Chapter 14

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.

Come si può spiegare tale intorbidimento? Noi non possiamo rispondere a tale domanda. L'idea più spontanea è che esso fosse dovuto a una maggior copia di vapore acqueo diffuso nell'atmosfera, e un'antica ipotesi di Charpentier, rinovellata recentemente dal prof. Taramelli, spiegherebbe tal fatto colla maggiore attività dei vulcani quaternari[63]. Con tale ipotesi, o con altra qualsiasi che spieghi una maggiore umidità dell'aria, si provvede infatti anche al materiale necessario per le abbondanti precipitazioni. Una maggiore umidità generale dell'atmosfera, temperando le oscillazioni annue della temperatura e il dislivello termico tra continenti e oceani, provocherebbe, secondo il processo di Brückner, una più intensa condensazione del vapore stesso sui continenti, dando così i materiali per l'espansione dei ghiacciai, espansione favorita dal raffreddamento, corrispondente alla minor trasparenza dell'aria, il quale conserva i ghiacci prodotti in maggior copia, sommando gli aumenti di molte annate successive. Fino a prova contraria, questo parmi il modo più semplice di spiegare il fenomeno glaciale e, più in piccolo, le attuali oscillazioni dei climi da cui dipendono le periodiche variazioni dei ghiacciai.

L'alternativa dell'umidità atmosferica tra fasi di massimo e fasi di minimo può anche ammettersi, senza ricorrere ai vulcani o, come sostiene Sterry Hunt, a comunicazione di vapore acqueo degli spazii planetari all'atmosfera; ma semplicemente come uno dei tanti ritmi che presenta la natura nel suo progressivo sviluppo. La terra colla sua atmosfera può considerarsi come un organismo fisiologico, nel quale alcuni organi hanno la funzione di produrre un dato elemento, altri hanno quello di eliminarlo, perchè il suo accumularsi sarebbe esiziale all'organismo stesso. I nostri muscoli lavorando producono dei veleni e il sangue li elimina; ma questo processo non continua in modo regolare, bensì i veleni, si accumulano provocando la sensazione della fatica, che arresta il lavoro del muscolo, per dar tempo al sangue di compiere il suo processo eliminativo. La nostra vita cerebrale dev'essere interrotta da periodi di sonno, per lasciar tempo di eliminarsi alle sostanze che il lavoro intellettuale ha prodotto.

Nell'organismo dell'atmosfera gli oceani hanno la funzione di produrre il vapore acqueo, i continenti quella di eliminarlo e di ritornarlo in gran parte come acqua agli oceani. Ma la funzione non continua in modo regolare; il vapore oceanico per certo tempo si accumula nell'atmosfera, perchè il processo di condensazione non è abbastanza rapido per eliminarlo tutto, man mano che si produce. Ciò dà origine a un intorbidimento dell'aria che, mentre rallenta la formazione di vapore sugli oceani, accelera, secondo il processo di Brückner, la sua condensazione sui continenti producendo su questi un periodo piovoso. Questo processo di più rapida condensazione continua anche oltre il limite medio di umidità atmosferica; segue quindi un periodo nel quale è maggiore la quantità di vapore sottratta all'atmosfera di quella prodotta dai mari, e si va incontro quindi a un periodo di maggior secchezza e trasparenza dell'aria, a cui corrisponde un periodo asciutto sui continenti.

Questo ritmo non è necessario che sia unico, ma a periodi assai lunghi, e naturalmente più accentuati, si intreccieranno periodi minori, di durata diversa, come nelle vibrazioni di una corda alla nota fondamentale si intrecciano le note armoniche minori. Tornando all'esempio della fatica muscolare, l'uomo che compie un lavoro, p. es. l'alpinista che sale una montagna, deve tratto tratto fermarsi a riposare per lasciar tempo di eliminarsi in parte ai veleni della fatica e per riacquistare così _una parte_ del vigore perduto; ma di quei veleni ne resta però un residuo di volta in volta sempre maggiore, e l'organismo perde l'attitudine ad eliminarli, e vuole essere lasciato a un riposo assai più prolungato che ripristini interamente l'equilibrio. Così nel processo di distillazione atmosferica il lento diffondersi e accumularsi del vapore nell'aria dovrà o potrà essere tratto tratto interrotto da brevi periodi di sosta, provocati forse anche da cause accidentali, nei quali i continenti ne eliminano una parte con processo più rapido di condensazione, pur lasciandone un residuo che sarà di volta in volta sempre maggiore finchè provocherà una condensazione più forte e più prolungata che spazzerà molto più energicamente l'aria per dare origine a una nuova epoca asciutta. Così si spiegano e i periodi trentacinquennari di Brückner, e quelli secolari da lui stesso intravvisti e che le più antiche cronache alpine confermano, dimostrando come nei secoli passati le Alpi ebbero periodi nei quali erano quasi interamente sprovvisti di ghiacciai, e finalmente quelli geologici di cui i periodi glaciali interrotti dai periodi _interglaciali_ sarebbero i testimoni più recenti.

LUIGI DE MARCHI (Sezione di Milano).

NOTE:

[A] Aderendo al lusinghiero invito fattomi dall'ing. O. Zanotti-Bianco nella «Rivista Mensile» (giugno 1895) riassumo i principali risultati del mio recente lavoro sulle _Cause dell'Êra Glaciale_ (Pavia, Fusi, 1895). Ciò mi dà occasione di accennare anche ad altri recenti lavori sull'argomento, e di rispondere implicitamente, cioè senza polemica, ad alcune obbiezioni oppostemi pubblicamente, o per lettere private, da critici benevoli.

[35] Queste ultime supposizioni sarebbero contraddette dalle ricerche del Barone VON TOLL sui giacimenti di _ghiaccio fossile_ delle coste settentrionali della Siberia e delle isole della Nuova Siberia («Mémoires de l'Acad. de St. Petersbourg» vol. 42, fasc. 13). Il ghiaccio di quei depositi ha la struttura granulare caratteristica del ghiaccio di ghiacciaio, o in generale del ghiaccio formato dalla neve: struttura che non si osserva nel ghiaccio formato direttamente dal congelamento dell'acqua.

[36] WOEIKOF: _Glaciers and glacial periods in their relation to climate_ (nel periodico «Nature» tom. XXV, 1882).

[37] BRÜCKNER: _Klimaschwankungen seit 1700_. Wien 1890.

[38] RICHTER: _Die Gletscher der Ostalpen_. Stuttgart 1888.

[39] Alle oscillazioni attuali della temperatura, che non toccano 1°C. di deviazione sopra e sotto la media, corrispondono variazioni rilevantissime della piovosità: in Europa l'oscillazione della piovosità rappresenta il 16% del suo valore medio annuale, in Asia il 30%. A una variazione termica di 3° a 5°C. deve quindi aver corrisposto un aumento assai più rilevante della piovosità sui continenti, raddoppiarla forse o triplicarla, dando così la ragione di molti di quei potenti fenomeni diluviali, precedenti o concomitanti al fenomeno glaciale, di cui fanno testimonio i potenti e tumultuarii depositi postpliocenici.

[40] Questo argomento è troppo spesso dimenticato. Si attribuisce principalmente alle correnti marine ed aeree la distribuzione attuale e passata delle temperature; è comune argomento che la grande uniformità della temperatura nelle epoche terziarie e precedenti fosse dovuta principalmente ad una più intensa circolazione dei mari e dell'aria. Ma da che era mantenuta tale circolazione se la temperatura era distribuita in modo uniforme?

[41] Vedi «Transunti dell'Accad. dei Lincei» Serie III, t. 8º; 1894, p. 61.

[42] _The Climates of the geological Past_ (London, Swan Sonnenschein et C., 1895). Questo libro sarà letto con grande utilità da chi desidera una esposizione breve e completa dello stato attuale del problema sui climi geologici. Anche nella parte induttiva i principii meteorologici sono applicati con grande abilità, come lo prova l'assenso avutone da un climatologista dell'autorità del sig. Woelkof (Petermann's Mittheilungen, novembre 1895). Ma io credo che la base della sua ipotesi sia fantastica, e che l'applicazione degli argomenti meteorologici non sia legittima.

[43] _The Cause of an Ice Age_, London 1891.

[44] «Rendiconti del Regio Istituto Lombardo di Scienze e Lettere», Serie II, vol. I, parte 2ª. Milano 1868.

[45] «American Journal of Science». New Haven, 1886.

[46] In «Geological Magazine», genn. e febbr. 1895.

[47] Vedi i numeri del «Nature» del Dicembre 1895, Gennaio e Febbraio 1896.

[48] Schiaparelli, ponendo che l'oscillazione annua della temperatura sia proporzionale all'oscillazione della radiazione polare, trova che a Milano essa avrebbe dovuto essere in un periodo di grande eccentricità 30°,7 invece di 25° com'è ora e aggiunge: «Anche ammettendo l'improbabile ipotesi che l'aumento di 5°,7 non sia prodotto per nulla dall'incremento del calore estivo, ma tutto debbasi ad un maggior rigore invernale, noi avremo un clima non peggiore di quello che si osserva in tanti luoghi del nostro parallelo, ed ancor sempre molto lontano da quello che si richiederebbe per dare ai nostri paesi il carattere dello Spitzberg e del Groenland.

«_Si può anzi aggiungere che il clima del parallelo di 45° rimarrebbe ancora preferibile a quello che adesso corrisponde al 50° grado di latitudine. Infatti secondo il calcolo già accennato del sig. Meech i numeri esprimenti l'irradiazione presente sul parallelo 50° ai due solstizi sono 164 e 900, ambidue minori assai di 201 e 1025 che esprimono l'irradiazione sul parallelo di 45° nell'ipotesi dell'eccentricità 0,0473. Il clima di Milano non potrebbe neppure diventare quello di Praga o di Kiew._» (loc. cit., pagg. 919-920).

E la differenza appare ancor minore se si tien conto della influenza ammorzatrice dell'atmosfera (_Le cause dell'Êra glaciale_, p. 157, _Nota_).

[49] A un risultato analogo egli arriva confrontando non più le radiazioni solari rispondenti al giorno centrale dell'inverno ora e quando si aveva l'inverno in afelio con triplice eccentricità orbitale, ma le radiazioni solari rispondenti al _giorno medio_ dell'inverno attuale di 179 giorni e del supposto inverno glaciale di 199. Egli trova così che le latitudini di 40°, 50°, 60°, 70°, 80° e 90° dovevano fruire allora nel giorno medio invernale della radiazione che ora fruiscono le latitudini di 43°.3, 52°.4, 61°.7, 71°.3, 84° e 90°. Lo spostamento delle isoterme iemali corrispondente a queste variazioni sarebbe quindi tanto minore quanto maggiore è la latitudine.

Il terzo modo di confronto istituito dal signor Culverwell tra la somma delle radiazioni di quei 199 giorni invernali, con quella dei 199 più freddi del nostro anno attuale non mi pare giustificabile in alcun modo, perchè 20 di questi ultimi che sono nel semestre d'estate (e hanno quindi una durata tanto maggiore quanto maggiore è la latitudine), non hanno termine di confronto tra i 199 del supposto periodo glaciale.

[50] _Glacial Nightmare and the flood_. London, 1893.

[51] Vedi «Annales du Bureaux Central Météorologique de France» 1883, I.

[52] Se si ammette che anche da tutti i corpi celesti, visibili o invisibili, toltone il sole, arrivi alla terra una quantità di calore sensibile (che è misurata dalla temperatura di una superficie nera irradiante la stessa quantità di calore, detta _temperatura dello spazio_), anche questa radiazione deve intendersi compenetrata in quella rappresentata da t_{c}. Ma le misure fatte fin qui di questa ipotetica _temperatura dello spazio_ non reggono alla discussione (Vedi il mio libro: _Appendice I_), ed io accolgo finora l'opinione di Langley che la radiazione stellare è trascurabile.

[53] È noto che la legge esprimente la dipendenza della radiazione dalla temperatura fu formulata in vario modo, dopo Newton, da Dulong e Petit, da Rossetti, da Stefan ed altri. Ora è generalmente accolta come più conforme all'esperienza la legge di Stefan secondo la quale la quantità di calore irradiata da un corpo alla temperatura _t_ verso un involucro _solido_ alla temperatura t_{c} è proporzionale alla differenza delle quarte potenze delle due temperature, riferite allo zero assoluto: (273 + t)^{4}-(273 + t_{c})^{4}. Ma le esperienze di Maurer e le discussioni di Trabert hanno dimostrato che la radiazione notturna _verso il cielo_ è espressa assai meglio dalla legge di Newton, alla quale del resto si riducono con sufficiente approssimazione anche le altre leggi, quando le temperature t, t_{c}, contate dallo 0° ordinario, non siano molto elevate in confronto a 273°.

[54] Questo fatto si ricava dal confronto tra l'equazione che esprime l'equilibrio termico dell'aria con una notissima formola empirica di Mendeleef largamente verificata in regioni della terra assai remote l'una dall'altra. L'equazione accennata è, secondo i principii svolti sopra,

mr (t-t_{c}) + nr(t-t_{s}) = S + V

la quale ci esprime che la somma della quantità di calore irradiata da una particella d'aria a temperatura _t_ verso il cielo [mr(t-t_{c})] e di quella irradiata verso il suolo o ricevuta dal suolo se negativa [nr(t-t_{s})], fa equilibrio al calore solare (S) assorbito dalla particella stessa e al calore portato o (sottratto) (V) dal fenomeni meteorologici; _r_ è il potere assorbente dell'aria, _m_, _n_ due fattori esprimenti la trasparenza pel calore irradiato dalla particella degli strati d'aria ad essa sovrastante e sottostante. S è piccolissima, perchè l'aria è quasi perfettamente permeabile pel calore solare, V si potrà trascurare generalmente, perchè gli effetti dei fenomeni meteorologici si compenseranno. Allora si ha approssimativamente

n t = t_{c} + (t_{s} - t_{c}) ------- m + n

che è del tipo della formola di Mendeleef

p t = -42° + (T + 42°) ----- P

dove _p_ è la pressione barometrica nel punto considerato, P quella al livello del mare e T la temperatura dell'aria presso terra, che, nella media, è pochissimo diversa da t_{s}. La formola di Mendeleef si può quindi considerare come espressione approssimata dell'equazione precedente, esprimendo che le frazioni di calore assorbite dai due strati d'aria sovrastante e sottostante alla particella (cioè 1 - m, 1 - n) sono proporzionali alle masse degli strati stessi, e che queste masse si ritengono proporzionali alle rispettive pressioni _p_ (per lo strato superiore) e P - p per l'inferiore; che precisamente è:

p P - p 1 - m = --- 1 - n = --------- P p

Di qui deriva che la t_{c} coincide colla costante della formola di Mendeleef, è quindi costante, ed ha un valore prossimo a -42° C. Considerazioni secondarie porterebbero ad accettare un valore alquanto minore, prossimo a -45° C. Recenti misurazioni della temperatura negli alti strati dell'aria condurrebbero a valori ancor più bassi. È naturale che, quanto più alto è lo strato d'aria che si considera, tanto più basso dev'essere il valor medio di t_{c} che se ne deduce.

[55] Il valore di t_{c} se si può ritenere, almeno all'ingrosso, costante per tutti i punti allo stesso livello, deve naturalmente diminuire coll'altezza, perchè portandoci in alto lasciamo sotto di noi, e sottraggiamo quindi alla massa d'aria a noi sovrastante, al nostro _cielo_, gli strati più bassi che sono anche i più caldi, perchè più direttamente riscaldati dal suolo. È questa una delle cause della diminuzione della temperatura coll'altezza; altra, e forse principale, è la rapida diminuzione del coefficiente (vedi _Nota precedente_) di trasparenza dello strato d'aria sottoposto al punto considerato, ossia, secondo la formola di Mendeleef, della pressione _p_, mentre m + n (ossia P) rimane presso a poco costante, perchè nello stesso tempo aumenta la trasparenza _m_ dell'aria sovrastante.

[56] Vedi nota al paragrafo precedente.

[57] Tale verifica ci porterebbe troppo lontani dal nostro argomento: rimando per essa alla _Sezione II_ della mia monografia, non senza notare però che l'ipotesi glaciale, che sarà proposta in seguito, non è affatto subordinata alle proposizioni di dettaglio svolte in quella Sezione, ma si appoggia esclusivamente sulle formule fondamentali qui addotte, la cui attendibilità non parmi discutibile.