Кліматичні зміни найбільш яскраво виражалися в періодично наступаючих льодовикових періодах, які впливали на перетворення поверхні суші, що знаходиться під тілом льодовика, водні об'єкти та біологічні об'єкти, що опиняються в зоні впливу льодовика.
За останніми науковими даними, тривалість льодовикових ер на Землі становить не менше третини всього часу її еволюції за останні 2,5 млрд. Років. А якщо врахувати тривалі початкові фази зародження заледеніння і його поступової деградації, то епохи зледеніння займуть майже стільки ж часу, скільки і теплі, безледніковие, умови. Останній з льодовикових періодів почався майже мільйон років тому, в четвертинний час, і ознаменувався великим поширенням льодовиків - Великим заледенінням Землі. Під потужними покривами льоду виявилися північна частина Північно-Американського континенту, значна частина Європи, а можливо, також і Сибір. У Південній півкулі під льодом, як і зараз, знаходився весь Антарктичний материк.
Основними причинами зледенінь є:
Космічні групи причин:
зміна кількості тепла на Землі в зв'язку з проходженням Сонячної системи 1 раз / 186 млн. років через холодні зони Галактики;
зміна кількості тепла, одержуваного Землею, в зв'язку зі зменшенням сонячної активності.
Астрономічні групи причин:
зміна положення полюсів;
нахил земної осі до площини екліптики;
зміна ексцентриситету орбіти Землі.
Геолого-географічні групи причин:
зміна клімату та кількості вуглекислоти в атмосфері (збільшення вуглекислоти - потепління, зменшення - похолодання);
зміна напрямків океанічних і повітряних течій;
інтенсивний процес гороутворення.
До умов прояви заледеніння на Землі відносяться:
випадання снігу у вигляді опадів в умовах низьких температур з його накопиченням як матеріалу для нарощування льодовика;
негативні температури в районах, де відсутні заледеніння;
періоди інтенсивного вулканізму через величезної кількості попелу, що викидається вулканами, що призводить до різкого зменшення надходження тепла (сонячних променів) на земну поверхню і викликає глобальні зменшення температур на 1,5-2ºС.
Встановлені давні зледеніння (рис. 23):
на кордоні кембрію-протерозою (близько 600 млн. років тому);
пізній ордовік (близько 400 млн. років тому);
пермський і кам'яновугільний періоди (близько 300 млн. років тому).
Тривалість льодовикових періодів десятки - сотні тисяч років.
Мал. 23. геохронологічна шкала геологічних епох і древніх зледенінь
У період максимального поширення четвертинного заледеніння льодовики покривали понад 40 млн. Км 2 - близько чверті всієї поверхні материків. Найбільшим в Північній півкулі був Північноамериканський льодовиковий щит, що досягав в товщину 3,5 км. Під льодовиковим покривом завтовшки до 2,5 км виявилася вся північна Європа. Досягнувши найбільшого розвитку 250 тис. Років тому, четвертинні льодовики Північної півкулі стали поступово скорочуватися.
До неогенового періоду на всій Землі - рівний теплий клімат - в районі островів Шпіцбергена і Землі Франца-Йосипа (по Палеоботанічні знахідкам субтропічних рослин) в цей час були субтропіки.
Причини похолодання клімату:
освіту гірських хребтів (Кордильєри, Анди), ізольованих район Арктики від теплих течій і вітрів (підняття гір на 1 км - похолодання на 6ºС);
створення в районі Арктики холодного мікроклімату;
припинення надходження тепла в район Арктики з теплих екваторіальних областей.
До кінця неогенового періоду Північна і Південна Америки з'єдналися, що створило перешкоди для вільного перетікання океанських вод, внаслідок чого:
екваторіальні води повернули протягом на північ;
теплі води Гольфстріму, різко охолоджуючись в північних водах, створили паровий ефект;
різко зросла випадання великої кількості опадів у вигляді дощу і снігу;
зниження температури на 5-6ºС призвело до заледеніння величезних територій (Північна Америка, Європа);
почався новий період зледеніння тривалістю близько 300 тис. років (періодичність льодовиків-межледникових періодів з кінця неогену по антропоген (4 заледеніння) - 100 тис. років).
Заледеніння не було безперервним протягом усього четвертинного періоду. Існують геологічні, палеоботанічні і інші докази того, що за цей час льодовики принаймні тричі губились, змінюючись епохами межледниковья, коли клімат був теплішим сучасного. Однак на зміну цим теплим епохам приходили похолодання, і льодовики поширювалися знову. В даний час Земля знаходиться в кінці четвертої епохи четвертинного заледеніння, і, за геологічними прогнозами, наші нащадки через кілька сотень-тисяч років знову опиняться в умовах льодовикового періоду, а не потепління.
Іншим шляхом розвивалося четвертинний заледеніння Антарктиди. Воно виникло за багато мільйонів років до того часу, як з'явилися льодовики в Північній Америці і Європі. Крім кліматичних умов цьому сприяв здавна існував тут високий материк. На відміну від древніх льодовикових покривів Північної півкулі, які то зникали, то виникали знову, Антарктичний льодовиковий покрив мало змінювався в своїх розмірах. Максимальна заледеніння Антарктиди було більше сучасного всього в півтора рази за обсягом і не набагато більше за площею.
Кульмінація останньої льодовикової епохи на Землі була 21-17 тис. Років тому (рис. 24), коли обсяг льоду зростав приблизно до 100 млн. Км 3. В Антарктиці заледеніння в цей час захоплювало весь континентальний шельф. Обсяг льоду в льодовиковому покриві, мабуть, досягав 40 млн. Км 3. тобто був приблизно на 40% більше його сучасного обсягу. Кордон пакових льодів порушувався на північ приблизно на 10 °. У Північній півкулі 20 тис. Років тому сформувався гігантський Панарктіческій древнеледниковимі покрив, що об'єднував Євразійський, Гренландский, Лаврентійська і ряд дрібніших щитів, а також великі плавучі шельфові льодовики. Загальний обсяг щита перевищував 50 млн. Км 3. а рівень Світового океану знижувався не менше ніж на 125м.
Деградація Панарктіческого покриву почалася 17 тис. Років тому з руйнування входили до його складу шельфових льодовиків. Після цього «морські» частини Євразійського та Північноамериканського льодовикових покривів, що втратили стійкість, стали катастрофічно руйнуватися. Розпад заледеніння стався всього за кілька тисяч років (рис. 25).
Від краю льодовикових покривів в той час текли величезні маси води, виникали гігантські подпрудние озера, а їх прориви були в багато разів більше сучасних. У природі панували стихійні процеси, незмірно більш активні, ніж зараз. Це призвело до значного оновлення природного середовища, часткову зміну тваринного і рослинного світу, початку панування на Землі людини.
Останнє отступаніе льодовиків, що почалося понад 14 тис. Років тому, залишилося на пам'яті людей. Мабуть, саме процес танення льодовиків і підняття рівня води в океані з великим затопленням територій описаний в Біблії як всесвітній потоп.
12 тис. Років тому настав голоцен - сучасна геологічна епоха. Температура повітря в помірних широтах підвищилася на 6 ° в порівнянні з холодним пізнім плейстоценом. Заледеніння прийняло сучасні розміри.
В історичну епоху - приблизно за 3 тис. Років - наступання льодовиків відбувалися в окремі століття зі зниженою температурою повітря і збільшеною зволоженістю і отримали назву малі льодовикові періоди. Такі ж умови складалися в останні століття минулої ери і в середині минулого тисячоліття. Близько 2,5 тис. Років тому почалося значне похолодання клімату. Арктичні острови вкрилися льодовиками, в країнах Середземномор'я і Причорномор'я на межі нової ери клімат був холоднішим і вологим, ніж зараз. В Альпах в I тисячолітті до н. е. льодовики висунулися на більш низькі рівні, захарастили гірські перевали льодами і зруйнували деякі високо розташовані селища. На цю епоху припадає велике наступання кавказьких льодовиків.
Зовсім іншим був клімат на рубежі I і II тисячоліть нової ери. Більш теплі умови та відсутність льодів в північних морях дозволили мореплавцям Північної Європи проникнути далеко на північ. З 870 року почалася колонізація Ісландії, де льодовиків в той час було менше, ніж тепер.
У X столітті нормани, ведені Ейріком Рудим, виявили південний край величезного острова, береги якого зарості густою травою і високим чагарником, вони заснували тут першу європейську колонію, а землю цю назвали Гренландією, або «зеленої землею» (що зараз ні в якій мірі не скажеш про суворі землях сучасної Гренландії).
До кінця I тисячоліття сильно відступили і гірські льодовики в Альпах, на Кавказі, в Скандинавії і Ісландії.
Клімат почав знову серйозно змінюватися в XIV столітті. У Гренландії стали наступати льодовики, літнє відтавання грунтів ставало все більш короткочасним, і до кінця століття тут міцно встановилася вічна мерзлота. Зросла ледовитость північних морів, і до яких вдавався в наступні століття спроби досягти Гренландії звичайним шляхом закінчувалися невдачею.
З кінця XV століття почалося наступання льодовиків в багатьох гірських країнах і полярних районах. Після порівняно теплого XVI століття настали суворі століття, що отримали назву малого льодовикового періоду. На півдні Європи часто повторювалися суворі і тривалі зими, в 1621 і 1669 роках замерзав протоку Босфор, а в 1709 році на берегах замерзало Адріатичне море.
У другій половині XIX століття завершився малий льодовиковий період і почалася порівняно тепла епоха, що продовжується і понині.
Мал. 24. Межі останнього заледеніння