Вокруг нашего Солнца движется в пространстве многочисленная семья небесных тел различной физической природы. Наиболее массивные из них, к числу которых принадлежит и Земля, имеют шаровидную форму и называются большими планетами. Система больших планет, чато называемая планетной системой, отличается многими ясно выраженными закономерностями, зависящими от условий ее образования и развития. Так, движение всех планет вокруг Солнца (обращение планет) происходит в одном и том же направлении, с запада на восток, примерно в одной и той же плоскости и почти по круговым путям, называемым орбитами, значительно удаленным одна от другой. Периоды обращения планет вокруг Солнца, как, впрочем, и других обращающихся вокруг него небесных тел, различны и зависят от их расстояния от Солнца: чем больше расстояние, тем больше период обращения, т. е. тем медленнее движется тело вокруг Солнца.

Факт обращения планет вокруг Солнца стал известен исторически сравнительно недавно, всего лишь немногим более 400 лет назад. Но движение на фоне звездного неба пяти ярких планет, видимых невооруженным глазом, было замечено еще в глубокой древности, что и побудило назвать их «планетами», т. е. «блуждающими светилами» (по-гречески).

Планеты Солнечной системы

Не имея ни малейшего представления о природе Земли и ее действительном месте во Вселенной, не зная ни о вращении Земли вокруг оси, ни о ее обращении вокруг Солнца, древние ученые считали Землю центром всего мира (Вселенной), вокруг которого движутся Солнце, Луна, планеты и звездное небо. Эти наивные представления древних народов о природе и о центральном положении Земли во Вселенной легли в основу Библии — собрания «священных книг», составленных древними и более поздними священнослужителями в целях духовного порабощения и эксплуатации трудящихся масс. Подобно своим далеким предшественникам, современные служители христианской и иудейской религии также широко используют библейские представления о мире при богослужениях, требуя от верующих безоговорочной и твердой веры в «священное писание», научная безграмотность которого полностью разоблачена современной наукой.

Наблюдения за движением Солнца, Луны и планет были облегчены тем, что уже в древнем Египте существовали карты звездного неба, на которых изображались созвездия.

Было замечено, что Солнце, Луна и планеты перемещаются не по всем, а по строго определенным созвездиям. Они получили в древней Греции название зодиакальных (от слов «зодиакос циклос», означающих по-гречески «звериный круг»), поскольку большинство этих созвездий имели наименования животных. Совокупность зодиакальных созвездий именовали зодиаком, а сами созвездия — его знаками.

Следя за перемещением Солнца по зодиаку, древние египтяне впервые установили продолжительность года в 365 суток и ввели первый солнечный календарь, состоящий из 12 месяцев по 30 дней и пяти дополнительных суток. Вследствие годичного движения Солнца по зодиаку, в направлении с запада на восток, периодически (с годовым периодом) изменяются условия видимости созвездий по временам года/ Первое появление после периода невидимости наиболее яркой звезды Сириуса—Сотиса в лучах утренней зари¹ считалось у древних египтян началом нового сельскохозяйственного года. Появление Сириуса совпадало по времени с разливом Нила — основной водной артерии, от которой зависело все благосостояние страны. И именно необходимость заблаговременной подготовки к задержке на полях разлившихся вод реки, равно как и к определенному виду сельскохозяйственных работ, заставила древних египтян ввести солнечный календарь. В соответствии с числом месяцев в году, весь пояс зодиака был разделен на 12 зодиакальных созвездий из расчета пребывания Солнца в среднем по одному месяцу в каждом созвездии. Названия созвездий связывались не столько с видом их фигур и мифическими легендами, сколько с видом сельскохозяйственных работ и с промыслами в различные сезоны года. Так постепенно появились современные названия зодиакальных созвездий — Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей. Изображения созвездий рисовались на потолках и стенах храмов и усыпальниц; например, до сих пор сохранились изображения зодиакальных созвездий в гробнице фараона Сети I и во многих других исторических местах современного Египта.

———————————————————————————————————

¹По теперешнему календарю около середины июля.

———————————————————————————————————

Созвездие Большой Медведицы

Древние греки также хорошо знали звездное небо и пользовались различными созвездиями, прежде всего созвездием Большой Медведицы, для ориентировки в морских путешествиях. Особенно большое значение они придавали расположению планет, веря в их влияние на судьбы людей и целых государств. Поэтому древние греки дали названия планетам в честь богов. Позже за планетами укоренились имена богов римской мифологии, частично заимствованной у древних греков.

Если этим летом Вы решили во что бы то ни стало отправиться в путешествие по Восточной Азии, тогда рекомендую Вам в обязательном порядке пройти программу китайский язык для начинающих, которая позволит Вам в кратчайшие сроки научится бегло разговаривать на китайском. За более полной информацией обращайтесь по адресу bestudyplus.ru.

Балльность землетрясений зависит от многих причин, главные из которых — энергия землетрясения, глубина его очага и состояние грунтов. К примеру, при известном Агадирском землетрясении в Марокко выделилось «всего» около 10¹⁴ джоулей, однако очаг его находился вблизи поверхности, на глубине около 3 км. Поэтому оно ощущалось на небольшой территории, но с
огромной силой— до 10 баллов. А вот при землетрясении в марте 1953 года, происшедшем в той же части земного шара, выделилось в 50—100 раз больше энергии, но это землетрясение было глубоким, очаг лежал на глубине 640 км, оно ощущалось на значительно большей территории, и его интенсивность не превышала 5 баллов.

Очень слабые, насыщенные водой грунты могут увеличить на 2 балла силу сотрясения по сравнению с соседними участками на прочных грунтах.

Рис. 2. Обвал здания отеля при десятибалльном землетрясении в Агадире (Марокко) 29 февраля 1960 г. Вид здания до (а) и после (б) землетрясения

Из рис. 2 видно, какие огромные разрушения могут причинять землетрясения. На памяти человечества много грандиозных сейсмических катастроф. Такие из них, как землетрясение в провинции Ганьсу (Китай) в 1920 году или известное Токийское землетрясение 1923 года, унесли сотни тысяч человеческих жизней и причинили огромные убытки. По данным Организации Объединенных Наций, за последние десятилетия ежегодно от землетрясений погибало в среднем 14 000 человек, а ежегодные убытки достигали сотен миллионов долларов. Борьба с разрушительными последствиями землетрясений становится насущнейшей задачей, в особенности для быстро развивающихся стран, расположенных в сейсмических районах.

Что же дает наука о строении и развитии Земли для решения этой благородной задачи? Первый и в настоящее время важнейший путь — изучение распределения землетрясений и составление карт сейсмического районирования. На таких картах по сейсмическим и геологическим данным устанавливаются зоны определенной максимальной балльности (рис. 3). Впервые такие карты начали составляться в СССР, а сейчас эта работа продолжена и во многих других странах.

Пользуясь этими картами, строители разрабатывают правила и нормы возведения сооружений, которые должны выдерживать подземные толчки в 7, 8, 9 и 10 баллов.

Самое сильное землетрясение в Японии произошло совсем недавно — 11 марта 2011 года. Эта разрушительная катастрофа унесла жизни более 5000 человек.

На очереди решение и более трудной задачи — предсказания времени и силы будущих землетрясений. Многолетние поиски признаков грядущих землетрясений долгое время были безуспешными. Недра Земли упорно хранили свои тайны. Лишь в самое последнее время здесь наметились некоторые перспективы.

Рис. 3. Карта сейсмического районирования СССР. Для каждой зоны указана максимально возможная балльность землетрясений

Исследования, ведущиеся в Советском Союзе, показали, что в зоне, где накапливаются напряжения, несколько изменяются свойства горных пород и, в частности, меняется скорость прохождения упругих волн через такую зону. Будущий метод прогноза землетрясений поэтому, возможно, будет включать прозвучивание опасных зон с помощью небольших взрывов. Изменение времени прихода волн от этих взрывов будет означать близость момента землетрясения, а размеры аномальной зоны позволят оценить величину будущего очага и его глубину, а отсюда — и силу готовящегося землетрясения.

Не менее перспективными могут оказаться исследования медленных движений земной коры. Наиболее сильные, наиболее опасные землетрясения возникают, как можно догадаться, на границах крупных блоков земной коры. За взаимным движением блоков можно следить, проводя ежегодно повторные нивелировки местности. На крупнейшем сбросе Сан-Андреас в Калифорнии наблюдения за движением противоположных краев, или, как говорят, крыльев сброса, ведутся с ‘помощью радио- и светодальномеров. Очень интересные результаты дают и наблюдения наклономеров — приборов, способных измерять изменение наклона земной поверхности в одну сотую угловой секунды (чтобы получить такой угол, надо прямую линию длиной в 1 км приподнять на одном конце на пять сотых миллиметра).

И вот оказывается, что можно обнаружить характерные закономерности в перемещениях и наклонах блоков перед сильными землетрясениями. Работы в этой области сейчас усиленно развиваются в Японии. Эта страна больше, чем какая-либо другая, страдает от землетрясений.

В исследованиях по прогнозу землетрясений могут оказаться полезными и геомагнитные исследования. Известно, что большой разрыв образуется не сразу. Ему предшествует образование большого числа мелких трещин, которые, разрастаясь, внезапно лавиной сливаются в один огромный разлом. Но образование таких трещин в кристаллическом массиве может вызывать появление на них электрических зарядов. В результате, за несколько часов до большого землетрясения вблизи эпицентра может наблюдаться внезапное, хотя и очень небольшое, изменение магнитного поля. Такие изменения были действительно обнаружены учеными совсем недавно, летом 1963 года. Быть может, эти наблюдения также будут использованы при разработке практических методов прогноза.

Прогноз самого страшного, самого опасного вида движений недр Земли — землетрясений — передовой фронт сейсмологии и смежных с ней наук. Но если сейчас мы еще мечтаем о точных методах предсказания подземных толчков, то успехи науки и техники далекого будущего сделают возможным и большее — их предупреждение. Уже сейчас пришла пора говорить об управлении погодой и морскими течениями. Настанет время, когда человек будет регулировать процессы и в недрах Земли.

Обожаете карточные игры и мечтаете стать вторым Алленом Каннингемом? Тогда в закладках вашего браузера обязательно должен присутствовать сайт http://www.holdemworld.ru/, благодаря которому Вы сможете познакомиться не только с основами, но и с азам игры в покер!

1 сентября 1923 года землетрясением был практически полностью уничтожен город Токио

Движение земной коры является основным фактором в предсказании землетрясений. В областях медленных, спокойных движений зоны поднятия и опускания отстоят довольно далеко друг от друга. Например, поднятие Скандинавии вдоль земной поверхности переходит в опускание Голландии медленно и постепенно. Не то происходит в районах большой тектонической активности. Здесь поднимающиеся и опускающиеся участки, или блоки, расположены рядом друг с другом. Могут соседствовать один с другим и участки с разнонаправленными горизонтальными движениями. Процесс образования горных складчатых систем тоже неизбежно ведет к тому, что разные слои или участки коры стремятся сдвинуться в противоположных направлениях. Но эти слои сжаты огромным давлением, их прочность очень велика. Слои не могут сдвинуться под действием боковых нагрузок, и в них начинают нарастать напряжения. Если напряжения действуют очень долго и превосходят предел текучести, породы начинают как бы ползти и сминаться в складки. Но нарастание напряжений не может идти неограниченно. Свою роль играет и «усталость» горных пород. Так или иначе, но спустя достаточно долгое время породы не выдерживают, на глубине в их толще возникает разрыв, и по обе его стороны породы сдвигаются в разные стороны. Еще чаще бывает так, что разрыв не образуется вновь, а породы смещаются по старому, но залеченному шву.

Нарастание напряжений в недрах идет, в общем, равномерно. Но горные породы неоднородны по строению, они пронизаны малыми и большими трещинами, и прочность их в разных местах неодинакова. Поэтому и наблюдается такая большая разница в энергии землетрясений, о которой уже говорилось раньше. И, конечно же, гораздо легче создаются условия для образования небольшой трещины, чем для подвижки по огромному многокилометровому разлому. Поэтому число толчков с определенной энергией тем больше в каждом районе, чем меньше эта энергия.

Кривые, связывающие число землетрясений с их энергией, так называемые «графики повторяемости» землетрясений, позволяют по сравнительно короткому периоду наблюдений над слабыми землетрясениями предсказывать частоту повторяемости более сильных подземных ударов (рис. 1). Если, например, известно, что в данной области происходит в год в среднем 30 землетрясений с энергией 10⁷ джоулей и 10 землетрясений с энергией 10⁵ джоулей, то можно с уверенностью сказать, что землетрясение с энергией 10¹⁰ джоулей будет происходить в среднем 1 раз в год, в 1012 джоулей — 1 раз в 10 лет…

Рис. 1. Закономерность повторяемости землетрясений разной энергии. По оси абсцисс — энергия землетрясений, по оси ординат — число толчков с данной энергией за 50 лет для различных зон СССР. Видно, что с увеличением энергии землетрясений в 10 раз частота их повторяемости уменьшается примерно в 3 раза

Но, к сожалению, такой метод ничего не может сказать нам о том, какую энергию может иметь самое сильное землетрясение этой зоны. К тому же знание одной энергии нам недостаточно, потому что для нужд строительства надо знать не количество выделяющейся в очаге энергии, а силу сотрясения земной поверхности в результате срыва подземных слоев.

Интенсивность проявления землетрясения на поверхности Земли измеряется специальной двенадцатибалльной шкалой и часто просто называется балльностью землетрясений. Для определения балльности служат специальные приборы—сейсмометры, но их ведь не поставишь в каждом населенном пункте, в каждом доме. Поэтому балльность может определяться и по ощущениям людей и повреждению или разрушению зданий (табл. 1).

Таблица 10

СЕЙСМИЧЕСКАЯ ШКАЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ (упрощенный вариант)

При каждом сильном землетрясении очень важно получить как можно больше сведений о балльности в различных пунктах, окружающих эпицентр землетрясения. Эти данные позволяют определять глубину очага землетрясения и важны для уточнения карт землетрясений. Поэтому в районы, где ощущалось землетрясение, рассылаются специальные опросные листы. Если таких листов нет, балльность можно определять по приведенной шкале, добавляя подробное описание всех замеченных явлений. Все сведения об ощущавшихся землетрясениях посылаются в Москву, в Институт физики Земли Академии наук СССР, или на ближайшую сейсмическую станцию.

Скоротать дождливый вечер без намека на скуку Вам помогут красочные и увлекательные игры для девочек! «Принцесса сказочного королевства», «Кактус МакКой», «Фото-охотник», «Бургерия Луи», — вот лишь малый перечень того, во что Вы сможете сыграть, если прямо сейчас посетите сайт www.odevalki.ru!

Воздействие верхней мантии на земную кору существует повсюду, но не везде оно проявляется так бурно и резко, как в районах вулканов и землетрясений. На большей части Земли это воздействие медленно и плавно. Но даже такое медленное воздействие за долгий срок оказывает влияние на жизнь людей. Уже давно было замечено, что полосы, выбитые в скалах Скандинавии береговым прибоем, постепенно поднимаются все выше и выше. Год от года весь гранитный массив Фенноскандии плавно поднимается вверх. За последние 25 тысяч лет поднятие центральной ее части составило около 250 метров (рис. 1). Даже окраинная часть этой зоны испытывает заметное поднятие: например, территория Ленинграда со времен Петра I поднялась примерно на 1 метр. А сравнительно недалеко от этих мест, на западе Европы, суша непрерывно опускается. В 1282 г. море прорвало заградительные плотины и затопило огромную часть суши, образовав залив Зёйдер-зее. Столетиями народ Голландии возводит дамбы и осушает земли, лежащие теперь уже ниже уровня моря.

Рис. 1. Поднятие Скандинавии. Цифры — размеры поднятий в метрах за последние 25 тысяч лет. Линии соединяют места, испытавшие равное поднятие

В некоторых местах колебания суши происходят в переменных направлениях, и море в течение столетий то наступает на сушу, то обнажает участки морского дна. Недаром сейчас археологам, изучающим античные города на берегах Средиземного и Черного морей, приходится вооружаться аквалангами и подводными камерами — остатки этих городов порой скрыты под многометровым слоем воды.

Вертикальные колебания суши, известные очень давно, начали детально изучаться лишь в последние годы.

Приходится проводить трудоемкие повторные нивелировки местности, чтобы установить характер и скорость медленных движений. А скорость эта не так уж мала: составляя в среднем несколько миллиметров в год, в иных местах она достигает величины в несколько сантиметров за год!

До последнего времени движения участков земной коры казались хаотичными, беспорядочными. По мере накопления материала перед учеными начинает постепенно вырисовываться картина сложных волнообразных процессов движения отдельных блоков земной коры. Мы знаем уже, что вещество земной коры более жесткое и неподатливое, чем нижележащие слои мантии. Сами по себе слои коры не смогли бы начать двигаться таким образом. Значит, именно в мантии идут медленные волны вещества, на которые земная кора отзывается таким же медленным перемещением своих участков.

Неожиданные связи в далеких, казалось бы, разделах науки обнаруживаются при изучении таких движений. Мы уже говорили, что небольшие колебания подводного хребта Северной Атлантики—Фарерского порога — меняют количество переливающейся через этот порог воды морских течений: северных, холодных и богатых кислородом, и южных, насыщенных теплом. А от этого резко зависит количество планктона в морской воде и, следовательно, улов рыбы в Северном море!

Когда-то значительное опускание Фарерского порога оказало и неизмеримо большее влияние на человеческую цивилизацию. Это произошло примерно 10—12 тысяч лет тому назад, когда теплые струи Гольфстрима смогли прорваться к берегам Европы и положили конец ледниковому периоду. Лишь после этого цивилизация смогла развиться в Европе. А континентальный мост в Беринговом море! Не будь его, древние жители Азии 20— 30 тысяч лет тому назад не смогли бы перейти сухим путем в Америку, положить начало образованию индейских племен. Заселение Америки пошло бы совсем другим путем, и мы не знали бы культуры инков, ацтеков и майя!

Медленные движения земной коры, описанные выше — не единственный и, быть может, не самый важный тип движения земной коры. При таких движениях не происходит существенных преобразований в строении и составе коры. Не так обстоит дело с наиболее значительными процессами, сформировавшими поверхность Земли в их нынешнем виде, — тектоническими процессами.

Эти процессы, изучаемые геологией, начались на раннем этапе развития Земли, когда радиоактивный разогрев самых верхних слоев первичной Земли вызвал выплавление вещества земной коры и выделение в результате химических реакций больших количеств воды и газов первичной атмосферы. До сих пор сохранились на Земле породы, образовавшиеся в то далекое время. Недавно при изучении образца древнейших пород Кольского полуострова оказалось, что его возраст необычайно велик — больше шести миллиардов лет!

Но древнейшие породы могли сохраниться лишь в немногих местах. В остальных зонах в течение многих сотен миллионов лет процессы развития коры шли очень сложно. В областях прогибания скапливались осадки, снесенные сюда с возвышенных мест, разрушавшихся водой и ветром. Процессы складкообразования, периодически охватывавшие большие пространства Земли; создавали из накопленного вещества мощные горные хребты. В иных местах эти хребты постепенно разрушались и становились равнинами, а кое-где успокоившиеся области коры — платформы — опять вовлекались в процессы горообразования, дробились на отдельные блоки, сминались в новые складки.

Вещество мантии непрерывно оказывало в активных районах тепловое, механическое и химическое воздействие на преобразуемые породы земной коры, и в результате сложилась уже известная читателю ее структура, различная на океанах и континентах.

Подробный рассказ об этом — захватывающая повесть о геологической истории Земли, изложение драматической борьбы идей и смены тектонических гипотез. Но наша книга посвящена в основном изучению Земли методами геофизики. Читатель, интересующийся современными геологическими методами изучения Земли, может познакомиться с ними, например, в книге члена-корреспондента Академии наук СССР В. В. Белоусова «Земля, ее строение и развитие» (издательство Академии наук СССР, 1963 г.).

Извержение вулкана Сейнт-Хеленс, 1980 г.

Вулканические извержения — самое яркое проявление подземных сил. Описанию извержений знаменитых вулканов от Везувия до Мон-Пеле, от Кракатау до Безымянного посвящены сотни книг, брошюр и статей. Интересующийся читатель может найти там и рассказ о том, как был засыпан раскаленным пеплом Везувия цветущий древнеримский город Помпея, и описание трагической гибели города Сен-Пьер на острове Мартиника, сметенного с лица Земли раскаленным облаком из кратера Мон-Пеле, и как на тихом кукурузном поле в Мексике за несколько недель возник и причинил много бед новый вулкан Парикутин. Незабываемы кадры великолепного фильма французского вулканолога Гаруна Тазиева «Встречи с дьяволом». Но как бы ни были занимательны описания исторических и современных катастроф, сейчас, во второй половине XX века, нас гораздо больше должны интересовать не последствия этих катастроф, а возможности их предупреждения. Поэтому, забыв на время о необычайных по красоте, но устрашающих по разрушительной силе вулканических извержениях, обратимся к не разгаданному еще до конца существу физико-химических процессов в верхних частях Земли, вызывающих извержение вулканов.

Сравнение на карте земного шара зон распространения глубоких землетрясений, современного активного вулканизма и неглубокой сейсмической активности (рис. 1) показывает, что по распространенности вулканизм занимает среди этих зон промежуточное положение. Это наводит на мысль, что вулканизм должен быть связан с процессами в верхних частях Земли, занимающих промежуточное положение и о глубине не таких больших, как зоны очагов глубоких землетрясений (300—750км), ной не такими мелкими, как основные разрывы в активных районах земной коры (0—50 км). Из рассмотрения этой же карты становится ясным и наличие глубоких связей между этими явлениями, а также горообразованием. Мы уже знаем, что это вызвано действием общего источника — процессами в верхней мантии.

Астеносфера — особый слой в верхней мантии на глубине 100—200 км, отличающийся относительно низкой скоростью распространения упругих волн и большим их поглощением. Вещество в астеносфере близко к расплавлению. Достаточно, например, небольшого снижения давления, чтобы такое расплавление произошло. Где же можно ожидать таких переменных условий? Очевидно, там, где мантия наиболее активна, где легко могут возникнуть колебания температуры и давления. В первую очередь, это очаговые зоны глубоких землетрясений, а также и другие зоны активного горообразования. Снятие напряжений в результате подвижек по глубинным разломам может способствовать образованию в астеносфере местного расплава, откуда магма начнет пробиваться наверх. На этом, однако, кончается прямая связь вулканов и землетрясений.

К сожалению, представление о неразрывности этих двух грозных явлений природы прочно укоренилось в сознании неспециалистов и десятилетиями кочует по страницам популярных журналов. Здесь мы должны оговориться сразу же: огромное большинство сильнейших землетрясений всего мира не сопровождалось никакими вулканическими явлениями (Чилийское землетрясение 1960 года является редким исключением). С другой стороны, вулканические землетрясения всегда сопровождаются слабыми землетрясениями и вулканическим дрожанием почвы (нам придется еще вернуться к этим явлениям), но по сравнению с «обычными» землетрясениями эти явления весьма слабы и могут отмечаться даже приборами лишь на небольшом расстоянии от источника.

Рис. 1. Зоны распространения на Земле неглубоких землетрясений (1), активных вулканов (2) и глубоких землетрясений (3)

Более того, исследования последних лет обнаружили ранее неизвестные закономерности. Казалось бы, что магма первичных очагов в астеносфере, пробиваясь наверх, должна избрать себе легкий путь — по системе разломов, порождающих землетрясения. Казалось закономерным, например, что вулканы Курильской гряды «сидят» в зоне землетрясений. Но детальные работы коллектива, руководимого сейсмологом С. А. Федотовым, показали, что зона разломов, к которой приурочены очаги землетрясений, выходит к поверхности Земли в районе континентального склона. А выходы вулканических каналов расположены много западнее, в стороне.

Извержение вулкана под водой выглядит впечатляюще

Не менее интересные результаты получил геолог А. В. Горячев, сравнивший распределение сейсмичности и современного вулканизма вдоль Курильской дуги. Оказалось, что там, где сейчас действуют вулканы, почти нет сильных землетрясений. И наоборот, на островах Курильской дуги, расположенных «напротив» зон самых сильных землетрясений, вулканы сейчас молчат.

Очевидно, мы можем представить себе процессы, ведущие к извержению, следующим образом. Пока в нашей зоне накапливаются большие напряжения, давление в недрах сравнительно велико. В какой-то момент предел прочности оказывается превзойден — возникает землетрясение. Нарастание напряжений продолжается, и сильные землетрясения следуют одно за другим. Постепенно, за сотни и тысячи лет эта зона оказывается раздробленной, напряжения в ней снимаются, а давление в недрах падает. Вот тут-то и «оттаивают» вулканические очаги, и магма с глубины около 100 км начинает искать себе кратчайший выход наружу. Во всей толще нашей зоны, расшатанной и раздробленной прежними толчками, ей нетрудно найти прямые каналы наверх. Где-то совсем недалеко от поверхности в подходящих местах образуются вторичные магматические очаги. Магма, попавшая сюда, уже не имеет того состава, что первичное вещество астеносферы: в своем пути наверх она теряла летучие вещества и воду и обогащалась более легкими породами, растворенными ею. Эти процессы будут повторяться и дальше вплоть до излияния преобразованной магмы — лавы — на поверхность Земли.

Но и в таком измененном виде вулканические лавы могут дать много ценного для понимания состава вещества недр и путей его развития.» Например, мы не знали бы ничего о глубинном базальте, если бы не громадные пространства в десятки тысяч квадратных километров, занятые базальтами, в короткое время излившимися сквозь жерла многочисленных вулканов одного из прошлых этапов развития Земли. Внимательное изучение излившихся магм — лав — и застывших внедрений их в окружающие породы — интрузий — это одно из важнейших средств изучения физико-химических процессов в верхней мантии Земли.

Вернемся, однако, к развитию вулканического процесса. По мере заполнения вторичного вулканического очага давление в нем растет. В этот период и становятся заметными первые признаки пробуждения вулкана — слабые вулканические землетрясения. Энергия этих толчков с течением недель и дней все нарастает и нарастает. Это пробивающаяся наверх лава сметает одну за другой преграды на своем пути.

Для каждого типа вулканов можно установить свою зависимость характера нарастания вулканических толчков со временем. Ведь вулканы в зависимости от состава лав и особенностей строения земной коры в данном районе извергаются по-разному. Если лава бедна окисью кремния, то вязкость ее невелика, она изливается спокойно, без сильных взрывов. Такая лава, застывая, образует базальт. Чем больше SiO₂ содержит вещество лавы, чем «кислее» она, тем больше ее вязкость. В крайнем случае такая лава даже не вытекает из кратера, а выдавливается огромной вязкой пробкой. За такой пробкой под огромным давлением накапливаются выделившиеся из магмы раскаленные газы, и извержение в конце концов сопровождается огромным взрывом с выбросом раскаленных туч пепла и газа и разрушением кратера. Такие извержения наиболее опасны, и особенно важно предсказание момента их наступления.

И вот, оказывается, изучая последовательность сейсмических толчков перед извержением и сопоставляя эти данные с внешними проявлениями вулканической деятельности, удается найти признаки, по которым момент извержения предсказывается с небольшой ошибкой.

Вот, например, сопка Безымянная из Ключевской группы вулканов, изученная сотрудниками Вулканологического института на Камчатке. Здесь энергия вулканических толчков нарастает по строгому закону, и кривую нарастания можно определить наперед, после того как прошло достаточное число толчков. И если определено, что в какой-то день эта кривая достигнет максимума, то, отсчитав назад 6 дней, получают наиболее вероятное время извержения. И вулкан не подводит! Молодой вулканолог П. И. Токарев предсказал таким путем уже несколько извержений.

Такая работа особенно важна в Индонезии, Мексике и других странах, где внезапные извержения вулканов вызывают гибель людей и приносят огромные убытки. Население, несмотря на постоянную опасность, упорно не хочет покидать окрестности вулканов: ведь продукты извержений, разлагаясь, дают плодороднейшие в мире почвы, богатые питательными веществами и микроэлементами. Советские ученые активно участвуют в благородной деятельности международных научных организаций, направленной на уменьшение ущерба от извержений вулканов.

Говоря о японской анимации, нельзя обойти стороной такой жанр как аниме хентаи, рассчитанный на самых взрослых зрителей. Узнать больше о хентае Вы сможете, если посетите сайт www.voobzi.com.

Мы уже говорили о том, что Земля не просто упругое тело: земные слои обладают и вязкостью, и текучестью. Для иллюстрации свойств земного вещества проделаем мысленный опыт (в жизни мы проделываем его очень часто): возьмем кусок материи, скажем шерстяной, быстро сожмем ее в кулаке и отпустим. На хорошем материале при этом не образуется складок. Но если кусок материи или сделанная из него вещь полежит в скомканном состоянии, она станет мятой. Что же получилось? При кратковременном сжатии в волокнах ткани возникли напряжения, которые распрямили эти волокна после снятия нагрузки. Если же волокна побыли в согнутом состоянии несколько часов, возникшие в них напряжения рассосались, или, как говорят, релаксировали.

Теперь волокна не напряжены, нет причины им разогнуться, когда исчезнет нагрузка, и ткань становится смятой. Разгладишь ее рукой — не помогает. Как быть? Студенческий способ — положить брюки под матрац. Небольшое давление разогнет волокна, и за ночь опять релаксируют в них напряжения, и смятая материя распрямится. Однако большинство людей поступает более правильно и создает физические условия, в которых релаксация напряжений идет быстрее. Для ткани — это сочетание повышенной влажности, температуры и давления, называемое глаженьем. Для пород Земли достаточно повышения температуры и давления. Поэтому если в земной коре период релаксации ее пород равен десяткам тысяч лет, то в верхней мантии, где температура и давление выше, возникшие напряжения могут разгладиться, рассосаться за более короткое время.

Так и происходит в недрах Земли непрерывная и незаметная борьба двух тенденций: под действием изменяющейся температуры или перемещающихся масс в отдельных местах накапливаются напряжения. Но благодатный процесс релаксации также непрерывно уменьшает, сглаживает, снимает эти напряжения. И только в отдельных зонах процесс накопления напряжений берет верх: здесь довольно быстро достигается предел прочности земных пород, они не выдерживают и сдвигаются вдоль образовавшегося разрыва.

Почему же все-таки эти критические зоны в верхней мантии расположены не по всей Земле? И не удивительно ли, что процессы, происходящие так глубоко в недрах Земли, по-видимому, очень тесно связаны со строением самых верхних частей земной коры? Ведь не случайно ‘полосы глубоких землетрясений в точности окаймляют самый большой океан Земли, да к тому же под берегами этого океана их очаги разбросаны не случайно, а как бы уходят наклонно под континент, начинаясь у его границы (у континентального склона на дне океана). А редкие группы глубоких очагов в Средиземноморско-Азиатском поясе тоже расположены своеобразно, их группы широкими воронками погружаются в недра верхней мантии.

Сейчас становится ясно, что именно в верхней мантии происходят те процессы, которые определяют все поведение и развитие земной коры: сохраняют стабильными одни ее участки и корежат горообразовательными процессами другие, образуют континенты и океаны, дают начало вулканическим очагам и сотрясают земную кору разрывами крупных землетрясений.

Сущность этих процессов, однако, еще скрыта от нас. Пока в активе науки о недрах Земли — серия остроумных догадок, гипотез, предположений. Между тем жизнь настоятельно требует ответа на многие важные вопросы: где искать глубинные залежи рудных ископаемых, каким путем идти в поисках способа предсказания землетрясений, можно ли рассчитывать на освоение и использование неиссякаемой тепловой энергии недр?

И вот ученые многих стран мира — сейсмологи, геологи, геохимики и другие — объединяются для осуществления одного из крупнейших международных научных мероприятий нашего времени — международного проекта «Верхняя мантия Земли и ее влияние на развитие земной коры».

Рис. 2. Геодезический спутник. Отклонение действительной траектории (-) от расчетной (—) позволяет обнаруживать неоднородности в распределении масс внутри Земли. Одновременные наблюдения спутника с противоположных берегов океана дают возможность точного определения расстояния между континентами

В мае 1964 года Международный комитет по проекту верхней мантии, созванный в Москве его председателем членом-корреспондентом Академии наук СССР В. В. Белоусовым, принял сводную программу этого проекта, в которую вошло все лучшее, предложенное странами — участницами проекта. Решен был также вопрос об обмене результатами научных наблюдений через мировые центры сбора, хранения и распространения геофизических данных, находящиеся в Москве и Вашингтоне.

К 2012 году орбита нашей планеты превратилась в настоящую космическую свалку из отработавших деталей ракет, отслуживших свое искусственных спутников и прочих отходов развивающейся бешенными темпами космонавтики

В самое последнее время очень важные сведения о верхней мантии были получены путем наблюдений… с астрономическими трубами! Искусственные спутники Земли, давшие нам столько сведений об околоземном пространстве, помогают и в изучении недр Земли. Земное притяжение держит их на орбитах, не позволяет вырваться прочь, но спутники отвечают точнейшей реакцией на малейшие колебания притяжения Земли (рис. 2).
Чем ниже орбита спутника, тем более «мелкие подробности» гравитационного поля Земли замечает он на своем пути. Мелкие и по размерам, и по глубине их залегания. И вот точные измерения вариаций различных орбит дают, оказывается, возможность проследить за распределением масс в мантии Земли. Эти работы только начаты, но можно ожидать, что в будущем обнаружится связь между горизонтальными вариациями плотности верхней мантии и зонами глубоких землетрясений.

Для специалистов по внутреннему строению Земли сейчас, пожалуй, нет вопроса более острого, чем проблема перемещения вещества верхней мантии. Как легко, казалось бы, объяснить основные процессы в земной коре, если поверить в кольцевые конвективные течения вещества мантии! Вот из глубин медленно течет наверх горячая масса. Там, где она приближается к поверхности, из недр как бы пышет теплом: здесь ежесекундно через каждый квадратный сантиметр земной поверхности в пространство выделяется 10^-5 калорий, в 8—10
раз больше, чем в окружающих районах. А дальше поток мантийного вещества раздваивается, движется параллельно земной поверхности под земной корой и как бы растаскивает ее в стороны, смещая целые континенты. Прямо же над выходом потока к коре остается все время расходящийся шов — срединный океанический хребет.

Казалось бы, просто и убедительно. Недаром среди геологов такая точка зрения имеет много сторонников. Но, заглянув поглубже, в этой картине мы увидим много противоречивого. Чем дальше, тем яснее становится, что неоднородности строения мантии под океанами и континентами уходят вглубь на сотни километров. А основные тектонические зоны (например, древние кристаллические щиты, такие, как Фенноскандия или Канада) сохраняют свое положение на поверхности Земли многие сотни миллионов лет. Тонкий слой движущейся мантии давно стащил бы эти зоны с их места и нарушил соответствие между корой и мантией. Остается предположить, что течет чуть ли не вся верхняя мантия, но такому потоку нет достаточно места, да и трудно придумать источники такого всеобщего движения.

Как же быть? По всей вероятности, вертикальные перемещения в мантии все же существуют. Но поднимающееся вещество вступает во взаимодействие с вышележащими слоями земной коры и медленно поглощается в этом преобразовании. Механизм взаимодействия вещества мантии и коры — вот где следует искать разгадки.

Быть может, активный процесс взаимодействия происходит не повсеместно, а лишь в отдельных зонах, где под действием избытка тепла вещество частично расплавляется? Медленно распространяясь, этот участок по принципу «зонной плавки» перерабатывает вещество мантии и прежней коры в новое состояние. И как ровный сварочный шов, остаются позади этого процесса ровные, почти горизонтальные границы слоев земной коры и мантии, идущие поверх старых складок и трещин. В каком направлении идет этот процесс, перерабатывает ли он за сотни миллионов лет толстую кору континентов в тонкую кору океанов или же наращивает океаническую кору, вздымая ее из пучин молодыми материками? Этот вопрос ждет еще своего разрешения.

Мы вернулись теперь опять к самым верхним слоям Земли и попали в зону, где человек непосредственно сталкивается с действием глубинных сил Земли. Три основных процесса должны заинтересовать нас в этой зоне: вулканические извержения, медленные движения земной коры, землетрясения. Каждый из этих процессов много раз за историю человечества приводил к крупнейшим катастрофам. Поэтому их изучение диктуется далеко не одними узконаучными интересами. И несмотря на все различие между этими процессами, все они — лишь внешнее проявление неразгаданной до конца жизни верхней мантии, самой коварной, самой непокорной стихии нашей планеты.

Узнать, что происходит в мире можно двумя способами: вбить в поисковую строку Яндекса “Новости Ижевска сегодня” или, не теряя времени, посетить сайт www.ijevsk.bezformata.ru, благодаря которому Вы всегда будете в курсе последних событий!

Переход от мантии к ядру совершается резким скачком. Длина волны Р_СР, отраженной от границы ядра, не превышает 50 км, и для того чтобы она могла отразиться от этой границы, «толщина» ее, то есть толщина переходного слоя, должна быть много меньше, иначе отражение станет невозможным.

Выше этой границы мантия представляет собой однородное тело, сложенное, по всей вероятности, соединениями окиси кремния с окислами магния и железа и добавкой некоторых других веществ. Вряд ли это вещество похоже на известные нам каменные породы: очень высокое давление приводит к тому, что в этой зоне атомы вещества притиснуты один к другому. В таких случаях говорят, что упаковка вещества наиболее плотна. Например, хорошо знакомый нам кварц (окись кремния Si0₂) в мантии превращается в свою разновидность, отличающуюся более плотной упаковкой атомов кислорода и кремния. По имени советского ученого, искусственно создавшего в своей лаборатории эту разновидность кварца, она называется «стишовит».

Можно думать, что в довольно широком интервале температур (примерно от 2800 до 3800°) и давлений (примерно от 400 000 до 1 300 000 атмосфер) плотно упакованная смесь атомов кремния, кислорода и магния довольно устойчива. Во всяком случае, сейчас мы можем считать всю нижнюю толщу мантии наиболее «спокойной» частью Земли. Какие-то процессы преобразования вещества, несомненно, идут и здесь, и в дальнейшем науке придется взяться и за их изучение. Сейчас, однако, нет определенных указаний на влияние нижней мантии на основные процессы в Земле, и эта зона может считаться «нейтральной». На долю нижней части мантии Земли приходится наибольший объем и вес (см. табл. 1), и, может быть, относительно плавное, медленное, длящееся миллиарды лет развитие Земли связано как раз с большой инерцией и неподатливостью к изменениям этой зоны. Разрез Земли от земной коры до центра изображен на рис. 1.

Рис. 1. Общая схема строения Земли и состояния вещества в ее недрах

До последнего времени считалось, что и верхняя часть мантии характеризуется большой однородностью слагающего ее вещества: повсюду на одной и той же глубине от поверхности Земли не обнаруживалось разницы в скоростях распространения сейсмических волн.

В то же время существовали доказательства того, что в верхней мантии или по крайней мере в некоторых ее участках должны происходить достаточно активные процессы. Об этом говорили прежде всего очаги глубоких землетрясений. Подробное их изучение показывало, что эти очаги залегают на глубине до 750 км почти по всей окружности Тихого океана. Реже встречаются они в широкой полосе, протянувшейся от Средиземного моря через Памир и Бирму и смыкающейся на востоке с Тихоокеанским поясом. В других местах Земли глубоких землетрясений не бывает.

Редкий случай глубокого землетрясения наблюдался в марте 1953 года, когда толчки ощущались на большом протяжении в Испании и на северном побережье Африки. Обработка данных показала, что очаг этого землетрясения лежит под южным побережьем Испании на глубине 640 км. До этого в Средиземном море наблюдались очаги глубиной не больше 400 км. Не исключено, что в будущем очень глубокие очаги обнаружатся и в других частях Средиземноморского и Тихоокеанского поясов.

Таблица 1

ОБЪЕМ И ВЕС ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ ТВЕРДОЙ ЗЕМЛИ ‘(приближенные данные)

Какой же процесс может породить глубокое землетрясение? Мгновенный взрыв вещества или, наоборот, резкое уменьшение объема какой-то зоны? Решить вопрос о механизме глубоких землетрясений помогли все те же сейсмические волны, а именно одно их свойство, о котором мы говорили в разделе «О колебаниях и волнах». Вспомните, что в зависимости от направления движения частиц в момент возбуждения продольной волны в ее головной части может быть либо сжатие, либо разрежение. Легко сообразить, что

при взрыве (мгновенном расширении) во все стороны пойдет волна сжатия. Если внутри Земли была полость и ее стенки внезапно обрушились внутрь — во все стороны пойдет волна разрежения. Но если в недрах земного вещества образовалась трещина, и частички вещества вдоль этой трещины сместились в разные стороны — тогда картина будет много сложнее. В зависимости от направления волны сжатия и разрежения будут причудливо сменять друг друга, и это заметят сейсмические станции на поверхности Земли. Именно такая картина наблюдается при глубоких землетрясениях. Значит, это не взрыв, не мгновенное изменение объема какой-то зоны, а трещина со сдвигом.

«Где тонко, там и рвется» — говорит пословица. И если слои верхней мантии рвутся только в определенных зонах, значит, там вещество чем-то отличается от вещества на такой же глубине, но в других местах.

Неоднородности вещества Земли, а вместе с ними и верхняя мантия начинаются (если идти от центра) где-то на глубине около 900—1000 км от поверхности Земли. На этой глубине меняются многие свойства вещества Земли, отчего этот рубеж и принято считать границей нижней и верхней мантии. И пожалуй, наиболее важное — изменение температурного режима.

Расчет температуры в недрах Земли — очень сложное дело. Ведь тут приходится решать задачу со многими неизвестными, а единственно точные данные — это сведения о температуре земных недр до глубины всего в несколько километров да лабораторные сведения о теплопроводности различных пород. В разделе «Рождение и юность планеты» мы уже говорили об источниках тепла внутри Земли. Но в различных частях Земли действуют они неодинаково. Радиоактивные изотопы, выделяющие при своем распаде основную массу внутреннего тепла Земли, охотнее связываются с более легкими породами нашей планеты. В течение первых миллиардов лет жизни Земли они постепенно просочились в верхние слои и сосредоточились там. Глубокие недра Земли гораздо беднее источниками тепла. Но зато из верхних слоев теплу гораздо легче уйти наружу, в пространство. Вот и получается, что от поверхности Земли до подошвы верхней мантии, на пути в 1000 км, температура повышается от нуля почти до 3000°, а на остальных пяти с лишним тысячах километрах, в области, бедной источниками тепла, ее повышение составляет всего 1200—1500°. Малые потери тепла центральной частью приводят к тому, что внутренняя зона Земли медленно разогревается (повышение температуры за последний миллиард лет, возможно, составило около 100°). Во внешней зоне, где в настоящее время, вероятно, источники радиоактивного тепла уже иссякают, либо происходит медленное охлаждение, либо эта область сохраняет свою температуру.

К чему могут привести такие изменения температуры? Оказывается, что для Земли в целом это не пустяк. Как ни мало разогревание недр, но оно может вызвать расширение нижней мантии. Правда, этого расширения совершенно недостаточно для построения легкомысленных гипотез о расползании материков: радиус нижней мантии увеличивается на каких-нибудь 3—4 см за 1000 лет. Но там, где прекращается разогревание, неизбежно должны возникнуть напряжения, вызванные воздействием расширяющихся глубоких слоев Земли.

Устраиваетесь на работу и Вам нужно в кратчайшие сроки получить личную медицинскую книжку? Тогда Вам следует знать, что медкнижка за один день — это не миф, а реальность! Все, что Вам нужно сделать – это посетить сайт www.altianet.net и оставить свою заявку!

Внешнее ядро — жидкое. Внутреннее (субъядро), — по-видимому, твердое. Возможно, есть в ядре и еще одна резкая граница. Температура там—около 4000°. Давление — около 3,5 миллиона атмосфер. Плотность чудовищно сжатого вещества — около 12,6 г/см³. Как, в сущности, мало знаем мы о центральной части земного шара!

Начать с того, что о веществе ядра до сих пор нет единой точки зрения. Земное ядро по объему занимает примерно 16% общего объема Земли (179 и 1080 миллиардов кубических километров соответственно), масса его составляет около 34% всей массы Земли (2000 и 5975 биллионов мегатонн вещества соответственно). Исходя из близкого примерного соотношения железа и каменного вещества в метеоритах (они образовались достаточно близко от Солнца и должны иметь сходный с земным химический состав), прежде почти безоговорочно полагали, что земное ядро сложено выплавившимся из
остальной массы железом, а мантия состоит из каменного вещества.

На поверхности Земли каждый квадратный сантиметр находится под давлением около 1 кг (9,8 ньютона по новой международной системе единиц). Это — действие столба воздуха, притягиваемого Землей. Давление горных пород много больше. Уже на глубине 1 км притяжение Земли создает давление около 300 кг на 1 см². Тысячекилометровая толща создает давление уже около 400 тыс. атмосфер. По мере приближения к центру Земли сила тяготения ослабевает, но рост давления продолжается, и оно постепенно достигает миллионов атмосфер.

Так возникла другая теория: давление около полутора миллионов атмосфер, господствующее на границе ядра, настолько велико, что его уже не выдерживают электронные оболочки атомов вещества мантии. Атомы кислорода, кремния и других элементов теряют внешние электроны и взаимно сближаются. При этом вещество как бы металлизуется: оно становится гораздо более плотным и насыщенным свободными электронами. Таким образом, вещество Земли может быть однородным по химическому составу, но в центре находиться в новом фазовом состоянии. Раскаленное добела вещество (4 тысячи градусов!), избыток свободных электронов, — по существу, это скорее плазма, чем жидкость, очень плотная, не очень высокотемпературная, но все-таки плазма.

Трудно сейчас сказать, каков в действительности состав земного ядра. В прошлом году в Советском Союзе были произведены очень интересные опыты по поведению вещества при кратковременном действии очень высоких давлений — до миллиона с лишним атмосфер в течение тысячных долей секунды. При этом не было обнаружено перехода силикатов в металлизированное состояние. Однако этот результат не может считаться окончательным, и вопрос о химическом составе земного ядра остается открытым.

Как бы то ни было, несомненно существование в ядре свободных электронов. Огромные кольцевые вихри этих электронов порождают земное магнитное поле (рис. 1). Хорошо известно, что на поверхности Земли магнитное поле не строго симметрично: магнитные полюса Земли не совпадают с ее географическими полюсами, и, кроме того, правильный характер магнитного поля нарушается крупными аномалиями, например Восточно-Сибирской. В отличие от широко известной Курской магнитной аномалии, вызванной залеганием вблизи поверхности Земли больших скоплений магнитных, богатых железом пород, Восточно-Сибирская аномалия не связана с залежами магнитных пород вблизи поверхности Земли.

В настоящее время нет сомнений в том, что и основное магнитное поле Земли, и крупные аномалии типа Восточно-Сибирской связаны с процессами именно в земном ядре. Но решение этого вопроса было найдено не путем наземных наблюдений, а при проведении исследований Космоса!

Дело в том, что для оценки размеров и глубины залегания возмущающих магнитных масс необходимо провести наблюдение на некотором расстоянии от поверхности Земли. Если источник аномалии лежит неглубоко в коре, его влияние быстро перестанет ощущаться с увеличением высоты наблюдения. И вот магнитные измерения на третьем советском ИСЗ показали, что влияние Восточно-Сибирской аномалии на высоте около 300 км уменьшилось незначительно. Расчет показал, что причина, вызывающая аномалию, лежит примерно на глубине границы земного ядра.

Рис. 1. Кольцевые токи, образованные движением свободных электронов в земном ядре, и происхождение магнитного поля Земли

Космические наблюдения дали и другой важный материал для решения проблемы земного магнитного поля: невращающаяся Луна и медленно вращающаяся Венера, по данным советской и американской космических ракет, не имеют магнитного поля. Связь магнитного поля Земли с ее вращением становится почти очевидной, но природа этой связи до сих пор не раскрыта.

Между тем ученые, изучая намагниченность древних горных пород, пришли к парадоксальному выводу: в течение геологической истории Земли направление земного магнитного поля несколько раз менялось на обратное! Это значит, что круговые токи в земном ядре могли прекращаться, затем возникать в противоположном направлении и снова прекращаться. Все другие объяснения противоположной намагниченности горных пород разного возраста малоубедительны. Но тогда приходится предположить, что и пояса радиации, существующие благодаря захвату заряженных частиц «ловушками» силовых линий магнитного поля Земли, временами исчезали! В эти короткие периоды на Землю обрушивались потоки космического излучения и солнечных корпускул. И не тогда ли происходили наиболее важные и быстрые изменения живых организмов, населяющих Землю? Ведь под действием излучения могло резко увеличиваться число мутаций наследственных признаков. Вот каким неожиданным образом в единой цепи зависимостей оказались соединенными процессы вблизи центра Земли и жизнь на ее поверхности.

Хотите знать, что ждет нас в будущем? Тогда рекомендую к обязательному прочтению статью «Предсказания Ванги о России», которая приоткроет завес грядущего будущего! Найти эту статью Вы сможете только на сайте www.iksinfo.ru.

За время существования человечества Земля существенно не изменилась. Исчезли большие ледники, изменилось расположение климатических зон, поднялся уровень воды в Мировом океане, местами опустилась суша, местами выше поднялись горы, изменили течение некоторые реки — пожалуй, и все. Силы, действующие в недрах планеты, практически остались неизменными. Но десятки тысяч лет — это всего лишь одна стотысячная доля от всего времени существования Земли. Поэтому сейчас нам очень трудно судить о том, что происходило в окрестностях очень молодого Солнца 4—5 миллиардов лет назад. По этому поводу наука еще не имеет окончательных суждений.

Так выглядела, по мнению художника НАСА, Солнечная система в самом начале своего эволюционного развития

Представляется наиболее вероятным, что образование Земли началось на ранней стадии эволюции Солнца, когда в окрестностях сжимающегося и разогревающегося газово-пылевого облака образовались неоднородности и завихрения. Воздействие мощных магнитных полей центрального сгустка — будущего Солнца — как бы гигантским электромотором передало момент вращения мелким окраинным сгусткам. В ближайшей зоне под активным воздействием излучения и магнитного поля центрального светила в сгустках плазмы, состоящих почти целиком из водорода, началось образование тяжелых элементов, в основном кислорода, кремния, железа, магния, алюминия.

Эти сгустки, постепенно сжимаясь и уплотняясь, образовали ближние (и вероятно, близкие по составу) планеты — Венеру, Землю, Марс. В это время Земля была довольно рыхлой и относительно холодной, однако под действием силы тяжести она все более уплотнялась, образовывались основные химические соединения, и при этом шло разогревание ее недр. Основным источником тепла, вероятно, были тяжелые радиоактивные элементы, однако не исключено и действие других источников, например, выделение тепла в результате внутреннего трения при прохождении волн земных приливов.

Туманность Кольцо может служить наглядным примером того, как будет выглядеть наша планетарная система после гибели Солнца

Уже 3—3,5 миллиарда лет назад Земле были присущи те основные черты ее строения, которые мы видим сейчас. В частности, на некоторых участках к этому моменту из нижележащих слоев уже выплавились зоны гранитной земной коры. Именно таков уверенно определенный возраст гранитов на древнейших стабильных зонах — щитах Скандинавии и Канады.

Так началась длящаяся миллиарды лет геологическая история Земли, о которой мы можем судить, изучая условия залегания горных пород различного возраста. К ней мы еще вернемся после того, как рассмотрим основные процессы, происходящие в более глубоких недрах. Именно там действуют основные силы, определяющие сейчас характер эволюции Земли.

В каком направлении развивается сейчас наша планета? В поисках ответа на этот вопрос очень часто ста* раются всю эволюцию Земли свести к какой-нибудь од* ной причине. В прошлом веке и в начале нашего столетия почти безоговорочно принималось, что Земля образовалась из раскаленного облака газов и прошла стадию полного расплавления, а сейчас медленно остывает и поэтому постепенно сжимается. В силах сжатия (или, как говорят, контракции) видели источник всех процессов, происходящих в верхних слоях Земли. Казалось, что существование очагов расплавленной магмы и огненно-жидкого ядра лучше всего доказывает эту точку зрения.

Теория контракции не выдержала проверки. Оказалось, что жидкая Земля должна была очень быстро остыть, потеряв все свое тепло. С другой стороны, в настоящее время радиоактивные элементы во внешних частях Земли выделяют тепла больше, чем успевает выделиться в окружающее пространство. Поэтому остывать может только земное ядро, а внешняя зона медленно разогревается. Следовательно, быть намного более разогретой она не могла. Установлено, что очаги магмы расположены очень редко и по своему происхождению вторичны. Таким образом, верхняя часть Земли никогда не проходила стадии полного расплавления. Наиболее же веским возражением против гипотезы контракции оказался расчет энергии, выделяющейся при сжатии Земли. Выяснилось, что величину этой энергии никак не удается привести в соответствие с полной энергией тектонических (горообразовательных) процессов и землетрясений.

В последние годы некоторые ученые развивают прямо противоположную точку зрения и считают, что наша Земля расширяется. По мнению одних, это расширение вызвано разуплотнением земного ядра, недостаточно сдерживаемым давлением мантии. Другие полагают, что во Вселенной в целом ослабевают силы тяготения и внешние части Земли все меньше притягиваются внутренними частями. Третьи же — и их, к сожалению, большинство среди сторонников теории расширяющейся Земли — не пытаются создать глубокие физические обоснования, а попросту принимают такое расширение на веру, а затем строят свои более или менее фантастические гипотезы растрескивания Земли, расползания материков и т. п.

Сейчас трудно сказать, что происходит с Землей на самом деле, и поэтому важнейшая задача геофизики — детальное изучение доступных для наблюдения сложных процессов развития Земли в их взаимодействии, изучение источников энергии внутри Земли, сравнительное исследование различных зон на поверхности и в глубине. При этом наука применяет все более совершенные средства: планируется бурение сверхглубоких скважин, недра Земли изучаются со спутников, для теоретических расчетов и обработки данных применяются новейшие вычислительные машины. И постепенно без больших сенсаций и головокружительных гипотез перед нами развертывается картина жизни земных недр.

Всем любителям непознанного настоятельно рекомендую посетить сайт pulson.ru. Там Вы найдете все самое необычное, странное и удивительное, что есть на нашей планете. К примеру, посетив этот сайт прямо сейчас, Вы узнаете, что самые необычные высоковольтные столбы имеют форму человеческих фигур и установлены в Исландии!

Свободные колебания Земли вызываются не упругими волнами, бегущими в земном шаре, а периодическими колебаниями в нашей планете. Для возбуждения таких колебаний, чей период длительности намного больше, чем собственные колебания Земли, энергии землетрясений уже не хватит. Существование периодических колебаний объясняется притяжением небесных тел.

Всем хорошо известно явление прилива в океане. Центр Земли находится на расстоянии около 400 000 км от Луны. Воды океана на стороне Земли, обращенной к Луне, расположены на 6370 км ближе к Луне и поэтому притягиваются к Луне чуть сильнее, чем центр Земли. На другой стороне Земли масса воды находится дальше от Луны и притягивается к ней слабее. Поэтому на поверхности океана, обращенной к Луне, вздувается горб воды в сторону Луны, а на обратной стороне — такой же горб, но обращенный в противоположную сторону.

Вещество Земли, конечно, не обладает такой подвижностью, как вода, но небольшие различия в притяжении Луны действуют и на него. Поэтому под действием небольших различий в притяжении Луны на ближнюю и дальнюю сторону Земли вся наша планета немного деформируется. Длина каждого вздутия равна половине окружности Земли — 20 000 км. А высота? Высота не очень велика и зависит от взаимного расположения на небе Луны и Солнца (далекое, но громадное Солнце тоже вызывает образование приливной волны). На широте Москвы, например, максимальная высота приливной волны немного меньше 50 см.

Земля вертится, делая 1 оборот в сутки, поэтому горбы приливной волны медленно перемещаются по земной поверхности. Дважды в сутки любой пункт на поверхности Земли медленно, незаметно для нас поднимается на высоту в десятки сантиметров и так же медленно опускается. Период этого колебания равен примерно 12 часам.

Как же заметить такие медленные движения? Оказывается, это можно сделать, по крайней мере, тремя способами. Очень точный гравиметр, установленный на поверхности Земли, заметит, что пункт его установки при прохождении приливной волны поднимается, отчего немного (на несколько десятимиллионных долей) уменьшается ускорение силы тяжести. Чувствительный наклономер отзовется на прохождение не вершины приливной волны, а ее очень пологого склона. Наконец, кварцевый стрейн-сейсмограф (прибор, служащий для записи напряжений в земной коре), установленный в глубокой штольне, заметит ничтожную деформацию слоев горных пород при прохождении волны.

Что же может дать изучение земных приливов? Мы уже говорили о том, что вещество Земли не так подвижно, как жидкость. Силы тяготения стремятся удержать горб приливной волны на линии, соединяющей центры Земли и Луны, а вращение Земли все время уносит его вбок. Земля не успевает мгновенно деформироваться, й тогда силы тяготения, действуя на слегка смещенный вперед (по ходу вращения) горб, тормозят вращение Земли (рис. 1). Велико ли это торможение? Судите сами: сутки увеличиваются на две тысячные доли секунды каждые 100 лет, и за несколько миллиардов лет существования Земли время одного ее оборота вокруг оси могло увеличиться в три — четыре раза. А вот на менее массивную Луну тормозящее влияние Земли оказало гораздо большее действие: Луна, прежде вращавшаяся вокруг своей оси, теперь навсегда осталась слегка деформированной и обращенной к Земле одной своей стороной.

Рис. 1. Схема образования приливных волн под действием притяжения Луны и их тормозящего действия

Это далеко не единственный результат. Величину приливной волны и время ее запаздывания за счет вращения Земли можно рассчитать теоретически, используя приближенные данные об упругости и вязкости вещества, слагающего Землю. Сравнение расчета с наблюдениями позволит теперь уточнить характеристики упругости и вязкости Земли.

А самые верхние слои Земли? Как отзываются они на прохождение приливной волны? Наблюдения последних лет, в особенности в период МГГ, показали, что земная кора—это вовсе не цельная упругая оболочка, охватывающая Землю.

Представьте себе асфальт, вздувшийся от действия талых вод. Каждый кусок треснувшего асфальта на поверхности этого горба наклонен немного по-своему. Так и земная кора: большие ее участки, как говорят, блоки, отзываются по-разному на прохождение наклонов коры во многих точках, затем удается сопоставить эти наблюдения с геологическими данными.

Мы рассмотрели основные типы колебаний, распространяющихся в Земле. Все они сведены в табл. 1. Ее
графы заполнены цифрами, характеризующими возможности различных методов изучения строения Земли. Все ли методы были рассмотрены нами? Нет, за пределами этой книги остаются такие, по существу уже астрономические методы, как изучение особенностей вращения Земли, и некоторые другие. В конце книги, в списке рекомендуемой литературы, читатель сможет найти ряд научно-популярных книг, разбирающих эти вопросы. Нам же предстоит перейти от описания строения Земли к тем процессам, которые непрерывно идут во всей ее толще. Но прежде несколько страниц придется посвятить далекому прошлому и возможному будущему нашей планеты.

Таблица 1

СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРОЕНИЯ ЗЕМЛИ