superi l'aumento nella quantità di ghiaccio disciolto. Questa seconda si
può ritenere all'ingrosso proporzionale al numero di gradi sopra lo zero
a cui si mantiene in media l'aria in prossimità del ghiacciaio, e poichè
questo numero è sempre piccolissimo (circa 4° nei mesi più caldi; la
media annuale attorno a 0°) due o tre gradi di più rappresenterebbero
un'ablazione doppia o tripla dell'attuale, mentre due o tre gradi di più
alla superficie del mare non possono rappresentare che un aumento assai
piccolo dell'evaporazione che dovrebbe alimentare le nevi.
4. L'ipotesi orografica ha ricevuto in questi ultimi anni l'appoggio di
molti geologi, specialmente americani, pei quali il fatto di una
maggiore elevazione delle regioni montuose sulla fine del terziario e di
un susseguente abbassamento nei tempi più recenti rimane ormai assodato:
essa trova poi facile consenso in quei fisici i quali, vedendo
tramontare altre ipotesi puramente razionali che tennero validamente il
campo per lungo tempo, come quella geografica di Lyell e quella
astronomica di Croll, si rifugiano volentieri in una ipotesi che ha,
pare, il conforto sicuro dei fatti. Per essi appare spontanea la
spiegazione di un'espansione dei ghiacciai per mezzo di un sollevamento
delle regioni alpine, che sarebbero state alla fine del periodo
terziario di parecchie centinaia di metri più alte sul livello del mare
di quel che lo sono attualmente. Un tale sollevamento farebbe entrare
nella zona delle nevi perpetue e trasformerebbe in immensi nevai
collettori una estensione grandissima di valli e montagne, ora spoglie
di ghiaccio, nelle quali il pendìo medio è sensibilmente meno ripido che
nelle regioni più elevate, sedi attuali dei ghiacciai, e dove quindi
sarebbe stata assai più facile la permanenza dei ghiacci che dovevano
alimentare gli immensi ghiacciai quaternari.
Questo effetto di un sollevamento alpino è incontrovertibile; e certo,
se i geologi sono concordi nel ritenere che il sollevamento è avvenuto,
o almeno che le Alpi, meno consunte dalla incessante e rapida
demolizione prodotta dagli agenti atmosferici, erano assai più alte di
quel che non lo siano ora, rimane assodata una delle condizioni che
debbono aver favorito l'espansione dei ghiacciai. Ma questa condizione
non può essere stata la sola: essa è di gran lunga insufficiente a
spiegare un fenomeno così grandioso. A questa conclusione negativa io
sarei condotto da un ragionamento molto semplice.
In un ghiacciaio si distinguono due regioni: quella, che dirò
_collettrice_, dove la quantità di neve che cade è maggiore della
quantità di ghiaccio che si scioglie, e quella, che dirò _ablatrice_,
dove la quantità di ghiaccio sciolto è maggiore di quella che cade. Sia
_S_ l'area della prima, _s_ quella della seconda; sia inoltre _p_
l'altezza _media_ di ghiaccio che rimane come residuo attivo per unità
d'area della prima in un dato periodo di tempo, p. es. in un anno, e sia
[alpha] il residuo _passivo_ (_medio_) che viene sottratto alla seconda
per unità d'area nello stesso tempo. Il bilancio del ghiacciaio può
allora istituirsi così:
_Avere_ = S × p ; _Dare_ = s × [alpha]
e se il ghiacciaio è in un periodo di sosta, ossia se il bilancio chiude
in pareggio, deve essere
S × p = s × [alpha]
ossia
S [alpha]
--- = -------
s p
Il rapporto fra l'area collettrice e l'area ablatrice dipende quindi, in
un periodo di sosta del ghiacciaio, esclusivamente dalle condizioni
climatologiche da cui dipendono [alpha] e _p_; se queste in una regione
montuosa sono presso a poco uniformi, quel rapporto sarà costante. Ciò
si verifica con sufficiente approssimazione, secondo le determinazioni
di Brückner e Richter[38] nei ghiacciai meglio sviluppati della regione
alpina, pei quali il valore di quel rapporto oscillerebbe intorno a 3.
Se noi passiamo invece ai ghiacciai della Nuova Zelanda, troviamo un
valore assai minore; così pel ghiacciaio Tasman esso è di circa 1/10,
cioè 30 volte minore che per le Alpi. Questo fatto, che al sig. Richter
sembra inverosimile, si spiega facilmente secondo il nostro calcolo
colla maggior copia di precipitazioni nevose che alimentando i ghiacciai
di quell'isola continuamente battuta dai venti oceanici, ma più ancora,
io credo, dalla bassa temperatura estiva, che diminuisce sensibilmente
l'ablazione [alpha].
Deriva da ciò che se in una data regione alpina si suppone invariata la
condizione climatologica, da cui dipendono [alpha] e _p_, e variata
invece l'area _S_ del bacino collettore per uno spostamento verticale
della regione stessa, l'area ablatrice _s_ deve variare
proporzionalmente. Se quindi il sollevamento mio-pliocenico delle Alpi
si suppone col sig. Forel da 550 a 1000 e più metri in modo che la zona
compresa nel limite delle nevi perpetue (supposto ad altezza invariata,
quando non si ritengano variate le condizioni climatologiche) fosse
anche 10 e più volte maggiore dell'attuale, anche l'area ablatrice, cioè
la superficie del ghiacciaio propriamente detta avrebbe dovuto essere
altrettante volte l'attuale; quindi, se si tien conto dell'aumento in
larghezza, ogni ghiacciaio non avrebbe potuto _allungarsi_ nella valle
che per un piccolo multiplo della sua lunghezza attuale. Ora ciò è assai
al di sotto della realtà.
Il ghiacciaio del Rodano che ora ha pochi chilometri di lunghezza,
arrivava nell'epoca di sua maggiore espansione fin sotto Lione, cioè a
395 chilometri di distanza dalla sua origine. Per argomenti che
esporremo in seguito, si ha ragione di ritenere che il limite delle nevi
perpetue arrivasse allora press'a poco a una linea che attualmente è a
1200 m. sul mare, e che allora per la supposta maggiore elevazione
alpina sarà stata di qualche centinaio di metri più elevata. Il bacino
collettore del ghiacciaio veniva così ad assumere una base orizzontale
di circa 30 chilometri, mentre alla regione ablatrice ne rimanevano
nientemeno che 360; e lungo questi essa non restava più incassata nella
valle, ma era distesa a ventaglio su buona parte della Svizzera e della
Francia meridionale. L'area _s_ era certamente centinaia di volte più
grande della _S_, e il rapporto _s:S_ che ora è circa 3 deve supporsi
ridotto per quell'epoca a una frazione piccolissima. Questo fatto non
può spiegarsi, come vedemmo, che con un aumento della precipitazione _p_
e con una diminuzione dell'ablazione [alpha], e questa seconda deve
ritenersi come la causa più probabile ed efficace, perchè non possiamo
supporre una precipitazione nevosa che sia centinaia di volte l'attuale,
mentre basta una diminuzione di pochi gradi nella temperatura,
_specialmente estiva_, per annullare quasi l'ablazione, mantenendo
prossima a zero la temperatura attorno al ghiacciaio.
5. Tale argomento, che parmi difficilmente oppugnabile, mentre elimina
come insufficiente l'ipotesi orografica, conferma la necessità di una
causa climatologica, diminuzione di temperatura e aumento di pioggie, a
spiegare la gigantesca espansione dei ghiacciai. Le oscillazioni attuali
del clima tra uno stadio freddo-umido e uno stadio caldo-asciutto
indicherebbero del resto che un abbassamento di temperatura è
inseparabile, nelle regioni continentali, da un aumento di pioggia, e il
sig. Brückner, che ne fece con sì geniale pazienza l'analisi, crede di
poter indicare da quale concatenamento di cause sarebbero collegati fra
loro i due fenomeni. Eccolo in breve.
I periodi asciutti sarebbero contraddistinti specialmente da un
accentuarsi della variazione annua della pressione barometrica tanto
sull'oceano quanto nella parte più interna dei continenti. È nota qual'è
la distribuzione media della pressione nelle due stagioni estreme.
L'Oceano Atlantico, p. es., presenta sempre nella sua parte
settentrionale, al di sotto dell'Islanda, un campo di bassa pressione
che d'inverno si espande ad occupare tutta la zona temperata dell'oceano
stesso, riducendo a un piccolo cuneo la zona subtropicale d'alta
pressione da cui emanano gli alisei di NE.; intanto un campo di
pressione molto alta, col massimo nella Siberia orientale, occupa quasi
tutto il continente spingendosi con uno sprone sull'Europa centrale.
D'estate il minimo atlantico si ritira nelle alte latitudini,
schiacciato contro l'Islanda dalla zona subtropicale d'alta pressione
che si espande anche alla zona temperata, invadendo con uno sprone
l'Europa occidentale; intanto il continente diventa campo di una vasta
area di bassa pressione col centro nell'Asia centrale.
Questo alternarsi di situazioni barometriche è effetto evidente
dell'alternarsi delle stagioni. D'inverno l'aria si raffredda e si
condensa fortemente sul continente, assai più che sul mare, e il peso
della colonna atmosferica diventa quindi assai maggiore su quello che su
questo, dove la pressione rimane perciò _relativamente_ bassa, come si
manifesta coll'espandersi dell'area di bassa pressione che, per altre
ragioni troppo lunghe ad esporsi qui, ha sua sede nelle più alte
latitudini. D'estate l'aria si riscalda e si dirada assai più sul
continente che sul mare, e quindi la pressione diminuisce assai nelle
parti più centrali del continente, e si mantiene _relativamente_ elevata
sul mare, come lo dimostra l'espandersi della zona subtropicale d'alta
pressione.
L'afflusso dell'aria oceanica, apportatrice di umidità o di pioggia,
verso il continente euro-asiatico è regolato in ambedue le stagioni dal
dislivello di pressione fra l'Europa occidentale e l'oceano, dislivello
che _in media_ è inclinato in ambedue le stagioni dalla terra verso il
mare; d'inverno per lo sprone spinto sull'Europa dal campo d'alta
pressione dominante sull'Asia, d'estate per lo sprone d'alta pressione
spintovi dalla zona subtropicale. Quanto maggiore è questo dislivello,
cioè quanto maggiore è la pressione sull'Europa occidentale, che fa da
barriera ai venti oceanici, tanto minore è la probabilità di pioggia
nell'Europa e nell'Asia, e infatti il sig. Brückner rilevò dai dati
barometrici dei sessant'anni 1826-1885 che i periodi piovosi d'Europa
coincidettero coi periodi di pressione relativamente bassa, gli asciutti
con quelli di pressione relativamente alta: mentre in Siberia, giusto
secondo la sua teoria, si verifica precisamente l'opposto.
Ora questo dislivello di pressione dall'Europa all'Atlantico dipende a
sua volta dall'intensità dell'oscillazione annua del barometro nelle
parti centrali tanto dei continenti che dei mari, e quindi
indirettamente dalla intensità dell'oscillazione annua della
temperatura. Se l'inverno è relativamente molto freddo sul continente,
l'area siberiana di alta pressione è molto intensa, e quindi più forte
lo sprone che essa spinge sull'Europa; se l'estate è relativamente molto
caldo sul continente, l'area asiatica di bassa pressione è più intensa,
e quindi relativamente più forte l'alta pressione atlantica che si
spinge con uno sprone sull'Europa occidentale. Questo sprone, che è
d'inciampo all'afflusso di aria oceanica verso l'Europa e l'Asia, è
quindi più forte quando maggiore è l'oscillazione annua della
temperatura, specialmente sul continente, e quindi più accentuato il
dislivello termico fra il continente e l'oceano; è più debole, e quindi,
lasciando più libero l'afflusso dell'aria oceanica, può originare un
periodo piovoso, quando l'oscillazione annua della temperatura e il suo
dislivello fra continente e oceano sono minori.
È principalmente una variazione della temperatura estiva che può avere
efficacia sulla maggiore o minore piovosità nei continenti, poichè i
periodi di pioggia, semplice (estivo) o doppio (primaverile o
autunnale), cadono ivi nei mesi più caldi, dall'aprile all'ottobre.
Questa variazione estiva non può essere indipendente da una variazione
invernale, generalmente opposta, perchè gli inverni più ricchi di
precipitazione sono generalmente i più miti rispetto alla temperatura;
ma nell'effetto complessivo della temperatura media dell'anno deve
prevalere il raffreddamento estivo. Il sig. Brückner ha potuto infatti
constatare, in mancanza di sufficienti dati termici per le stagioni
estreme, che le temperature annuali sono alquanto più fredde nei periodi
umidi che nei periodi asciutti. È una piccola diminuzione, alquanto
minore di 1° C; piccola però per rispetto ai nostri mezzi
d'osservazione, non per rispetto alla distribuzione termica sulla
superficie della terra, perchè corrisponde ad uno spostamento delle
isoterme annuali di circa 300 chilometri, o 3 gradi di latitudine, verso
Sud.
Che la variazione termica sia causa antecedente alla variazione della
piovosità è confermato, non soltanto dal concatenamento di fatti messo
in luce da Brückner, ma più direttamente dal fatto che i periodi della
temperatura nel secolo nostro precedettero di regola quelli della
piovosità, come lo dimostra la seguente tabella:
PERIODI
caldo 1791-1805 asciutto 1781-1805
freddo 1806-20 umido 1806-25
caldo 1821-35 asciutto 1826-40
freddo 1836-50 umido 1841-55
caldo 1851-70 asciutto 1856-70
freddo 1871-85 umido 1871-85
Il ritardo dei periodi della pioggia su quelli della temperatura fu
quindi in media di un lustro.
6. La precedente discussione ci porta adunque a concludere che il
fattore principale di un'invasione glaciale fu un abbassamento di
temperatura, e che l'aumento di piovosità in basso, e di nevosità nelle
regioni alimentatrici dei ghiacciai, non fu che un corollario di quello.
Il problema glaciale si riduce quindi a cercare la causa che può aver
prodotto tale raffreddamento.
Fin dal primo sorgere della questione glaciale il problema si presentò
sotto questa forma: l'idea di ghiaccio è inseparabile dall'idea di
freddo, e un'invasione così immensa di ghiaccio portava naturalmente
all'ipotesi di un freddo straordinario, di un cataclisma climatologico
che corrispondesse in certo modo al cataclisma glaciale. Ciò era tanto
più giustificato quando si credeva che l'invasione glaciale fosse
un'espansione della calotta di ghiaccio che occupa le regioni
circumpolari, anzichè una espansione dei ghiacciai alpini: ma questa
seconda, e ormai sicura, spiegazione ridusse d'assai il fabbisogno di
freddo, e già fin dal 1847 il Martins nella sua brillante esposizione
della questione glaciale, pubblicata nella «Revue des Deux Mondes» si
contentava di un raffreddamento inferiore a 4° C. A dir il vero tale
conclusione rispondeva a una rappresentazione inadeguata del fenomeno
glaciale: secondo le scoperte fatte fino allora, i ghiacciai dell'Arve,
dell'Isère e del Rodano non uscivano dalla pianura svizzera e potevano
spiegarsi con un abbassamento del limite delle nevi perpetue da 2700
metri sul livello del mare, dove si trova ora, a 1050 e quindi
dell'estremità dei ghiacciai da 1150, dov'è ora, a circa 400 metri o
anche al di sotto, pel contemporaneo abbassamento dei bacini collettori.
Ora invece si sa che quei ghiacciai uniti insieme invadevano buona parte
non solo della Svizzera, ma della Francia orientale arrivando fino a
Lione, e un allungamento dei ghiacciai proporzionale all'abbassamento
del limite delle nevi perpetue non basta a spiegare un tal fatto.
Tuttavia nuovi argomenti sono venuti a confermare la valutazione del
raffreddamento preglaciale data dal Martins.
Un ragionamento assai semplice è valso infatti a determinare, con
approssimazione relativamente grande, di quanto si era abbassato nelle
varie regioni della terra il limite delle nevi perpetue nell'epoca di
_massima_ invasione glaciale. Ho detto in principio che il gran mantello
di ghiacci che copriva le Alpi non era senza strappi. Il nucleo alpino
centrale doveva essere tutto sepolto, tranne alcune punte troppo erte
per lasciar presa alla neve e al ghiaccio; invece nella parte più
esterna, dove le correnti di ghiaccio erano incanalate nelle valli, se
un culmine di montagna, un dosso, una cresta erano abbastanza alti da
superare il limite delle nevi perpetue, dovevano sporgere come isole
dalla inondazione glaciale, e non debbono quindi portare attualmente
alcuna traccia glaciale. Risalendo le valli e cercando tutti quei
culmini che non portano traccia glaciale si è potuto determinare così
fino a quale altezza se ne incontrano, e fissare perciò entro limiti
abbastanza ristretti la linea delle nevi perpetue dell'era glaciale.
Così nelle Alpi Bavaresi e nelle Orientali esso oscillò fra 1200 e 1500
m. d'altezza, fu cioè tra 1200 e 1300 m. più bassa di quello che è ora;
ed egualmente nei Pirenei di 1000; nella Nuova Zelanda da 1100 a 1300;
nel Tien-Scian di 1350; nelle Colline Naga in India di 1800 metri più
bassa che ora. Questo generale abbassamento dei ghiacci perpetui, se
dovesse attribuirsi esclusivamente a un abbassamento di temperatura,
rappresenterebbe un raffreddamento da 6° a 10° gradi; ma in parte esso
deve attribuirsi all'aumento di neve, che è intimamente collegato col
raffreddamento, e questo poteva quindi essere assai minore[39]. Di più
esso risponde all'apogeo dell'invasione glaciale, quando la massa
invadente di ghiaccio esercitava a sua volta un'azione deprimente della
temperatura: il raffreddamento iniziale, causa prima dell'invasione,
doveva essere stato sensibilmente minore.
Del resto anche il nostro calcolo del bilancio del ghiacciaio ha
dimostrato che un abbassamento di pochi gradi della temperatura annua,
od anche solo della temperatura estiva, annullando quasi interamente
l'ablazione dei ghiacciai, basterebbe a rendere grandissima l'area
ablatrice _s_.
Non bisogna credere però che un tale mutamento nelle condizioni termiche
dei continenti sia un fenomeno di poco conto. Una differenza di 4 o 5
gradi da un anno all'altro è un fatto, non ordinario, ma che può
verificarsi: specialmente se ad una estate molto serena e calda succede
un'estate molto piovosa, la media annuale può presentare una variazione
di quest'ordine. Ma il fatto straordinario è che una tale condizione di
cose siasi mantenuta per migliaia di anni, sia diventata normale. Le
isoterme dell'epoca glaciale erano spostate, rispetto alle attuali, di
12 o 15 gradi di latitudine verso sud; ciò che corrisponde a portare
nella valle del Po la temperatura annua di Berlino, nella Scandinavia e
nel Labrador le temperature artiche; se a ciò aggiungiamo il
corrispondente aumento di pioggia e nevi, comprendiamo che, se non siamo
davanti a un cataclisma, lo siamo almeno a una vera trasformazione
climatologica, di cui la gigantesca espansione dei ghiacciai fu un
effetto adeguato.
Fin qui pare però che la conclusione a cui si è giunti con una così
lunga catena di argomenti non sia essenzialmente diversa da quella di
cinquant'anni fa, enunciata dal Martins: il fenomeno glaciale risponde a
una diminuzione da 3° a 5° della temperatura annua normale. Cosa si è
guadagnato in così lungo cammino?
7. Oltre una conferma più solida della conclusione stessa si è
guadagnato anche una concezione più completa del processo climatologico
pel quale una tale diminuzione di temperatura ha condotto al fenomeno
glaciale. Tale diminuzione si è dimostrata intimamente connessa a una
diminuzione anche della escursione annua della temperatura, specialmente
sui continenti, e ad una diminuzione della differenza di temperatura,
tanto estiva che invernale, ma specialmente estiva, tra continenti e
oceani. Quest'ultima circostanza da sola spiega la maggiore piovosità
sui continenti; epperò la maggior copia di pioggia e di nevi,
alimentatrici dei ghiacciai e di tutta la esagerata idrografia
postpliocenica, si è dimostrata un semplice corollario del fenomeno
termico. Finalmente, ed è ciò che più importa per noi, tale
concatenamento di fatti ci dimostra necessariamente che la causa prima
di tutto _non può essere che una diminuzione d'intensità della
radiazione solare ricevuta dalla terra_.
Esso dimostra infatti che i fattori meteorologici del clima sono messi
in opera dalla distribuzione della temperatura, e non questa da quelli,
benchè essi concorrano poi a modificarla sensibilmente. Ciò del resto
risponde anche a un ragionamento di puro buon senso, perchè i fattori
meteorologici non possono essere che effetto, diretto o indiretto, dei
movimenti convettivi, provocati nell'atmosfera dalla ineguale
distribuzione del calore[40]. La ragione principale di questa
ineguaglianza di distribuzione è l'inclinazione dei raggi solari
crescente colla latitudine e la presenza dei continenti e dei mari che
si riscaldano e raffreddano diversamente: la causa principale della
_grandezza_ di questa ineguaglianza è l'intensità della radiazione
solare. Il problema glaciale si riduce quindi alla seguente formola:
_Trovare qual'è la causa più probabile che può aver diminuita la
quantità di calore solare ricevuta dalla superficie terrestre, almeno
nelle latitudini più elevate, in modo da poter spiegare una più uniforme
distribuzione della temperatura fra continenti e oceani, una sua minore
oscillazione annua (specialmente rappresentata da una minore temperatura
estiva) e, per riflesso di questa, una minore temperatura annua
normale._
Tutti i tentativi fatti per mettere il problema su una strada diversa,
avente cioè per punto di partenza non una variazione del calore solare
ricevuto dalla superficie terrestre, ma una variazione nelle condizioni
di questa superficie, o rimasero campati in aria o rientrarono nella
strada maestra.
Così l'ipotesi geografica dai seguaci di Lyell, che attribuisce il
raffreddamento preglaciale a una maggiore continentalità delle regioni
artiche, o quella opposta dello Stoppani che l'attribuisce alla maggiore
oceanicità di alcune regioni tropicali, oltrecchè sarebbero
insufficienti se vere, sono smentite anche dai documenti geologici.
Quella di Saint-Robert che l'attribuisce a una maggior abbondanza di
vegetazione, che manteneva una grande umidità e «temperando gli ardori
del sole durante la state ed opponendosi all'irradiazione durante il
verno, tendeva a scemare la differenza di temperatura fra la stagione
fredda e la calda e ad abbassare quindi il livello delle nevi
perpetue[41]» è esagerata nel fondamento, perchè le regioni non coperte
di vegetazione sono anche attualmente assai scarse, specie nei paesi che
furono campo dell'invasione glaciale più estesa; e nelle conseguenze si
connette alla teoria esposta sin qui portando al supposto di una
diminuzione della radiazione solare, e giudicandone gli effetti secondo
gli stessi principii della teoria di Brückner.
8. Accostiamoci adunque al problema come fu da noi enunciato. Una
variazione della radiazione solare ricevuta dalla superficie terrestre
può spiegarsi soltanto in uno di questi tre modi: 1º come effetto di una
variazione nel potere radiante del sole, considerato come stella
variabile; 2º come effetto di una diversa esposizione della terra al
sole, prodotta da una variazione nella forma e nelle dimensioni
dell'orbita terrestre, e nella inclinazione dell'asse della terra
sull'orbita stessa; 3º come effetto di una variazione dell'atmosfera che
diventi più o meno trasparente alle radiazioni solari che
l'attraversano.
Il sig. Brückner mostra di attenersi al primo modo di soluzione, che è
certamente il più semplice; e assai recentemente il sig. Eugenio Dubois
in una memoria _Sui climi del passato geologico_ da poco tradotta in
inglese[42] la svolge più completamente ma con criteri diversi. Egli
riferisce le principali fasi dello svolgimento climatologico della terra
alle fasi del sole, che da una stato originario di stella _bianca_,
durato fino al principio dell'era terziaria, sarebbe passato, per uno
stadio transitorio di rapida raffreddamento, durato per tutto il
terziario fino al pleistocene, ad uno stato di stella _gialla_ nel quale
si troverebbe attualmente. Dacchè esso è entrato in questo stadio assai
più freddo del precedente, furono rese possibili nella sua atmosfera
molte combinazioni chimiche, non concesse dall'alta temperatura dello
stadio anteriore, le quali rendono la sua radiazione assai più
variabile.