Текст книги "Кто есть кто в мире природы"

Автор книги: Галина Шалаева

Соавторы: Екатерина Ситникова,Виталий Ситников
сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Как вода превращается в лед?

Если ты наблюдал, как пруд, озеро или река покрываются льдом, ты мог заметить, что сначала льдом покрывается поверхность воды.

А тебе не кажется, что, если пруды, озера и реки замерзали бы со дна, а не наоборот, то многое в нашей жизни выглядело бы по-другому? Изменился бы не только климат Земли, но исчезли бы некоторые существа, живущие в воде!

Посмотрим, как вода в пруду превращается в лед. Когда воздух над прудом охлаждается, он охлаждает и верхний слой воды. Верхний холодный слой воды становится тяжелее, чем теплые нижние слои, и он опускается вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода пруда охладится до температуры порядка 4°С.

Но температура воздуха понижается! Когда верхние слои воды охлаждаются до температуры ниже 4°С, они остаются на поверхности. Дело в том, что вода, охлажденная до температуры ниже 4°С, становится легче!

Итак, верхние слои воды готовы к замерзанию. Когда температура остается на уровне точки замерзания, то есть 0°С, или опускается ниже, начинают образовываться мельчайшие кристаллики.

Каждый такой кристалл имеет шесть лучей. Соединяясь, они образуют лед, и вскоре на поверхности воды образуется корочка льда.

Иногда лед прозрачный, иногда – нет. Почему? Дело в том, что при замерзании капелек воды выделяются мельчайшие пузырьки воздуха. Они прилипают к лучам кристаллов льда. Чем больше образуется кристалликов льда, тем больше пузырьков воздуха – вот вам и непрозрачный лед.

Если вода подо льдом движется, воздушные пузырьки собираются вместе, и образуется прозрачный лед.

Вода, как и некоторые другие вещества, не уменьшает своего объема при переходе из жидкого в твердое состояние. Вода при замерзании расширяется на одну девятую своего объема, то есть при замерзании 9 литров воды получается 10 литров твердого льда! Когда зимой лопаются автомобильные радиаторы и водопроводы, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме!

Почему лед скользкий?

На гладко натертом полу легче поскользнуться, нежели на обыкновенном. Казалось бы, то же самое должно происходить на льду, то есть гладкий лед должен быть более скользким, нежели лед бугорчатый, шероховатый.

Но если вам случалось везти нагруженные санки по неровной, бугристой ледяной поверхности, вы могли убедиться, что, вопреки ожиданиям, сани проскальзывали по такой поверхности заметно легче, чем по гладкой. Шероховатый лед более скользок, чем зеркально гладкий! Это объясняется тем, что скользкость льда зависит главным образом не от гладкости, а от совершенно особой причины: от того, что температура плавления льда понижается при увеличении давления. Как это происходит? Стоя на коньках, мы опираемся на очень маленькую площадь, всего в несколько квадратных миллиметров. И на эту небольшую площадь целиком давит вес нашего тела. Конькобежец же давит на лед со значительной силой, и под большим давлением лед тает. Таким образом, между полозьями коньков и льдом находится тонкий слой воды, – не удивительно, что конькобежец скользит. И как только он переместит ноги в другое место, там произойдет то же самое. Всюду под ногами конькобежца лед превращается в тонкий слой воды. Чем больше давление на лед, тем обильнее плавление и, следовательно, тем лед более скользок.

Можно ли обжечься льдом?

Странный вопрос, не правда ли? Ведь обжечься по-настоящему можно, только коснувшись горячего предмета. Нервные окончания немедленно пошлют сигнал в форме резкой боли головному мозгу, и мозг прикажет отдернуть пальцы от раскаленной поверхности. Но в том-то и дело, что вы чувствуете такое же жжение, когда касаетесь льда. Конечно, боль не такая сильная, как от горячего предмета, но все равно достаточно чувствительная. И нервы, «настроенные» на тепло, привыкшие к нормальной температуре, реагируют так же быстро. Так что и льдом, оказывается, можно обжечься. Верней, ощутить сходные неприятные чувства. Оно и понятно: суть и в том, и в другом случае заключается в резком перепаде температур. И более ни в чем.

Почему лед плавает?

Лед образуется, когда температура окружающей среды становится достаточно низкой, и вода замерзает, при этом заметно увеличиваясь в объеме. Известно, что из 10 литров воды получается примерно 11 литров льда.

Способность любого тела плавать или тонуть в воде определяется в соответствии с принципом, впервые сформулированным Архимедом, древнегреческим ученым, жившим в III веке до н. э. Он открыл закон, который впоследствии получил название закона Архимеда. В нем утверждается, что всякое тело, погруженное в жидкость, выталкивается на поверхность с силой, равной весу вытесненной телом жидкости.

Дерево в среднем вдвое легче воды, поэтому деревянный брусок удерживается на плаву количеством воды, равным половине его собственного объема. Кора пробочного дуба впятеро легче воды, а лед – примерно на одну десятую. Вот почему айсберг на девять десятых погружен в воду, и на самом деле он гораздо больше, чем нам кажется.

Когда температура окружающей среды лишь ненамного ниже точки замерзания воды, то есть 0°С, лед можно растопить без дополнительного нагревания, путем увеличения давления. При снятии дополнительного давления, однако, вода снова замерзает. Так, например, когда, набрав пригоршню снега, вы сжимаете его в руках, чтобы слепить снежок, часть снежинок при этом плавится, превращаясь в воду, которая вновь замерзает, стоит вам лишь разжать ладони.

Расширение воды при образовании льда приводит к высвобождению значительной силы. Вода, из года в год заполняющая маленькую трещину в скале, превращаясь зимой в лед, увеличивается в объеме и в конце концов способна расколоть огромную глыбу из гранита! Этот процесс играет важную роль в выветривании и разрушении горных пород. Человек издавна научился использовать эту силу в своих целях. В огромных каменоломнях в Финляндии рабочие-каменотесы без особых усилий расщепляют гигантские обломки скал, заполняя имеющиеся в камне трещины водой и затем дожидаясь, пока она замерзнет.

Где находится самый большой ледник?

На горных вершинах так холодно, что снег там никогда не тает. Он скапливается, скользит вниз по склонам, пока, наконец, не превращается в некое подобие ледяной реки. Это и есть ледник.

Под собственной тяжестью ледник сползает вниз, к долинам, где тает. Как и обычная река, ледник пополняется новыми притоками льда и моренами (увлекаемыми льдом горными породами). Скорость его сползания обычно не превышает 100 метров в год. Достигнув подножия горы, лед вытаивает. Ледник «ледяное море» («Мер-де-Глас») в горном массиве Монблан имеет в длину 14 километров.

Почему ледники существуют и в наши дни?

Огромную массу льда, с образования которой начался ледниковый период в Северной Америке, назвали «континентальным ледником»: в самом центре его толщина достигала 4,5 илометров. Возможно, этот ледник формировался и таял четыре раза за весь ледниковый период.

Ледник, который покрывал другие части света, в некоторых местах не растаял! Например, огромный остров Гренландия все еще покрыт континентальным ледником, за исключением узкой прибрежной полосы. В своей средней части ледник иногда достигает толщины более 3 километров. Антарктида также покрыта обширным континентальным ледником толщиной в некоторых местах до 4 километров!

Причиной сохранения в некоторых районах земного шара ледников до наших дней, является то, что они не растаяли с ледникового периода. Но основная часть ледников, встречающихся сейчас, образовалась недавно. В основном они расположены в горных областях.

Они берут свое начало в широких, пологих, по форме напоминающих амфитеатры, долинах. Снег попадает сюда со склонов в результате обвалов и лавин. Такой снег не тает летом, с каждым годом становясь все глубже. Постепенно давление сверху, некоторое оттаивание, повторное замораживание удаляют воздух из донной части этой снежной массы, превращая ее в твердый лед. Огромный вес льда и снега сдавливает всю массу и заставляет ее двигаться вниз по долине. Такой движущийся поток льда и есть горный ледник.

В Европе в Альпах известно более 1 200 таких ледников! Они существуют в Пиренеях, в Карпатах, на Кавказе, а также в горах южной части Азии. На юге Аляски находятся десятки тысяч подобных ледников, некоторые длиной от 50 до 100 километров!

Как перемещаются ледники?

Наиболее распространенными являются альпийские ледники. Альпийские, или, как их еще называют, долинные, ледники сползают вниз с заснеженных вершин подобно могучим ледяным рекам. Источником огромного количества снега, который большей частью образует альпийские ледники, является верхняя часть долины, по форме напоминающая амфитеатр, огороженный крутыми склонами гор. Снег сдувается туда ветром и скатывается вниз в виде лавин. Летом он не успевает растаять, и с каждым годом снежный покров становится все толще.

Как мы уже знаем, в конце концов нижние слои снега уплотняются, подтаивают, промерзают и превращаются в лед. Под тяжестью снега, расположенного выше по склону, масса льда постепенно начинает сползать вниз в долину.

Когда ледник опускается ниже снежной массы гор, он начинает таять. Когда процесс таяния протекает медленнее, чем движение ледника, то последний остается на одном месте. Если же дело обстоит наоборот, то ледник как бы «поворачивается вспять», и возвращается в верхнюю часть долины. В тех случаях, когда альпийские ледники сползают со склонов гор, находящихся на морском побережье, от них в конце концов откалываются огромные глыбы льда и становятся плавучими ледяными островами – айсбергами.

Откуда. берется айсберги?

Для нас айсберги – это прекрасные объекты для изучения и наблюдения. Но для океанских кораблей они представляют огромную опасность.

Одна из самых ужасных морских катастроф произошла в ночь 14 апреля 1912 года, когда «Титаник» столкнулся с айсбергом, в результате чего погибло 1 513 человек.

Итак, айсберг – это отколовшаяся часть ледника. Когда ледник (который напоминает ледовую реку), двигаясь вниз по долине, достигает моря, край ледника откалывается и глыба льда попадает в море.

Края некоторых айсбергов разбиты или сглажены волнами. Под поверхностью воды остается их значительная подводная часть, которая изредка, отколовшись, неожиданно всплывает на поверхность в виде нового айсберга.

Размеры айсбергов различны. Небольшие, размером 5-10 метров в диаметре, моряки называют «гроулерами». Но чаще встречаются айсберги диаметром более 100 метров. Отдельные ледяные горы достигают в поперечнике 1 000 метров.

Плотность айсберга составляет около 90 % от плотности воды, поэтому над поверхностью находится только одна девятая часть этой ледяной горы, а восемь девятых – скрыты под водой. Поэтому льдина высотой 45 метров над поверхностью воды уходит вглубь на 200 метров. Трудно себе представить, сколько льда содержит такая гора. Ведь некоторые из них весят около 180 миллионов тонн.

Так как основная часть айсберга находится под водой, на его движение оказывают влияние не ветер, а морские течения. Айсберги постепенно достигают теплых широт, где и тают. Только некоторые из них достигают теплого течения Гольфстрим, к востоку от Ньюфаундленда в Канаде. Они и представляют наибольшую опасность для кораблей. Поэтому береговая охрана постоянно следит за появлением айсбергов, предупреждая корабли о местоположении этих ледяных гор.

Земля

Почему нельзя путешествовать внутри Земли?

Во многих произведениях фантастической литературы рассказывается о том, как люди совершают путешествия в глубь Земли. Самым известным произведением подобного рода является роман Жюля Верна, который так и называется – «Путешествие к центру земли».

Поразительно то, что внутренность Земли в таких романах описывается или как полая, или как огромное ядро, по поверхности которого можно ходить. По мнению фантастов, здесь также обитают различные виды доисторических животных, а иногда встречается и первобытный человек.

Если же вспомнить историю возникновения и развития Земли, то мы поймем, что все рассказанное писателями и кинодраматургами – вымысел.

В начале своего развития Земля представляла собой раскаленный шар, который постепенно остывал, и наконец на нем возникли приемлемые условия для жизни простейших организмов. Процесс охлаждения Земли продолжается и в наши дни, когда-нибудь наша планета остынет совсем и превратится в такую же холодную, как Луна. Но сегодня на ее поверхности могут жить весьма разнообразные виды растений и животных.

Если же посмотреть на землю из космоса, то она будет выглядеть как поверхность, в основном покрытая водой (океанами, реками, озерами), закутанная извивающимися вокруг нее облаками. Земля покрывает примерно одну четвертую часть поверхности планеты. Под поверхностью же располагается необычайно раскаленная, густая по консистенции внутренность (ядро). Так что ни о какой пустой сердцевине нашей планеты говорить и не приходится.

Вот почему можно отнести к области фантастики все приключения героев внутри Земли.

Почему центр Земли горячий?

Земля состоит из трех главных слоев – коры, мантии и ядра.

Верхний слой – кора. Она состоит из твердых пород, и под континентами ее толщина достигает от 30 до 50 километров.

Следующий слой, мантия, уходит вглубь на 2 900 километров. Она также состоит из твердых пород. Центральная часть Земли – ядро, которое достигает 3 380 километров в радиусе.

В связи с тем, что температура ядра очень высока, вещество в нем находится в жидком состоянии. Некоторые ученые предположили, что существует внутренне ядро из твердого металла, которое достигает 2 575 километров в диаметре.

Существует теория о возникновении Земли, которая говорит о том, что она образовалась из крутящегося облака газа и пыли. Газы в большом количестве находились в пространстве. Пыль начала собираться вместе под воздействием гравитационных сил – так возникла твердая Земля. В эту земную твердь попали радиоактивные элементы. Радиоактивный элемент постоянно распадается, выделяя при этом тепло. Получаемая в результате радиоактивного распада теплота повышала постоянно температуру Земли. В конце концов вещество внутри Земли начало плавиться.

Расплавленные вещества вышли на поверхность Земли, охладились в окружающем воздухе, затвердели. Так начала образовываться земная кора.

Примерно 3 миллиарда лет назад кора была полностью сформирована. Но под ней вещество Земли осталось очень горячим.

Где находится «пуп Земли»?

Древние люди всегда верили, что где-то существует «пуп Земли», ее центр, в котором сосредоточены все таинственные силы природы. Греки полагали, что «пуп Земли» находился в Дельфах, там, где Аполлон поразил кровожадное чудовище – злобного дракона Пифона, преследовавшего его мать, богиню Лето. На этом месте Аполлон возвел потом святилище, в котором оракул провозглашал людям волю его отца – Зевса.

Но у всех народов были свои боги и свои легендарные герои, и, как правило, «пуп Земли» у них находился в тех местах, где их боги или герои вступали в смертельные схватки с драконами и пронзали их стрелами. Жители Мадагаскара, например, считали, что «пуп Земли» находится у них, на Мадагаскаре. Японцы же были уверены, что такое место находится в японской провинции Хитачи.

В японских мифах говорится о том, что Земля покоится на спине гигантского морского чудовища Хишин-Уво, и когда это чудовище начинает шевелиться, то происходят землетрясения. Но тут вмешивается Бог и усмиряет чудовище, «пришпиливает» его как раз в том месте, в провинции Хитачи, где и находится «пуп Земли».

По понятиям индийцев «пуп Земли» располагается в их главном городе Дели. В IV веке на том месте, которое индийцы определяли как центр всех таинственных сил, был возведен огромный железный столб. Через 800 лет после этого вокруг столба построили мечеть, а сам столб, как говорится в индийских легендах, ушел глубоко в землю и теперь покоится на голове Васуки, короля змей.

Древние также верили, что надо обязательно знать, где находится «пуп Земли», и поклоняться ему, потому что те таинственные силы, которые в нем находятся, помогают процветанию государства.

Уже в поздние времена «пуп Земли» искать перестали, и вместо этого люди стали поклоняться священному камню, который находился в определенном священном месте и как будто бы столетиями впитывал в себя таинственные силы Земли. Но таких камней тоже оказалось несколько. Один из них называется Камень Судьбы и находится в Англии в Вестминстерском аббатстве, куда его привез в XIII веке из Шотландии король Англии Эдуард I.

А вот в еврейской священной книге «Талмуд» сказано, что в центре мира находится Палестина, в центре Палестины – город Иерусалим, в центре же Иерусалима – храм, в центре которого священное место – алтарь, а уж в центре алтаря – камень, который когда-то сам бог бросил в море, отчего и появилась земля.

В некоторых произведениях древнерусской литературы тоже упоминается о «пупе Земли», который якобы находится в Иерусалиме.

Так до сих пор и неизвестно, есть ли он, этот «пуп Земли», а если есть, то где находится.

Сейчас выражение «пуп Земли» чаще всего употребляется в ироническом смысле, когда говорят о человеке, безо всяких на то оснований возомнившем о себе сверх всякой меры, и который хочет, чтобы ему все подчинялись только потому, что он сам считает себя умнее всех.

Что такое магма?

Внутри Земля очень горячая. Жар расплавляет горные породы, и они находятся там в жидком состоянии. Этот жидкий камень заключен в огромный подземный «пакет». Он называется магмой.

Магма легче по весу, чем холодные горные породы. Поэтому она поднимается наверх под давлением окружающих ее горных пород. Во многих местах магма никогда не вырывается наружу, а медленно остывает и затвердевает под Землей.

Нужны тысячелетия, чтобы магма превратилась в горы. В некоторых местах холодные, твердые горные породы на поверхности Земли не могут противостоять давлению магмы изнутри. Они раскалываются, и магма вырывается наружу через разломы.

Магма часто остается достаточно горячей, чтобы находиться в жидком состоянии, пока не достигает поверхности Земли. Она вырывается через трещины и растекается по земле. Магма, вышедшая на поверхность Земли, называется лавой.

Магма обычно начинает остывать сразу же, как только прорывается наружу. В то время как магма медленно поднимается наверх, некоторые вещества, входящие в нее, кристаллизуются быстрее других. Эти кристаллы плавают в магме. Когда магма достигает поверхности Земли, расплавленный камень затвердевает очень быстро. Большие кристаллы, застыв, образовывают горы лавы. И вся гора оказывается состоящей из многочисленных больших кристаллов, внедренных в такие горные породы, как базальт. Такая гора называется порфирной. Она служит источником камня, который очень красив, когда отшлифован, и применяется для строительства домов.

Что такое вулкан?

Вулкан – это гора, внутри которой горные породы еще не остыли, и поэтому они периодически извергаются, изливая на поверхность земли кипящую лаву. Такое название эти горы получили в честь римского бога огня и металла Вулкана. Многие вулканы уже потухли сотни лет назад. Но некоторые и сегодня проявляют активность. Когда значительно повышается давление газов внутри вулкана, происходит взрыв и огненная лава извергается из жерла вулкана. Этот огненный поток, увлекая за собой камни и сметая все на своем пути, движется со скоростью от 5 до 30 км/ч.

Так в результате извержения вулкана Везувия в 79 году н. э. был разрушен город Помпеи.

В 1902 году на Мартинике вулкан разрушил город Сен-Пьер, где погибло 35 тысяч человек.

Как образуются вулканы?

В феврале 1943 года в одном из районов Мексики люди стали свидетелями редкого и поразительного зрелища: посреди кукурузного поля родился новый вулкан! Всего за три месяца образовалась конусообразная гора высотой 300 метров. В результате извержения были разрушены два города, и обширная территория оказалась погребенной под слоем пепла и лавы.

Как же протекает процесс образования вулканов? Прежде всего следует помнить, что температура в глубинах Земли повышается по мере приближения к центру Земли. На глубине 35–40 км большая часть горных пород находится в расплавленном состоянии.

Когда минералы из твердого состояния превращаются в жидкое, они увеличиваются в объеме. В результате в различных точках земной поверхности поднимаются новые горные хребты. Это приводит к уменьшению давления в толще земной коры, и под вновь образовавшимися горами могут возникать огромные озера магмы – расплавленных минералов.

Магма поднимается вверх, заполняя трещины, появившиеся в процессе горообразования. Когда давление в подземных озерах становится слишком большим, каменные своды, не выдержав, прогибаются вверх, и образуется новый вулкан.

В ходе начавшегося извержения на поверхность из глубин выталкивается смесь раскаленных газов, расплавленных пород и твердых обломков. Остывая, они образуют конусообразную вершину вулкана, в центре которого имеется углубление, называемое кратером. В середине кратера находится отверстие – жерло, ведущее в толщу земной коры.

Материал, выбрасываемый через жерло на поверхность, представляет собой в основном смесь газов, однако вместе с ними извергается и большое количество лавы и твердых частиц, имеющих вид пепла и золы.

Лава на самом деле является магмой, вытекающей из вулкана, однако отличается от последней по своим физическим и химическим свойствам. Изменения происходят, когда магма поднимается к поверхности и ее температура и давление резко уменьшаются.