ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА
Астрономы еще не выработали окончательного мнения о детальных процессах образования Солнечной системы, поскольку ни одна из гипотез не способна объяснить многие ее особенности. Но в чем почти все астрономы единодушны, так это в том, что звезда и ее планетная система образуются из единого газопылевого облака, причем этот процесс может быть объяснен известными законами физики . Предполагается, что это облако имело вращение. В центре такого облака 4,7 млрд лет назад образовалось сгущение, которое вследствие закона всемирного тяготения начало сжиматься и притягивать к себе окружающие частицы. При достижении этим сгущением определенной массы в центре создаются большие температуры и давления, что приводит к выделению громадной энергии за счет термоядерных реакций превращения четырех протонов в атом гелия 4H+ He. Объект в этот момент вступает в ответственную стадию своей жизни - стадию звезды.
Вращение облака приводит к появлению вращающегося диска около звезды. В тех областях, где среднее расстояние между частицами диска мало, происходит их столкновение, что вызывает образование так называемых планетезималей размером примерно в 1 км, а затем и планет около звезды. Образование Земли потребовало около 50 млн лет. Часть несконденсировавшегося вещества диска (твердые и ледяные частицы) при движении могла падать на поверхность планет. Для Земли этот процесс длился примерно 700 тыс. лет. В результате масса Земли постоянно увеличивалась и главное - пополнялась водой и органическими соединениями. Около 2 млрд лет назад начали появляться примитивные растения, а спустя 1 млрд лет образовалась нынешняя азотно-кислородная атмосфера. Около 200 млн лет назад появились простейшие млекопитающие, 4 млн лет назад на ноги встал австралопитек, а 35 тыс. лет назад появился непосредственный предок Homo sapiens.
Для нас главным является следующее: можно ли описанную схему опровергнуть или подтвердить наблюдениями, если проверить, в частности, такие ее следствия:
а) около молодых звезд должны быть обнаружены протопланетные диски;
б) около звезд, которые находятся на более поздней стадии развития, необходимо обнаружить планетные системы;
в) поскольку не все вещество протопланетного диска конденсируется в большие тела, особенно на периферии диска, то в Солнечной системе должны существовать остатки такого вещества.
Если бы данная статья писалась лет 30 назад, то автору трудно было бы найти такие подтверждения, так как существовавшие тогда телескопы и приемная аппаратура не могли зарегистрировать упомянутые выше объекты из-за их слабого блеска. И лишь в последнее десятилетие благодаря использованию космических телескопов, повышению точности астрономических измерений большинство предсказаний теории получили полное подтверждение.
Протопланетные диски. Поскольку в таких дисках есть пыль, то в излучении диска и звезды должен наблюдаться инфракрасный избыток цвета. Такие избытки обнаружены у нескольких звезд, в частности у яркой звезды северного полушария Веги. Для некоторых звезд Космическим телескопом им. Э. Хаббла были получены изображения таких дисков, например у многих звезд в туманности Ориона. Число открываемых дисков около звезд постоянно растет.
Планеты около звезд. Чтобы наблюдать традиционными методами планеты около звезд, необходимо создать телескопы очень больших диаметров - порядка сотни метров. Создание таких телескопов - это совершенно безнадежное дело как с технической, так и с финансовой точки зрения. Поэтому астрономы нашли выход из положения, разработав косвенные методы обнаружения планет. Известно, что два гравитационно связанных тела (звезда и планета) вращаются вокруг общего центра тяжести. Такое движение звезды можно установить лишь на основе чрезвычайно точных методов наблюдений. Такие методы на основе современной технологии были разработаны в самые последние годы, и для знакомства с ними мы отсылаем читателя к статье А.М. Черепащука .
С использованием этих методов сразу же наблюдали около 700 звезд. Результат превзошел самые лучшие ожидания. К концу января 2001 года открыты 63 планеты у 50 звезд. Основные сведения о планетах можно найти в статье .
Открытие трансплутоновых комет. В 1993 году были открыты объекты 1992QB и 1993FW, расположенные за пределами орбиты Плутона. Это открытие может иметь большие последствия, так как оно подтвердило существование на дальней периферии нашей Солнечной системы на расстоянии более 50 а.е. так называемого пояса Койпера и далее облака Оорта, где сосредоточились сотни миллионов комет, сохранившихся в течение 4,5 млрд лет и являющихся остатками того вещества, которое не смогло сконденсироваться в планеты.
АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ЗЕМЛИ
После своего образования Земля прошла долгий путь развития. Было установлено, что естественный ход ее развития нарушался вследствие определенных геологических, климатических или биологических причин, приводящих к исчезновению растительности и животного мира. Причины большей части этих кризисов учеными объясняются как океаническими явлениями (понижение солености океанов, изменение химического состава в сторону увеличения токсичных элементов в водах океана и т.д.), так и земными явлениями (парниковый эффект, вулканическая деятельность и т.д.). В 50-х годах XX века делали попытки объяснить некоторые кризисы и астрономическими факторами - на основе многих астрономических явлений, зарегистрированных наблюдателями и описанных в исторических документах. Следует отметить, что за период в 2000 лет (c 200 года до н.э. по 1800 год н.э.) в различных источниках было зафиксировано 1124 важных астрономических факта, часть из которых можно связать с кризисными явлениями.
В настоящее время существует мнение, что кризис, имевший место 65 млн лет назад, когда исчезли рифовые кораллы и вымерли динозавры, был вызван столкновением крупного небесного тела (астероида) с Землей. Долгое время астрономы и геологи искали подтверждение этого явления, пока не обнаружили большой кратер на полуострове Юкатан в Мексике диаметром в 300 км. Подсчеты показали, что для создания такого кратера был необходим взрыв, эквивалентный 50 млн т тротила (или 2500 атомных бомб, упавших на Хиросиму; взрыв 1 т тротила соответствует выделению энергии в 4 " 1016 эрг). Такая энергия могла бы выделиться при столкновении с астероидом размером в 10 км и имевшим скорость в 15 км/с. Этот взрыв поднял в атмосферу пыль, которая полностью затмила Солнце, что привело к понижению температуры Земли с последующим вымиранием живого. Оценка возраста этого кратера привела к цифре в 65 млн лет, что совпадает с моментом одного из биотических кризисов в развитии Земли.
Далее в 1994 году астрономы предсказали теоретически, а затем и пронаблюдали столкновение кометы Шумейкеров-Леви с Юпитером. Были ли подобные столкновения комет с Землей? Согласно американскому ученому Массе, за последние 6 тыс. лет подобные столкновения были. Особенно катастрофическим было падение кометы в океан около Антарктиды в 2802 году до н.э.
Таким образом, все изложенное выше приводит к следующим заключениям:
* астрономы имеют надежные подтверждения имеющимся представлениям о прошлом развитии Солнечной системы;
* это позволяет вполне определенно судить о будущем Солнечной системы. В частности, некоторые описанные явления ставят серьезный вопрос: несет ли Космос опасность для будущего нашей Земли?
АСТРОНОМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ
Из изложенного ясно, что наибольшие неприятности для человечества могут вызвать движущиеся малые небесные тела. Рассмотрим, насколько велик шанс столкновения.
Астероиды (или малые планеты). Основные характеристики этих объектов таковы: массы 1 г-1023 г, размеры 1 см-1000 км, средние скорости при приближении к Земле 10 км/с, кинетическая энергия объектов 5 " 109-5 " 1030 эрг.
Астрономы установили, что в Солнечной системе число астероидов с диаметром больше 1 км около 30 тыс., меньших по размеру астероидов существенно больше - порядка сотни миллионов. Большая часть астероидов вращается по орбитам, расположенным между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс астероидов. Эти астероиды, естественно, не несут опасности столкновения с Землей.
Но несколько тысяч астероидов с диаметром более 1 км имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли (рис. 2). Появление таких астероидов астрономы объясняют образованием зон неустойчивости в поясе астероидов. Приведем некоторые примеры.
Астероид Икар в 1968 году приблизился к Земле на расстояние 6,36 млн км. Если бы Икар столкнулся с Землей, то произошел бы взрыв, эквивалентный взрыву 100 Мт тротила, или взрыву нескольких атомных бомб. Другой астероид - 1991ВА диаметром в 9 м прошел 17 января 1991 года на расстоянии всего в 170 тыс. км от Земли. Нетрудно подсчитать, что разница во времени у Земли и астероида прохождения точки пересечения составляет всего 1,5 часа. Астероид 1994XM1 9 декабря 1994 года пролетел над территорией России на расстоянии всего в 105 тыс. км.
Существуют также примеры падения астероидов на поверхность Земли. Есть определенное мнение, что в 1908 году в Сибири произошло столкновение астероида диаметром 90 м с последующим взрывом, эквивалентным взрыву примерно 20 Мт тротила. Если бы это тело упало на три часа позже, то оно уничтожило бы Москву.
Используя данные об ударных кратерах на поверхности Земли, планет и их спутников, астрономы пришли к следующим оценкам:
* столкновения с крупными астероидами, которые могут привести к глобальным катастрофам в развитии Земли, происходят примерно раз в 500 тыс. лет;
* столкновения с малыми астероидами происходят чаще (каждые 300 лет), но последствия столкновений носят лишь локальный характер.
На основе орбит уже изученных астероидов астрономы составили список потенциально опасных известных астероидов, орбиты которых пройдут на критическом расстоянии от Земли до конца XXI века. Этот список насчитывает около 300 объектов, орбиты которых пересекают орбиту Земли. Самое близкое прохождение на расстоянии в 880 тыс. км ожидается у астероида Хатор в октябре 2086 года.
В целом же астрономы считают, что число опасных и пока необнаруженных опасных астероидов примерно 2500. Именно эти таинственные странники и будут составлять главную опасность будущему Земли.
Кометы. Их типичные характеристики таковы: массы 1014-1019 г, размеры ядра 10 км, размеры хвоста 10 млн км, скорости движения 10 км/с, кинетическая энергия 1023-1028 эрг.
Кометы отличаются от астероидов своим строением: если астероиды представляют собой твердые глыбы, то ядра комет - это скопление "грязного льда". Кроме того, кометы в отличие от астероидов имеют протяженные газовые хвосты. Но прохождение Земли через такие хвосты не представляет какой-либо опасности из-за их низкой плотности. Например, при прохождении Земли через хвост кометы Галлея 18 мая 1910 года не было замечено каких-либо аномалий на поверхности Земли.
Но проблема опасности столкновения с ядром кометы стала очень актуальной после 1994 года в связи с падением различных частей кометы Шумейкеров-Леви на поверхность Юпитера. Возникшие при этом взрывы были оценены в величину, эквивалентную взрыву 60 000 Мт тротила, что равно взрыву нескольких миллионов атомных бомб, сброшенных на Хиросиму.
Астрономы подсчитали, что кометы проходят между Землей и Луной каждые 100 лет, а некоторые падают на Землю примерно раз в каждые 100 тыс. лет. Было также оценено, что в течение средней жизни человека вероятность столкновения с кометой равна 1/10 000.
Исследования астрономов показали, что за последние 2400 лет было 20 близких (меньших 15 млн км) прохождений 18 комет. Самое близкое прохождение на расстоянии в 2,3 млн км было у кометы Лекселя в июле 1770 года. Подсчитано, что в ближайшие 30 лет близкие прохождения будут у трех изученных комет. Но, к счастью, минимальные расстояния будут не столь опасными - более 9 млн км.
Следует иметь в виду, что пока речь шла об известных кометах. Выше было сказано об открытии трансплутоновых комет. Эти кометы могут залетать во внутренние области Солнечной системы, в частности, пересекаясь с орбитой Земли. Не исключено, что эти еще не открытые кометы и могут нести в себе опасность.
АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ
Но, увы, не только столкновения несут в себе глобальные последствия для Земли. Отметим кратко лишь две возможные опасности, исходящие из дальнего космоса.
Будущая жизнь Солнца. Астрофизики могут рассчитать все этапы жизни звезды . Согласно расчетам, например, через 7,9 млрд лет Солнце превратится в красный сверхгигант, увеличив свой размер в 170 раз, поглотив при этом Меркурий. Нетрудно подсчитать, что на нашем небе Солнце будет выглядеть как красный шар, занимающий половину небесной сферы. В результате температура на Земле повысится, начнется интенсивное испарение океанов, из-за чего увеличится непрозрачность атмосферы, что вызовет так называемый парниковый эффект: Земля станет очень горячей.
Дальнейшее раздувание Солнца приведет к тому, что и Земля уже будет вращаться фактически внутри Солнца. Согласно этому сценарию, Земле уготовлена не очень приятная участь. Трение Земли и частиц газа Солнца будет уменьшать орбитальную скорость Земли, в результате Земля по спирали будет падать к центральным областям Солнца. Это приведет к тому, что Солнце нагреет Землю до чрезвычайно высоких температур, превратив ее в раскаленные скалы без всяких признаков наличия воды в океанах и, естественно, жизни.
Вспышки сверхновых. Другие звезды, которые имеют большую массу, чем Солнце, живут несколько иначе. На определенной стадии они могут взорваться, выделив при этом чудовищную энергию (астрономы называют такой процесс вспышкой сверхновой). Было выяснено, что имеются две причины таких вспышек.
На последней стадии жизни у звезды прекращаются ядерные реакции и она превращается в плотный объект - белый карлик (БК). Но если около БК имеется соседняя звезда, то вещество этой звезды может перетекать на БК. При этом на поверхности БК опять начинаются термоядерные реакции, выделяющие громадную энергию. Такой механизм вспышки работает для сверхновых типа SNI.
Другой тип сверхновых (SNII) объясняется эволюцией звезды массы более десяти масс Солнца. Термоядерные реакции сопровождаются превращением водорода в более тяжелые элементы. На каждой стадии выделяется энергия, нагревающая звезду. Tеория предсказывает, что при достижении образования железа последовательность реакций прекращается. Внутренняя часть железного ядра в течение секунды сжимается. Когда внутренняя часть звезды достигает ядерных плотностей, она отскакивает от центра, сталкиваясь с еще коллапсирующей внешней частью ядра. Возникающая ударная волна разносит всю звезду. Выделяемая энергия за 1 с будет чудовищной, равной энергии, излученной 100 солнцами за 109 лет.
Некоторые астрономы (И.С. Шкловский и Ф.Н. Краcовский) полагали, что такой взрыв мог произойти у близкой к Солнцу звезды 65 млн лет назад. Согласно сценарию, описанному этими авторами, выброшенное вещество после взрыва через несколько тысяч лет достигло Земли. Оно содержало релятивистские частицы, которые при попадании в атмосферу Земли вызвали интенсивный поток вторичных космических частиц, которые при достижении поверхности Земли повысили радиоактивность в 100 раз. Это неизбежно привело бы к мутациям в живых организмах с последующим их исчезновением.
Вероятность глобального влияния на Землю такого взрыва в будущем зависит, во-первых, от того, насколько часто происходят вспышки сверхновых в нашей Галактике, и, во-вторых, от критического расстояния r до звезды. Основываясь на наблюдаемых данных, известный специалист по статистике звезд С. Ван дер Берг пришел к выводу, что за каждый 1 млрд лет в объеме нашей Галактики в 1 кпк3 происходят в среднем 150 000 вспышек сверхновых. Если взять за критическое расстояние до звезды в r = 10 световых лет, то легко получить, что, для того чтобы в объеме такого радиуса произошла одна вспышка, необходимо время в 60 млрд лет. Эта величина существенно больше возраста Земли. Таким образом, маловероятно, что биотические кризисы можно объяснить явлением вспышки. В будущем такая вспышка также не очень вероятна. Однако все же следует отметить, что приведенные рассуждения основаны на средних оценках. Для примера отметим, что звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона может вспыхнуть через несколько тысяч лет. Другая звезда - h Car вспыхнет через 10 000 лет. К счастью, расстояния до них достаточно велики - 650 и 10 000 световых лет.
Гамма-вспышки. Около 30 лет назад астрономы с помощью спутниковых наблюдений установили, что в различных точках небесной сферы наблюдаются объекты, которые вспыхивают в гамма-диапазоне (рис. 3) с длительностью вспышек от долей секунды до нескольких минут. Последние оценки расстояний до этих объектов свидетельствуют, что они располагаются далеко за пределами нашей Галактики. Это означает, что энергия излучения в гамма-диапазоне у этих объектов фантастически велика - порядка 1050-1052 эрг.
Наиболее распространенная гипотеза о механизме вспышек, предложенная С.И. Блинниковым и др., - это гипотеза о слиянии двух нейтронных звезд - последней стадии жизни двойной системы, состоявшей из двух массивных звезд. Расчеты астрофизиков показали, что при таком слиянии выделяется энергия, эквивалентная энергии излучения миллиарда галактик, подобных нашей. Об этих объектах более подробно можно прочитать в .
Но такие пары нейтронных звезд могут существовать не только на космологическом расстоянии, но и внутри нашей Галактики. Астрофизики подсчитали, что в нашей Галактике одно слияние пары происходит каждые 2-3 млн лет. Сейчас надежно установлено наличие трех таких пар. Если одна из них (PSR B2127+11C) начнет сливаться, то последствия этого для Земли будут очень серьезны, правда, более чем через 220 млн лет. Прежде всего сильное гамма-излучение уничтожит озоновый слой атмосферы Земли. Но главное в том, что при вспышке образуются энергичные космические частицы, которые, достигнув атмосферы Земли, будут создавать вторичные космические частицы. Эти частицы дойдут до поверхности Земли и даже глубже, превратив ее в радиоактивное кладбище.
Все приведенные выше факты ставят главный вопрос.
ЧТО ДЕЛАТЬ?
Ответ на этот вопрос применительно к малым телам Солнечной системы должен содержать два аспекта:
астрономический - необходимо заблаговременно открыть неизвестные и потенциально опасные объекты на как можно большем расстоянии от Земли, вычислить их точные орбиты и предсказать момент возможной опасности;
технический - необходимо принять решения и их реализовать, чтобы избежать возможного столкновения.
Для решения астрономической части сейчас создается сеть телескопов с диаметром около 2 м. Это позволит обнаружить примерно 90% опасных астероидов на расстоянии до 200 млн км и 35% опасных комет на расстоянии до 500 млн км. Поскольку скорости движения объектов порядка 10 км/с, то это позволит иметь резерв времени в несколько месяцев для принятия решения.
Точность теоретических расчетов орбит и моментов столкновений прежде всего определяется количеством установленных положений на небе опасных объектов. Эту задачу можно решить с помощью указанной выше сети телескопов. Далее при расчете орбит необходимо тщательно учесть возмущения в движении небесных тел, вызванные воздействием всех планет Солнечной системы. Эта проблема уже решена астрономами с высокой точностью.
Труднее всего учесть негравитационные силы, влияющие на движение объектов. Эти силы обусловлены многими причинами. Астероиды и кометы двигаются в материальной среде (межпланетная плазма, электромагнитное поле), испытывая при этом сопротивление. Они также испытывают влияние сил светового давления от Солнца. В результате тела могут отклониться от чисто кеплеровской орбиты, то есть вычисленной с учетом только гравитационного взаимодействия тела с Солнцем (и планетами).
Технический аспект проблемы более сложный, и имеются по существу пока три варианта. Один предусматривает уничтожение опасного объекта путем засылки на него ракеты с ядерной бомбой. Расчеты показали, что для уничтожения астероида диаметром в 1 км необходим взрыв в 4 " 1019 эрг . Но этот проект может принести непредсказуемые экологические последствия, связанные с засорением космоса ядерными отходами.
Есть вариант попытки отклонения движения объекта от своей естественной орбиты за счет сообщения ему дополнительного импульса, скажем за счет посадки на его поверхность ракеты с мощной энергетической установкой. На сегодня оба таких проекта пока трудноосуществимы: для этого необходимо иметь ракеты с большими массами и большими скоростями движения, чем имеются в настоящее время. Но в принципе это совсем не безнадежное дело для технологии XXI века.
Третий вариант основан на использовании негравитационных эффектов в движении небесных тел. Например, ядра комет можно отклонить от первоначальной орбиты, используя сублимационный способ, суть которого такова . Орбита кометы в некоторой степени определяется и силами светового давления от Солнца, вызывающего образование хвоста. Если уничтожить или ослабить пылевую поверхность ядра, то
усиленное истечение вещества из ядра может придать комете импульс в нужном направлении.
Хотя астрофизическая опасность ожидает Землю в отдаленном будущем, уже сейчас имеются довольно интересные идеи избежать ее. Некоторые из них кажутся даже фантастическими. В одном варианте предлагается создать вокруг Земли щит, используя вещество астероидов или Луны. Например, масса астероида Церес вполне достаточна для создания диска около Земли толщиной в 1 км. Он вполне может экранировать потоки частиц и излучения от сверхновых и гамма-вспышек.
В заключение отметим, что нет оснований для апокалиптического фатализма. Человечество уже достигло достаточно высокого уровня науки и технологии, чтобы предугадать опасность. Мало того, оно уже находится на пороге создания эффективной системы защиты. Можно лишь надеяться, что человечество, осознав предстоящую опасность, предпримет усилия для дальнейшего развития науки и необходимой технологии вместо того, чтобы решать внутренние конфликты, бездумно расходуя свой интеллект и финансовые средства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сурдин В.Г. Рождение звезд. М.: УРСС, 1997. 207 с.
2.Черепащук А.М. Планеты во Вселенной // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. № 4. С. 76-82 .
3. Киппенхан Р. 100 миллиардов Солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд. М.: Мир, 1990. 293 с.
4. Липунов В.М. "Военная тайна" астрофизики // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 5. С. 83-89.
5. Курт В.Г. Экспериментальные методы изучения космических гамма-всплесков // Там же. 1998. № 6. С. 71-76.
6. Околоземная астрономия (космический мусор). М.: Космосинформ, 1998. 277 с.
Рецензент статьи А.М. Черепащук
* * *
Наиль Абдуллович Сахибуллин, доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедрой астрономии Казанского государственного университета, директор Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта. Лауреат премии РАН. Действительный член Академии наук Татарстана. Область научных интересов - астрофизика, физика звездных атмосфер. Автор 80 научных публикаций и одной монографии.
С древнейших времён, познавая окружающую среду и расширяя жизненное пространство, человек задумывался о том, как устроен мир, где он живёт. Пытаясь объяснить и Вселенной, он использовал близкие и понятные ему категории, прежде всего, проводя параллели со знакомой природой и местностью, в которой сам проживал. Как люди раньше представляли Землю? Что они думали о её форме и месте во Вселенной? Как со временем менялись их представления? Всё это позволяют узнать исторические источники, дошедшие до сегодняшних дней.
Как древние люди представляли себе Землю
Первые прообразы географических карт известны нам в виде изображений, оставленных нашими предками на стенах пещер, насечек на камнях и костях животных. Исследователи находят такие зарисовки в разных частях мира. Подобные чертежи отображают охотничьи угодья, места, где добытчики дичи расставляли ловушки, а также дороги.
Схематически изображая реки, пещеры, горы, леса на подручном материале, человек стремился передать информацию о них последующим поколениям. Чтобы отличать уже знакомые им объекты местности от новых, только что открытых, люди давали им названия. Так, постепенно человечество накапливало географический опыт. И уже тогда наши предки начинали задаваться вопросом о том, что такое Земля.
То, как древние люди представляли себе Землю, во многом зависело от природы, рельефа и климата тех мест, где они проживали. Потому народы разных уголков планеты по-своему видели окружающий мир, и взгляды эти существенно различались.
Вавилон
Ценные исторические сведения о том, как древние люди представляли себе Землю, оставили нам цивилизации, проживавшие на землях между и Евфратом, населявшие дельту Нила и берега Средиземного моря (современные территории Малой Азии и юга Европы). Этой информации более шести тысяч лет.
Так, древние вавилоняне считали Землю "мировой горой", на западном склоне которой находилась Вавилония - их страна. Такому представлению способствовало то, что восточная часть знакомых им земель упиралась в высокие горы, которые никто не решался перейти.
К югу от Вавилонии находилось море. Это позволило людям считать, что "мировая гора" на самом деле круглая, и омывается морем со всех сторон. На море, подобно перевёрнутой чаше, опирается твёрдый небесный мир, который во многом подобен земному. Здесь тоже была своя "суша", "воздух" и "вода". Роль суши исполнял пояс Зодиакальных созвездий, перегородивший небесное "море" подобно плотине. Считалось, что по этой тверди двигаются Луна, Солнце и несколько планет. Небо у вавилонян представлялось местом жительства богов.
Души умерших людей, напротив, обитали в подземной "бездне". Ночью Солнце, погружаясь в море, должно было проходить по этому подземелью от западного края Земли до восточного, а утром, восходя из моря на небесную твердь, снова начинать по ней свой дневной путь.
В основу того, как представляли люди Землю в Вавилоне, были положены наблюдения за природными явлениями. Однако правильно истолковать их вавилоняне не могли.
Палестина
Что касается жителей данной страны, то на этих землях царили другие представления, отличные от вавилонских. Древние евреи проживали в равнинной местности. Поэтому Земля в их видении также выглядела равниной, которую местами пересекали горы.
Ветры, приносящие с собой то засуху, то дожди, занимали в поверьях палестинцев особенное место. Обитая в "нижнем поясе" неба, они отделяли "небесные воды" от поверхности Земли. Вода, кроме того, находилась и под Землёй, питая оттуда все моря и реки на её поверхности.
Индия, Япония, Китай
Наверное, самая известная в наши дни легенда, повествующая о том, как древние люди представляли себе Землю, была сложена древними индийцами. Этот народ верил, что Земля на самом деле имеет форму полусферы, которая опирается на спины четырёх слонов. Эти слоны стояли на спине гигантской черепахи, плавающей в бескрайнем море молока. Все эти существа обвивала множеством колец чёрная кобра Шешу, имевшая несколько тысяч голов. Эти головы, согласно поверьям индийцев, подпирали Вселенную.
Земля в представлении древних японцев ограничивалась территорией известных им островов. Ей приписывалась кубическая форма, а частые землетрясения, происходящие на их родине, объяснялись буйством огнедышащего дракона, живущего глубоко в её недрах.
Около пятисот лет назад польский учёный-астроном Николай Коперник, наблюдая за звёздами, установил, что центром Вселенной является именно Солнце, а не Земля. Почти через 40 лет после смерти Коперника его идеи были развиты итальянцем Галилео Галилеем. Этот учёный сумел доказать, что все планеты Солнечной системы, включая и Землю, на самом деле вращаются вокруг Солнца. Галилея обвинили в ереси и заставили отречься от своего учения.
Однако англичанину Исааку Ньютону, родившемуся спустя год после смерти Галилея, впоследствии удалось открыть закон всемирного тяготения. На его основе он объяснил, почему Луна обращается вокруг Земли, а планеты со спутниками и многочисленные совершают обороты вокруг Солнца.
До появления человека мир был совсем другим местом. Наша планета не всегда выглядела, как сейчас. За последние 4,5 миллиарда лет она претерпела невероятные изменения, и они даже ещё фантастичнее, чем вы можете себе представить.
Если бы вы могли вернуться назад во времени и очутиться на Земле миллионы лет назад, вы бы увидели чужую планету, взятую прямо из научно-фантастической книги.
Гигантские грибы росли по всей планете
Приблизительно 400 миллионов лет назад деревья вырастали лишь до талии человека. Высота большинства из них составляла всего несколько десятков сантиметров, и другие растения были не намного больше, за исключением грибов. В один период в истории Земли грибы под названием прототакситы были в каждом уголке земного шара, и они возвышались над всеми остальными живыми организмами.
Эти живые организмы достигали 8 метров в высоту и 1 метра в ширину. Это делает их меньше многих современных деревьев. Но в то время они были самыми большими растениями на планете, возвышаясь на целых 6 метров над другими.
Они не имели больших шляпок, которые мы сегодня ассоциируем с грибами. Наоборот, они почти целиком состояли из ствола, представляя собой грибной столб, торчащий из земли. Но они были повсюду. Ископаемые остатки этих живых организмов находят во всех частях планеты. Следовательно, на Земле нашлось бы немного мест без лесов, полных гигантских грибов.
Небо было оранжевым, а океаны были зелёными
Небо не всегда было синим. Считают, что примерно 3,7 миллиарда лет назад океаны были зелёными, континенты были чёрными, а небо над головой выглядело как оранжевый туман.
Тогда внешний вид Земли очень отличался от нынешнего, и у нас есть все основания полагать, что это даёт нам совсем другую цветовую схему. Океаны были зелёными потому, что в морской воде были растворены железные соединения, которые добавляли в неё зелёную ржавчину и придавали ей вид ржавой медной монеты. Континенты были чёрными потому, что они были покрыты остывающей лавой, на которой не росли никакие растения.
А небо тогда и не могло бы быть синим. Его нынешний синий цвет отчасти объясняется присутствием кислорода в атмосфере, но его было не очень много 3,7 миллиарда лет назад. Наоборот, небо было в основном метановым. Когда солнечный свет проходил через метановую атмосферу, мы видели оранжевую дымку над нашей головой.
Планета воняла тухлыми яйцами
У нас есть теории не только о том, как выглядела наша планета. Учёные почти уверены, что они также знают, как она пахла. И если бы кто-то мог понюхать воздух 1,9 миллиарда лет назад, он бы отметил резкий запах тухлых яиц.
Это объясняется тем, что в океанах было много газообразующих бактерий, которые питались содержавшейся в морской воде солью. Эти бактерии поглощали соль и выделяли сероводород, наполняя воздух вонью, которую, по словам учёных, можно было бы сравнить с запахом, издаваемым протухшими яйцами.
Но эти учёные просто проявляют вежливость. Давайте быть честными — в наше время есть существа, которые производят газообразные выбросы сероводорода. Если мы на секунду забудем о научных терминах, учёные на самом деле просто говорят, что мир пах пуками (громкое выпускание газов из кишечника). Именно это и делали те бактерии — часто и необычайно сильно «пукали».
Планета была лиловой
Когда на Земле появились первые растения, они не были зелёными. Согласно одной теории, они были лиловыми. И если бы вы увидели Землю из космоса три или четыре миллиарда лет назад, она была бы полностью лиловой, а не зелёной, как сегодня.
Считается, что первые земные формы жизни поглощали свет Солнца немного по-другому. Современные растения являются зелёными потому, что они используют хлорофилл для поглощения солнечного света, но считается, что первые растения использовали для этого ретиналь, и это давало яркий оттенок фиолетового.
Возможно, лиловый долгое время был цветом нашей планеты. Считается, что примерно 1,6 миллиарда лет назад, после того как растения на нашей планете стали зелёными, некоторые из наших океанов приобрели лиловый оттенок. Возле поверхности воды находился толстый слой лиловой серы, и этого было достаточно, чтобы окрасить все океаны в лиловый цвет и сделать их чрезвычайно токсичными.
Земля выглядела как снежок
Всем нам известно, что на Земле были ледниковые периоды. Но согласно относительно недавним данным, 716 миллионов лет назад на нашей планете было очень холодно. Этот период назывался «Земля-снежок», потому что земной шар, возможно, был так покрыт льдом, что он выглядел как гигантский снежок, плавающий в пространстве.
Земля была такой холодной, что ледники были на экваторе. Учёные доказали это, обнаружив следы древних ледников в Канаде. Да, именно в Канаде, потому что 700 миллионов лет назад Канада находилась на экваторе.
В результате, самые теплые части Земли были такими же холодными, как современная Арктика. Однако учёные больше не думают, что планета выглядела как белый снежок, потому что был ещё один ужас жизни 716 миллионов лет назад. Вулканы постоянно извергались, наполняя небо пеплом и превращая лёд и снег в грязное, закопченное месиво.
Кислотные дожди поливали Землю 100000 лет
В конце концов, период «Земля-снежок» закончился самым ужасным образом. Считается, что планета пережила период, называемый учёными периодом «сильного химического воздействия атмосферы». Проще говоря, кислотные дожди постоянно лили с небес на протяжении 100000 лет.
Кислотные дожди были такими сильными, что они растопили ледники, которые покрывали планету. В конечном счёте, это было самым лучшим, что когда-либо случалось с Землей. Это наполнило океаны питательными веществами, что сделало возможной жизнь под водой, а атмосферу - кислородом, что сделало возможным бурный рост живых организмов в Кембрийский период.
Однако на протяжении некоторого времени это был кошмар. В воздухе было много углекислого газа, и кислотные дожди даже отравляли океаны. Это означает, что до появления жизни на всей Земле она была ядовитой, негостеприимной пустошью.
Арктика была зелёной и полной жизни
Примерно 50 миллионов лет назад Арктика была совсем другим местом. Это была эпоха раннего Эоцена, и на Земле было намного теплее. На Аляске росли пальмы, а у берегов Гренландии плавали крокодилы.
Даже северная оконечность планеты была покрыта зеленью. Считается, что Северный Ледовитый океан представлял собой гигантский пресноводный пруд и что он кишел жизнью. В воде было много зелёных водорослей, особенно зелёного папоротника под названием Азолла, который цвёл по всей Арктике.
Это был не совсем тропический климат. В эту эпоху в самые тёплые месяцы температура воздуха составляла всего лишь около 20 градусов Цельсия. Тем не менее, в северных частях нашей планеты было много гигантских черепах, аллигаторов и ранних гиппопотамов, приспосабливавшихся к выживанию в условиях зим с постоянной темнотой.
Пыль закрывала небо
Когда 65 миллионов лет на Землю упал астероид, который винят в вымирании динозавров, этим всё не ограничилось. Планета превратилась в тёмное, страшное место ужасов, и оно было даже ещё хуже, чем вы можете себе представить.
От удара астероида в небо и даже в космос поднялись пыль, почва и камни. Однако тонны этих веществ зависли в атмосфере и окутали всю планету толстым слоем пыли. Для существ, которые ещё остались на Земле, само солнце исчезло с неба.
Однако это длилось недолго, самое большее - несколько месяцев. Но даже когда большое облако пыли рассеялось, серная кислота оставалась в стратосфере и попадала в облака, которые стали такими густыми, что они разреживали солнечные лучи и вызывали ужасные кислотные грозы в течение 10 лет.
Дожди из горячей магмы
Однако этот астероид был мелочью по сравнению с астероидами, которые обрушились на планету четыре миллиарда лет назад. Этот астероидный дождь превратил Землю в адское место из ваших худших кошмаров.
Океаны стали такими горячими, что они стали кипеть. Теплота, выделявшаяся при падении астероидов, в конечном счёте испарила первые земные океаны, превратив их в пар, который просто поднялся вверх и исчез. Огромные части поверхности Земли были расплавлены. Гигантские каменные массы, которые покрывали планету, превратились в жидкость, которая медленно текла в реках с невероятно высокими температурами.
Хуже того, некоторые камни испарились и стали атмосферой Земли. Окись магния поднималась в атмосферу подобно испаряющейся воде и конденсировалась в виде капель жидкой магмы. В результате, тогда с неба лилась жидкая магма, примерно с такой же частотой, как сегодняшний дождь.
Гигантские насекомые были повсюду
Примерно 300 миллионов лет назад планета была покрыта большими низменными болотистыми лесами, и в воздухе было много кислорода. В нём было примерно на 50% больше кислорода, чем сегодня, и это привело к невероятному всплеску жизни. Это также привело к появлению большого количества ужасных насекомых, взятых прямо из фильма «Годзилла».
Для некоторых существ всего этого кислорода в атмосфере было слишком много. Маленькие насекомые не могли с этим справиться, поэтому они начали становиться всё больше и больше. На самом деле некоторые из них стали просто огромными. Учёные нашли окаменелые останки стрекоз величиной с современных чаек с длиной крыльев более 0,6 метра.
По Земле также перемещались гигантские жуки, а также все виды других гигантских насекомых. Но они не были дружественными. Учёные считают, что эти громадные стрекозы были плотоядными хищниками.
В нашем мире ничто не может существовать вечно. Когда-нибудь нас ожидает некая катастрофа планетарного масштаба, которая вполне может сделать нашу планету непригодной для жизни. В различные времена пророки предсказывали судьбу Земли, причем зачастую их предсказания были печальными. В прошлом наша планета много раз переживала страшнейшие катастрофы: бомбардировки астероидами, метеоритами, наводнения и засухи, смены климата и так далее. В данной статье мы разберем несколько катастроф, которые угрожали нам в прошлом, и попробуем выяснить, что же ожидает нас в будущем.
Комета «Тифон», родившаяся в Тартаре
В 1972 году (август-месяц) над землей пронесся гигантский астероид, приближение которого предугадать не удалось. Огромный космический объект чуть не зацепил Землю. Если бы это произошло, то столкновение с ним не уложилось бы в шкалу «Рихтера». До этого наша планета много раз подвергалась космическим бомбардировкам. На ее поверхности насчитывается не мене 170-и гигантских кратеров, к примеру «Аризонский кратер», диаметр которого приравнивается к 1270 м, а глубина – не меньше 180-и м. В свое время великий астроном Кеплер подметил, что астероидов и комет в небе больше, чем рыб в мировом океане. В будущем его слова оправдались.
В 1972 году, как оказалось позже, над Землей пронеслась комета «Тифон», имя которой дали греки. Кроме этого, греки называли ее «родившейся в Тартаре (в бездне, которая располагается под королевством Аида)». Современные астрономы выяснили, что «Тифон» неоднократно влетал в нашу планетарную систему. Библия предсказывает, что в будущем небо «свернется в свиток», причем произойдет это не впервые. Можно предположить, что в Библии описывался захват и разрушение атмосферы, которая якобы должна «свернуться», когда наступит «старость мира», после чего, как говорилось в библейских рассказах, «небо и воздух оцепенеют так, что птицы не смогут летать».
Вавилонская мифология свидетельствует о том, что во время последнего визита «Тифона» в нашу планетарную систему эта комета отобрала спутник у Юпитера, что якобы произошло 26000 лет назад. К слову, этот спутник потом стал нашим – Луной. Таким образом, в Вавилоне считали, что земная спутница появилась на небе первый раз 26000 лет назад. Людей, которые обитали на планете до этого момента, в Вавилоне стали называть «долунниками», а если быть точнее, то «праселинитами» (Луна на греческом - «Селена»).
В вышеописанную теорию верит современный индейский шаман, которого величают «Лосиной Серьгой». Он живет в племени «сио-сио» и на протяжении многих лет предсказывает будущее. Шаман утверждает, что тысячи лет назад нашу спутницу «притащили» с другого места и «установили» на нынешнее место особым способом, чтобы наладить климат на Земле после очередного губительного катаклизма.
Кстати, современные астрономы предсказывают, что в ближайшем будущем комета «Тифон» снова залетит в нашу систему. Предугадать ее нынешнее место расположения и траекторию невозможно, так как за ней не проследили в 1972 году, когда впервые ее заметили.
Солнце раньше всходило с противоположной стороны…
Некоторые планетологи предполагают, что в далеком прошлом земные полюса сместились. Эта теория подтверждается работами Платона. Он утверждал, что в древности светило «вставало» с той стороны, в которой сейчас «ложиться спать».
Современный экстрасенс Р. Монтгомери предсказывает, что в будущем «светило однажды встанет с противоположной стороны горизонта», причем люди не сразу заметят изменения. В науке подобный процесс рассматривают и называют его потенциально возможным. У него даже имеется официальное называние – мгновенная прецессия гироскопа. Земное ядро тоже двигается по особой траектории, на что влияет гравитация спутницы Земли и светила. Если траекторию ядра сбить хотя бы немного, то оно переместится ближе к поверхности, что завершится его соприкосновением с земной мантией. После смещения центра тяжести планета совершит «кувырок». Кстати, об том в свое время говорила матушка Шиптон (Йоркширская ведьма), о которой имеется отдельный рассказ на данном сайте.
Во времена правления императора Яо китайцы наблюдали уникальное явление: светило на протяжении нескольких дней не перемещалось по небу (стояло неподвижно в одной точке). На противоположной стороне планеты тогда была несколькодневная ночь.
Геродот когда-то цитировал древнеегипетских жрецов, которые писали, что однажды Солнце встало и больше не зашло. Египтяне тогда предсказали, что на планете скоро появится новая раса, которая пока еще пребывает в «духовном мире». К слову, в эпосе также указывается, что когда планета «кувыркнется», заработают древнейшие механизмы, которые работали на солнечной энергии. Возможно, этими механизмами являются пирамиды, которые по сей день можно наблюдать в Египте и не только.
Вся планета станет океаном
Джордж Вашингтон, оказывается, имел уникальную способность: периодически он предсказывал будущее. Однажды во сне он увидел, что наша планета покрывается гигантскими волнами. Это же видел еще один предсказатель – пират по профессии Дюге-Троуэн.
«Всемирный потоп» предсказывали многие. На сегодняшний день можно наблюдать повышение уровня Мирового океана, что уже свидетельствует о его постепенном наступлении. Глобальное потепление делает свое дело – растапливает вечную мерзлоту, которая стекает в сверхмасштабные водоемы нашей планеты. Ученые уже убедились в том, что когда-то потопом нашу планету уже накрывало, причем, возможно, полностью всю. На побережье Тихого океана (Южная Америка) не так давно обнаружили следы, оставленные огромными приливными волнами, высота которых доходила до 740-а метров.
Точно определить будущее нашей планеты пока никому не удавалось. Возможно, мы не доживем до того момента, когда с ней произойдет что-то катастрофическое. Нам хочется надеяться, что катастрофы планетарного масштаба обойдут нашу Землю стороной.
С тех пор, как завершилось формирование Земли как планеты, началась перестройка и ее внутреннего строения, и ее внешнего облика. Но какие процессы являются ведущими в этой перестройке, единого мнения нет и по сей день. Со времен, когда первозданная Земля представлялась в виде остывающего огненно-жидкого тела, проблема ее эволюции решалась просто: процесс остывания начался с поверхности; сначала образовалась земная кора, которая по мере уменьшения объема остывающей Земли трескалась, сминалась в складки, отдельные ее участки опускались и таким образом произошло разделение поверхности планеты на океаны и континенты и возникли горы. В еще расплавленном теле вещество под влиянием силы тяжести дифференцировалось по удельному весу: тяжелые элементы и соединения «тонули», легкие «всплывали» и вырывались на поверхность в виде лавовых потоков.
В такой или немного иной модификации в области космогонии эта гипотеза господствовала с середины XVIII века вплоть до начала второй мировой войны. Однако уже с конца XIX века начали накапливаться факты, которые противоречили этой схеме. Уже в 1870 г. англичанин Р. Проктор опубликовал идею о происхождении Солнечной системы из скопления метеоритов. Эту идею подхватили английские астрономы Г. Локайер, Дж. Дарвин (сын Ч. Дарвина) и австралиец Д. Мультон. Но Д. Мультон и известный американский астрофизик Т. Чемберлен полагали, что Солнечная система возникла из роя мельчайших планетных тел - планетезималей, вращающихся вокруг центральной туманности по спирали, сталкиваясь друг с другом. Из центральной туманности сформировалось Солнце, а из планетезималей - планеты. Таким образом, идея первоначально холодной Земли и других планет возникла более 100 лет назад. Согласно этой гипотезе, разогрев планет представлялся на стадии их формирования как результат перехода энергии движения в тепловую, а затем за счет энергии гравитационного сжатия. В соответствии с этим предполагалось, что вначале диаметр планеты рос и за счет присоединения к ней планетезималей, и за счет разогрева. На более поздних этапах развития планеты сжимались пульсационно: при остывании их диаметр сокращался, поверхнось собиралась в складки гор, а, сжимаясь, планеты вновь расширялись за счет разогрева. Предполагалось, что таких этапов было несколько.
Хотя гипотеза огненно-жидкой Земли оставалась господствующей, идея первоначально холодной Земли не умирала; вскоре было показано, что одной энергии сжатия для разогрева до существующих температур недостаточно. Положение изменилось в 20-х годах нашего века, когда англичанин Дж. Джоли выдвинул идею радиоактивного разогрева планет. И хотя сам Дж. Джоли исходил из первоначальной модели огненно-жидкой Земли, идея радиоактивного разогрева сыграла большую роль в становлении теории холодного происхождения планет. В 30-х годах возродилась пульсационная гипотеза Д. Мультона и Т. Чемберлена на основе представлений о радиоактивном разогреве Земли. Периодически накапливалось радиоактивное тепло, затем в процессе расширения, когда оживали трещины и резко активизировались вулканизм и тектонические процессы, излишнее тепло расходовалось, начиналась стадия сжатия.
В таком виде историю Земли после ее возникновения представляли себе большинство геологов примерно до середины XX века. Из известных советских ученых эту концепцию поддерживали В. А. Обручев, М. М. Тетяев и далее разрабатывали ее В. В. Белоусов, А. В. Хабаков. Она неплохо объясняет многие факты тектонической истории Земли и некоторые, морфологические особенности ее поверхности.
В 1910 г. А. Бем выдвинул ротационную гипотезу эволюции земного шара. Эту гипотезу в СССР особенно поддерживали и развивали с 1931 г. Б. Л. Личков, а с 1951 г. - М. В. Стовас. Сторонники этой гипотезы считают, что осевое вращение Земли, ее собственное гравитационное поле, а также гравитационное взаимодействие Земли, Луны и Солнца - факторы, во многом определяющие историю развития нашей планеты. Известно, что приливное трение постепенно замедляет вращение Земли. Всякое же перераспределение масс внутри Земли тотчас же отзывается на ее осевом вращении. С концентрацией масс у оси вращения его скорость увеличивается, в противном случае, наоборот, уменьшается. Эти переходы нередко совершаются резко, скачкообразно, и хотя колебания осевой скорости Земли ничтожны, они могут вызвать значительные напряжения в твердом теле Земли, что приводит к разрывам и смещениям отдельных участков земной коры.
Гипотеза, разрабатываемая в СССР с 1954 г. В. В. Белоусовым, отводит решающую роль эволюции Земли процессу глубинной дифференциации слагающего Землю материала. В самом деле, в общем однородная вначале Земля за несколько миллиардов лет своего существования расслоилась на геосферы и обрела еще две оболочки, которых не было у первозданной планеты) - гидросферу и атмосферу. Очевидно, что дифференциация земного вещества продолжается, до сих пор происходит расслоение древнейших геосфер - ядра и мантии. Дифференциация сопровождается перемещением громадных масс вещества, возникновением конвективных течений, перераспределением источников разогрева - радиоактивных элементов, сконцентрированных ныне в верхних слоях Земли. Результатом дифференциации является и литосфера с ее рельефом, хотя процесс образования основных форм рельефа - океанических впадин и материковых выступов, а главное, их распределение на поверхности не могут считаться завершенными. Следствием дифференциации вещества явились конвективные течения вещества в оболочках Земли, которым придавали большое значение многие исследователи, особенно в 30-х годах нашего века.
Все три гипотезы развивались разобщенно, хотя и не исключали друг друга. Однако, как справедливо отмечал советский геолог Г. Н. Каттерфельд, не только возможен, но и необходим разумный синтез всех трех гипотез, и потому, по его мнению, наиболее правильна в методологическом отношении и наиболее перспективна в научном обобщенная ротационно-пульсационная гипотеза, основанная на диалектическом единстве пульсаций объема и формы земного эллипсоида и учитывающая процессы глубинной дифференциации вещества Земли.
Именно с таких обобщенных позиций Г. Н. Каттерфельд излагал гипотетическую историю Земли - историю спорную, не во всем достаточно обоснованную, но безусловно интересную. Автор полагает, что некоторые ее положения заслуживают внимания, поэтому остановимся на ней подробнее. Отметим лишь главное в этой схеме, отсылая интересующихся подробностями к книгам Г. Н. Каттерфельда и А. М. Рябчикова.
Давно уже известно, что северное и южное полушария нашей планеты несимметричны. В северном полушарии в основном сосредоточены материковые массивы, в южном - водная масса океанов. Можно считать, что одно полушарие является как бы зеркальным отражением другого. Случайно ли это?
Если бы Земля приобретала теперешнюю форму под действием только гравитационных и центробежных сил, эта форма не была бы асимметричной. Поэтому Г. Н. Каттерфельд считает, что в данном случае проявили себя особые «асимметричные» силы неизвестной природы. Заметим, что разность между радиусами, направленными из центра Земли к северному и южному полюсам, составляет всего 100 м. Но эта разница зафиксирована по измерению с искусственных спутников Земли, она реальна, а значит, должна быть как-то объяснима. Утверждение, что асимметрия Земли вызвана «асимметричными» силами, конечно, не больше, чем тавтология. Как известно, в 1958 г. профессор Н. А. Козырев пытался объяснить асимметрию Земли действием сил, рожденных самим «ходом времени». Однако эта необычная идея, легшая в основу «причинной механики» Н. А. Козырева, в дальнейшем не получила ни признания, ни достаточного обоснования. Словом, загадка асимметрии Земли и поныне остается нерешенной.
Прямые измерения с помощью сверхточных кварцевых часов показали, что вращение Земли неравномерно. Например, сутки в марте на 0,0025 с длиннее, чем в августе, а это означает, что ежегодно вращение Земли ускоряется к августу и замедляется к марту. Отчасти это вызвано сезонными изменениями в циркуляции атмосферы, отчасти другими причинами. В общем же изменения скорости осевого вращения Земли вызваны разными причинами: приливами, неравномерным сжатием внешних геосфер Земли, перераспределением в ней масс, воздействием солнечных корпускулярных потоков и рядом других, иногда еще не вполне понятных, физических процессов. Все это не проходит бесследно для Земли. По мнению Г. Н. Каттерфельда, если бы мы проанализировали все те мелкие пульсационные и ротационные воздействия, которые накапливались за долгую геологическую историю и неприметно запечатлевались на лике Земли в результате постоянных и, казалось бы, незначительных взаимодействий, мы поразились бы их значительности. Попробуем конкретно представить себе (по Г. Н. Каттерфельду), как колебания объема и скорости вращения Земли сказались на ее облике.
Радиус Земли, как считает Г. Н. Каттерфельд, в среднем уменьшается на 5 см в столетие (По данным П. Н. Кропоткина, на 3 мм.). Это гравитационное сжатие (учтите размеры Земли) высвобождает огромную энергию - 17х10 23 Дж! Так как в мировое пространство рассеивается лишь часть этой энергии, Земля нагревается, а значит, каждый раз сжатие временно сменяется гораздо меньшим расширением нагревающейся Земли. Такова физическая подоплека прерывистого, пульсационного сокращения радиуса Земли. Та же часть тепловой энергии, которая не излучается Землей в мировое пространство, становится скрытой теплотой физико-химических превращений в недрах Земли. Эти превращения, в конечном счете, способствуют уплотнению внутренних частей Земли и, значит, уменьшению ее объема.
Расчеты показывают, что под влиянием приливного торможения скорость осевого вращения Земли замедляется и, как следствие, полярное сжатие Земли уменьшается. Казалось бы, этот процесс должен выражаться в погружении экваториальной «опухоли» Земли и поднятии полярных районов. В результате такого процесса распределение суши и вод на Земле должно было бы получиться весьма своеобразным: экватор опоясан сплошной водной полосой океана, а два огромных антиподальных материка занимают пространство от полюсов до умеренных широт. Если бы, наоборот, полярное сжатие длительно увеличивалось, экваториальную зону в конце концов заполнил бы сплошной материковый пояс, а от умеренных широт до полюсов простирались бы океаны.
Рис. 10. Эволюция материков по А. Вегенеру. а - 200 млн. лет назад; б - 60 млн. лет назад; в - 1 млн. лет назад (о причинах дрефа материков )
На самом деле нет ни того, ни другого. Но замечательно, что северному полушарию соответствует первая из этих теоретических схем (длительное уменьшение полярного сжатия), а южному - вторая. Это, по-видимому, можно объяснить тем, что в процессе общего очень медленного уменьшения сжатия Земли северное полушарие опережает южное. Значит, и здесь наблюдается асимметричный процесс, вызванный какими-то неизвестными силами. Но эта гипотетическая асимметрия хорошо объясняет самую общую черту лика Земли - неравномерное распределение воды и суши. Конечно, схема эволюции поверхности Земли, предложенная Г. Н. Каттерфельдом, не больше чем гипотеза. Она не учитывает продолжающуюся на протяжении всей истории Земли дифференциацию ее вещества и другие факторы, а потому не может рассматриваться как нечто доказанное и окончательное.
В свое время сенсацию вызвала гипотеза дрейфа материков, предложенная в 1912 г. немецким ученым А. Вегенером (рис. 10). Сам А. Вегенер упорно отстаивал эту идею, хотя привычному образу мыслей геологов его гипотеза представлялась абсурдной. После смерти ее главного, и тогда почти единственного, защитника о ней забыли, и, казалось, ничто уже не в силах было ее воскресить. Однако лишь в 50-х годах в связи с новыми работами по палеомагнетизму идеи А. Вегенера как будто получили опытное подтверждение. За последнее время появилось немало работ, пропагандирующих гипотезу дрейфа материков. Может быть, и в самом деле гипотеза А. Вегенера заслуживает серьезного научного анализа?
А. Вегенер обратил внимание на, казалось, случайные особенности береговых линий некоторых материков. Восточный, «бразильский» выступ Южноамериканского материка плотно укладывается во впадину Гвинейского залива. Стыковка получается особенно плотной, если вместо береговой линии брать очертание шельфа - материковой отмели.
В 1970 г. американские исследователи с помощью электронно-вычислительных машин изучили «совмещение» некоторых материков на протяжении десятков тысяч километров. Результат получился поразительным: в целом хорошо совместилось более 93 % границ шельфа, т. е. краевой части материков. Лучше всего стыковались Африка и Южная Америка, Антарктида и Африка, несколько хуже примкнули друг к другу Индостан, Австралия и Антарктида. Создавалось впечатление, что когда-то Африка и Америка составляли единое целое. Затем, по каким-то неясным причинам первичный материк раскололся на две части, и эти части, разойдясь в стороны, образовали современные Африку и Южную Америку, а также разделивший их Атлантический океан.
Сам А. Вегенер шел дальше. Он предполагал, что когда-то вся теперешняя суша составляла единый и единственный материк - Пангею. Со всех сторон он омывался безбрежным Мировым океаном, названным А. Вегенером Панталассом. Под действием каких-то сил, возможно связанных с вращением Земли, примерно 200 млн. лет назад Пангея раскололась на несколько частей, подобно исполинской льдине. Ее осколки - теперешние материки - разошлись в разные стороны и продолжают доныне свой крайне медленный дрейф. Дрейфуя на запад, американский материк на переднем, западном своем крае испытывал сопротивление подстилающего слоя Земли, по которому плывут материки. Естественно, что он смялся и образовал исполинские горные цепи Кордильер и Анд. На тыловой же части от плывущего материка отделялись, отставая, небольшие куски, например Антильские острова. Некоторые же осколки Пангеи плавали, поворачиваясь, как льдины в бурном потоке. Так, по-видимому, вела себя Япония.
Последователи А. Вегенера (Дю Тойт, 1937 г, и др.) полагали, что первоначально существовали два материка - Лавразия, расколовшаяся на Северную Америку и Евразию, и Гондвана, которая распалась на Южную Америку, Африку, Австралию и Антарктиду. Сторонники этого варианта гипотезы А. Вегенера приводят немало фактов, как будто подтверждающих реальность Лавразии и Гондваны. В частности, они ссылаются на сходство геологических структур разных материков, общность их растительного и животного мира.
В последние годы на помощь гипотезе дрейфа континентов пришла гипотеза о расширении дна океанов. В ней важнейшая роль отводилась рифтам - гигантским планетарным разломам, приуроченным к осевым частям срединно-океанических хребтов. Предполагается, что через рифты из глубин выдавливается вещество верхней мантии, которое в процессе физико-химической дифференциации превращается в базальтовые лавы. Каждая новая порция этого вещества давит на породы, возникшие ранее, и отодвигает их в стороны от рифта. Это давление передается далее, и, таким образом, дно океана постепенно расширяется, раздвигая материки. Сторонники этой гипотезы предположили, что такой точке зрения должны соответствовать и хронологические факты: самые молодые породы должны быть приурочены к рифтовым зонам, а с удалением от рифтов в стороны в точках, расположенных на одной, перпендикулярной к оси рифтов линии и на равных расстояниях, породы должны быть древнее и одинакового возраста.
Первоначально казалось, что это так и есть, но в одном из своих рейсов американское исследовательское судно «Гломар Челленджер» обнаружило между о-вом Ньюфаундленд и Бискайским заливом, что в таких сопряженных точках к западу от срединно-атлантического рифта возраст донных пород 155 млн. лет, а к востоку - 110 млн. лет. В самом же рифте взяты образцы возрастом 200 млн. лет. Указывали и на другие противоречия в этой гипотезе. Если материки раздвигаются в результате расширения морского дна, то, например, воздействие срединно-атлантического рифта должно толкать Африку на восток, а вещество, поступающее из срединного рифта Индийского океана,- на запад. Спрашивается: куда бедной Африке деваться? А ведь в таком же положении находятся все материки. И еще. На земном шаре имеются рудообразующие зоны, например вдоль восточной окраины Азии. Такие зоны развиваются на протяжении сотен миллионов - до миллиарда лет. Их геохимия остается неизменной. А это значит, что за весь период существования этих зон у них оставался один и тот же источник вещества, чего не могло быть, если бы материки перемещались.
Позже была разработана современная концепция мобилизма. Согласно этой концепции, земная кора разбита на крупные плиты. Эти плиты могут охватывать участки и материковой, и океанической коры, но есть и целиком «океанические» плиты. Такие плиты с одного края наращиваются вдоль рифта, а вдоль другого края погружаются под край соседней плиты. Например, африканско-индийская плита, расположенная между срединными хребтами Атлантического и Индийского океанов, на западе постоянно наращивается, на востоке же погружается под индоокеанскую плиту.
Рис. 11. Литосферные плиты
Долгие споры мобилистов и их противников «фиксистов» в конце концов завершились победой первых. В 60-х годах текущего столетия стала для всех ясной динамика литосферы. Огромные литосферные плиты находятся в крайне медленном, но постоянном движении. Поднимаясь из мантии в зонах срединно-океанических хребтов, они снова погружаются обратно в мантию в зонах глубоководных желобов. Земные континенты как бы впаяны в ползущие плиты океанической коры и движутся вместе с ними. Эта совокупность «плывущих» по мантии литосферных плит, собственно, и составляет литосферу. Главная сила движущейся плиты - продолжающийся процесс дифференциации расслоения земных недр. Различают несколько литосферных плит (рис. 11). Стрелками указаны направления их перемещений. Как ни малы скорости движения литосферных плит (сантиметры в год), за огромные промежутки времени внешний облик Земли меняется неузнаваемо. Современные географические глобусы фиксируют то, что есть сегодня, но уже никогда не повторится в будущем.
Загрузка...