられているような、世界的に温暖な気候が長期間続き、収縮と潮汐による減速によって膨大な応力が蓄積されると仮定する。そして、突然の気候変化によって、陸地に堆積していた深層土壌が急速に移動し、それに伴い歪みが局所的に集中し、増加すると仮定する。また、頻繁かつ激しい嵐が、規模の大小を問わず、地殻を激しく叩く役割を果たすと仮定する。このような場合、最終的な崩壊はそれに応じて大きくなり、それはその後の地質時代においても明らかとなる。海底はさらに沈下し、大陸は隆起し、山脈は特に弱い線に沿って隆起する可能性がある。これが、歴史地質学において知られている地質時代の経緯である。このような動きを引き起こす力は、地球内部の収縮を取り囲む地殻にかかる重力である。しかしながら、気候変動によって重力が慣性を最終的に克服し、古い地質時代を終わらせ、新しい地質時代を開始する地殻変動の時期が時折決定される可能性はある。しかし、これは地殻が十分な歪みを受けている場合にのみ起こり得る。ローソン[143]が「弾性反発理論」の議論の中で述べているように、地震の根本原因と思われる地殻の突然の変動は、「歪みが限界まで蓄積された後にのみ発生し、…この蓄積は影響を受ける地域のゆっくりとした移動を伴う」。 大地震の間の長い期間に、そのような衝撃に必要なエネルギーが弾性圧縮として岩石に蓄えられている。」

地球全体がこのような緊張状態にある時に、激しい嵐の時期が訪れた場合、その緊張の突然の解放は地球規模の変化を引き起こし、気候をさらに変化させて極端化させ、太陽活動の擾乱による嵐が氷河期をもたらす可能性もある。同時に、火山活動が活発化すれば、氷河期への傾向にさらに拍車をかけることになるだろう。しかしながら、大陸氷床や顕著なアルプス氷床の形成を伴わずに、相当な規模の地殻変動が起こることも容易に起こり得る。あるいは、嵐の時期が始まる前に、他の要因によって既に地殻の緊張が大部分解放されていた場合、シルル紀中期に起こったように、地殻の顕著な変動を伴わずに、高緯度地域で氷河期を引き起こすほど気候が過酷になる可能性もある。

結論
ここで、地球の進化に関する研究を締めくくらなければなりません。その基本原則は、現在を正しく理解すれば、過去への完全な鍵が得られるというものです。この原則を指針として、私たちは多くの仮説に触れてきました。その中には、私たちの考え方全体にとって不可欠なものもあれば、そうでないものもあります。最初の主要な仮説は、地球の現在の気候変動は太陽大気の変化と相関しているというものです。これは本書全体の基調です。しかしながら、この仮説は十分に確立されているため、 それは仮説というより理論として位置づけられている。次に来るのは、太陽大気の変動が地球の気候に影響を及ぼす主な理由は、気温だけでなく大気圧の変動を引き起こし、それによって嵐、風、降雨量にも影響を及ぼすという仮説である。これも本書の残りの部分の重要な基盤の一つであるが、このサイクロン仮説は未だ議論の余地があるものの、強力な証拠に基づいているように思われる。これら二つの仮説は、別の仮説によってバランスがとれなければ、我々を誤った方向に導く可能性がある。そのもう一つの仮説とは、多くの気候条件が、陸地の形状と高度、大陸の結合度、海流の動き、火山活動、大気と海洋の組成など、純粋に地球的な原因によるというものである。太陽と地球の仮説を組み合わせることによってのみ、真実を認識することができるのである。最後に、本書の最後の主要仮説は、現在太陽活動が活発な時期に優勢な気候条件が十分に増幅され、十分な証拠のある特定の重要な陸上条件と相まって発生した場合、氷河期の顕著な現象のほとんどが生じるというものである。例えば、氷河期の局所性と周期性、黄土の形成、ペルム紀および原生代における低緯度地域における氷河期の発生といった不可解な状況を説明できる。これとは逆に、現在太陽活動が比較的停滞している時期に優勢な条件が強化され、つまり太陽の大気が現在よりも穏やかになり、地形や大気組成といった適切な陸上条件が優勢になった場合、地質学的に重要な時期の大部分で優勢であったと思われる穏やかな気候条件が出現するであろうというものである。 つまり、これまでのところ、本書の3つの主要仮説、すなわち太陽、サイクロン、そして地球の3つの仮説を一つにまとめた仮説と調和しない過去の気候の局面は存在しないように思われる。

主流の考え方の外には、いくつかの仮説が存在します。これらの仮説のいくつかは、主要な仮説のいくつかと同様に、主に『地球と太陽』で論じられていますが、本書では実践的な応用が示されているため、この最終要約に位置づけられています。これらの二次的な仮説はそれぞれが重要です。しかし、主要な結論を変えることなく、いずれか、あるいはすべてが真実ではないことが判明する可能性もあります。この点は強調しすぎることはありません。なぜなら、些細な仮説、さらには細部に関する意見の相違が、本論から注意を逸らしてしまう危険性が常に存在するからです。重要でない仮説の一つに、太陽の大気が地球の大気に熱的だけでなく電気的にも影響を与えるという考えがあります。この考えはまだ非常に新しいため、活発な議論の段階に入ったばかりであり、当然のことながら、多くの意見はこれに反対しています。本書の主目的には必要ではありませんが、太陽と他の天体との関係を扱う章では小さな役割を果たしています。また、気象学と天気予報の技術のさらなる発展にも重要な意味を持っています。もう一つの二次的な仮説は、太陽黒点は惑星によって動かされているというものです。その影響が重力によるものか、あるいはおそらく電気的なものか、あるいは他の何らかの原因によるものかは、現時点では問題ではありません。しかし、証拠の重みは電子放出を示唆しているように思われます。この問題は、地球の気候変動における熱と電気の相対的な役割の問題と同様に、今のところは脇に置いておきます。私たちが懸念しているのは、第三の仮説、すなわち、 もし惑星が太陽黒点の周期を本当に決定しているのであれば、たとえエネルギーを供給していなくても、太陽は宇宙を飛行する過程で、他の多くの天体から同様に繰り返し、より強い影響を受けてきたに違いありません。もしそうであれば、現在のような、しかし時には大きく増幅された気候変動は、太陽系が宇宙の他の部分に対して常に変化する位置によって生じたと考えられます。最後に、私たちの二次仮説の4つ目は、現在、地殻変動の日付は、嵐やその他の気象条件によって、最初は地球表面のある部分にかかる荷重が、次に別の部分にかかる荷重が絶えず変化することによって決定されることが多いという仮説です。こうして、過去数ヶ月間に地球のアイソスタシー殻に蓄積された応力が解放されます。同様に、過去に極端な嵐と急速な浸食が見られた時代は、地殻の大きな変動の日付を決定した可能性があります。この仮説は、二次的、あるいは非必須のグループの他の3つと同様に、まだ非常に新しいため、検証はまだ始まったばかりです。しかし、綿密な研究に値しそうです。

ここで論じたすべての仮説を、一次的なものも二次的なものも含め検証する上で、まず第一に必要なのは、はるかに膨大な量の定量的作業です。本書では、あらゆる仮説を統計的な観測事実によって検証しようと絶えず試みてきました。しかしながら、私たちはあまりにも多くの新境地を開拓してきたため、多くの場合、正確な事実はまだ得られておらず、また物理学、天文学、あるいは数学の専門家によってのみ適切に調査できる場合もあります。ほとんどの場合、次の大きなステップは、ここで想定されている力が、実際に観測結果を生み出すのに十分な大きさであるかどうかを確かめることです。たとえ、それらの力が単なる手段に過ぎないとしても、 地球と太陽の収縮によって生じるはるかに大きな力を解放する能力を持つこれらの恒星は、この小さな役割さえ果たせるかどうか、厳密に検証される必要がある。さらに、地震と気象条件、そして極の移動とのより徹底的な比較研究も、切実に求められている。最後に、極めて興味深く、希望に満ちた探求は、明るい恒星だけでなく、暗くて見えない恒星やその他の天体の位置と動きを決定し、それらが過去と未来の様々な時期に太陽、ひいては地球に及ぼす影響の大きさを推定することである。もしかしたら、私たちは今、14世紀のような気候ストレス、あるいは氷河期をもたらすであろう恒星に近づいているのかもしれない。あるいは、アルファ・ケンタウリだけでなく、より近い恒星の変動が、太陽の変化と密接な関係を示しているのかもしれない。

本書を通して、私たちはあらゆる生命の進化を形作ってきた物理的環境に関する新たな真実を発見しようと努めてきました。自然の力は、たとえそれがいかに巨大なものであっても、そのバランスがいかに繊細であるかを私たちは見てきました。ある天体でこのバランスが崩れると、遠く離れた別の天体に深刻な変化をもたらす可能性があることも見てきました。しかし、私たちが知っているおよそ10億年の間に、すべての生命の絶滅を伴うような大災害は一度も起こったようには思えません。もし私たちの仮説が正しければ、次々と恒星が太陽系に接近し、太陽の大気を混乱させ、地球の気候に大きな変化をもたらしてきました。しかし、太陽系がこれほど他の天体に接近したり、あるいは他の方法でこれほど大きな変化を起こしたりしたことはかつてありませんでした。 すべての生物を絶滅させること。気候変動の影響は常に環境を変化させ、ある特定の時代の生命の一部を破壊してきたが、同時に他の生物種への刺激も必然的に与えてきた。新たな適応が起こり、新たな進化の過程が開始され、結果として生物の多様性と豊かさが増した。一時的には気候の大きな変化が進化を遅らせているように見えるかもしれないが、それは地質学者が時間を数えるほんの一瞬のことである。その後、進歩の歩みが実際には通常よりも速かったことが明らかになる。このように、気候ストレスの主な時期は、より多様な適応へと向かう上昇路における最も顕著な節目となる。こうしたストレスの時期が終わるたびに、世界の生命は宇宙の意味を解明しようと空間、時間、思考の極限にまで到達する高度な精神性へと近づいていく。太陽が他の天体に接近するたびに、もしそれが大きな気候変化の原因だとすれば、有機界はあらゆる問題の中でも最大の問題、すなわち、私たちがますます加速する速度で向かっている精神的目標を超えた、精神的な目標が存在するかどうかという問題の解決に一歩近づいてきた。地質学的時間の長きにわたり、力と力、物質と物質、そして物理的環境と有機体の反応の調整は非常に繊細であり、精神的進歩の唯一の主要な方向へと着実に進んできたため、そのすべてに目的があるように思われる。宇宙的な気候の均一性が今後も維持され、その均一性が過去と同様に刺激的な変化によって変化するならば、想像力は未来の驚異をほとんど想像することができないだろう。数百万年、あるいは数十億年の間に、精神、そしておそらくは魂の発達は、多くの人にとってはるかに驚くべきものとなるだろう。 今日の精神性は、知られている限り最高の精神性のタイプとしては、すべての生命が発生したと思われる原始的なプラズマを凌駕しています。

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脚注：
[1] WAセッチェル：「海藻の地理的分布における温度間隔」、サイエンス誌、第52巻、1920年、187ページ

[2] J.バレル：地質時代のリズムと測定；Bull. Geol. Soc. Am.、第28巻、1917年12月、pp.745-904。

[3] ピルソンとシュヒェルト：地質学教科書、1915年、538-550頁。

[4] チャールズ・シューチャート著『地球とその住人の進化』RSラル編、ニューヘイブン、1918年、シューチャート教授による改訂。

[5] JHポインティング：太陽系の放射線；Phil. Trans. A、1903、202、p.525。

[6] LJヘンダーソン：環境の適応度、1913年。

[7] ヘンダーソン:場所。引用。、p. 138.

[8] FRモールトン：天文学入門、1916年。

[9] モールトン：同上

[10] ジェームズ・クロール：気候と時間、1876年。

[11] TCチャンバーリン：大気の面から氷河期の原因に関する仮説を立てる試み；Jour. Geol., Vol. VII, 1899, pp. 545-584, 667-685, 757-787.

TC Chamberlin および RD Salisbury: Geology、第2巻、1906年、pp. 93-106、655-677、および第3巻、pp. 432-446。

S. アルレニウス (Kosmische Physik, Vol. II, 1903, p. 503) は二酸化炭素に関するいくつかの調査を実施し、それが後の結論に顕著な影響を与えました。

F. Frech はアレニウスのアイデアを採用し、Ueber die Klima-Aenderungen der Geologischen Vergangenheit というタイトルの論文でそれを発展させました。コンテ・レンドゥ、第10回（メキシコ）会衆ゲオル。インターン、1907 (=1908)、299-325 ページ。

二酸化炭素説の正確な起源については、これまで様々な説が唱えられてきたため、正確な事実を述べる価値があると思われる。氷河期は大気中の二酸化炭素の減少に起因する可能性があるというティンダルの示唆に促され、チェンバレンは、この説の起源としてしばしば挙げられるアレニウスの論文を読む前に、初期の見解の骨子を練り上げた。1895年かそれ以前に、チェンバレンは学生たちに二酸化炭素仮説を伝え、地元の科学団体で議論を始めた。1897年には、トロントで開催された英国地質学会で発表する「気候変動に関する一連の仮説」（Jour. Geol., Vol. V (1897)）を準備した。この論文の結論は、二酸化炭素が地球から放射される熱を吸収する能力を持つというティンダルの結論に基づいていた。彼がこの論文をほぼ完成させた頃、アレニウスの論文「大気中の炭酸ガスが地表温度に及ぼす影響について」（Phil.最初に彼の注意を引いたのは、1896年の『物理学の法則』（Mag., pp. 237-276）でした。その後、チェンバレン氏は二酸化炭素の作用に関する保守的で暫定的な見解を、ラングレーの実験から得られたアルレニウス氏の明確な定量的推論に基づく、より包括的な見解へと変更しました。当時、ラングレーとアルレニウスは共に名声を高めており、一見するとより権威の高い人物を選ぶことはほとんど不可能であり、実験と物理数学の発展以上に優れた組み合わせは考えられませんでした。アルレニウス氏の推論は後に過度に歪曲されていたことが判明し、ラングレー氏の解釈、さらには観察自体にも疑問が投げかけられました。チェンバレン氏の最新の見解は、以前のより保守的な見解に近いものとなっています。

[12] CGアボットとFEファウル：火山と気候；スミス雑集、第60巻、1913年、24ページ。

WJハンフリーズ：「火山灰と気候形成におけるその他の要因、そして氷河期との関連性」『マウント気象観測所』第6巻第1部、1913年、26ページ。また、『Physics of the Air』1920年。

[13] H. Arctowski: The Pleonian Cycle of Climatic Fluctuations; Am. Jour. Sci., Vol. 42, 1916, pp. 27-33. Annals of the New York Academy of Sciences, Vol. 24, 1914も参照。

[14] W. ケッペン: Über mehrjährige Perioden der Witterung ins besondere üzer die II-jährige Periode der Temperatur.また、Lufttempern Sonnenflecke und Vulcanausbrüche;気象学時代、Vol. 7、1914、305-328ページ。

[15] 本書で繰り返し言及されているいわゆる太陽黒点数は、ウルフが考案し、A・ウォルファーが改訂したシステムに基づいています。黒点の数と大きさの両方が考慮されています。1749年から1900年までの黒点数は1902年4月号の『マンスリー・ウェザー・レビュー』に掲載されており、1901年から1918年までの黒点数は同誌の1920年号に掲載されています。

[16] この章の大部分は、The Solar Hypothesis of Climatic Changes; Bull. Geol. Soc. Am., Vol. 25, 1914から引用されています。

[17] エルズワース・ハンティントン『トルキスタン探検』1905年、『アジアの脈動』1907年、『パレスチナとその変容』1911年、『気候要因』1915年、『世界大国と進化』1919年。

[18] J.ハン:気候学、Vol. 1、1908、p. 352.

[19] HCバトラー：砂漠のシリア、失われた文明の地；地理評論、1920年2月、77-108頁。

[20] これは、例えばギレアデのように、これらの森林が見られる場所では西側の山々が崩れているため、地中海からの水を含んだ西風が、水分を失うことなく内陸部まで到達できるからです。シリアの不幸の一つは、山々が海に非常に近い位置にあるため、内陸部への雨水が遮断され、耕作が容易でないほど急峻な斜面に雨が降ってしまうことです。

[21] H. ライター: ノルダフリカにおけるクリマアンデルングの危機を知る。アバンドル。 KK Geographischen Gesellschaft、ウィーン、1909 年、p. 143.

[22] この問題に関する最も綿密で説得力のある研究は、JWスミスの論文「天候がトウモロコシの収穫量に与える影響」（月刊気象評論、第42巻、1914年、78-92ページ）にまとめられています。彼はオハイオ州における60年間のトウモロコシ収穫量と、他の州におけるより短い期間の収穫量に基づいて、7月の降雨量が他のすべての月の降雨量を合わせたのとほぼ同等の影響を与えることを示しています。彼の著書『農業気象学』（ニューヨーク、1920年）も参照。

[23] A.E.ダグラス著『気候要因』の章および彼の著書『気候サイクルと樹木の成長』カーネギー研究所、1919年を参照。またMNスチュワートによる記事「降水量と樹木の成長の関係」月刊気象評論第41巻、1913年。

[24] 点線は『パレスチナとその変容』327ページと403ページから引用。

[25] MAスタイン：砂漠の遺跡カセイ、ロンドン、1912年。

[26] この表の作成と解釈にはG.B.クレッシー氏の協力に感謝する。

[27] これらの比較に使用された樹木データについては、『気候要因』328ページおよびAEダグラス著『気候サイクルと樹木の成長』123ページを参照。

[28] 1年間の補間。

[29] JWグレゴリー「地球は乾きつつあるか？」地理ジャーナル第43巻、1914年、148-172頁および293-318頁。

[30] ジオグ。 Jour.、Vol. 43、159-161ページ。

[31] AJ Henry「アメリカ合衆国における降水量の世俗的変動」Bull. Am. Geog. Soc., Vol. 46, 1914, pp. 192-201を参照。

[32] O.ペッターソン：水文現象と気象現象の関係；王立気象学会季刊誌、第38巻、pp.174-175。

[33] A. Norlind: Einige Bemerkungen über das Klima der historischen Zeit nebst einem Verzeichnis mittelaltlicher Witterungs erscheinungen;ルンズ大学アルスクリフト、NF、Vol. 1914 年 10 日、53 ページ。

[34] ソーワルド・ロジャース：イギリスの農業と価格の歴史。

[35] E. ブルックナー: Klimaschwankungen seit 1700、ウィーン、1891。

[36] カスピ海の変化に関する詳しい議論については、『アジアの脈動』329-358ページを参照。

[37] SQモーリー：コパンの碑文；ワシントン州カーネギー研究所、第219号、1920年。

エルズワース・ハンティントン：『レッドマンの大陸』、1919年。

[38] H. Fritz による追加情報を含む Wolf の研究の概要を参照してください。チューリッヒ フィアテルヤーシュリフト、Vol. 38、1893、77-107ページ。

[39] この章は、1914年にアメリカ地質学会誌第25巻に発表された「気候変動の太陽仮説」に記載されている氷河期の概要を拡張し、改訂したものである。

[40] RDソールズベリー：更新世の自然地理学、ウィリス、ソールズベリー他著『地質史概説』1910年、265ページ。

[41] 第四紀氷河期、1914年、364ページ。

[42] 気候制御に関するより詳しい議論については、SS Visher著『Seventy Laws of Climate』（Annals Assoc. Am. Geographers、1922年）を参照。

[43] これらの変更の多くは、以下の論文で示唆または議論されています。

FWハーマー：更新世の気候に対する風の影響；Quart. Jour. Geol. Soc.、Vol. 57、1901年、p. 405。
CEP Brooks: 氷床の気象条件、Quart. Jour. Royal Meteorol. Soc.、第40巻、1914年、pp. 53-70、およびThe Evolution of Climate in Northwest Europe、op. cit.、第47巻、1921年、pp. 173-194。
WH Hobbs: 地球の大気循環における氷河高気圧の役割; Proc. Am. Phil. Soc., Vol. 54, 1915, pp. 185-225.
[44] WBライト著『第四紀氷河期』1914年、100ページ。

[45] 氷床の分布の記述は、1913年にTCチャンバーリンが作成した氷河期最盛期の北アメリカの壁掛け地図に基づいています。

[46] チェンバリンとソールズベリー著『地質学』1906年第3巻、WHホッブス著『現存する氷河の特徴』1911年。

[47] SSヴィッシャー：サウスダコタ州の地理；SD地質調査、1918年。

[48] WHホッブズ：現存する氷河の特徴、1911年。地球の大気循環における氷河高気圧の役割；Proc. Am. Phil. Soc.、第54巻、1915年、pp.185-225。

[49] R・D・ソールズベリー：自然誌、1919年。

[50] グリフィス・テイラー：オーストラリア気象学、1920年、283ページ。

[51] JDホイットニー：後期地質時代の気候変動、1882年。

[52] EEフリー：米国農務省、Bull. 54、1914年。フリー氏はこの報告書の要約を作成し、The Solar Hypothesis、Bull. Geol. Sec. of Am.、Vol. 25、pp. 559-562に掲載しています。

[53] GKギルバート：ボンネビル湖；モノグラフ1、米国地質調査所

[54] CEPブルックス：Quart. Jour. Royal Meteorol. Soc.、1914年、63-66頁。

[55] HJLビードネル著『A.エジプシャン・オアシス』ロンドン、1909年。

エルズワース・ハンティントン：リビアのオアシス、カルガ；Bull. Am. Geog. Soc.、第42巻、1910年9月、pp. 641-661。

[56] SSヴィッシャー：南アリゾナのツーソン・ボルソンのバハダ；サイエンス、ノバスコシア州、1913年3月23日。

エルズワース・ハンティントン：『トルキスタン探検』における「東ペルシアとセイスタンの盆地」

[57] グリフィス・テイラー：オーストラリア気象学、1920年、189ページ。

[58] チェンバリンとソールズベリー：地質学、1906年、第3巻、pp.405-412。

[59] 最大規模に達した直後に後退した可能性がある。もしそうであれば、厚い末端モレーンがほとんど見られないことも説明がつくだろう。122ページ参照。

[60] ローリン・T・チャンバーリン：個人的なコミュニケーション。

[61] FHノウルトン：地質気候の進化；Bull. Geol. Soc. Am.、第30巻、1919年、pp.499-566。

[62] チャールズ・シュチャート：ノールトンの『地質学的気候の進化』のレビュー、Am. Jour. Sci.、1921年。

[63] GR Wieland：キカデオス類の分布と関係；Am. Jour. Bot.、第7巻、1920年、pp.125-145。

[64] DTマクドゥーガル：北アメリカ砂漠の植物学的特徴；ワシントン州カーネギー研究所、第99号、1908年。

[65] 同上

[66] HH Clayton:太陽放射の変動と天気、Smiths. Misc. Coll.、第71巻、第3号、ワシントン、1920年。

[67] B.ヘランド・ハンセンとF.ナンセン：「北大西洋と大気の温度変動」スミス研究所雑集第70巻第4号、ワシントン、1920年。

[68] 海流の気候的重要性については、クロルの1875年の著書『気候と時間』と1889年の著書『気候と宇宙起源論』で詳しく議論されている。

[69] FJBコルデイロ『ジャイロスコープ』1913年。

[70] WWガーナーとHAアラード：「日長によって制御される植物の開花と結実」年鑑農業部、1920年、377-400頁。

[71] 国立研究評議会堆積委員会報告書、1922年4月。

[72] チャールズ・シュヒェルト「地質時代における地球の表面と気候の変化」『ルル：地球とその住民の進化』1918年、55ページ。

[73] J. Cornet による引用: Cours de Géologie、1920 年、p. 330.

[74] TCチャンバーリン：地球の収縮の大きさのオーダー；Jour. Geol.、第28巻、1920年、pp.1-17、126-157。

[75] GIテイラー：哲学論文集、A.220、1919年、pp.1-33；月刊通知ロイヤルアストロン協会、1920年1月、第80巻、p.308。

[76] J.ジェフリーズ：月刊通知 ロイヤルアストロン協会、1920年1月、第80巻、309ページ。

[77] EWブラウン：個人的なコミュニケーション。

[78] CSスリヒター「不均質球体の回転周期」TCチャンバーリン他著 『地質学の基本問題への貢献』 ワシントン州カーネギー研究所、第107号、1909年。

[79] E.スース著『地球の表面』第2巻、553ページ、1901年。

[80] チャールズ・シューヒャート「地球の変化する表面と気候」『ルル：地球とその住民の進化』1918年、78ページ。

[81] J.バレン：リズムと地質時代の測定；Bull.Geol.Soc.Am.、第28巻、1917年、838ページ。

[82] チャス。シューチャート: loc.引用。、p. 78.

[83] TC Chamberlin: 地殻変動論、相関関係の究極的な基礎; Jour. Geol., Vol. 16, 1909; Chas. Schuchert:同上。

[84] ピルソン・シュッヒャート著『地質学教科書』1915年第2巻982頁；チャス・シュッヒャート著『北アメリカの古地理学』アメリカ地質学会誌第20巻427-606頁；参考文献は499頁。

[85] 大陸性の気候的重要性の一般的な主題は、CEPブルックスによって論じられています: continentality and Temperature; Quart. Jour. Royal Meteorol. Soc.、1917年4月および1918年10月。

[86] チャールズ・シューチャート「地質時代の気候」『気候要因』カーネギー研究所、1914年、286ページ。

[87] A. de Lapparent: Traité de Géologie、1906 年。

[88] チャールズ・シュヒェルト著『歴史地質学』1915年、464頁。

[89] MMメトカーフ：「関係と地理的分布の問題を研究するための重要な方法について」米国科学アカデミー紀要、第6巻、1920年7月、pp.432-433。

[90] チャールズ・シュチャート著『北アメリカの古地理学』、アメリカ地質学会誌第20巻、1910年、ウィリス、ソールズベリー他著『地質史概説』、1910年。

[91] チャールズ・シューヒャート「地球の変化する表面と気候」『ルル：地球とその住民の進化』1918年、50ページ。

[92] AJヘンリー「高度による降水量の減少」月刊気象評論第47巻、1919年、33-41頁。

[93] Chas. F. Brooks著『Monthly Weather Review』第46巻、1918年、511ページ。またAJ Henry他著『Weather Forecasting in the United States』1913年。

[94] FHノウルトン：地質気候の進化；Bull. Geol. Soc. Am.、第30巻、1919年12月、pp.499-566。

[95] タルバート、I.ボウマン著『森林地形学』1911年、63ページより引用。

[96] J.バレル：リズムと地質時代の測定；Bull.Geol.Soc.Am.、第28巻、1917年、pp.745-904。

[97] CEPブルックス「北西ヨーロッパの気候の進化」王立気象学会誌第47巻、1921年、pp.173-194。

[98] HFオズボーン著『旧石器時代の人々』ニューヨーク、1915年；JMタイラー著『北西ヨーロッパの新石器時代』ニューヨーク、1920年。

[99] ブリタニカ百科事典第11版：「海洋」の記事。

[100] CEPブルックス：「氷床の気象条件と地球の乾燥化への影響」、Quart. Jour. Royal Meteorol. Soc.、第40巻、1914年、pp.53-70。

[101] 地球化学データ、第4版、1920年; 米国地質調査所第695号。

[102] シュヒャーハルト著『地球の進化』より引用。

[103] スミソニアン物理表、第6版、1914年、142ページ。

[104] チェンバレンは非常に示唆に富む論文「海洋循環の逆転の可能性について」（Jour. of Geol., Vol. 14, pp. 363-373, 1906）の中で、深海循環の逆転が気候に及ぼす可能性のある影響について論じている。将来、自然現象だけでなく、農業や排水といった人間の活動によっても陸地からの塩分の流出量が増加し、海水の塩分濃度が上昇し、塩分濃度の高い熱帯海水が、より低温だが淡水である亜極海海水よりも重くなることで、最終的にこのような逆転を引き起こす可能性は、全くあり得ないわけではない。もしそうなれば、グリーンランド、南極大陸、そしてアメリカ大陸とアジアの北岸は、海面下を極地へと運ばれた熱帯の熱によって暖められ、途中で失われることはないだろう。このような深海循環の逆転状態にある亜極海地域は、温暖な気候となるかもしれない。実際、これらの地域は気候的に世界で最も恵まれた地域の一つであるかもしれません。

[105] ブリタニカ百科事典：記事「海洋」

[106] チェンバリンとソールズベリー著『地質学』第2巻、pp.1-132、1906年；TCチェンバリン著『地球の起源』1916年。

[107] 私信。

[108] RTチャンバーリン：岩石中のガス、ワシントン州カーネギー研究所、第106号、1908年。

[109] J.バレル『地球の起源』『地球とその住人の進化』1918年44ページ、および未発表原稿にさらに詳しい。

[110] FWクラーク：地球化学データ、第4版、1920年、Bull. No. 695、US Geol. Survey、p. 256。

[111] FW Clarke:同上、pp. 27-34他

[112] チャールズ・E・セント・ジョン：マウント・ウィルソン天文台からの科学サービスプレスレポート、1922年5月。

[113] アボットとファウル：天体物理観測年報；スミス研究所、第2巻、1908年、163ページ。

FE Fowle: 大気による光の散乱; Misc. Coll. Smiths. Inst., Vol. 69, 1918.

[114] Abbot and Fowle:同上、172ページ。

[115] HH Turner：「中国の地震記録に見られる長周期について」、Mon. Not. Royal Astron. Soc.、Vol. 79、1919、pp. 531-539; Vol. 80、1920、pp. 617-619; 樹木の成長における長周期項、同上、pp. 793-808。

[116] ハーロー・シャプレー：地質気候の可能性のある要因に関する覚書；Jour. Geol.、第29巻、第4号、1921年5月；Novæ and Variable Stars、Pub. Astron. Soc. Pac.、第194号、1921年8月。

[117] JHジーンズ：宇宙起源論と恒星ダイナミクスの問題、ケンブリッジ、1919年。

[118] この事実は一般人にとって非常に重要であり、同時に非常に驚くべきものであるため、OWリチャードソン著『物質の電子理論』（1914年、326ページと334ページ）からの引用をここに追加します。

物質が加熱されると、熱線、光線、化学線といった形で、かなりの量の電磁放射が放出されることは、よく知られた事実です。このような効果は、物質の電子論と運動論の当然の帰結です。運動論では、温度は究極の粒子の運動の激しさの尺度であり、電子論では、電磁放射は粒子の加速の結果であることがわかりました。電子論のみの観点からこの放射を計算することは、物質の構造の奥深くまで踏み込む非常に複雑な問題であり、おそらくまだ十分に解決されていません。幸いなことに、物質の究極の構成に関する特別な仮定を考慮することなく、エネルギー保存則や熱力学第二法則といった一般原理を適用することで、これらの現象について多くのことを知ることができます。ここで問題となっている放射は、あらゆる温度で発生しますが、温度が高いほど顕著になることを念頭に置く必要があります。…絶対温度Tの密閉容器内で平衡状態にある放射の、真空中の単位体積あたりのエネルギーは、普遍定数Aに絶対温度の4乗を乗じた値に等しい。放射の強度は単位体積あたりのエネルギーに光速を乗じた値に等しいので、前者は絶対温度の4乗にも比例するはずである。さらに、Eを完全黒体の単位面積からの全放射エネルギーとすると、330ページからE=A´T 4となる（A´は新たな普遍定数）。この結果は一般にシュテファンの法則として知られている。シュテファンは実験結果からの一般化として、物体からの全放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例するという不正確な形で示唆した。これが放射圧の存在と熱力学の原理の組み合わせによる結果であることを示した功績は、バルトリとボルツマンによるものである。

[119] モールトン著『天文学入門』より引用。

[120] 天文学入門。

[121] ここでも他の場所でも、「数十億」という用語はアメリカの意味で使われており、10の9乗です。

[122] ここで想定される星の数は、この線上の他の部分の10倍です。

[123] ルイス・ボス「おうし座の移動銀河団の収束」天文学雑誌第26巻第4号、1908年、31-36頁。

[124] FRモールトン著『天文学入門』1916年。

[125] A. ペンク: Die Alpen im Aiszeitalter、ライプツィヒ、1909 年。

[126] RDソールズベリー：更新世の自然地理学、ウィリスとソールズベリー著『地質史概説』、1910年、273-274頁。

[127] デイビス、パンペリー、ハンティントン：トルキスタン探検、ワシントン州カーネギー研究所、第26号、1905年。

北米では、テイラー、レバレット、ゴールドスウェイト、その他多くの人々が、この段階を集中的に研究してきました。

[128] 二重星。

[129] E.カーク：アラスカの古生代氷河期；Am. Jour. Sci.、1918年、511ページ。

[130] J.ミルン：破壊的地震のカタログ；Rep. Brit. Asso. Adv. Sci.、1911年。

[131] Wm. Bowie：イェール大学地質学クラブでの講演。Am. Jour. Sci., 1921を参照。

[132] チャールズ・デイヴィソン「年周期と半年周期の地震周期について」ロンドン・ロイ協会哲学論文集、第184巻、1893年、1107頁以降。

[133] CGノット著『地震現象の物理学』オックスフォード、1908年。

[134] 表8の第1列は地域、第2列は日付、第3列は地震発生回数を示しています。第4列は、粗い数値を重複する6ヶ月平均を用いて平滑化した場合に、年間最大値を示す月を示しています。言い換えれば、連続する6ヶ月の平均が期間の中央に配置されています。例えば、1月から6月までの平均は3月と4月の間に、2月から7月までの平均は4月と5月の間に、というように配置されています。この方法により、小さな変動と1年未満の周期性がすべて排除されます。もし年間周期性がなければ、平滑化によって各月の数値は実質的に同じになります。「振幅」と記された列は、最大月から最小月までの範囲を地震発生回数で割り、その後、数学者にはよく知られているシュスター法に従って補正した値を示しています。この方法は、一般の人にとっては非常に分かりにくいため、ここでは説明しません。次に、「期待振幅」と記された列には、地震の番号に対応し、同様の範囲を持つ一連の数値を年間を通して偶然の順序で並べた場合に期待される振幅が示されています。これもシュスター法によって計算され、期待振幅は「円周率」の平方根を地震の数で割った値に等しくなります。実際の振幅が期待振幅の4倍以上である場合、観測現象に真の周期性がある確率は非常に高くなり、ほぼ確実とみなすことができます。周期性がない場合、両者は等しくなります。最後の列は、実際の振幅が期待振幅を超える回数を示しており、これは地震が年間の周期で規則的に変化する確率の尺度となります。

[135] NFドレイク：中国の破壊的な地震；Bull.Seism.Soc.Am.、第2巻、1912年、pp.40-91、124-133。

[136] 他に有力な説明として考えられるのは、モンテス・ド・バロールが『大地の震え』で提唱した心理学的仮説だけだ。彼は、地震の季節変動は冬季には人々が屋内にいるので、夏季に屋外にいる時よりも地面の動きをはるかに意識するからだと述べている。高緯度地域と低緯度地域の人々の習慣にも同様の差がある。これは、小さな地震の揺れに気づく程度に顕著な影響を与えていることは間違いない。しかしながら、ド・バロールの主張は、他の心理学的説明と同様に、以下の2つの事実によって完全に覆される。第一に、機器による記録は直接観測に基づく記録と同じ季節分布を示し、機器は季節の影響を受けない。第二に、ドレイクが示したように、一部の地域、特に中国では、地震が最も頻繁に発生する時期は冬ではなく夏であることが非常に明確である。

[137] 熱帯ハリケーンと地震の比較は興味深い。1880年から1899年までの8月、9月、10月に記録されたすべてのハリケーンと、ミルンのカタログに記載されている対応する地震を比較すると、ハリケーンと地震の相関係数は+0.236で、月を単位とした誤差は±0.082となる。これは大きな相関ではないが、ハリケーンは特定の月における大気擾乱のほんの一部に過ぎないことを考えると、より詳細なデータがあれば相関は大きくなる可能性があることを示唆している。

[138] エルズワース・ハンティントン：MAヴィーダー博士の地理学研究；地理学改訂第3巻、1917年3月および4月、第3号および4号。

[139] フランク・シュレジンジャー：「緯度の変動；地球内部に関する知識への影響」アメリカ哲学会誌第54巻、1915年、351-358頁。また、スミソニアン・レポート1916年版、248-254頁も参照。

[140] ハロルド・ジェフリーズ：緯度の年変化に寄与する原因；月報、王立天文学会第76巻、1916年、499-525頁。

[141] ジョン・ミルン：1903年と1906年の英国協会報告書。

[142] CGノット著『地震現象の物理学』オックスフォード、1908年。

[143] AC Lawson：カリフォルニア海岸山脈の移動性；カリフォルニア大学出版、地質学、第12巻、第7号、pp.431-473。

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「気候変動：その性質と原因」の終了 ***
《完》