Текст книги "Тонущие города"

Автор книги: Геннадий Разумов

Соавторы: Михаил Хасин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 22 страниц)

Для проверки справедливости гипотезы движения материков, имеющей сейчас наибольшее число сторонников, и других гипотез, конечно, логичнее всего было бы привлечь результаты астрономогеодезических измерений, проведение которых с появлением космических спутников Земли и высокочувствительных приборов становится весьма реальным. Ведутся наблюдения за изменением географических широт пяти специальных станций, расположенных в Северном полушарии на 39-й параллели. Эти данные, правда оспариваемые, показывают, что Северный полюс перемещается в сторону Гренландии со скоростью чуть ли не 10 см в год.

Важную службу ведет Международное бюро времени, которое, участвуя в упомянутых геофизических наблюдениях, вместе с тем изучает и изменение скорости вращения Земли. Установлено, что существуют сезонные и долговременные изменения продолжительности суток.

^{Рис. 40. Действие сил лунного притяжения} 

Необходимо упомянуть и еще одну, космическую, причину колебаний земной поверхности. Тот, кто бывал, например, на берегах и островах Белого моря, знает, как необычен и значителен морской прилив. Каждые 12 часов уровень воды поднимается, море затапливает пляжную зону и мелкие острова, поднимает вверх огромные плоты строевого леса, плавучие доки и корабли.

Энергия морского прилива огромна. Недаром она используется в турбинах приливных гидроэлектростанций. В Белом море работает Кислогубская ГЭС, построены крупные приливные гидроэлектростанции на северном и западном побережье Франции, на берегах Англии, США и других стран. Подсчитано, что запасы приливной энергии морского побережья СССР составляют 200 млрд. кВт/ч в год, т.е. столько, сколько вырабатывают 14 таких крупных речных гидроэлектростанций, как Братская ГЭС. Источником приливной энергии является энергия вращения Земли и ее взаимодействие с Луной (рис.40). Лунное притяжение образует на поверхности Мирового океана приливные волны, высота которых превышает 10 м (например, на западном побережье Франции) и достигает 20 м (в заливе Фонди). Лунные морские приливы, особенно те, которые действуют у побережья северных стран Европы, хорошо изучены. Ученым известна их география, периодичность действия, скорость и характер движения, определены области, где они могут быть с успехом использованы. Меньше знаем мы о других воздействиях Луны на нашу планету.

Поскольку земная кора, как мы уже установили, не абсолютно твердое тело, то лунное притяжение действует на ее континентальную часть почти так же, как на поверхность океана, т.е. вызывает периодические приливные волны. Конечно, они не столь уж велики, но все-таки по некоторым, хотя и не очень строгим данным могут составлять несколько десятков сантиметров. Наибольшие по высоте земные приливы бывают в области экватора. Но и в других широтах они достаточно велики.

В зависимости от длительности действия различают короткопериодические и долгопериодические приливные земные волны. Первые из них имеют период от 11 до 24 ч и быстро бегут по земной поверхности с востока на запад. Во втором случае время, протекающее от поднятия до опускания того или иного участка Земли, составляет недели и даже годы. Медленные волны постоянно меняют форму нашей планеты, изменяя ее сплюснутость у полюсов.

Наложение приливных земных волн друг на друга делает характер их воздействия на поверхность Земли очень сложным, под влиянием упругих деформаций в земной коре возникают значительные напряжения. При этом в отличие от морских приливов периодические вертикальные колебания земной поверхности сопровождаются и горизонтальными смещениями.

Земные периодические волны фиксируются геофизическими методами гравиметрии с помощью точных измерительных приборов. Дело в том, что при изменении приливами формы Земли меняется и ее сила тяжести. Сверхчувствительные гравиметры замеряют ее десятимиллионные доли. Такие же измерения выполняются и по маятниковым приборам. В них подъем или опускание земной поверхности, выражающиеся в изменении силы тяжести, мгновенно отражаются на периоде колебания маятника в измерительном приборе.

Существуют и прямые способы обнаружения колебаний земной поверхности. Прежде всего это геодезические съемки, выполняемые длительное время и одновременно в разных точках. Так, при пробегании периодических приливных волн поверхности Земли замеряют высотное положение нескольких реперов, удаленных друг от друга на несколько десятков километров. Сопоставление результатов такого нивелирования позволяет подсчитать величину и периодичность колебаний.

МИРОВОЙ ОКЕАН И ЗАТОПЛЕНИЕ ГОРОДОВ

В Средиземноморье сохранилось наибольшее количество остатков древних городов – свидетелей былого могущества сменявших друг друга великих империй.

Но это вовсе не означает, что на берегах других морей и океанов отсутствуют следы прошлого, что прибрежные воды других районов Земли не хранят тайну погружения на морское дно других древних культур. В последние десятилетия в связи с появлением многих новых геофизических методов и приборов (рис.41) археологи находят все больше и больше затонувших поселений прошедших времен на самых разных участках береговой линии Мирового океана. Вот несколько примеров.

^{Рис. 41. Средства и приборы для геофизических исследований под водой}

^{1 – протонный магнитомер (поиск металлических предметов); 2 – гидролокатор бокового обзора (обнаружение неровностей поверхности дна); 3 – низкочастотный сейсмограф (поиск предметов в придонных отложениях); 4 – телевизионный искатель с дистанционным управлением} 

На юго-западном побережье Англии, еще во времена Вильгельма I Завоевателя (XI в.) море поглотило большой город Данвич. В XVI в. почти 3/4 территории вместе с морским портом, монастырем, церковью, ратушей, тюрьмой и многими сотнями жилых домов оказалось под водой. На южном побережье Англии в море ушел Оруэлл, теперь волны подбираются к расположенному невдалеке Гарвичу. Почти целиком затонул и средневековый Брайтон, процветавший во времена Елизаветы Английской. По письменным источникам, в 1665 г. море затопило несколько десятков зданий этого города, а к началу XVIII в. от старого Брайтона не осталось и следа (теперь на географической карте – другой, новый, Брайтон).

В другой части света на восточном побережье Южной Америки в штате Пернамбуку затонули (и тонут в наше время) прекрасные средневековые постройки бразильского г. Олинде. Расположенный когда-то на крутом берегу Атлантического океана, этот город, считавшийся жемчужиной португальского барокко, с каждым годом опускается все ниже и ниже. Вопросами спасения ценных исторических зданий города занимается ЮНЕСКО, в рамках которой в 1976 г. была даже созвана специальная конференция.

На крайнем западе африканского побережья, там, где ныне расположена столица Сенегала г. Дакар, неутомимые воды Атлантики пожирают в год десятки сантиметров прибрежной территории. В районе Зеленого мыса и других частей этой страны многие рыбацкие поселки и городки, известные еще в старину, ныне полностью исчезли с географической карты.

В Центральной Америке на острове Ямайка вот уже три столетия археологи ищут на дне Карибского моря остатки пиратского «Вавилона», города Порт-Ройал (рис. 42).

^{Рис. 42. Пиратская столица Порт-Ройал (остров Ямайка) (По Рейнхардту)} 

Основанный испанцами в 1523 г. и захваченный англичанами в 1670 г., Порт-Ройал был центром работорговли и «столицей» карибских пиратов-буканьеров. В этот город стекали многочисленные сокровища со всего света. В 70-х годах XVII в. Порт-Ройал достиг такого расцвета, что оборот капитала в расчете на каждого его жителя был там выше, чем в самом Лондоне. Бывший предводитель пиратов Г. Морган даже получил от королевы дворянство и стал губернатором Ямайки.

Процветание Порт-Ройала кончилось совершенно неожиданно. 7 июня 1692 г. после трех сильных подземных толчков почти весь город внезапно погрузился под воду. Две тысячи жилых домов, торговых лавок, таверн и ресторанов, амбаров и складов оказались на дне. Но что самое странное: город поглотило не только море, но и земля. То ли вследствие подвижек при землетрясении, то ли в результате заиления, почти все городские сооружения оказались погребенными под толстым слоем грунта. Супруга археолога Эдвина А. Линка, проводившего здесь исследования в 1956–1959 гг., писала: «К нашему удивлению, в том месте, где когда-то стояли дома, на глубине от 6 до 12 м мы обнаружили только плоское илистое дно, на котором не было ни малейшего возвышения, которое указывало бы на контуры старинного городского сооружения».

Правда, позже эта экспедиция вблизи Черг-Бикона на глубине 1,5 м от дна откопала некоторые следы затонувшего города. В районе бывшего форта Джеймса, магазина Корабельного снаряжения и здания кухни аквалангисты нашли отдельные предметы из золота, меди, цинка, железа и стекла (рис.43). А затем была даже сделана попытка составить подводную карту-схему погибшего города.

^{Рис. 43. Часы, изготовленные амстердамским мастером П. Блонделем (остановились в 11 ч 43 мин 7 июня 1692 г., в день, когда море поглотило Порт-Ройал)} 

В 1965–1967 гг. морской археолог Роберт Ф. Маркс на глубине от 1 до 20 м провел исследования на площади 140 тыс. м². Однако вместо 30–40 зданий, которые должны были по предположению ученых стоять на площадке размером 50x130 м, нашлось только три Дома. Остальные строения – две таверны, мясной и рыбный рынок, мастерские сапожника и цинковщика, жилые дома – были полностью разрушены землетрясением. В целом за все время раскопок оказалось исследованным чуть больше 5% всей территории бывшей пиратской цитадели.

В дельте р. Инда в начале XIX в. большой участок суши с древними зданиями опустился под воду на несколько метров. Особенно сенсационно исчезновение в морской пучине острова Туанаки из архипелага Кука (население – 13 тыс. чел.), произошедшее во второй половине XIX в. Ушедшие в море с утра рыбаки, вечером не нашли своего берега.

Повсеместно обнаруженные на морском дне следы древних материальных культур наводят на мысль, что причина погружения в море разных прибрежных территорий была одна и та же. Конечно же, это должен был быть общий подъем уровня Мирового океана, который согласно принципу «сообщающихся сосудов» состоялся во всех морях и подтопил берега в самых разных районах мира.

Общий подъем уровня водоемов земного шара, по предложению австрийского ученого Э. Эюсса, называют эвстатическим (от греч. – «эвстасиасмос» – «полное восстановление»). Под этим понятием подразумевают также колебания уровня Мирового океана, зависящие от изменения объема воды в нем. За счет чего же может меняться количество воды в морях и океанах?

Для того чтобы разобраться в водообороте тех или иных природных водоемов, ученые составляют уравнение водного баланса. В его приходную статью входит речной и подземный сток, атмосферные осадки, в расходную – в основном испарение с водной поверхности. Значительную роль в водном балансе морей играет также водообмен через проливы, который обеспечивает добавочный приток и отток воды в то или иное море.

Первое, на что нужно обратить внимание, когда мы задаемся вопросом о причинах Повышения уровня моря, это, конечно, реки. Ведь они, стекая с континентов, почти целиком отдают себя Мировому океану. Однако гидрологические расчеты показывают, что роль рек в водном балансе океанов и морей (особенно крупных) не очень-то велика. Так, если вернуться к тому же Средиземному морю, то окажется, что величина речного стока в приходной части его водного баланса столь незначительна, что не может оказывать существенного влияния на подъем уровня.

Правда, для внутренних морей, например, таких как Азовское и Черное, речной сток может играть более заметную роль. Однако поскольку эти моря связаны между собой и со Средиземным морем проливами, которые выравнивают уровни воды, то на их подъем или падение речной сток и здесь существенного влияния все же не оказывает. Другое дело химический состав воды в этих морях; в его изменении сток пресной воды, конечно, играет большую роль.

Следующая составляющая приходной части водного баланса морей – это подземный сток. Ведь под каждой видимой рекой течет вторая река – невидимая, которая тоже несет свою воду к морям. Однако и здесь ответа на наш главный вопрос мы не получим: подземный сток в моря составляет обычно всего 2% речного и поэтому опять же большого значения в водном балансе морей иметь не может.

Значительно большую роль, казалось бы, должны играть атмосферные осадки. Так, в водном балансе Азовского и Черного морей они составляют 17%. Но и это оказывает не очень большое влияние на изменение уровня воды.

В результате испарения с водной поверхности в буквальном смысле «выбрасывается на ветер» фактически все, что приносят реки, атмосферные осадки, подземный сток и другие приходные статьи водного баланса. Например, среднегодовая величина потерь на испарение с поверхности Средиземного моря за 1900–1964 гг. составляет 3430 км³. В то же время поверхностный и подземный сток вместе с атмосферными осадками дает Средиземноморью в 2 раза меньше – только 1734 км³. Таким образом, наиболее обжитой водоем земного шара давно должен был бы исчезнуть, если бы не приток воды через Гибралтар из Мирового океана.

Колебания уровня воды внутренних морей зависят главным образом от водообмена через проливы. Например, для того же Средиземного моря среднегодовой приток воды из Атлантического океана через Гибралтар составляет за тот же период времени 42 320, а отток – 40 800 км³. Эти величины, как видим, более чем в 13 раз превышают испарение с водной поверхности и составляют свыше 90% как расходной, так и приходной части водного баланса. Если бы приток и отток через Гибралтар действовали отдельно один от другого, то подъем или падание уровня воды в Средиземном море достигли 17 м. Когда-то на месте нынешнего Гибралтарского пролива стоял непроницаемый для воды каменный барьер-плотина, и Мировой океан не пополнял Средиземное море, которое тогда было озером. Свидетельства тому находят геологи, закладывающие глубокие буровые скважины на африканском и европейском побережье Средиземноморья (рис.44).

^{Рис. 44. Продольный геологический профиль по долине Нила около Асуана}

^{1 – старое русло Нила; 2 – подстилающая порода; 3 – морские отложения, заполнившие старое русло в плиоцене; 4 – пресноводные отложения; 5 – современное дно Нила; 6 – уровень моря} 

Водобалансовые расчеты, выполненные для Средиземного моря, показывают, что приходная статья его баланса превышает расходную и приращение объема моря за счет притока из Атлантического океана только в течение 1923–1964 гг. составило около 250 км³. Это соответствует подъему уровня воды в южных морях Европы за этот период времени более чем на 10 см.

Внутри Средиземноморского бассейна распределение притока и оттока через проливы носит еще более сложный характер. Например, изучение водообмена через Керченский пролив, проведенное в 1950–1970 гг. показало, что приток и отток из Азовского моря в Черное значительно меняется от сезона к сезону и от года к году. Однако все же годовой водный азовский приток почти всегда превышает черноморский. Отмечено также, что общий сток из Азово-Черноморской системы в Средиземноморье за последние 40–50 лет заметно сократился. Это связано в значительной мере с уменьшением стока рек в Азовское и Черное моря. А это, в свою очередь, является, как полагают, следствием резкого повышения водоотбора из Дона и Кубани. В 1978 г. из 43 км³ пресной воды, поступавшей за год в Азовское море, забиралось только на орошение более 11 км³, а к 1985 г. уже расходовалось на эти цели не менее 15 км³.

Итак, как мы видим, ни речной и подземный сток пресных вод с континентов, ни атмосферные осадки, ни даже водообмен через проливы не приводят к таким колебаниям уровня Мирового океана, которые могли бы вызвать катастрофическое затопление, прибрежных городов.

Так что же все-таки могло играть решающую роль в губительном природном процессе?

Сопоставляя и анализируя различные причины эвстатических колебаний уровня Мирового океана, большинство океанологов пришли к выводу, что основное значение в этих колебаниях имело изменение количества льда на нашей планете. В ледяном панцире полярных областей и высокогорных районов, занимающем 11% всей суши, законсервировано не менее 30 млн. км³ воды, около 2/3 всей пресной воды земного шара. Для того чтобы доставить такой объем воды, все реки Земли должны течь 830 лет. И самое главное, если бы все земные ледники вдруг растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы на 70 м. Можно себе представить, каким бедствием это грозило бы человечеству! К счастью, этого в ближайшем обозримом будущем не предвидится даже самыми пессимистично настроенными учеными.

Мы живем в период послеледниковой трансгрессии океана, которая началась примерно 16–17 тыс. лет назад. В первый период после начала таяния ледников скорость подъема уровня Мирового океана составляла около 9 мм/год, затем, примерно 4 тыс. лет назад, эта скорость снизилась до 4 мм/год. В наше время интенсивность таяния ледников составляет около 250 км³/год, что дает повышение уровня Мирового океана на 0,7–2 мм/год.

При этом, по-видимому, происходит запаздывание подъема уровня в разных концах Земли. Так, одновременные замеры показали, что наиболее интенсивное повышение уровня наблюдается в Северном Ледовитом океане (2,6 мм/год), в Атлантическом оно составляет 1,9 мм/год, в Тихом – 0,9 мм/год, в Индийском – 0,6 мм/год. Это может означать, что подъем уровня Ледовитого океана от таяния льдов распространяется на юг постепенно и до Индийского океана доходит в последнюю очередь.

Можно предполагать, что главной первопричиной эвстатических колебаний уровня океанов и морей, от которой зависит объем и состояние ледников, атмосферные осадки, испарение и речной сток, является изменение климата. Сопоставление изменений уровня Мирового океана за период 1801–1960 гг. с колебаниями температуры воздуха, замеренной в районе от 17 до 90 ° с.ш., показывает четкое их совпадение. Так, средняя температура Северного полушария за это время возросла на 0,6 °, что привело в конце XIX – начале XX в. к сокращению общего оледенения. Установлено происшедшее в 1902–1944 гг. уменьшение средней толщины морских льдов в Арктике на 50%, а их площади на 10%. То же самое произошло и с ледниками Земли Франца-Иосифа и альпийской зоны Швейцарии, площадь которых уменьшилась на те же 10%.

Насколько тесна связь с климатом, например, расходной части водного баланса, показывает график, приведенный Р.К. Клиге (рис.45). Он иллюстрирует зависимость колебаний величины испарения с поверхности Азовского моря от изменения температуры воздуха. Как видим, в течение многих десятилетий характер колебаний температуры и испарения совпадал.

^{Рис. 45. Зависимость колебаний испарения с поверхности Азовского моря от изменения температуры воздуха} 

Анализируя приведенные выше факты, Г.П. Калинин и Р.К. Клиге отмечают: «Именно в период современного потепления с 1900 г. произошло отмеченное поднятие уровня океана со средней скоростью около 2 мм/год. Поэтому можно предполагать, что в прошлом, в периоды интенсивных регрессий и трансгрессий моря, которые могли превышать современный темп более чем в 10 раз, происходили соответственно во много раз более резкие изменения температуры воздуха, что и подтверждается палеографическими данными».

Палеоклиматологи, изучая характер слоистости осадочных горных пород, устанавливают ритмы вековых колебаний климата. Характерны в этом отношении, например, так называемые ленточные глины, которые образовывались в результате накопления осадков на дне приледниковых озер. Песчаные и глинистые частицы – продукты эрозии – приносились в озера талой ледниковой водой, потоки которой размывали береговую территорию (кстати, так же как происходит это и ныне).

Толщина и состав откладывающейся в течение года глинистой ленты зависели от интенсивности таяния близлежащего ледника, т.е. фактически от температуры воздуха в тот или иной, год. Поэтому изучение ежегодного прироста осадочных материалов дает возможность ученым строить климатические ритмограммы, по– которым можно узнать о древних засухах, периодах похолодания и даже о ветрах и ливнях прошлых времен. С помощью этих данных установлены 3– и 11-летние циклы колебаний климата. Менее четко, но все же достаточно определенно выявляется 25–35-летняя цикличность. Также не очень уверенно выявлены и 70-летние климатические периоды которые кроме определения по ленточным глинам получены в процессе исследований дюнных отложений Средней Азии и осадочных пород в бассейне Ангары.

Эти данные, относящиеся к историческому периоду, часто подтверждаются и некоторыми летописными и археологическими сведениями. Например, из письменных источников известно, что в – 1550–1800 гг. в Северном полушарии наблюдался настоящий «малый ледниковый период», когда температура воздуха была на 1–2 ° ниже нынешней. В это же время, как сообщают современники, в северной части Атлантического океана бушевали сильные штормы и бураны. Из древних русских летописей известно также, что в России в каждом из последних трех столетий происходило по 8–12 засух.

Один из традиционных примеров вероятностных природных процессов – атмосферные осадки – также характеризует периодичность колебаний климата. Дело в том, что собирателями дождя и снега являются реки, Величина годового речного стока служит той «лакмусовой бумажкой», которая определяет относительное количество осадков, выпавших на прилегающей к реке водосборной площади в течение того или иного года. Вот почему, изучая многолетнюю гидрологию рек, мы косвенно изучаем и погоду, и климат. Вот почему вопрос «о прошлогоднем снеге» не так уж бессмыслен.

Формирование климата зависит от глобальной и местной циркуляции атмосферы, образования циклонов и антициклонов, колебаний атмосферного давления. А они, в свою очередь, как ныне считается многими учеными, связаны с процессами, происходящими в космосе, в частности с солнечной активностью. Так, с помощью инструментальных измерений установлены 11-, 22-, 33– и 70-летние циклы появления солнечных пятен. Эти циклы совпадают с ритмограммами, полученными при изучении уже известных нам ленточных глин, где периодам солнечной активности соответствуют более мощные слои.

Кроме космологической экзогенной (внешней) гипотезы, связывающей изменения объема воды в Мировом океане с солнечной активностью, существует и эндогенная (внутренняя) гипотеза. В отличие от первой, провозгласившей неизменность объема океанической воды, образовавшейся единожды в период остывания планеты из начальной расплавленной массы, эндогенная гипотеза предполагает поступление морской воды из глубинных недр Земли и в настоящее время.

Согласно представлениям академика В.И. Вернадского, основанным на гипотезе «холодного начала» нашей планеты, сформулированной академиком О.Ю. Шмидтом, из земной мантии выделяются ювенильные (девственные) водные растворы, которые поднимаются вверх и скапливаются в земной коре и на ее поверхности. Продолжатель учения В.И. Вернадского в области геохимии академик А.П. Виноградов на основе теории «зонной плавки» создал стройную теорию образования воды на земле путем выделения легкоплавкой составляющей магмы и отделения от нее паров и газов. Образовавшись на большой глубине в результате конденсаций и дегазации паров, ювенильные растворы поднимаются по разломам и трещинам земной коры к поверхности и исполняют земную гидросферу. Благодаря этому процессу в свое время заполнились водой океанические впадины Земли и образовался Мировой океан, имеющий ныне объем 1370 млн. км³ и занимающий 361 млн. км², т.е. 2/3 поверхности Земли.

Именно здесь, в океане, где базальтовая толща земной коры наиболее тонка, путь ювенильной воды самый короткий. Такие горячие «ключи» (гидротермы, как говорят ученые) обнаруживаются на многих участках прогибов океанического дна. Примером могут служить рифтовые впадины в Красном море, где бьют со дна настоящие фонтаны насыщенных водных растворов с температурой, достигающей 56 °С, и, минерализацией 360 г/л (в 10 раз больше обычной морской воды). Аналогичные гидротермы, пробившиеся через рыхлые слои осадочных пород, лежащих на базальтовой коре, найдены в Каспийском море у полуострова Челекен, на дне оз. Солтон-Си в Калифорнии и в других местах.

Одним из убедительных доказательств достоверности гипотезы внутриземного происхождения Мирового океана может служить то, что вулканическая влага, поступающая при извержениях из земных недр, очень близка по своему составу к морской воде и содержит те же хлориды кальция, натрия, калия и других соединений. Кстати, если бы все растворенные в морской воде химические элементы вдруг выпали в осадок, то на дне океана образовался бы слой высотой 30 м.

Другим важным подтверждением появления ювенильных растворов на морском дне могут служить долгое время считавшиеся загадочными соляные залежи, обнаруженные в осадочных донных породах, а то и прямо на поверхности дна многих районов Мирового океана. Огромные купола соли, образовавшиеся, по-видимому, при остывании и трансформации ювенильных растворов, найдены в Карибском море, Бискайском заливе, Средиземном и Северном морях, в ряде мест Атлантического океана.

Таким образом, увеличение количества воды на Земле и повышение за счет этого уровня Мирового океана может происходить и как следствие непрерывного образования новых масс водных растворов в недрах нашей планеты.