a prova contraria si dovrebbero ritenere diversi fra loro e variabili da
un punto all'altro della terra. Invece è facile dimostrare che la
_temperatura media del cielo_ si può approssimativamente ritenere
costante per tutti i punti della terra, sia oceanici che continentali,
_al livello del mare_[54]. La massa dell'atmosfera formerebbe cioè
tutt'attorno al globo terrestre _come un involucro a temperatura
uniforme_, che costituisce un vincolo di solidarietà climatologica fra
tutte le regioni della superficie terrestre, per il quale non si può
immaginare che varii sensibilmente e permanentemente la condizione
termica di una regione senza che variino sensibilmente quelle di tutte
le altre regioni della terra. Esso costituisce inoltre come un
regolatore di tutte le variazioni di temperatura, poichè non si può
ammettere che varii in modo generale e permanente la condizione termica
al livello del mare, senza che varii la temperatura t_{c}, ossia la
condizione termica di tutta la massa atmosferica.
Viene così espressa in modo assai evidente la funzione regolatrice e
conservatrice dell'atmosfera nella distribuzione del calore sulla
superficie della terra, e viene anche messa in chiara luce la fallacia
di Croll nel computare l'effetto di una variazione della distanza, e
quindi della radiazione solare, a partire dalla temperatura dello spazio
interplanetario, come se l'atmosfera non esistesse.
Potrà sembrare a prima vista sorprendente questa uniformità della
radiazione termica dell'atmosfera su tutta la terra, ma la cosa può
presentarsi come naturale quando si consideri che quest'azione radiante
emana per la maggior parte dagli strati più elevati dell'aria dove il
periodo annuo della temperatura è insensibile e dove ogni più piccola
differenza orizzontale di temperatura viene rapidamente cancellata dai
rapidi movimenti convettivi, non intralciati da alcun impedimento.
Secondo un calcolo di Maurer anche la conduttività dell'aria pel calore
sarebbe ivi, in ragione della immensa densità, immensamente maggiore che
per l'aria a noi circostante[55].
13. Ma torniamo alle nostre formole. Da esse si possono ricavare con
facile procedimento[56] due formole rappresentanti la _temperatura
dell'aria_, l'una t_{1} sopra una superficie continentale, l'altra t_{0}
sopra una _superficie oceanica_, sempre nella supposizione che non vi
sia alcun scambio di calore per causa meteorologica. Esse ci
rappresentano cioè quali temperature si osserverebbero su un globo
terrestre, o interamente continentale o interamente oceanico, quando
l'atmosfera o gli oceani fossero immobili.
Indicando inoltre con _x_ la _continentalità_ media di ogni parallelo,
ossia la frazione del parallelo stesso che è occupata da continenti, la
formola t = t_{0} + x(t_{1} - t_{0}) ci dà la temperatura _media_ di
ogni parallelo nella attuale distribuzione di continenti e di mari; che
se colla _x_ si indica invece la _continentalità di ogni singolo punto_,
ossia la frazione di temperatura teoricamente continentale che entra a
determinare la temperatura del punto stesso (e che può facilmente
esprimersi colla _escursione annua_ della temperatura), la stessa
formola ci dà la temperatura normale del punto stesso. In questo secondo
caso è ammessa una reciproca influenza fra continenti e oceani, ma
l'effetto delle correnti marine ed aeree, e delle influenze locali, non
è valutato.
Siamo sempre, si dirà, assai lontani dal vero; ma si può verificare di
quanto ce ne discostiamo e si trova che le differenze fra i dati delle
nostre formole e i dati d'osservazione rispondono benissimo, in
grandezza e distribuzione, agli elementi trascurati, in prima linea alle
anomalie termiche prodotte dalle correnti marine ed aeree[57]. Alle
nostre formole che esprimono le _temperature solari_, cioè quelle
mantenute esclusivamente dall'equilibrio fra la radiazione del sole e
quella della superficie terrestre, bisogna adunque aggiungere un termine
di correzione, qui positivo e là negativo, esprimente l'effetto termico
dei moti convettivi e degli agenti meteorologici. Questo termine, che è
di parecchi gradi[58], ha una grande importanza nella definizione del
clima, ma noi non possiamo ammettere che esso possa variare se non varia
la temperatura solare, che è il fattore primo e principale del clima. E
ciò è tanto più vero se, invece della temperatura dell'aria,
consideriamo la temperatura della superficie terrestre la quale, sia
oceanica sia continentale, è meno soggetta a variazioni locali e
accidentali non provenienti dal calore solare ricevuto e assorbito,
essendo assai minore su di essa l'influenza dei movimenti dell'aria.
14. Torniamo adunque alle nostre formole
p^{sec[xi]}
t_{s} = t_{c} + B_{s} ----------------;
m_{s}
p^{sec[xi]}
t_{a} = t_{c} + B_{a} ----------------
m_{a}
e vediamo quale effetto potrà produrre una variazione di _p_.
Questa non può immaginarsi disgiunta da una, variazione di m_{s}, m_{a};
variazione che assai probabilmente sarà conforme a quella di _p_, e ne
attenuerà quindi gli effetti. Ma mentre l'effetto di una variazione
generale nella trasparenza dell'aria è, per ciò che riguarda la
radiazione terrestre, costante a tutte le latitudini, per riguardo alla
radiazione solare esso va rapidamente crescendo colla latitudine.
Poniamo per esempio che per uno speciale intorbidamento dell'aria tanto
il valore di _p_ quanto quello di m_{s} o di m_{a} siano diminuiti
p_^{sec[xi]}
di un decimo del loro valore: il rapporto ---------------- all'equatore
m
rimarrà invariato; ma fra 60° e 70° Lat., nel punto dove [xi] = 60° e
quindi sec[xi] = 2, esso è ridotto dal valore primitivo
p²
----, al valore
m
/ 9 \ ²
| ---- p |
\ 10 / 9 p²
----------- = ---- ----
/ 9 \ 10 m
| ---- m |
\ 10 /
cioè sarà ridotto anch'esso di un decimo del suo valore primitivo.
Ad ogni diminuzione di questo rapporto deve corrispondere una
diminuzione ad essa proporzionale della differenza t_{s} - t_{c}, o
t_{a} - t_{c} tra la temperatura della superficie terrestre e la
temperatura del cielo. Nel caso considerato, questa differenza sarà
mantenuta invariata all'equatore, ma sarà ridotta di 1/10 presso il
cerchio polare. Secondo le formole di Forbes le temperature medie
dell'aria, e quindi con differenza di qualche grado in più quelle della
superficie terrestre, sotto il cerchio polare, in una regione
rigorosamente continentale (poniamo Werchojansk in Siberia) è -15°
circa; mentre in una regione rigorosamente oceanica sarebbe 0°. Le
differenze t_{s} - t_{c}, t_{a} - t_{c} sarebbero quindi, (posto
t_{c} = -45°), ora di 30° per le regioni più continentali e di 45° per le
oceaniche; il raffreddamento prodotto tra 60° e 70° lat. da un
intorbidimento dell'aria, che produca la diminuzione di 1/10 in ambedue
i coefficienti di trasparenza, sarebbe quindi _almeno_ di 3° nella
regione continentale, di 4°,5 nella oceanica. Dico _almeno_ perchè,
raffreddandosi il suolo e l'aria degli strati inferiori su tutta la
superficie della terra, dovrà diminuire anche la radiazione e la
conduzione e ogni trasporto convettivo di calore verso la massa
superiore dell'atmosfera, e quindi diminuire anche la temperatura del
cielo t_{c}: infatti anche nelle variazioni annuali questa segue in ogni
paese un andamento parallelo all'andamento della temperatura degli
strati inferiori. Il raffreddamento effettivo non sarà quindi soltanto
del numero di gradi indicato, ma a questo va aggiunto il numero di gradi
di cui si deve ritener diminuita la t_{c} e che non possiamo dire quale
possa essere.
Ma l'ipotesi che la trasparenza _m_ per le variazioni terrestri varii
proporzionalmente colla trasparenza _p_ per le radiazioni solari, non è
nemmeno la più probabile. Se la causa dell'intorbidamento atmosferico è,
secondo la supposizione più spontanea, il vapore acqueo, probabilmente
la variazione di _m_ è proporzionalmente assai minore di quella di _p_,
se pure non dobbiamo ritenere che essa è opposta a quest'ultima. È noto
infatti che tra gli strati a immediato contatto col suolo e gli strati a
qualche altezza vi è generalmente contrasto tanto nel periodo diurno che
nel periodo annuo della umidità assoluta; le ore e la stagione più
secche negli alti monti (ora notturne, inverno) sono quelle più umide al
basso. Così si svolge una delle funzioni moderatrici del vapore acqueo,
il quale si solleva negli strati alti durante le ore e la stagione più
calde, temperando colla formazione di nubi la radiazione solare e
lasciando più libera la radiazione refrigerante del suolo; si abbassa
nelle ore e nella stagione più fredde lasciando più libere fino agli
strati inferiori dell'atmosfera le radiazioni del sole e temperando la
irradiazione refrigerante del suolo. Non è quindi assurdo supporre che
ad una diminuzione di _p_ corrisponda un aumento di _m_, e quindi una
diminuzione ancor maggiore del rapporto
p^{sec[xi]}
-------------[59].
m
Noi vediamo adunque la possibilità di spiegare con una leggiera
variazione della trasparenza atmosferica un raffreddamento di parecchi
gradi tanto nelle regioni assolutamente continentali come in quelle
assolutamente oceaniche.
Questo raffreddamento è, fino a 45° Lat. circa, maggiore sui continenti
che sui mari; nelle latitudini superiori è maggiore sui mari che sui
continenti. Fino a quella latitudine infatti i continenti sono più caldi
dei mari, ed è quindi maggiore anche il raffreddamento sui continenti
che sui mari; oltre 45° Lat. si verifica l'opposto. Nell'un caso e
nell'altro però _si attenua il dislivello di temperatura fra continenti
ed oceani_.
Così è verificata una delle condizioni caratteristiche dei periodi
freddo-umidi, secondo la teoria di Brückner.
15. Quanto all'escursione annua non è qui il caso di svolgerne la teoria
assai complessa nella quale si deve tener conto dell'azione regolatrice
esercitata dagli strati immediatamente sottostanti alla superficie
terrestre, attraverso ai quali penetra e sorte alternativamente il
calore per propagazione conduttiva, e l'azione ammorzatrice degli agenti
atmosferici, che generalmente variano in senso inverso della radiazione
solare, attenuando i massimi tanto di caldo che di freddo. Un altro
elemento di incertezza sembra debba trovasi nella temperatura del cielo,
la cui variazione è in massima incognita; ma l'osservazione indicherebbe
che questo elemento può essere eliminato, perchè la temperatura del
cielo presenterebbe un periodo annuo perfettamente parallelo a quello
dell'aria presso terra[60].
Rimarrebbe così dimostrato che in ogni paese, pel quale i coefficienti
di conduttività e di assorbimento del terreno siano dati e costanti,
l'escursione annua della temperatura rimane espressa da due termini,
l'uno proporzionale alla variazione annua della radiazione solare,
l'altro esprimente l'azione moderatrice degli elementi meteorologici.
Per la ragione tante volte ripetuta che i fattori meteorologici sono
subordinati al fattore termico, non possiamo immaginare una _generale_
diminuzione dell'escursione annua della temperatura senza immaginare una
diminuzione nella escursione annua del calore solare, che deve
intendersi come la causa prima di quella, e il cui effetto può soltanto
essere modificato, ma non distrutto, da una conseguente variazione nei
fattori meteorologici.
Ora, che una diminuzione nella trasparenza _p_ dell'atmosfera debba
portare necessariamente una diminuzione nel periodo annuo della
radiazione solare che arriva alla superficie terrestre, lo dimostra
presente la tabelletta tolta dal lavoro già citato del signor Angot.
Essa ci dà le differenze fra le quantità di calore solare ricevute a
varie latitudini nei due giorni solstiziali, estivo e invernale, in
corrispondenza a quattro valori decrescenti della _p_, dato che la
quantità ricevuta al limite dell'atmosfera in un giorno equinoziale
all'equatore sia espresso da 1000.
LATITUDINE
_p_ 30° 40° 50° 60°
0.9 572 728 846 942
0.8 518 644 727 750
0.7 455 562 614 603
0.1 393 493 502 472
Col decrescer di _p_ le differenze diminuiscono, e tanto più quanto
maggiore è la latitudine. In corrispondenza, _debbono diminuire anche le
variazioni annue della temperatura_, il che è l'altra condizione
caratteristica dei periodi freddo-umidi, secondo la teoria di Brückner.
16. Una terza conseguenza di una diminuzione della trasparenza
atmosferica è un aumento nella differenza di temperatura dall'equatore
ai poli. Abbiamo già veduto come il signor Brückner, dall'ipotesi che le
oscillazioni del clima siano dovute ad oscillazioni nel potere radiante
del sole, sia condotto alla conseguenza perfettamente opposta: secondo
lui il dislivello termico dall'equatore ai poli deve essere minore nei
periodi freddo-umidi che nei periodi caldo-asciutti. Le serie delle
temperature tropicali non confermerebbero per sua stessa confessione
tale conclusione, non accennando a oscillazioni più accentuate che
altrove, ma egli ritiene che ciò dipenda dall'essere troppo sparse e
incomplete; e come tali non permettono nemmeno una verifica dell'ipotesi
nostra. Ma se dalle oscillazioni termiche quasi insensibili che
contraddistinguono i periodi climatologici attuali noi passiamo a quelle
che contraddistinsero l'era glaciale, io credo che i naturalisti saranno
piuttosto proclivi ad accogliere l'ipotesi nostra. Quando alle nostre
latitudini la temperatura media era di 4° o 5° minore dell'attuale,
supporre che la differenza coll'equatore fosse minore equivale a
supporre che nelle regioni equatoriali la temperatura media doveva
essere di 7°, 8° o più gradi minore dell'attuale; supposizione ch'io non
credo, per quanto ne so, che la flora e la fauna tropicale dell'êra
postpliocenica giustifichino menomamente.
Ma ancor più difficile appare ad ammettersi l'ipotesi di Brückner se
rimontiamo ancor più indietro alle epoche preglaciali, quando le alte
latitudini circumpolari godevano, secondo le scoperte di Heer, di una
flora assai ricca e sviluppata, incompatibile coll'idea dei ghiacci
attuali; quando adunque le temperature a quelle latitudini dovevano
essere di molti gradi superiori alle attuali. In quelle stesse epoche le
regioni tropicali erano forse alquanto più calde di adesso, ma, secondo
i testimoni della flora e della fauna confrontate colle attuali, la
differenza doveva essere assai piccola. Vi doveva quindi essere un
dislivello termico dall'equatore ai poli assai minore dell'attuale; e
infatti la caratteristica principale di quelle epoche, per concorde
attestazione di tutti i geologi, era una straodinaria _uniformità_
climatologica, che sola può dar ragione della grande uniformità
paleontologica. Ora, se le alternative geologiche dei climi debbono
spiegarsi colla variabilità del sole, se p. es. i climi terziarii
rispondevano a una maggiore intensità radiante dell'astro, il dislivello
termico dall'equatore ai poli doveva essere assai maggiore dell'attuale
e quindi se le regioni polari erano tanto più calde d'adesso, le
tropicali dovevano avere temperature altissime, incompatibili con una
flora e una fauna non molto diverse dalle attuali.
La maggiore estensione e reciproca connessione degli oceani avrà
certamente contribuito a mantenere una maggiore uniformità, temperando
specialmente, nelle regioni polari, i freddi invernali; ma non bisogna
esagerarne gli effetti. La immensa oceanicità dell'emisfero australe
impedisce forse la formazione e conservazione dei ghiacci antartici?
Quanto all'artificio delle correnti marine ne ho già dimostrata la
debolezza. E quanto al secondo degli argomenti del sig. Dubois, che
attribuisce quella grande uniformità a una maggiore opacità
dell'atmosfera, tutta la precedente discussione gli è contraria,
dimostrando che così si arriverebbe all'effetto perfettamente opposto.
Invece, colla ipotesi di un aumento anche non molto forte della
trasparenza atmosferica _p_, si spiegherebbe un aumento di molti gradi
nelle regioni polari, mentre all'equatore si avrebbe una variazione
appena accennata. Aumentando _p_ ed _m_ di un terzo del loro valore,
t - t_{c} rimarrebbe invariato all'equatore, mentre al cerchio polare
crescerebbe di 15° in aperto oceano, di 10° nell'interno dei continenti.
E nella supposizione che _m_ varii meno di _p_, o varii in senso
contrario a _p_, l'aumento di temperatura sarebbe assai maggiore, oppure
basterebbe una variazione di _p_ assai minore per produrre gli
incrementi indicati di temperatura, che già bastano forse a spiegare le
flore di Heer.
È vero che una maggiore trasparenza dell'aria avrebbe anche per
conseguenza di aumentare l'escursione annua; essa porterebbe cioè calori
estivi più forti degli attuali, ma anche rigori invernali assai
maggiori, che sembrano incompatibili con uno sviluppo così singolare di
piante superiori. Ma è a notarsi che tutti i fondi polari di piante
fossili furono trovati in regioni litoranee (Islanda, Groenlandia,
Grinnellandia, Arcipelago nord-americano, isole della Nuova Siberia),
dove la variazione annua non poteva essere molto accentuata; doveva anzi
essere minore dell'attuale, se la maggiore temperatura media dell'acqua
e la minore estensione delle terre polari che sono ora i centri
d'espansione degli _icebergs_, mantenevano, com'è evidente, assai più
liberi di ghiacci la superficie del mare.
Nella Siberia orientale e nel Canadà, regioni ch'erano già continentali
nelle epoche dell'eocene e del miocene, non si è trovato nulla di
analogo a quelle flore. Il sig. Woeikof è d'avviso che ciò non sia
effetto nè del caso nè di insufficiente ricerca, ma del fatto che
l'inverno, non temperato dall'azione marina, doveva esservi assai
rigido, da non permettere lo sviluppo di flore che pur attecchivano
largamente a latitudini più elevate, ma in paesi litoranei[61].
Del resto si è esagerata anche l'influenza distruttrice del gelo sulle
piante. Nella Siberia orientale resiste una flora ricca ed elevata a
freddi invernali di -60°, e a una temperatura _media_ di gennaio di
-49°! Purchè non vi siano delle variazioni repentine e capricciose di
temperatura, la pianta resiste anche a freddi assai intensi, e più che
una temperatura invernale molto mite è necessaria, per lo sviluppo di
flore elevate, una sufficiente somma estiva di calore alla quale si
provvederebbe a esuberanza coll'ipotesi nostra.
17. Io credo quindi dimostrato che le grandi oscillazioni del clima
terrestre nelle passate êre geologiche, almeno in quelle meno remote, si
_possono_ spiegare con variazioni non molto rilevanti nella trasparenza
dell'atmosfera per le radiazioni termiche. Per una ragione qualsiasi,
l'atmosfera attraverserebbe dei periodi di intorbidimento intercalati da
periodi di maggior purezza e trasparenza: ai primi corrisponderebbero
dei periodi freddo-umidi ai secondi dei periodi caldo-asciutti del clima
continentale.
Può sembrare a prima vista strana l'idea di collegare i periodi di alta
temperatura a una maggior trasparenza dell'atmosfera. Per noi, le
regioni note dove l'aria è straordinariamente trasparente sono le alte
regioni alpine che non danno certamente l'idea di un clima caldo: e le
notti serene specialmente invernali, sono le più rigide. Una maggiore
trasparenza dell'aria ci pare quindi logicamente connessa a un
raffreddamento. D'altra parte la maggior mitezza delle invernate e delle
notti nuvolose, e le citate esperienze di Tyndall sulla opacità dei
vapori e quindi sull'azione coibente che un'atmosfera umida esercita sul
calore irradiato dalla terra, hanno generalmente diffusa e radicata
l'idea che un intorbidimento dell'aria, specialmente per opera del
vapore acqueo, è condizione di clima più caldo.
Ma queste deduzioni sono false; sono il frutto o di un confronto di
termini non paragonabili fra loro, o di una illusione soggettiva
dell'europeo che, perchè soffre maggiormente il freddo che il caldo,
giudica la bontà di un periodo climatologico più dalla mitezza
dell'inverno che dalla mitezza dell'estate.
Non è il clima alpino, ma quello di vasti altipiani che dobbiamo
paragonare a quel clima che sarebbe prodotto, secondo la nostra ipotesi,
su tutta la terra da un appuramento dell'atmosfera. I gruppi montuosi
non sono che piccole isole negli alti strati dell'aria. La temperatura
che l'aria assume sulle loro creste e sui loro pendii non è tanto
determinata dal riscaldamento della superficie montuosa (come lo è
l'aria alla pianura dal riscaldamento della pianura stessa), quanto
dalla temperatura dello strato d'aria a quell'altezza, e dai movimenti
convettivi continuamente mantenuti lungo i pendii. La temperatura dello
strato d'aria a quell'altezza è assai minore di quella alla pianura
perchè la superficie riscaldante, che è la pianura stessa, è assai
lontana, e perchè l'irradiazione verso il cielo è più intensa (vedi Nota
a pag. 119); i moti convettivi dell'aria tendono generalmente a impedire
i riscaldamenti intensi, possibili soltanto in aria stagnante.
Negli altipiani elevati le condizioni sono diverse. La radiazione solare
è ivi molto intensa per la maggior trasparenza dell'aria; le vaste
pianure si riscaldano fortemente e riscaldano gli strati d'aria
sovraincombenti, i quali, benchè a grande altezza, sono mantenuti vicini
alla sorgente principale di calore, che è il suolo. Se le condizioni
meteorologiche circostanti permettono che l'aria vi stagni, noi avremo
ivi delle variazioni diurne ed annue di temperatura assai accentuate, ma
la media annua vi sarà relativamente elevata. Così gli altipiani
dell'Asia centrale hanno una media relativamente assai elevata: nel
Pamir, a 4880 metri d'altezza, Wood trovò delle stazioni invernali dei
Kara-Kirghisi con ricchi pascoli, mantenutivi anche da pioggie estive
piuttosto copiose. Le regioni più centrali ed elevate del Sahara sono
pure fra le regioni più calde del mondo, anche fatta ragione della
latitudine, benchè per la grande serenità del cielo vi siano frequenti
gli sbalzi di temperatura di 23, 24 gradi in un giorno. Lo stesso
altipiano abissino, di cui i nostri poveri soldati lamentano i rigori
notturni, è un paese relativamente assai caldo nella media normale[62].
L'uomo è assai sensibile agli sbalzi repentini di temperatura, e giudica
come freddissima una notte africana, che in Europa giudicherebbe assai
tiepida, perchè il corpo abituato alla cocentissima radiazione diurna
del sole, non si accomoda subito alla nuova condizione che gli è fatta
dopo il tramonto. Così il viaggiatore Robecchi-Bricchetti mi parlava
delle rigide mattinate passate nell'altipiano Somalo, contro le quali
non gli sembrava sufficiente il pastrano degli inverni lombardi, mentre
il suo diario meteorologico raramente segna temperature inferiori a
20°. Immaginiamo attenuati questi sbalzi di temperatura dalla vicinanza
del mare, e noi avremo una rappresentazione evidente del clima
terziario.--Noi dobbiamo quindi rappresentarci il clima terziario come
un clima d'altipiano, temperato dalla estensione degli oceani, allora
assai maggiore dell'attuale.
In una condizione affatto analoga si troverebbe attualmente, secondo le
scoperte di Schiaparelli (recentemente confermate con strumenti assai
potenti e in condizioni di cielo assai migliori, dagli astronomi
americani dell'osservatorio Lick), il pianeta Marte. L'atmosfera vi è
costantemente limpidissima; i vapori vi si condensano senza passare
attraverso lo stato di nube opaca, ma come negli alti strati della
nostra atmosfera in cirri diafani, o forse anche si condensano
direttamente a contatto col suolo. Sta il fatto che nonostante tale
serenità dell'atmosfera ogni emisfero presenta nella rispettiva stagione
invernale una vastissima calotta polare, certamente di neve o ghiaccio.
Ma questa calotta viene nella successiva estate completamente (o quasi)
disciolta, dimostrando così che la temperatura estiva è anche nelle
regioni polari straordinariamente elevata, nonostante che l'inclinazione
dell'asse di rotazione sia quasi identica a quella dell'asse terrestre;
nonostante che la distanza dal sole sia una volta e mezza quella della
terra, e la radiazione solare vi arrivi quindi con una intensità che non
è nemmeno la metà di quella che arriva alla terra. Questo fatto non può
spiegarsi che come una conseguenza della eccezionale trasparenza
dell'aria, e così Marte ci dà una conferma all'ipotesi da noi proposta a
spiegazione delle alte temperature circumpolari delle epoche terziarie.
18. Da tali condizioni la terra sarebbe uscita per un successivo
intorbidimento dell'atmosfera.