Текст книги "100 великих рекордов стихий"

Автор книги: Николай Непомнящий

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 34 страниц) [доступный отрывок для чтения: 13 страниц]

Наиболее трудно объяснить, как передвигаются континенты в жёсткой земной коре. Приведём в пример айсберг: может ли он двигаться, вмёрзнув в ледяное поле величиной с океан! Только превратившись в ледокол…

Континенты – это утолщения земной коры. Чтобы перемещаться, им необходимо обладать качествами ледокола.

Разрушать лёд можно по-разному, например, нагревая его. Фантастический «тёплый» айсберг мог бы так двигаться. Вокруг него – тонкая прослойка воды, впереди лёд тает, сзади, так сказать, за кормой, намерзает новый.

Континенты окружены потоками горячих растворов. Континенты выжимают их к окраинам, в прибрежную часть. Континенты находятся как бы в «мешке», скроенном из слоёв, в которых горячие растворы взаимодействуют с окружающими породами.

В этих «размягчённых» слоях идёт интенсивный обмен веществом. Кора океанов у континентов постоянно нагружается и прогибается – континенты наезжают на неё. Для их перемещения достаточно воздействия центробежных сил вращения Земли. Словом, материки могут путешествовать в земной коре в оболочке из более мягких, податливых пород. Земная кора океанов как бы «тает» перед ними, подобно льду перед «тёплым» айсбергом.

Гораздо больше противодействует дрейфу верхняя мантия. Но как раз этот вопрос сегодня разработан лучше других. Многие геологи считают, что кора материков может плавать на верхней мантии. Её породы более пластичны благодаря высоким давлениям и температурам, при которых водяные пары хорошо растворяют горные породы.

По-новому объясняет С. Григорьев происхождение срединно-океанических хребтов. Океаническая кора вблизи материков не только прогибается. Горячие растворы, поднимающиеся из дренажной оболочки, резко увеличивают её объём.

Например, вода присоединяется к минералам. Кора вынуждена расширяться, но потеснить материк она не в силах, усилие в основном передаётся на соседние участки океанической коры. Они сдвигаются и сминаются в складки.

Тем временем происходит изменение маршрута восходящих растворов. Они натыкаются на непроницаемую полосу, которую сами же зацементировали. Растворы направляются дальше от береговой линии, встречают более проницаемые породы и опять увеличивают их в объёме. Полоса земной коры, попавшая в зону их действия, также расширяется. И опять усилие распространяется в сторону от берега – ведь в тылу лежит полоса прочных пород, зацементированных перед этим растворами.

В океанической коре и в осадочных породах, лежащих на ней, возникает «волна» – она движется медленно, миллионы лет. Навстречу ей, от другого берега океана катится другая волна. Они встречаются – возникает поднятие. Например, волны, пришедшие от берегов Северной и Южной Америки и от берегов Европы и Африки, образовали Срединно-Атлантический хребет.

Волны в океанической коре возникают непрерывно – сточки зрения геологической истории. Полоса плотных и тяжёлых пород у берега нагружается осадками с континента, в конце концов прогибается и уходит вниз. Её место занимают рыхлые осадочные породы. Растворы вновь проникают в них, цементируют – всё повторяется. Застывшие волны учёные сейчас наблюдают в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах.

Процесс образования срединных хребтов был проверен на моделях в лаборатории С. Григорьева. Кору представляла смесь гипса и прокалённых аммонийных квасцов. После уплотнения смесь смачивалась водой, поступавшей со стороны «материков». Хорошо было видно, как смоченная полоса увеличивалась в объёме и чуть сдвигала сухой порошок, образуя модель срединного хребта.

Во время последнего ташкентского землетрясения было зарегистрировано 700 толчков. Впечатление было такое, что на глубине происходили обвалы больших масс. Причём эти обвалы постепенно приближались к поверхности.

Во времена контракционной гипотезы обвалы в глубинных пустотах не вызывали сомнений. Под жёсткой корой остывало и потому уменьшалось в объёме расплавленное вещество – вот откуда полости и обрушения в них. Но от самой гипотезы контракции отказались, отказались и от подземных обвалов. Правда, обрушение пород, вызывающих землетрясение, признаётся и сейчас, однако только для тех редких случаев, которые приводят к провалам суши.

Дренажная оболочка возрождает идею об обвальных процессах. Расчёт показывает, что за год сквозь земную кору к дренажной оболочке просачивается 100–200 куб. км воды. У неё есть свои пути – по наиболее проницаемым породам. Скажем, с площади 30–40 млн. кв. км она выносит 5 миллиардов тонн вещества в год. Чистая вода растворяет хлористые и сернокислые соли и карбонаты щелочных металлов; вода, содержащая двуокись углерода, – растворяет карбонаты и разлагает силикаты. Не может устоять даже гранит – от него остаются лишь зёрна кварца. Вода способна создать на глубине более 10 километров области с менее плотным веществом, а в некоторых случаях и карстовые пещеры. Кровля таких пещер может слой за слоем обваливаться – тогда сейсмографы регистрируют на поверхности подземные толчки.

Энергия крупных землетрясений равна 10 в 24-й степени – 10 в 25-й степени эрг. Это значит, что с высоты в 1 километр должно упасть 4–40 куб. км пород с плотностью 2,5 г/куб. см. Падение происходит не в один момент, а последовательно. Именно поэтому часто регистрируют перемещение гипоцентра землетрясения вверх – первый толчок зарождается на глубине 10 километров, а последующие – в 5–7 километров от поверхности. Примерно так проходили многие землетрясения в Южной Италии, Средней Азии и Японии. Но не все: землетрясения происходят в результате тектонической деятельности. Обвальные процессы – лишь один из её видов.

Под Антарктидой не возникают пустоты. С этого материка не сносится вещество, в его толще нет нисходящих растворов – он закрыт льдом. Отсутствие глубинных вод отменяет круговорот твёрдого вещества на глубине. Поэтому в Антарктиде землетрясений почти не бывает.

Вулканы – дети дренажной оболочки. Разлом может связать её с дневной поверхностью и превратиться в канал, по которому выплеснутся наверх высокотемпературный пар и водные, надкритические растворы. Ведь они находятся под высоким давлением.

В результате выброса давление и температура в дренажной оболочке уменьшаются, снижается и растворимость, происходит выпадение веществ. В устье канала и в нём самом появляются густые массы. При последующем выбросе они поднимаются наверх и выходят на поверхность в виде лавы, песка и пеплов.

Сегодня на суше насчитывается до полутысячи вулканов, проявляющих активность. Более трёхсот из них составляют «огненное кольцо» – они расположены на берегах Тихого океана. Подводных вулканов – несравненно больше. Известный советский исследователь Г. Удинцев писал, что на дне Тихого океана их столько, сколько можно отразить на карте в соответствии с её масштабом.

Это нетрудно объяснить, вспомнив, что материки выжимают по дренажной оболочке под океаны горячие растворы. Области под океанами начинают напоминать земные слои, из которых бьют артезианские скважины. В нашем случае – вулканы. Когда давление достигает полутысячи-тысячи атмосфер, тонкая океаническая кора кое-где поддаётся. По наиболее слабому месту ложится трещина – пары и растворы вырываются наверх. Срабатывает своего рода предохранительный клапан. На дне вырастает вулканический конус.

Район наибольшей активности дренажной оболочки – вблизи побережий. Видимо, «огненное кольцо» появилось неслучайно. Это целая предохранительная система разгрузки.

Вулканы могут затихать, потом пробуждаться, когда давление в дренажной оболочке поднимается. Новые порции пара и растворов прорываются через канал, закупоренный выпавшим в осадок веществом.

…Откуда берутся огромные количества воды, выходящей в виде паров во время извержений? Этот вопрос В. И. Вернадского также до сих пор не имеет ясного ответа. В самом деле, откуда взялось 1000 куб. км воды, выброшенной вулканом Тамбора (1815 г.)? Вулкан Шивелуч на Камчатке за последние 1700 лет поднял в атмосферу 4500 куб. км воды. Такой расход в состоянии выдержать лишь один источник – дренажная оболочка. Она же поставляет на поверхность тот богатый набор химических элементов, который находят в продуктах извержений. На другой – такой же неисчерпаемый и в то же время богатый – источник не указывает пока ни одна гипотеза.

Если дренажная оболочка существует, то она – практически неисчерпаемый резервуар горячих растворов. Они могут быть использованы в хозяйстве человека как источники энергии, сырьё для химической и металлургической промышленности, в сельском хозяйстве. Уже сейчас до дренажной оболочки можно реально добраться, пробурив сверхглубокие скважины на океанских побережьях.

Величайшее движение Земли

Теория дрейфа континентов основывается на следующих аргументах.

Сходство в очертаниях береговой линии континентов, разделённых Атлантическим океаном.

Различный состав земной коры континентов и океанов.

Геологическое строение континентов южной группы, их позднепалеозойская и раннемезозойская фауна и флора во многом идентичны.

Обширная площадь южного полушария в позднем палеозое была покрыта льдами. Никаких следов оледенения того времени не обнаружено в северной группе материков.

Эти факты, а также ряд других сведений привели А. Вегенера к мысли о перемещении континентов. Он предположил, что прежде существовал один материк, а точнее праматерик Пангея. Примерно 250 миллионов лет назад, в мезозойскую эру, праматерик распался. Осколки-континенты разошлись в разные стороны, и сегодня мы видим их на значительном расстоянии друг от друга…

В 1910 году А. Вегенер писал: «Мне впервые пришла в голову мысль о перемещении материков… Тогда, изучая карту мира, я поразился сходству очертания берегов по обе стороны Атлантического океана. Но тогда я не придавал этому значения, так как не считал такое перемещение возможным. Осенью 1911 года я познакомился… с палеонтологическими данными о прошлой сухопутной связи между Бразилией и Африкой, о которой я раньше ничего не знал. Это побудило меня проанализировать результаты геологических и палеонтологических исследований, которые имеют отношение к этому вопросу. Изучив эти данные, я убедился в принципиальной правильности своей идеи…»

В 1919 году А. Вегенер работал в Метеорологической экспериментальной станции Германской морской обсерватории в Гроссберштеле, расположенной к северу от Гамбурга. Его коллеги вспоминают: «Разработка теории дрейфа континентов хорошо продвигалась вперёд… приезжали специалисты со всех концов света, чтобы посетить… дом Вегенера. В то время Гроссберштель можно было назвать Меккой геофизиков и экологов, интересующихся этой проблемой».

Итак, праматерик Пангея раскололся на части. Но какие силы смогли сделать это, а потом развести осколки в разные стороны! Мобилисты долго не могли ответить на этот вопрос. Позже у континентов были обнаружены «корни», предположительно уходящие в глубь Земли на 500–700 километров. Трудно допустить, что континенты «плавали с такими гигантскими довесками» снизу. Были и другие возражения против мобилистских концепций сторонников и продолжателей дела Вегенера. Все они привели к тому, что лагерь фиксистов, считающих материки незыблемыми, сильно укрепился. Обе стороны в своё время достаточно твёрдо противостояли друг другу. И это «боевое» противостояние привело к появлению компромиссных гипотез.

Земля пульсирует, как бы «дышит» – такая постановка вопроса примиряла оба лагеря. Авторы «пульсирующей Земли» – советские академики В. Обручев и М. Усов. Геологическую историю планеты они делят на этапы. Сжатие Земли – вырастают горы, становятся более глубокими впадины.

Расширение Земли – поверхность становится менее контрастной, сглаживается, почти исчезают огромные горные системы, океан захватывает громадные территории.

Пульсирующий земной шар временно примирил фиксистов и мобилистов. Действительно, когда идёт расширение земного шара, континенты разъезжаются в стороны и в то же время остаются на своих местах. При этом верхние земные сферы растрескиваются, трещины заполняются веществом глубин. При сжатии на других участках происходит вспучивание, вырастают горы, «кожа» Земли сминается в складки.

Около 10 тысяч измерений провели ленинградский геолог Л. Смирнов и его сотрудники, обследуя древние барханы. Они измеряли угол откоса переднего склона барханов. Миллиарды лет назад этот угол составлял 26° в наши дни 17,5°. Это свидетельствует о том, что сила тяжести на Земле увеличивается, и увеличивается вследствие того, что Земля сжимается.

Данные зарубежных исследователей указывают на цикличность в изменении углов откоса. Встречаются древние барханы, где этот угол был меньше, чему более поздних образований. Так гипотеза пульсирующей Земли получила современное подтверждение и с довольно неожиданной стороны. Однако её авторы так и не смогли найти источник сил, заставляющих пульсировать нашу планету.

Современным развитием гипотезы пульсирующего земного шара является гипотеза Н. Ступака. Он предполагает сжатие и расширение происходят одновременно. Представьте футбольную камеру, которую чуть сжали руками. Объём её не изменился. В одних местах камера стала больше, в других «похудела». Так и с земным шаром: где-то он распухает и расталкивает материковые глыбы, где-то идёт обратный процесс.

Новая идея сохраняет многие достоинства гипотезы В. Обручева и М. Усова.

Не менее удачно примиряет противоборствующие концепции гипотеза расширяющейся Земли.

В 1933 году немецкий геофизик О. Хильгенберг предложил и обосновал идею о том, что более 100 миллионов лет назад земной шар стал резко увеличиваться в объёме. И этот процесс ничем не прерывался и продолжается до сих пор. За прошедшие миллионолетия радиус Земли вырос в два раза! Именно поэтому материковая кора разделилась на шесть континентов, а между ними пролегли океаны и моря.

Позже эта гипотеза обрела поддержку со стороны физиков. П. Дирак разработал теорию старения гравитации с течением времени. Следствие этого – разбегание Вселенной.

Разбегание Вселенной признаётся большинством современных физиков. Тогда почему бы и Земле не участвовать в этом процессе?

И, наконец, астрономы предлагают свою поддержку. С помощью атомных часов они установили: станции службы времени, расположенные в Европе, движутся одни на восток, другие – на запад. Самое простое объяснение этого – расширение Европы.

Относительно Земли в целом и в долговременном плане вопрос пока открыт…

Самые неизученные силы природы

Молодой и пока никому не известный ассистент Гёттингенского университета в Германии Пауль Шмидт в середине позапрошлого века находился на научном распутье. Несколько лет в должности помощника профессора не способствовали его успехам в науке, и ему предстояло как-то определиться со своей дальнейшей работой. Всё решил случай: в 1854 году освободилась должность приват-доцента в университете, и на неё стал претендовать будущий всемирно известный математик и основоположник одной из неевклидовых геометрий Бернгард Риман. Сам великий Гаусс предложил ему тему для пробной лекции и был поражён знаниями этого, тоже пока почти никому не известного математика.

О том, что произошло дальше, рассказывает кандидат физ. – мат. наук В. Псаломщиков.

Риман и Шмидт познакомились на одном из многочисленных пикников на природе, которые так любили студенты и молодые преподаватели. Риману было 28, Шмидту – 25 лет, они разговорились. Пауль поведал коллеге о своих проблемах, хотя они работали в разных областях науки: Риман был математиком, а Шмидт тяготел к экспериментальной физике. Совет более маститого коллеги несколько удивил Шмидта – Риман посоветовал ему найти материал, экранирующий силы тяготения. Предыдущие исследования в этом направлении успеха не имели, но может быть, дело в том, что они носили поверхностный характер. Римана же крайне интересовала пока ещё не открытая (и по сей день, кстати) природа сил тяготения и их влияние на геометрию пространства. В подвале физической лаборатории университета Пауль оборудовал закуток, где установил изобретённые Кавендишем крутильные весы (или маятник), использовавшиеся в экспериментах по гравитации, заказал в мастерской 50-килограммовый свинцовый шар и приступил к исследованиям.

Обычно физики пробовали устанавливать между тяготеющей массой и крутильными весами экраны из разных металлов, дерева или камня. Шмидт, с учётом уже известных результатов, перешёл к жидкостям и газам, наполняя ими выполняющие роль экранов плоские стеклянные кюветы, потом попытался экранировать тяготение с помощью электрических и магнитных полей, размещая в пространстве между шаром и весами плоские конденсаторы и катушки с током. Проверил в качестве экранов даже такую «экзотику», как телячью шкуру и крыло птицы. Увы, ни один из использованных материалов, твёрдых, жидких или газообразных, тяготение не экранировал.

Через два года кропотливой работы Шмидт рассказал Риману о своих неудачах, но тот посоветовал не бросать начатое, а попытаться значительно увеличить чувствительность регистрирующего прибора. А заодно уговорил Пауля опубликовать результаты своих экспериментов: в науке отрицательный результат – тоже результат. По крайней мере, последователи не набьют тех же шишек.

Чтобы увеличить чувствительность крутильных весов, Шмидт прикрепил к шёлковой нити их подвеса тончайшее зеркальце и с помощью источника света спроецировал световой «зайчик» на прикреплённый к стене экран. Чувствительность весов возросла настолько, что пришлось работать по ночам: прибор стал реагировать на топот студентов в аудитории и даже на шаги самого экспериментатора. Теперь ему предстояло пройти по второму кругу с уже проверенными в качестве экрана веществами. И вот тогда начались всякие странности: кювета с обычной водой тяготение не экранировала, но, как только вода стала проточной, весы вдруг показали увеличение силы тяготения. Плоская катушка, по которой был пропущен постоянный ток, тяготение, напротив, уменьшала, и тем сильнее, чем больше была величина пропущенного через неё тока (позже физики объяснят это тем, что грузики на крутильных весах могли иметь примесь железа или другого магнитного материала).

Появились и другие странности: даже без присутствия каких-либо экранов «зайчик» от крутильных весов регистрировал какие-то внешние воздействия неизвестной природы. Чаще всего он ночь от ночи медленно сползал в сторону большего тяготения, а потом так же медленно – назад. Цикл составлял примерно 28 дней. Сразу же напрашивался вывод: на прибор воздействует тяготение Луны, однако характерного 12-часового приливного цикла, связанного с ночным светилом, прибор не отмечал.

Эксперименты прервались внезапно: во время летних каникул Пауль с друзьями пошёл в горы и сорвался при восхождении. После него осталась лишь одна опубликованная научная работа, благодаря которой он спустя тридцать лет приобретёт всемирную известность: Герберт Уэллс в своём романе «Первые люди на Луне» выведет Шмидта под именем изобретателя Кейвора, открывшего кейворит – вещество, экранирующее тяготение.

Примерно в это же время провинциальный российский профессор М. П. Мышкин, работая с квадрантным электрометром Томсона, тоже являющимся вариантом крутильного маятника, обнаружил наличие странного дрейфа его нулевого показания, вызванного какими-то внешними воздействиями. В частности, наблюдалась явная связь показаний прибора с положением Солнца на небосводе. Усовершенствовав конструкцию крутильного маятника, а также используя тонкие слюдяные диски, подвешенные на шёлковой нити, Мышкин стал фиксировать их вращение при воздействии различных внешних факторов. В частности, его детекторы регистрировали возмущения, возникающие при заходе Солнца. Иногда они оставались неподвижными при ярком солнечном освещении, но вдруг начинали вращаться в полнолуние. И даже тогда, когда Луна была закрыта облаками.

Радиометр (так Мышкин назвал свой прибор) не реагировал на расположенный рядом кусок дерева, но стоило эту деревяшку минут десять подержать на солнце, как он оживал. Выявился ещё один, совершенно неожиданный эффект: прибор почти не реагировал на случайно положенное возле него гнилое яблоко, но резко реагировал на только что сорванное.

Результаты этих странных экспериментов профессора Мышкина несколько раз публиковались в журнале Русского физико-химического общества (в 1906, 1909 и 1911 годах), но вызвали серьёзную критику коллег, высказавших подозрение, что вращение дисков и крыльчаток в установках исследователя вызывается обычными тепловыми конвекционными токами.

Прошло ещё полвека, и ульяновский инженер В. Беляев построил усовершенствованный вариант радиометра Мышкина, использовав в качестве подвеса безреактивную паутинку (ему удалось обнаружить, что у некоторых пауков паутина при длительном закручивании не создаёт реактивного момента, заставляющего её потом раскручиваться в обратную сторону).

Чтобы убрать все внешние помехи, особенно сейсмические, Беляев разместил свой прибор в глубоком подвале, поместив его на мощный фундамент. Сам диск, подвешенный на паутинке, был заключён в стеклянный колпак. Из колпака откачали воздух, а затем под небольшим давлением заполнили смесью кислорода и аммиака. От внешних электромагнитных воздействий прибор Беляева, названный им «Дельта», был экранирован толстым медным экраном, а от теплового воздействия – водяным экраном. Однако стоило включить в подвале электрическую лампу, «Дельта» начинала совершать колебания на угол порядка десяти градусов. Реагировала она и на входящего в подвал человека. И уж совершенно неожиданная реакция: стоило за дверью подвала выплеснуть на пол стакан с раствором аммиака, как «Дельта» начинала вращаться.

Подобно Мышкину, но используя при этом для регистрации сигналов электронный самописец, Беляев провёл несколько лет в непрерывных наблюдениях. Некоторые результаты Мышкина и Беляева совпали: их установки уверенно регистрировали полнолуния, но не реагировали на приливные явления. «Дельта» во время полнолуний к тому же регистрировала двух– и четырёхчасовые циклы колебаний неизвестной природы. Более того, помещённый в подвал и экранированный от любых электромагнитных воздействий прибор реагировал на заход солнца и даже на облачность, периодически закрывавшую светило!

Так бы и остался прибор Беляева очередным научным курьёзом, если бы не обнаружилась совсем уж фантастическая вещь: он регистрировал почти все крупные землетрясения, происходившие на земном шаре, причём заблаговременно, примерно за две недели до их начала!

Вот что рассказывает о своих наблюдениях сам автор «Дельты»: «В июле 1973 года по Чили прокатилась большая волна землетрясений. И ровно за две недели до начала событий на приближающееся стихийное бедствие в Ульяновске в нашей подземной лаборатории среагировал прибор. Записи выглядели странно: возникало впечатление, что каждые полтора-два часа какое-то гигантское чудовище тревожит Землю. Самое невероятное в том, что обычные сейсмографы в это время молчали. А наш прибор в течение всего июля ясно чувствовал судороги „чудища“ и записывал их. „Дельта“ чувствовала колебания земного ядра задолго до того, как они выходили на земную поверхность, обернувшись землетрясением».

На этот раз у изобретателя нашлись последователи. Группа специалистов из Тульского политехнического института воспроизвела его прибор и получила аналогичные результаты. В конце 1980-х годов собирались на его базе организовать станции раннего сейсмического предупреждения вокруг Алма-Аты, но известные дальнейшие события поставили крест на этих планах. В результате благоразумный президент Казахстана Назарбаев просто решил перенести столицу в менее сейсмоопасный район, благо её надо было переносить и по политическим соображениям.

В разных СМИ в последние годы периодически появляются сообщения и о других энтузиастах, работающих над проблемами новых видов физических и биологических взаимодействий в природе, в частности, торсионных полей и продольных электромагнитных волн, обладающих большой проникающей способностью. Но пока официальная наука против этих непрошеных помощников держит глухую оборону.