Chapter 12

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.

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