Così il periodo undecennale delle macchie solari sarebbe spiegabile

chimicamente, come fu sostenuto recentemente anche da altri. Il sole

sarebbe quindi ora una stella variabile, e presenterebbe tratto tratto

dei periodi di stella _rossa_, che è, secondo la classificazione delle

stelle data dal Secchi, l'ultimo periodo di vita delle stelle. Ad ognuno

di questi periodi _rossi_ del sole corrisponderebbe un periodo glaciale

sulla terra, mentre ai periodi _gialli_ corrisponderebbero periodi

interglaciali, in uno dei quali noi viviamo. Non seguo l'Autore nel

tentativo di determinare la lunghezza dei varii periodi in base alla

attuale proporzione delle stelle di varia grandezza fin qui note: esso è

certamente interessante per la copia di notizie e la fertilità di

induzioni messe in campo dall'Autore, ma allo stato attuale della nostra

conoscenza del cielo esso parmi di un ardimento non incoraggiabile. Ma

parmi che anche il fatto stesso del successivo passaggio del sole

attraverso i suoi tre stadii di vita e del collegamento di questo fatto

coi fenomeni climatologici terrestri, se non può essere negato _a

priori_, non può nemmeno essere accolto come provato. Siamo davanti a un

ordine di fatti inaccessibile, non a una discussione teorica, ma ad una

prova positiva. Se dovremo arrivare a una tale spiegazione della storia

climatologica della terra, non potremo arrivarvi che indirettamente, con

una dimostrazione _ad absurdum_, dimostrando cioè che _tutte_ le altre

_possibili_ ipotesi, basate su fatti provabili, su principii sicuri,

sono inammissibili.

Un'obbiezione spontanea si presenta tuttavia all'ipotesi di Dubois,

obbiezione che l'Autore non si nasconde e che cerca di rimovere col

sussidio di ipotesi meteorologiche. Come si può spiegare la grande

uniformità dei climi nelle epoche più antiche della terra, se il sole,

che era allora allo stato bianco, ci mandava una radiazione tanto più

intensa dell'attuale? Poniamo che _K_ sia la quantità di calore ricevuta

in un anno all'equatore, per unità di superficie; a una latitudine

qualsiasi la quantità ricevuta sarà una frazione _mK_ di quella, dove

_m_ dipende dalla inclinazione media dei raggi solari sulla superficie e

dalla trasparenza dell'atmosfera, che i raggi solari debbono

attraversare per un tratto tanto maggiore quanto maggiore è la

latitudine. La differenza fra le due quantità, che è la causa prima (ma

non sola) della differenza di temperatura fra quelle due latitudini, è

quindi _K(1-m)_. Se _K_ cresce, ed _m_ non varia, anche questa

differenza cresce: cioè ad ogni variazione della intensità radiante del

sole deve corrispondere, _cæteris paribus_; una variazione nello stesso

senso della differenza di temperatura fra l'equatore ed un parallelo

qualsiasi. Se quindi nelle êre preterziarie il sole irradiava

coll'intensità di stella bianca, in quelle êre doveva essere anche più

rapida la caduta di temperatura dall'equatore ai poli, e se questi

fruivano, com'è indiscutibile, di un grado di temperatura assai maggiore

dell'attuale, l'equatore doveva essere a un grado di calore

incompatibile con qualunque sviluppo della vita organica continentale.

Il sig. Dubois si difende da questa obbiezione con due argomenti: 1º La

maggiore energia solare manteneva una più intensa circolazione oceanica

ed aerea che portava una maggior somma di calore alle latitudini

superiori. 2º L'atmosfera era meno trasparente, sia perchè il _sole

bianco_ emetteva un maggior numero di raggi dell'estremità violetta

dello spettro, pei quali l'aria è assai meno permeabile, sia perchè era

assai maggiore la copia di vapori e di nubi, che arrestavano

l'irradiazione del sole nelle alte latitudini. Abbiamo già accennato

precedentemente alla fallacia del primo argomento: l'energia solare non

può provocare movimenti convettivi nell'atmosfera e nell'oceano, se

prima non provoca un dislivello di temperatura, e non può, aumentando

essa, rendere più intensi i movimenti stessi, se prima non aumenta

questo dislivello di temperatura. Supporre quindi una distribuzione

uniforme prodotta da movimenti convettivi molto intensi è una

contraddizione _in terminis_.

Il sig. Brückner (_Klimaschwankungen_, pag. 315) viene logicamente a

conclusioni opposte a quelle del sig. Dubois volendo spiegare come una

diminuzione della costante solare possa aver condotto all'invasione

glaciale. Secondo lui essa «diminuirebbe la _differenza di temperatura

fra il polo e l'equatore e quindi la circolazione generale

dell'atmosfera, che si rifletterebbe in una diminuzione delle correnti

oceaniche, che, alla superficie dei mari hanno notoriamente una

prevalenza di direzione verso Nord. Il raffreddamento, incominciando

all'equatore, si sarebbe quindi esteso man mano alle latitudini più

alte_». Ma col suo ragionamento si verrebbe a conchiudere che nelle

epoche preglaciali, quando la radiazione solare era più forte, si doveva

avere una distribuzione di temperatura dai poli all'equatore _meno

uniforme_ che nella glaciale, conclusione la quale sarà difficilmente

accolta dai geologi.

Anche l'altro argomento del sig. Dubois merita discussione, ma poichè

esso tocca la questione più generale della trasparenza atmosferica, ne

parleremo a suo luogo.

9. Tra le ipotesi astronomiche ideate a spiegazione del fenomeno

glaciale, una sola ha tenuto per lungo tempo vittoriosamente il campo,

e, benchè ormai battuta da tutte le parti, è difesa ostinatamente dai

suoi tenaci e valenti difensori: è l'ipotesi di Croll, basata sul fatto

indiscutibile delle variazioni d'eccentricità dell'orbita terrestre,

combinato coll'altro fatto non meno indiscutibile della precessione

degli equinozi. Eccola in breve secondo l'esposizione più rigorosa

fattane recentemente dall'astronomo Ball[43].

Chiamando 100 la quantità di calore che ogni emisfero della terra riceve

in un anno, di queste 100 unità esso ne riceve 63 nella stagione estiva,

e 37 nella stagione invernale. Ma per effetto dell'eccentricità

dell'orbita terrestre queste stagioni non hanno una eguale durata:

l'emisfero boreale, che ha il solstizio invernale presso a poco nel

punto dell'orbita più vicino al sole (perielio) e l'estivo nel più

remoto (afelio), ha 186 giorni estivi contro 179 invernali: per

l'emisfero australe si verifica naturalmente l'opposto. Così l'emisfero

boreale riceve 63 unità di calore in 186 giorni, e 37 in 179, mentre

l'australe ne riceve 63 in 179 e 37 in 186; e quindi la media giornata

estiva è pel primo meno calda che pel secondo, mentre la media giornata

invernale è più calda.

Questa differenza fra i due emisferi ora non è rilevabile (benchè non ne

manchi qualche indizio), perchè la prevalenza degli oceani nell'emisfero

australe esercita tale effetto moderatore delle variazioni termiche, che

un così piccolo incremento dell'escursione annua vi si smarrisce; ma

certamente quando per lo spostamento degli equinozii l'emisfero boreale

si troverà di qui a circa tredici mila anni ad avere l'inverno in afelio

e l'estate in perielio, se sarà mantenuta l'attuale distribuzione dei

continenti, la differenza potrà essere abbastanza rilevante, essendo la

temperatura media invernale di qualche grado inferiore all'attuale e

l'estiva di altrettanto superiore. E quando l'eccentricità dell'orbita

terrestre era tre volte l'attuale, come lo era circa 100,000 anni sono,

la differenza doveva essere altrettante volte maggiore, ossia l'inverno

doveva essere di 4 o 5 o più gradi più freddo dell'attuale e l'estate di

altrettanto più caldo. Questo nell'ipotesi che gli elementi

meteorologici non compensino in parte la differenza, come certamente la

compenserebbero, perchè è ufficio principale dei movimenti convettivi

dell'atmosfera e dell'oceano di attutire le differenze e le variazioni

di temperatura.

La _possibilità_ di produrre un mutamento climatologico colla variazione

dell'eccentricità orbitale della terra, combinata colla inversione degli

aspidi, parmi adunque innegabile. Il Croll e i suoi numerosi seguaci ne

esagerarono invero la portata con un ragionamento che il nostro

Schiaparelli dimostrò fin dal 1868 fallace[44] e che, nonostante tale

dimostrazione (rimasta a dir vero affatto ignorata in Inghilterra, come

quasi tutte le cose italiane), e la confutazione fattane nel 1886 dal

Woeikof[45], trova ancora buon accoglimento in opere di autori sommi

come il Ball, il Wallace e il Geikie. Il ragionamento è in breve il

seguente.

Nel lungo inverno boreale in afelio corrispondente a un periodo di

grande eccentricità la distanza della terra dal sole era sensibilmente

maggiore di quel che lo è ora coll'inverno in perielio, e quindi la

radiazione solare era, secondo la legge dell'inversa dei quadrati delle

distanze, ancor più sensibilmente minore. Croll calcola che nel giorno

centrale dell'inverno la diminuzione doveva essere nientemeno che del

16% minore della radiazione attuale. Ora la radiazione solare serve a

mantenere la terra a una temperatura assai maggiore di quella dello

spazio vuoto dove la terra si move. Croll ammette senz'altro che questa

temperatura dello spazio sia stata misurata esattamente da Pouillet,

Herschel ed altri in circa _-150°C_; l'aumento di temperatura prodotto

dalla radiazione solare in un punto qualsiasi della terra, p. es. in

Inghilterra, dove la temperatura media è di circa 5°C, è di 155°C´. Alla

variazione di 16/100 della causa deve corrispondere una variazione

proporzionale nell'effetto: l'Inghilterra doveva avere quindi la minima

temperatura invernale nientemeno che di 25°C. inferiore all'attuale. E

l'inverno di tanto più freddo durava molti giorni più dell'attuale, cioè

199 giorni invece di 179.

Non contenti di questa conclusione i Crolliani ricorrono anche

all'azione indiretta del raffreddamento così ottenuto (e della grande

massa di ghiaccio che secondo loro esso doveva generare) sui venti e

sulle correnti oceaniche, che dovevano essere perturbate e deviate in

modo da aumentare ancora il raffreddamento stesso, con un concatenamento

di cause e di effetti che si rincalzano vicendevolmente, contro i

principii fondamentali della fisica e della fisiologia, secondo i quali

ogni causa perturbatrice di uno stato d'equilibrio stabile provoca

sempre in natura dei fenomeni secondari a difesa di questo stato.

Non è qui il caso di ripetere tutti gli argomenti addotti da

Schiaparelli, Woeikof, Newcomb ed altri contro questa troppo ardita

teoria. Assai recentemente il sig. E. P. Culverwell ebbe il merito di

risollevare la questione in Inghilterra[46], e la vivacità di polemica

che le sue brevi osservazioni hanno suscitato[47] dimostra quanto tenace

sia in quel paese l'attaccamento a un'idea una volta accettata.

L'argomento suo fondamentale fu già addotto dallo Schiaparelli; ma il

sig. Culverwell, che certamente ciò ignorava, lo svolse in forma meglio

accessibile al pubblico inglese. Egli dimostra che l'intensità della

radiazione solare nel cuore di un inverno in afelio quando

l'eccentricità dell'orbita terrestre era in un periodo di massimo era

per ogni parallelo quella che è attualmente per un parallelo di 2° o 3°

più a nord: così i paralleli 43°, 52°, 61°, 70°, ecc., ricevono ora nel

giorno centrale dell'inverno la quantità di calore che in un periodo di

grande eccentricità ricevevano i paralleli 40°, 50°, 60°, 70°. Ciò

equivale a supporre, per usare il paragone che rese forse più

accessibile l'argomento in Inghilterra, che se in Cornovaglia cadesse la

quantità di calore solare che ora cade nella contea di York si dovrebbe

avere in Inghilterra un'invasione glaciale[48].

Tuttavia questo taglio radicale fatto ai calcoli del Crolliani non

rimove interamente l'ipotesi fondamentale. Quei calcoli erano imposti

dalla necessità di spiegare un raffreddamento fortissimo quale si

credeva da Croll necessario a spiegare il fenomeno glaciale, ch'egli non

ammetteva ancora d'origine alpina, ma riteneva dovuto esclusivamente

alla permanenza delle nevi invernali. Ora che, come si è visto, il

riallacciamento del fenomeno glaciale alle variazioni dei ghiacciai

alpini ha ridotto a soli 4 o 5 gradi il raffreddamento necessario, la

riduzione anche dei possibili effetti di un aumento di eccentricità

potrebbe considerarsi piuttosto come un argomento in favore che

un'obbiezione all'ipotesi di Croll.

Noi abbiamo veduto che le attuali alternative del clima rispondono a

variazioni di meno di 1° nella temperatura media; non si può quindi

escludere a priori che una variazione di parecchi gradi nella escursione

annua della temperatura possa avere effetti climatologici straordinari.

Il nodo dell'argomento sta nel dimostrare se questi effetti sarebbero

appunto quelli che possono giustificare un'invasione dei ghiacciai

alpini. Ora tutto il ragionamento da noi svolto fin qui porta a

concludere negativamente: che cioè un aumento dell'escursione annua,

rappresentato da una maggiore temperatura estiva, e da una minore

temperatura invernale si dimostra, tanto in linea di fatto che in linea

di teoria, favorevole non a una espansione ma ad un ritiro dei ghiacciai

alpini.

In linea di fatto, perchè si è visto che le più recenti espansioni dei

ghiacciai corrispondevano a periodi freddo-umidi del clima, nei quali

l'escursione annua della temperatura dovette essere minore del suo valor

medio; mentre i periodi di ritiro corrispondevano a periodi

caldo-asciutti nei quali l'escursione annua della temperatura era

maggiore della media.

In linea di teoria, perchè anche ammesso che un inverno di 2° o 3°C.

più freddo del normale debba essere anche sensibilmente più nevoso

(benchè un largo confronto dei climi attuali darebbe piuttosto una

conclusione contraria), un aumento di 2° o 3° gradi nella temperatura

estiva produrrebbe certamente uno scioglimento tanto più copioso dei

ghiacci da consumare di gran lunga la maggiore provvista di nevi

invernali.

Secondo il citato calcolo del sig. Culverwell l'effetto della variazione

di eccentricità sarebbe inoltre tanto minore quanto maggiore è la

latitudine: già a 70° Lat. esso sarebbe nullo[49].

Anche questo parrebbe in contraddizione col fatto che l'invasione

glaciale era assai più imponente fra 60° e 70° Lat. N., dove aveva i

suoi centri principali di espansione, che nelle latitudini inferiori.

Di proposito deliberato non espongo che le obbiezioni alla teoria

Crolliana emananti dalle più recenti monografie sull'argomento, senza

ricordare tutte le altre, che il lettore può trovare facilmente nei

trattati, come nell'_Era glaciale dell'America del Nord_ di WRIGHT e più

vivacemente in quello strano lavoro dell'HOWORT sull'_incubo

glaciale_[50]; le principali si trovano rapidamente riassunti anche nel

mio libro.

Un'altra ipotesi astronomica tirata in campo a spiegazione del fenomeno

glaciale, e alla quale le recenti scoperte e polemiche intorno alla

possibilità di uno spostamento dell'asse terrestre, dànno sapore

d'attualità, è quella che attribuisce il ghiacciamento europeo e

nord-americano ad uno spostamento del polo artico verso l'Atlantico. Ma

la geologia e l'astronomia protestano insieme contro la possibilità di

un siffatto spostamento (che avrebbe dovuto essere di parecchi gradi) in

un'epoca relativamente così recente. E il ghiacciamento di altre regioni

della terra che sarebbero state per tale spostamento più vicine

all'equatore lo esclude assolutamente anche con prova di fatto.

10. Veniamo finalmente al terzo modo con cui si può ottenere una

diminuzione del calore solare alla superficie della terra: per effetto

cioè di una diminuzione nella trasparenza dell'aria. Essa richiede una

discussione più lunga e minuziosa.

Se il sole è allo zenith e la radiazione solare cade verticalmente, essa

viene in parte assorbita e riflessa dall'atmosfera, e alla superficie

della terra non ne arriva che una frazione che indicheremo con _p_: cioè

se A è la _costante solare_ (la quantità di calore solare ricevuta

nell'unità di tempo e per unità di superficie ai limiti dell'atmosfera),

la quantità di calore ricevuta per unità di tempo e di superficie al

livello del mare sarà pA. Se lo strato d'aria attraversato fosse

equivalente a due, tre ..._n_ volte lo spessore verticale dell'atmosfera

si potrà immaginarlo diviso in tanti strati ciascuno equivalente a

un'atmosfera, ognuno dei quali non lascierà passare che una frazione _p_

del calore lasciato passare dai precedenti: al livello del mare

arriveranno quindi rispettivamente delle quantità di calore

p × pA = p²A

p × p²A = p³A

p × p^{n-1} A = p^{n} A

In generale, se lo strato d'aria attraversato è [delta] volte (dove

[delta] sia anche un numero non intero) lo strato atmosferico verticale,

la radiazione solare dal limite dell'atmosfera al livello del mare viene

diminuita nel rapporto di 1 a p^[delta]. Ora, quando il sole non è allo

zenith, ma è discosto da esso di un angolo _z_, la sua radiazione deve

attraversare uno spessore d'atmosfera [delta], che è assai

approssimativamente misurato dalla secante di quell'angolo _z_ (ossia da

1 diviso per il coseno di questo angolo), e quindi essa sarà ridotta nel

rapporto di 1 a p^{sec z}. Ma anche se non fosse assorbito

dall'atmosfera, ogni pennello di raggi solari che abbia la sezione di un

centimetro quadrato, incontrando obliquamente la superficie terrestre ne

sarebbe tagliata su una sezione più grande, sulla quale andrebbe

distribuita la stessa quantità di calore; la quantità di calore ricevuta

da un centimetro quadrato di superficie sarebbe quindi minore e

precisamente essa sarebbe per unità di tempo non più la costante solare

A, ma A cos z, secondo la nota _legge del coseno_. La quantità di calore

solare che riscalda ogni centimetro quadrato della superficie terrestre

quando il sole è alla distanza angolare _z_ dallo zenith (o all'altezza

90°- z sull'orizzonte) è quindi:

A cos z · p^{sec z}.

Questa quantità è in continua variazione su ogni parallelo della terra,

per effetto del periodo diurno e del periodo annuo: le condizioni medie

della temperatura di ciascun parallelo, in quanto dipendono dal calore

solare, sono date però dalla somma totale ricevuta nell'anno, somma che

fu calcolata per diversi valori di _p_ in un lavoro non meno geniale che

paziente di Angot[51].

Si può immaginare che queste condizioni medie siano determinate da un

sole fisso, avente una intensità radiante, fuori dell'atmosfera, Q, che

sia presso a poco la terza parte dell'intensità reale, e che si mantenga

a una distanza zenitale [xi], costante per ogni parallelo, ma variabile

da un parallelo all'altro. Si possono calcolare questi angoli [xi]

corrispondenti ai varii paralleli e si ha

Lat. [xi]

0° 0°.0´

10° 9°.31´

20° 19°.7´

30° 28°.15´

40° 37°.49´

50° 46°.52´

60° 55°.40´

70° 61°.17´

80° 64°.24´

90° 65°.31´

Di questa quantità media di calore solare, Q cos [xi] p^{sec [xi]}, che

viene ricevuta dal suolo, una buona parte viene assorbita in lavori

fisici (principale l'evaporazione), chimici, meccanici, fisiologici,

ecc. e solo una piccola frazione a di essa rimane all'ufficio diretto di

riscaldamento, cioè di innalzare la temperatura del suolo.

11. Perchè il suolo sia mantenuto ad una data temperatura, senza cioè nè

riscaldarsi, nè raffreddarsi, è necessario che questa frazione di calore

solare aQ cos [xi] p^{sec [xi]} faccia equilibrio alla quantità di

calore che il suolo irradia verso il cielo.

Quando si dice _verso il cielo_ non si intende già verso lo spazio

planetario vuoto, ma verso tutta l'atmosfera visibile dal punto

considerato del suolo, cioè verso una massa d'aria che per effetto del

calore solare e terrestre assorbito, dei movimenti continui che la

rimescolano, delle continue trasformazioni del vapor acqueo, ecc., ecc.,

irradia a sua volta verso la terra una certa quantità di calore, che

compensa in parte la perdita che questa subisce per irradiazione.

L'irradiazione del suolo si compie cioè come quella di un corpo in un

vaso chiuso la cui parete interna abbia una data temperatura; la sua

irradiazione vera è la differenza fra le irradiazioni assolute che il

corpo stesso e la parete effettuerebbero nel vuoto indefinito.

Noi immagineremo perciò di sostituire all'atmosfera visibile dal punto

considerato una superficie di nero fumo avente una temperatura t_{c},

che chiameremo _temperatura del cielo_[52], e tale, da sostituire

nell'effetto radiante l'atmosfera stessa, e porremo che la radiazione

del suolo verso il cielo sia proporzionale, secondo la legge di Newton,

alla differenza tra la sua temperatura t_{s} e la t_{c}; sia cioè

espressa da una espressione

K (t_{s} - t_{c})[53]

dove il coefficiente K (_irradiazione unitaria_) dipende non soltanto

dalla natura della superficie irradiante, ma anche dalle condizioni

dell'aria sovraincombente, che per varia purità e vario stato

igrometrico può essere più o meno trasparente pel calore irradiato dal

suolo. Sono notissime a questo proposito le esperienze di Tyndall sulla

opacità dei vapori alle radiazioni termiche, e le conseguenze che egli

ne trasse per spiegare i climi attuali e passati della terra, mediante

l'azione protettrice che esercita l'aria umida o ricca di acido

carbonico, rallentando o impedendo completamente la radiazione del suolo

verso il cielo. Avremo quindi

K (t_{s} - t_{c}) = aQ cos[xi] p^{sec[xi]}

ossia

aQ cos[xi] p^{sec[xi]}

t_{s} = t_{c} + -------------------------

K

la quale ci dice che la _temperatura del suolo è mantenuta superiore

alla temperatura del cielo di un numero di gradi che è proporzionale

all'azione riscaldante del sole e inversamente proporzionale alla

irradiazione unitaria del suolo_. In questa radiazione unitaria noi

dobbiamo distinguere due fattori, l'uno che dipende dalla natura della

superficie, ed è il _potere irradiante_, r_{s}; di questa: l'altro m_{s}

che dipende dalla _trasparenza_ dell'aria. Si potrà scrivere cioè

K = m_{s} r_{s}; e mettendo quindi in vista, per lo scopo nostro speciale,

nella formola precedente i coefficienti di trasparenza dell'aria si avrà

p_^{sec[xi]}

t_{s} = t_{c} + B_{s} ----------------

m_{s}

dove si è posto per semplicità

a_{s}

B_{s} = --------- Q cos[xi].

r_{s}

Fin qui si è considerata la superficie terrestre come solida; nel caso

della superficie oceanica l'effetto della radiazione solare è assai più

complicato, in causa della riflessione e rifrazione dei raggi, della

loro penetrazione fino a profondità sensibile, del moto ondoso, della

evaporazione, per non parlare dei movimenti convettivi, i quali possono

considerarsi dell'ordine dei fenomeni meteorologici il cui effetto non

può finora essere preso in considerazione. Noi possiamo però facilmente

ammettere che anche la temperatura della superficie oceanica _in quanto

dipende dall'equilibrio delle radiazioni termiche_, è esprimibile con

una formola analoga alla precedente

p^{sec[xi]}

t_{a} = t´_{c} + B_{a} ---------------

m_{a}

Bollettino del Club Alpino Italiano 1895-96 Vol. 29 Num. 62 · 第 11 / 27 段