Палеозой. Начало палеозоя (570 млн лет назад), т.е. кембрийский период, характеризовалось теплым климатом. Основные массы суши были сосредоточены в тропических и умеренных широтах; Южный и особенно Северный полюс омывались океаном, и это, по-видимому, препятствовало образованию льда. Похолодание климата, приведшее к новому крупному оледенению, отмечено около 450 млн лет назад в позднем ордовике. К этому времени на поверхности земного шара произошли значительные перемещения материковых плит: на западе существовали обособленные друг от друга древние аналоги Северной Америки и Евразии. На востоке материки объединились в суперконтинент, называемый Гондваной, в который входили устойчивые «блоки» Африки, Южной Америки, Индии. Антарктиды и Австралии. Позднеордовикский Южный полюс находился на месте нынешней Сахары. Здесь и развилось огромное покровное оледенение. Во время этого оледенения ледниковые щиты достигали 2 км толщины и покрывали до 30% поверхности материков. Оледенение было асимметричным — оно захватывало Южное полушарие и располагалось на материке Гондвана и возможно распространялось также на шельфовые области. К силуру, т. е. 440 млн лет назад, средняя температура Земли, снова выросла примерно до 20ºС. Это на 5°С выше современной температуры. Климат стал более теплым. Потепление продолжалось и в девоне (от 400 до 350 млн лет назад), когда средняя температура Земли достигла 25 °С. Во многих районах бурно развивалась растительность, климат был тропическим. Такие же условия сохранялись и в раннем карбоне: на планете господствовал влажный тропический климат, средняя температура Земли оставалась равной 25 ºС. В течение каменноугольного периода происходило постепенное похолодание. Каменноугольный период, который охватывал интервал от 350 до 285 млн лет назад, был временем «сосредоточения» материков. В начале этого периода выделились три массива суши, на которых было представлено большинство климатических зон той эпохи. К середине пермского периода произошло объединение массивов суши Гондваны, Ангарии и Лавразии в единый суперконтинент — Пангею, простиравшийся от Северного до Южного полюса. Практически вся Антарктида, некоторые части Южной Америки, Южной Африки и Австралии находились южнее 55º ю.ш., т. е. в широтах, благоприятных для развития оледенения. В конце каменноугольного периода, примерно 300 млн лет назад, оледенение Гондваны — древних Южной Америки, Южной Африки, Австралии и Индии, достигло кульминации. В течение каменноугольного периода происходило постепенное похолодание. Каменноугольный период, который охватывал интервал от 350 до 285 млн лет назад, был временем «сосредоточения» материков. В начале этого периода выделились три массива суши, на которых было представлено большинство климатических зон той эпохи. К середине пермского периода произошло объединение массивов суши Гондваны, Ангарии и Лавразии в единый суперконтинент — Пангею, простиравшийся от Северного до Южного полюса. Практически вся Антарктида, некоторые части Южной Америки, Южной Африки и Австралии находились южнее 55º ю.ш., т. е. в широтах, благоприятных для развития оледенения. В конце каменноугольного периода, примерно 300 млн лет назад, оледенение Гондваны — древних Южной Америки, Южной Африки, Австралии и Индии, достигло кульминации. В начале перми (около 280 млн лет назад) мощное покровное оледенение стало максимальным. Средняя температура Земли в начале перми упала до 8°С. В интервале между 310-270 млн лет назад покровные ледники распространялись до 35° ю.ш., их вертикальная мощность достигала 2 км, максимальная фаза оледенения длилась 40 млн лет. Глубокое похолодание климата имело существенное влияние на развитие растительного и животного мира. К концу пермского периода вымерло 75% семейств земноводных и свыше 80% пресмыкающихся, но определенные виды наземных папоротниковидных растений, напротив, сумели приспособиться к холодному умеренному климату. Мезозой. В начале триасового периода (230 млн лет назад) все основные массивы суши были спаяны в единый суперконтинент — Пангею, две части которого — Лавразия на Севере и Гондвана на юге — омывались водами огромного океана Тетис. Впоследствии в юрском периоде Пангея начала распадаться. Открылся широкий пролив между южным суперконтинентом Гондваной и северным суперконтинентом Лавразией, часть которой оказалась затопленной. Гондвана тоже раскололась: Южная Америка и Африка отделились от Индии, Антарктиды и Австралии. Оба полюса — Северный и Южный — находились в океанических районах. В течение триасового периода происходило постепенное потепление. Юрский период, который начался 190 млн лет назад, характеризовался теплым климатом на всем земном шаре. Средняя температура достигла 24,5°С. Юрскому климату была свойственна существенная зональность, а в средних широтах как Северного, так и Южного полушарий имели место существенные сезонные колебания температуры. Никаких свидетельств широкого распространения оледенения в юрское время не установлено. Восточная Антарктида занимала наиболее северное положение, поэтому если следы юрского оледенения и существуют, их следует искать на территории, ныне занятой антарктическим ледниковым покровом. В меловой период, т. е. 135 млн лет назад, климатический оптимум продолжался, средняя температура земного шара была 25°С. В Западной Европе средние годовые температуры в меловое время достигали 18-22 °С (на 8-10 °С больше, чем в настоящее время). Однако в течение мелового периода наблюдался определенный температурный цикл с амплитудой 5 °С, который в верхнем мелу имел продолжительность 30 млн лет. В течение цикла температура менялась от 21 до 16°С. В целом меловой период был теплее современного. В конце мелового периода происходит великое вымирание морской и наземной мезозойской флоры и фауны — погибли аммониты, белемниты, динозавры и значительная часть морского планктона. Причиной этой природной катастрофы, вероятно, было относительно кратковременное похолодание, вызванное выбросом в атмосферу огромного количества аэрозолей, которые уменьшили приток солнечной радиации к земной поверхности до значений, понизивших глобальную температуру на 2,9 °С относительно предшествующего времени и температуру морской воды в полярных районах до 7-8°С. Относительно причины выброса аэрозолей в атмосферу существуют две точки зрения: Одни ученые считают, что выброс аэрозолей в атмосферу произошел в результате столкновения Земли с астероидом. Об этом свидетельствует прослойка в породах на границе между мезозоем и кайнозоем с повышенным содержанием иридия, который приносится на Землю из космоса. Другие связывают выброс аэрозолей в атмосферу с взрывным усилением в это время вулканизма, отмечая, что при извержениях наряду с пеплом и газами мог переноситься и иридий, который содержится в основных породах мантии. Как бы то ни было, но к концу мелового периода глобальная температура снова повысилась и превышала современную на 7-10°С. Таким образом, на рубеже между мезозоем и кайнозоем климат Земли отличался мягкостью, был теплым и влажным, льдов в полярных районах не было, контраст между экватором и полюсами составлял 15-16 °С, в то время как сейчас он меняется от 30°С летом до 60°С зимой. Кайнозойская эра, которая началась 65-67 млн лет назад, вначале характеризовалась теплым климатом. В палеоцене сохранялись высокие температуры: средняя глобальная температура в это время превышала современную примерно на 8-9°С, средняя годовая температура на широте Лондона (51,5°с.ш.), например, была не менее 21°С (сейчас она равна 10°С), средний меридиональный градиент экватор — полюс был равен 15-17°С, т. е. примерно в два раза меньше, чем летом нашего времени.Затем начиная с позднего эоцена (примерно 44 млн лет назад) началось устойчивое ступенеобразное понижение глобальной температуры. Уже к середине олигоцена (30-35 млн лет назад) температура поверхности воды в экваториальных широтах Тихого океана понизилась до 17-18°С. В миоцене начиная с 23 млн лет назад началось потепление, которое достигло пика в период между 19,5 и 15,5 млн лет назад. Средние годовые температуры, например в Центральной Европе, не опускались ниже 18-20°С, а годовые суммы осадков составляли не менее 1000 мм, в Западной Сибири среднегодовая температура воздуха не опускалась ниже 10-12°С, лета 18-20°С, осадки выпадали равномерно в течение года, и их сумма составляла 800-900 мм. Новое резкое падение температуры началось с середины миоцена, примерно 15 млн лет назад. Примерно в это время началось оледенение Антарктиды сначала в горах, а 15 млн лет назад и на всем материке. Таким образом, тенденция к понижению температуры в течение кайнозойской эры от палеоцена к плиоцену, наблюдавшаяся в полярных районах, характеризует также условия на всем земном шаре. Причем, если до раннего плиоцена не обнаруживается больших колебаний средней температуры Земли, то, начиная со среднего плиоцена, фиксируются значительные колебания средних температур с амплитудой, достигающей 10°С в течение периодов, длящихся несколько десятков тысяч лет. В начале плиоцена 5,0 млн лет назад началось потепление, вызвавшее таяние ледникового щита Антарктиды и горных ледников Северного полушария. Это привело к мощной глобальной трансгрессии (4,7-4,4 млн лет назад), поднявшей уровень мирового океана на 100 м. Однако около 3,3-3,2 млн лет назад началось новое глобальное похолодание, которое характеризовалось резким возрастанием нестабильности климата. Похолодание привело к появлению ледниковых щитов в Северном полушарии, в частности, возникновению первого покровного оледенения в Северной Америке (2,8-2,4 млн лет назад), распространившегося до Великих озер, к росту континентальных ледниковых щитов в Антарктиде и резкому падению уровня Мирового океана. Понижение уровня океана привело к обнажению больших участков суши и, таким образом, к увеличению континентальности климата. Появление мощного ледникового покрова в Антарктиде привело к увеличению альбедо и уменьшению солнечной радиации, получаемой Землей, к охлаждению вод циркумполярного течения вокруг Антарктиды и, следовательно, понижению температуры придонных вод всего Мирового океана. В начале плиоцена 5,0 млн лет назад началось потепление, вызвавшее таяние ледникового щита Антарктиды и горных ледников Северного полушария. Это привело к мощной глобальной трансгрессии (4,7-4,4 млн лет назад), поднявшей уровень мирового океана на 100 м. Однако около 3,3-3,2 млн лет назад началось новое глобальное похолодание, которое характеризовалось резким возрастанием нестабильности климата. Похолодание привело к появлению ледниковых щитов в Северном полушарии, в частности, возникновению первого покровного оледенения в Северной Америке (2,8-2,4 млн лет назад), распространившегося до Великих озер, к росту континентальных ледниковых щитов в Антарктиде и резкому падению уровня Мирового океана. Понижение уровня океана привело к обнажению больших участков суши и, таким образом, к увеличению континентальности климата. Появление мощного ледникового покрова в Антарктиде привело к увеличению альбедо и уменьшению солнечной радиации, получаемой Землей, к охлаждению вод циркумполярного течения вокруг Антарктиды и, следовательно, понижению температуры придонных вод всего Мирового океана. Северное полушарие оставалось безледным вплоть до начала плиоцена, хотя уже 9-10 млн лет назад оледенение начало развиваться сначала в виде локальных горных ледников на Аляске. В плиоцене началось оледенение Арктики, а 3 млн лет тому назад ледниковый покров Гренландии разросся до его современных размеров, что по времени совпадает с максимальным оледенением Антарктиды. В Арктическом бассейне также развивалось оледенение. Суровые климатические условия существовали в Арктике на протяжении последних 3 млн лет. Однако, по мнению одних ученых, Арктический бассейн замерз по крайней мере с середины плиоцена (3,5 млн лет назад), и с тех пор его состояние было относительно устойчивым: морские паковые льды покрывали его все время, колебалась только толщина ледового покрова. По мнению других ученых, сезонные льды в Арктике появились 4,5-5 млн лет назад, однако постоянный ледниковый покров установился в Арктическом бассейне только около 0,9 млн лет назад. Каковы же возможные причины изменения климата за геологическую историю Земли? Однозначного ответа на этот вопрос в настоящее время нет. Однако существуют весьма обоснованные гипотезы о роли «парниковых» газов и в первую очередь СО2 в изменениях климата. Известно, что в период образования Земли яркость Солнца составляла около 75% по сравнению с современной, но температура на планете была весьма высокая, и земля не была покрыта льдом. Этот «парадокс тусклого Солнца» объясняется очень большой концентрацией СО2 и других парниковых газов в те времена. Меньшее количество приходящей солнечной радиации компенсировалось большим парниковым эффектом, благодаря которому в атмосфере накапливалось больше тепла. Несомненно также, что на климат влияло изменение конфигурации континентов; океаны в районе полюсов смягчали климат, а материки способствовали возникновению оледенения. Однако и тут влияние парникового эффекта, который создается концентрацией СО2, имело значение. Так, достоверно доказано, что перед пермским оледенением в карбоне концентрация СО2 существенно снизилась, уменьшив парниковый эффект. Таким образом, Земля теряла больше энергии, и это, возможно, дало толчок похолоданию и образованию ледяных покровов на континенте Пангея. С другой стороны, потепление мелового периода — около 100 млн лет назад - может объясняться более высокой концентрацией СО2. Кроме этого на изменение климата влияли высота, конфигурация и расположение горных систем, а также вулканическая деятельность.
