ЗНАК ВОПРОСА 1996 № 01

Землетрясения не проходят бесследно: они, по мнению автора гипотезы, могут «перекидываться», как инфекция, на соседние районы. Так, в том же поясе (50°—51° с.ш.) могут появиться подземные толчки «второй волны». На Украине, южнее Харькова, расположен, например, пересекающий указанные широты Днепровско-Донецкий прогиб, а находящийся все в том же широтном поясе пролив Ла-Манш вообще совпадает с провалом земной коры. Поэтому именно здесь возможны новые землетрясения. Подтверждением тому, что эти опасения небезосновательны, могут служить землетрясения, которые произошли в начале 1995 года в Северной Голландии и в конце мая на Сахалине. Оба эти района находятся в сходной геологической ситуации и вблизи все той же «критической северной широты».

Если же проследить по карте, куда может завести нас другая «коварная широта», на которой расположен японский город Кобе (34°—35° с.ш.), то обнаруживается, что «японское землетрясение» может спровоцировать земные подвижки в горных районах Китая и Ирана (сильное землетрясение в 250 километрах к югу от Тегерана уже произошло), в Сирии (район Дамаска), в Ливане (район Бейрута), в Северном Алжире и Калифорнии, в районах Аддис-Абебы и острова Калимантан, где проходит главная экваториальная зона широтного разлома.

Спрашивается, как же землетрясения перескакивают с одной широты на другую? На этот счет у Е. Долгинова имеются следующие соображения. О приливах и отливах знают сегодня все. Их сила зависит от твердой оболочки Земли — литосферы. Самая тяжелая литосфера находится под Тихим океаном. Как только солнечно-лунное притяжение увеличивается, гигантская литосфера Тихого океана замедляет вращение и скользит к западу, периодически ударяясь о Командорские, Филиппинские и Курильские острова. Хорошо, что у всех этих островов «горячие» и «пластичные» корни. Это обстоятельство и спасает их от разрушений. Что же касается, например, Японских островов, то в этом районе земная кора более холодная и соответственно более хрупкая. Как только литосфера Тихого океана сталкивается с Японией — катастрофа неминуема. Именно потому и было таким разрушительным землетрясение в Кобе.

Аналогичное по своему характеру воздействие испытала и литосфера Атлантического океана. Она тоже сдвинулась к западу, подтолкнув в том же направлении Северную и Южную Америки. Американские материки в свою очередь наскочили на плиту Тихого океана, что и привело к землетрясениям в береговых зонах США (Сиэтл и Калифорния), а также Колумбии.

Итак, гипотеза Е. Долгинова установила виновника современных разрушительных землетрясений: во всем виновата литосферная плита Тихого океана, самая крупная и тяжелая. Она расшаталась сама и вывела из равновесия весь подземный мир. Конечно, можно соглашаться или не соглашаться с исследованиями московского ученого, но последние факты говорят о том, что нельзя пренебрегать имеющейся информацией о причинах многочисленных землетрясений последнего времени. Наоборот, самое пристальное внимание специалисты должны обратить на определенные широтные пояса в сейсмически неблагополучных областях земного шара…

К самым ярким проявлениям скрытой активности земных недр, помимо землетрясений, относятся вулканические извержения. На Земле нет более грозного, впечатляющего и грандиозного явления природы, чем извержения вулканов. Это весьма красочное зрелище: подземный гул, сопровождаемый сотрясениями почвы, выброс высоко в воздух раскаленных обломков — вулканических бомб и пепла, излияние раскаленной лавы, которая стекает по склону вулкана и широко разливается по равнине.

Древние люди поклонялись вулканам и обожествляли их. Недаром последние получили название от имени подземного бога огня и кузнечного дела — Вулькано. Давно известно, какие непоправимые беды несут вулканические извержения людям, однако немногие знают, что они в какой-то степени и полезны для человека: во-первых, в результате вулканической деятельности формируются руды металлов и разнообразные строительные материалы; во-вторых, в вулканически активных областях изливаются теплые и горячие минерализованные источники. И, наконец, извержения вулканов помогают ученым получать неоценимую информацию о составе и строении глубоких недр нашей планеты.

Катастрофические извержения сохранились в памяти человечества и многократно зафиксированы в самых различных летописях и других письменных источниках. Из вулканических извержений, происшедших на памяти человечества, особо выделяются три крупнейших. Первое — это извержение Везувия в 79 году нашей эры, захватившее древних римлян врасплох, поскольку на памяти людей Везувий до этого времени не извергался. Города Помпеи, Геркуланум и Стабии, расположенные вблизи вулкана, были полностью погребены под вулканическим пеплом. Во время извержения Везувия погиб римский ученый, писатель Плиний Старший. Его племянник, Плиний Младший, описал происшедшие события настолько точно и проникновенно, что и в наши дни его записки потрясают не только непосвященного человека, но и специалистов-вулканологов.

Второе — извержение вулкана Кракатау в сентябре 1883 года. Оно было очень сильным и разрушительным. Вначале над вершиной вулкана стремительно взвился столб густого дыма. Он поднялся на огромную высоту, подсвечиваемый языками адского пламени. Извержение сопровождалось содроганием всего острова и чудовищным ревом, вырывавшимся из жерла вместе с каменными бомбами. От широчайших потоков лавы закипела вода Зондского пролива. На следующий день гора взорвалась. Огонь с черным дымом взметнулся еще выше — на целых 50 километров. Небо стало ночной густоты. Взрыв и потоки лавы стерли с индонезийского острова все живое. Не осталось ни одного зеленого листочка. Огромные по высоте волны-цунами помчались во все стороны. Остров раскололся и рассыпался на части. Сообщалось о гибели примерно 36 000 человек на соседних побережьях, главным образом, от приливных волн. Эхо гигантского взрыва трижды обежало вокруг земного шара. В Париже из-за пыли в верхних слоях атмосферы лучи солнца днем еле пробивались к земле… Пыль, поднятая в верхние слои атмосферы, распространилась по всей Земле, в течение долгого времени ослабляя солнечную радиацию. В течение нескольких лет после извержения повсюду на земном шаре наблюдались необычные метеорологические эффекты…

Третье крупнейшее извержение — извержение вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника в 1902 году, в течение нескольких минут разрушившее город Сен-Пьер. Из 30 тысяч жителей этого города удалось спастись лишь двоим. Люди были отравлены газами, которые вместе с огненной тучей обрушились на город со склонов Мон-Пеле. Гул от взрыва вулкана слышали на американском континенте, а вулканическая пыль распространилась по поверхности всего земного шара.

Самыми сильными в XX веке являются извержения вулканов Безымянного на Камчатке в 1955 году и Эль-Чичон в Мексике в 1982 году. Длительное время сопка Безымянная не подавала признаков жизни и считалась потухшим вулканом. О ее пробуждении возвестили подземные толчки, а извержение началось рано утром 22 октября 1955 года. За несколько дней высота вулканических выбросов достигла 8 километров. Сверкали огромные молнии, взрывы не прекращались в течение всего ноября. Только за один месяц кратер вулкана расширился на 500 метров. Гигантский взрыв произошел 30 марта 1956 года. Туча пепла достигла высоты 40 километров. Начался пеплопад. Площадь, покрытая пеплом, имела протяженность 400 и ширину 150 километров. Внешний вид вулкана очень сильно изменился, и прилегавшие к нему районы были покрыты нагромождениями остывающей лавы. Извержение произошло в совершенно безлюдной местности, и эта катастрофа, к счастью, не привела к человеческим жертвам.

Впечатляющим было и извержение мексиканского вулкана Эль-Чичино, после которого количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, в некоторых районах земного шара снизилось на 2 %, а температура верхних слоев атмосферы одновременно поднялась на 7 градусов. Оказывается, что в данном случае решающим фактором было не количество горной породы, выброшенной в воздух при извержении, а количество сернистого газа и то, на какую высоту он поднялся в атмосфере. В отличие от пыли и пепла, составляющих большую часть вулканических выбросов и быстро осаждающихся (обычно в течение нескольких месяцев), вулканический сернистый газ может подниматься на высоту более 9,5 километра от поверхности Земли. Там, вдали от нормальных очистительных процессов, протекающих в атмосфере, таких, как дождь, газ превращается в непроницаемые для солнечного света сернокислые облака. Такие облака могут существовать до двух лет, перемещаясь вокруг Земли и не пропуская на ее поверхность солнечный свет…

Как уже отмечалось выше, давно установлено, что в распределении вулканов на земной поверхности имеется некоторая закономерность — они группируются в форме поясов вдоль глубинных разломов земной коры, главным образом по побережью океанов и на островных дугах. Таковы Тихоокеанский, Средиземноморско-Индонезийский и Атлантический вулканические пояса. В глубине материков вулканы почти отсутствуют. Среди исключений — высочайший в мире (6000 метров) африканский действующий вулкан Килиманджаро. Наиболее известно Тихоокеанское огненное кольцо. Только в пределах этого кольца и на Индонезийской островной дуге располагается 75 % всех действующих вулканов, в пределах Средиземного моры всего 5 %, почти столько же, сколько во внутренних частях континентов. Совсем еще недавно вулканы действовали на Аравийском полуострове, в Монголии и на Кавказе.

Вулканические извержения зарегистрированы и на дне Мирового океана. Лишь менее 100 из активных вулканов находятся под водой, хотя предполагается, что на дне Мирового океана насчитывается до 10 тысяч вулканов. Вулканы в океанах, так же как и на суше, приурочены к зонам разломов в земной коре. Вулканические цепи в океанах вытянуты на 2000 километров. К ним относятся Гавайские, Галапагосские, Молуккские и многие другие острова в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах.

Вулканы встречаются не только на Земле, но и широко распространены на других планетах и их спутниках. Принято считать, что вулканизм мог играть определяющую роль в формировании внешних оболочек космических тел, в том числе и нашей планеты, и благодаря ему смогли образоваться сложные органические соединения. По гипотезе, например, доктора геолого-минералогических наук Е. Мархинина, который вел многолетние наблюдения и исследования за огнедышащими горами, следует, что именно вулканы создали жизнь на Земле! За миллиарды лет они, по мнению Е. Мархинина, образовали атмосферу и воды, которые нас окружают, подстелили нам под ноги земную твердь и способствовали появлению первых живых существ…

По мнению большинства ученых-вулканологов, в начале развития Земли ее вулканизм был значительно активнее нынешнего. Предполагается, что с возрастом наша планета утрачивает свои внутренние энергетические ресурсы, «стареет» и «успокаивается». Еще раз отметим, что это не единогласное мнение ученых и специалистов. Подмечено также, что с усилением солнечной активности вулканическая деятельность на Земле повышается. Имеется несколько гипотез, объясняющих это обстоятельство, но все они нуждаются в серьезном обосновании…

Один из парадоксов современной науки состоит в том, что мы знаем об околоземном и дальнем космическом пространстве гораздо больше, чем о недрах самой Земли. Этот прискорбный факт жестоко, а порой и трагически напоминает о себе после каждого мощного землетрясения или катастрофического вулканического извержения. Он подстегивает ученых, занимающихся разработкой новых методов исследования недр нашей планеты… А пока многое в истории и современном состоянии земной сейсмичности и земного вулканизма остается неясным…

ЗЕМЛЯ РАСШИРЯЕТСЯ ИЛИ ПУЛЬСИРУЕТ?

Постановка вынесенного в заглавие данного подраздела вопроса определяется несколькими причинами. Во-первых, имеющиеся научные данные неоспоримо свидетельствуют: существуют планетарные как вертикальные, так и горизонтальные тектонические движения. Они охватывают нашу планету в целом. Зарождение этих движений происходит, по-видимому, в земном ядре, возможной же причиной следует считать изменения объема ядра. Под воздействием этих движений непрерывно изменяется лик Земли: возникают и исчезают континенты и океаны, растут горы, движутся материки. Чем же вызваны эти незаметные на первый взгляд (увы, человек живет лишь геологические мгновения), но такие глубокие геологические преобразования? Попытка ответить на этот вопрос породила новые оригинальные представления о причинах геологического развития нашей планеты, с некоторыми из которых мы и познакомимся ниже.

Во-вторых, некоторые положения тектоники плит не всегда находят веские подтверждения и поэтому вызывают сомнения в реальности их существования. Так, например, в пользу процесса непрерывного подъема к поверхности глубинного вещества (спрединга) свидетельствуют многочисленные факты. Противоположный же процесс — субдукция, т. е. движение океанической коры на активных окраинах континентов и ее «поглощение» недрами с целью компенсации избытков поднятого наверх материала, вызывает большие сомнения. По мнению ряда ученых-тектонистов, субдукция является лишь «остроумным предположением». Действительно, согласно тектонике литосферных плит, за последние 150 миллионов лет в зонах субдукции должны были исчезнуть около 2/3 всей поверхности Земли. Если же предположить, что этот механизм действовал в течение последних 1,5 миллиарда лет жизни Земли, то через него должна была пройти вся… земная кора. Однако этого не наблюдается: большая часть площади континентов сложена земной корой, возраст которой более 1,5–2,0 миллиарда лет…

Отсутствие гипотез, объясняющих планетарные движения вещества, отрицание одного из основных положений тектоники плит (субдукции) и признание другого (спрединга) — все это привело к выдвижению альтернативных гипотез, в частности, о расширяющейся и пульсирующей Земле… Некоторые геотектоники пытаются объединить обе эти гипотезы, считая, что они хорошо дополняют друг друга и могут объяснить то, что не удается новой глобальной тектонике…

Возможность расширения земного шара была высказана еще естествоиспытателями XVIII столетия. Это предположение бытовало в геологической науке вплоть до середины XIX века, когда общее признание получила версия сжатия планеты по мере охлаждения ее недр. На рубеже XIX и XX веков идея сжатия Земли сменилась гипотезой расширяющейся Земли. Корни ее лежат, в частности, в трудах М. В. Ломоносова. Однако в более или менее законченном виде гипотеза была сформулирована в трудах немецкого геофизика О. Хильгенберга (1933 г.) на основе данных того времени.

Так, например, было установлено, что океаническая кора принципиально отличается от континентальной отсутствием гранитного слоя. Более того, донные отложения морей и океанов оказались намного моложе осадков материков. Сложилось представление и о молодости океанических впадин.

По мнению О. Хильгенберга, первоначально земной шар был маленьким и весь покрывался континентальной корой. В силу каких-то причин более чем 100 миллионов лет назад земной шар стал резко увеличиваться в объеме.

И этот процесс ничем нс прерывался и продолжается до сих пор. В середине мелового периода — более 135 миллионов лет назад — гранитная кора материков лопнула и стала расползаться. Раскрылись океанические впадины, в которые хлынула вода, ранее покрывавшая Землю. В результате сформировались моря и океаны, а осушенные участки старой коры образовали шесть континентов. Согласно подсчетам ученого, в каменноугольном периоде (350–300 миллионов лет назад), когда планета была покрыта сплошной корой, диаметр ее составлял 69 % современного. Следовательно, с того времени поверхность земного шара должна была более чем удвоиться.

Если признать возможным расширение земного шара в прошлые геологические эпохи, то удается логично объяснить происхождение гигантских океанических впадин, рифтовых зон, не привлекая для этого процесс поглощения земной коры, пододвигаемой под литосферные плиты. Иными словами, можно будет отказаться от процесса субдукции. Впрочем, наряду со сторонниками гипотезы расширяющейся Земли в первой половине XX века были и ее противники. В частности, по подсчетам некоторых ученых, увеличение радиуса Земли на протяжении последних 300 миллионов лет либо вообще не происходило, либо оно не превышало нескольких процентов. И все же, несмотря на некоторые «против», многие ученые отстаивали и до сих пор продолжают отстаивать гипотезу расширяющейся Земли.

Почти одновременно с появлением этой гипотезы была выдвинута и другая, как бы примирявшая сторонников сжатия и расширения Земли, — пульсационная. Ее отцом считают немецкого ученого А. Ротплетца. В начале 30-х годов американский геолог А. Грэбо, изучавший чередование в истории Земли эпох наступления морей (трансгрессии) и их отступления (регрессии), также пришел к выводу, что на протяжении многих миллионов лет объем нашей планеты периодически изменялся.

В дальнейшем эта гипотеза разрабатывалась американским ученым В. Бэчером, который и предложил назвать ее пульсационной, и советскими академиками М. Усовым и В. Обручевым. Первым из советских геологов М. Усов пришел к выводу о том, что на некоторых участках земная кора то опускается, то поднимается, и это является следствием борьбы двух вечных сил, двух противоположных начал в развитии любого процесса: притяжения и отталкивания, а в условиях земной коры — сжатия и расширения. Учитель М. Усова академик В. Обручев согласился с этим, но несколько дополнил идею пульсирующей Земли. Ее история слагается из продолжительных эволюционных периодов и кратковременных — революционных. И те и другие характеризуются сменой одних сил другими, однако в революционные промежутки эта смена происходит резко, скачкообразно…

Одна из слабых сторон гипотезы пульсирующей Земли в трактовке В. Обручева — отсутствие механизма периодического изменения объема земных недр. В связи с этим гипотеза не получила достаточно широкого распространения, что не помешало, впрочем, на Международном геологическом конгрессе, проходившем в 1984 году в Москве, некоторым ученым вновь высказаться в пользу пульсационной гипотезы…

Ученые периодически возвращаются к идее расширяющейся Земли. Почему она так притягательна и в наши дни? Скорее всего потому, что концепция расширения Земли наиболее проста для понимания.

Новый импульс развития гипотезы расширяющейся Земли получила у нас в стране в 60-е годы благодаря работам И. Кириллова и В. Неймана. Их рассуждения базировались в основном на «эффекте футбольной камеры». Любой из наших читателей может осуществить несложный эксперимент, подтверждающий эту идею… Для этого нужно взять футбольную камеру и слегка накачать ее. Потом обмазать глиной и дать ей высохнуть. Если начать подкачивать камеру еще несколько раз, то она раздуется, а глина — старая земная кора — растрескается на различные фрагменты (т. е. материки), которые будут все более удаляться друг от друга по мере новых подкачиваний камеры. В результате получится модель земного шара с материками из прежнего глинистого слоя и с новой океанической корой из резины футбольной камеры.

Более сложные построения предложил в 1974 году французский исследователь К. ле Пишон, который, учтя новые данные по системам океанических магнитных аномалий, использовал различные географические проекции. Будучи сторонником концепции глобальной тектоники плит, К. ле Пишон считал, однако, что процесс субдукции не компенсирует процесс спрединга. Исходя из этого он допускал возможность расширения Земли. Взяв на вооружение метод кройки, ученый доказывал, что литосферные плиты в своем движении по расширяющейся планете должны обязательно испытывать еще и вращение вокруг каких-то центров. Он указывал на существование нескольких центров вращения: Южно-Тихоокеанского, Атлантического, Индийского и некоторых других.

Итак, идея расширяющейся Земли довольно широко используется в наши дни, однако «камнем преткновения» здесь является механизм расширения. Его нужно искать в каких-то внутренних процессах и явлениях, к числу которых можно отнести следующие: разогрев земных недр с переходом вещества из твердого в жидкое состояние и увеличением объема; образование в недрах некоего нового вещества; увеличение скорости вращения Земли и рост центробежных сил и, наконец, уменьшение интенсивности гравитационного поля нашей планеты…

«ВЕЛИКАЯ ПОБЕДА» ЦВЕТКОВЫХ

Удивительно, но еще одно свидетельство в пользу гипотезы расширяющейся Земли предоставила… ботаника.

Более 250 тысяч видов покрытосеменных растений (к ним, например, относятся злаки) существует сегодня на нашей планете. Семена растений, о которых идет речь, заключены в оболочках, а именно в плодах — отсюда и произошло их название. Впрочем, у них имеется и другое «имя», менее научное — цветковые. Его происхождение понятно без всяких пояснений.

Почему именно о цветковых ниже пойдет речь? Чем они отличаются в данном случае от других растений?.. Все дело, оказывается, в том, что более 100 миллионов лет назад, в меловом геологическом периоде, именно цветковые завоевали почти всю сушу нашей планеты. И даже под воду сумели пробраться. Шествие цветковых началось не из какого-то одного места. Они овладели планетой вдруг и сразу — словно космический десант.

Ученые до настоящего времени не пришли к единой точке зрения, почему тогда победу одержали цветковые. Не вдаваясь в детали этого непростого вопроса, отметим главное: в тот период на Земле изменились условия. Выходит, что цветковые «выжидали» этого момента, поскольку они покинули свои пенаты (возможно, горы) и за короткий срок широко распространились. Нужно отметить, что «сотрапезниками» цветковых являются, например, мхи, грибы, водоросли, бактерии… Однако победили те, кто лучше приспособился к изменившейся внешней обстановке, чьи вегетативные органы — корни, стебли, листья — соответствовали «духу времени». А у покрытосеменных, как выяснилось, они полностью соответствовали… Поэтому и «пробил час» цветковых!..

Больше того, покрытосеменные быстро приобрели «способность выдерживать в наибольшей степени яркий солнечный свет», что в итоге и принесло им неоспоримую победу, — такой главный вывод сделал известный советский ботаник М. Голенкин еще в 20-е годы в книге «Победители в борьбе за существование». Покрытосеменные стали властвовать всюду, где имелись солнце и вода. Достаточно вспомнить сухие области Калифорнии или оазисы в пустынях, которые превратились в благоухающие зеленые массивы благодаря орошению. Нужно сказать, что там, где есть вода, цветковые способны на множество различных «ухищрений», чтобы получить побольше солнца. Они не только лучше всех приспособились к солнечному свету, но и обжили тень.

Итак, покрытосеменные — истинные «дети Солнца» и яркого безоблачного неба. Для них не существует пределов силы света, и поэтому они вытеснили голосеменные растения, влаго- и теплолюбивые формы, которые не смогли приспособиться к усилению света. Только этим можно объяснить то, что в настоящее время голосеменных на земном шаре насчитывается очень мало.

Естественно возникают вопросы: отчего на Земле увеличилась интенсивность солнечного света и почему это изменение коснулось всей планеты сразу?.. Вполне понятно, что этот «всемирный толчок» в меловом периоде вызвал на Земле большие изменения. Так увеличение силы света привело к существенному изменению разницы дневных и ночных температур, сухости воздуха, возникновению новых направлений ветров и, вероятно, морских течений. Смена растительных династий привела к появлению новых видов животных, насекомых и птиц.

Для объяснения этого всепланетного явления было предложено множество различных гипотез, но они не могли объяснить происшедшее, отвечая лишь на отдельные, частные вопросы.

Правильный ответ дал в данном случае только М. Голенкин, который предположил, что громадные перемены мелового периода могли быть вызваны только космической причиной. Правда, какой именно, он не указал. Но и такой неопределенный вывод требовал известной научной смелости. Ученые того времени не понимали, да и не хотели понять реальность влияния Космоса на жизнь человечества. «Космологическая причина» М. Голенкина получила подтверждение уже в наши дни. Так, например, ленинградский ученый М. Сенянинова-Корчагина объяснила усиление света в прошлом цикличностью активности Солнца, которая проявляется в регулярном появлении таких незаменимых для жизни растений факторов, как влага, тепло и освещенность. Однако другой ленинградский ботаник Н. Цвелев не согласился с выводами М. Сеняниновой-Корчагиной. Активность Солнца несомненно влияет на физико-географическую обстановку Земли. Но как сильно?

По мнению Н. Цвелева, «революцию» мелового периода может объяснить только гипотеза расширяющейся Земли, встав на позиции которой, легко можно реконструировать все события, некогда происшедшие на нашей планете…

Как считает ученый, в меловом периоде расширявшаяся Земля стала в течение многих миллионов лет расширяться значительно быстрее, чем раньше. Благодаря этому толщина и плотность атмосферы уменьшились, а вся вода, которая была к тому времени на планете, распределилась на большие поверхности. Земная атмосфера стала более прозрачной не только потому, что сделалась тоньше, но и потому, что в ней стало меньше водяных паров. На планете создалась обстановка, благоприятная для покрытосеменных, которые с пользой для себя ею и воспользовались. Такие «революции» случались в геологической истории не однажды, когда земной шар начинал увеличиваться в объеме с большей скоростью, что, как говорится, и требовалось в данном случае доказать…

КРУТИТСЯ, ВЕРТИТСЯ ШАР ГОЛУБОЙ…

Вращение Земли — одно из важнейших свойств нашей планеты. Вследствие се вращения происходит, как известно, не только смена дня и ночи, что регулирует всю биологическую жизнь планеты, но и видимое суточное движение небесных тел, а также множество различных процессов, идущих на Земле.

Предположение, что Земля вращается, возникло еще в древности. Изучением закономерностей ее движения занимались И. Кеплер и И. Ньютон, П. Лаплас и Ж. Лагранж, Л. Эйлер и А. Ляпунов. В настоящее время в мире действует широко разветвленная сеть обсерваторий, в том числе крупнейшая в нашей стране — Пулковская, в которых ведутся непрерывные наблюдения за вращением Земли, изменяемостью широт, движением полюсов. Велико значение получаемых в результате наблюдений параметров вращения Земли для решения многих проблем астрономии, геофизики, геодезии и картографии.

С тех пор, как стало известно, что Земля вращается вокруг своей оси, при всех астрономических наблюдениях и вычислениях допускалась гипотеза, не вызывающая никаких сомнений: вращение Земли равномерное, и ее никем не видимая ось нс изменяет своего положения по отношению к звездам. Само собой разумеется, что Земля принималась в этом случае за твердое тело.

Допущение твердости Земли и ее равномерного вращения означало, что координаты данного места на Земле (положение тела относительно других объектов) остаются неизменными. Дальнейшие астрономические наблюдения и позднее созданная теория вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной точки заставили отказаться от этих гипотез.

Сомнения в постоянстве скорости вращения Земли возникли после открытия Э. Галлеем в 1695 году векового движения Луны. Мысль о вековом замедлении вращения Земли под действием приливного трения впервые была высказана И. Кантом в 1755 году. Сомнения в неподвижности оси вращения Земли возникли у Л. Эйлера в 1758 году.

Прошло каких-нибудь сто лет и было выяснено, что Земля вращается неравномерно, что наблюдаются периодические, вековые и нерегулярные изменения скорости ее вращения и соответственно величины суток, а еще через пятьдесят лет некоторые параметры этих изменений удалось определить. С тех пор за неравномерностью вращения Земли стали проводить регулярные астрономические наблюдения.

Эти исследования, в частности, показали, что скорость вращения Земли меняется то в одну, то в другую сторону. Например, в прошлом веке вращение Земли замедлялось, а в первые десятилетия XX века это замедление прекратилось и сменилось ускорением. Происходят и внезапные кратковременные изменения скорости вращения.

Отчего это происходит? Какие силы то затормаживают, то раскручивают нашу планету?

На эти вопросы нет сегодня полного и точного ответа. «Следствие по делу» ведется давно и тщательно, собрано немало «свидетельских показаний» и «вещественных доказательств». Имеются «подозреваемые» и явные «соучастники», но для подтверждения подозрений недостает фактов. Что же касается выявляемых «соучастников», то не до конца установлена еще доля участия каждого из них в этой непростой проблеме…

Так, например, нужно сказать, что заметную роль в колебаниях скорости вращения Земли с периодами менее одного месяца играют земные приливы. Приливообразующая сила растягивает Землю вдоль прямой, соединяющей ее центр с центром возмущающего тела — Луны или Солнца. Моменты инерции сплющенной Земли больше, чем моменты инерции недеформированной шарообразной планеты. А поскольку момент импульса Земли, т. е. произведение ее момента инерции на угловую скорость, должен оставаться постоянным, скорость вращения сплюснутой Земли меньше, чем скорость недеформированной. При движении Луны вокруг Земли и системы «Земля — Луна» вокруг Солнца расстояние от Земли до Луны и Солнца меняется. Поэтому приливообразующая сила колеблется во времени, что в конечном итоге и вызывает неравномерность вращения Земли.

Приливные выступы постоянно перемещаются по земной поверхности вслед за Луной и Солнцем с востока на запад, т. е. в направлении, обратном суточному вращению Земли. Естественно, что при таком перемещении возникают силы трения, которые тормозят вращение Земли. Вторая причина заключается в том, что Земля вращается не как твердое тело, угловая скорость вращения всех точек которого от центра до периферии одна и та же. У Земли же угловые скорости точек тем меньше, чем ближе они к центру Земли. На границе перехода сравнительно твердой мантии к жидкому ядру скорость вращения должна измениться плавным скачком, вследствие чего между мантией и жидким ядром возникает сила трения, тормозящая вращение мантии. Расчеты показывают, что из-за этого сутки должны удлиняться на 0,003 секунды за столетие…

Разумеется, что лучше всего следствие вести по горячим следам. И такой случай представился относительно недавно. В феврале 1960 года директор Парижской обсерватории А. Данжон установил, что сразу же после регистрации яркой вспышки на Солнце было зафиксировано замедление вращения Земли на 0,85 миллисекунды в сутки, но затем, словно бы спохватившись, Земля стала стремительно наращивать свои обороты, сокращая длительность каждых последующих суток сразу на 3,7 миллисекунды.

Подозрение, павшее на солнечную активность, было проверено. Оказалось, что по данным, полученным за многие десятилетия, колебания интенсивности солнечной активности так или иначе отслеживаются скоростью вращения Земли. Но имеются и другие космические и земные факторы, которые тоже могут «проходить» по рассматриваемому делу.

Как известно, около 2 % всей воды на Земле находится в замерзшем состоянии (в основном в виде льда). Общая масса льда в современную эпоху равна 28,4 × 1018 килограммов: из них 90 % приходится на ледниковый щит Антарктиды, 9 % — на ледник Гренландии и менее 1 % — на все остальные горные ледники. Площади ледниковых щитов составляют: в Антарктиде 13,9 х 1012 квадратных метров, в Гренландии 1,8 х 1012 квадратных метров, горных ледников — 0,5 х 1012 квадратных метров.

Масса ледников во времени меняется значительным образом. Например, 12 000 лет назад растаял громадный ледниковый щит, покрывавший в четвертичном периоде почти всю Русскую равнину и значительные пространства Западной Европы и Северной Америки. Во время малого «климатического оптимума», который был около тысячи лет назад, ледниковый щит Гренландии имел значительно меньшую массу, чем ныне. Такое перераспределение влаги между Мировым океаном и ледниковыми щитами неизбежно сопровождается изменением момента инерции Земли и, в конечном счете, должно приводить к неравномерности вращения Земли.

Некоторое время назад группа крупных ученых выступила с идеей, что флуктуации скорости вращения нашей планеты обусловлены проникновением энергии солнечного ветра (например, во время магнитной бури), что и приводит к возрастанию скорости суточного вращения Земли.

Исследования последней четверти века показали, что одной из существенных причин сезонной неравномерности вращения Земли является атмосферная циркуляция. Известно, что в среднем атмосфера движется относительно земной поверхности в низких широтах с востока на запад (дуют восточные ветры), а в умеренных и высоких — с запада на восток (преобладают западные ветры). Момент импульса восточных ветров отрицателен, а западных — положителен. Если бы эти моменты были равны по величине, то они бы компенсировали друг друга. Однако подсчеты показывают, что момент импульса восточных ветров в несколько раз меньше, чем западных. Это обстоятельство и приводит в определенные моменты к изменению скорости вращения планеты.

Больше того, влияние атмосферы на вращение Земли можно оценить нс только в результате подсчетов момента импульса атмосферы, но и путем вычисления моментов сил, действующих на Землю со стороны атмосферы. К ним относятся, как известно, моменты сил трения ветра о подстилающую поверхность и момент сил давления на горные хребты, которые, подобно парусам, стоят на пути ветров. Зная суммарный момент сил, легко вычислить ускорения вращения планеты, по которым, в свою очередь, нетрудно рассчитать неравномерность вращения Земли.

Современные нерегулярные увеличения скорости вращения Земли связывают также с приближением и присоединением в далеком прошлом к нашей планете гипотетического второго спутника, который получил в честь древнеславянского божества имя Перуна. Рассматриваемая гипотеза объясняет их тем, что отдельные скопления плотных обломков Перуна после землетрясений приходят в движение и перемещаются к центру планеты со всеми вытекающими из этого последствиями.

Вполне понятно, что, когда наша планета затормаживает или ускоряет свое вращение, грозные силы инерции вызывают в земной коре упругие деформации (механические напряжения) или, другими словами, являются инициаторами возникновения перемещений. Эти перемещения, как считают геологи, определяют основные причины вздымания гор и создания низин, возникновения значительных землетрясений и активной вулканической деятельности. Кстати говоря, не только землетрясения, но и уровень Мирового океана; приливы и отливы; система теплых и холодных течений, то устремляющихся к полюсам, то к экватору; и, следовательно, погода и климат тоже зависят от неравномерности вращения нашей планеты.

Давно известно, например, что в Норвежском и Гренландском морях течение Гольфстрим ведет себя, как качающийся маятник. Сначала оно отходит к востоку, к берегам Норвегии, потом к западу, к берегам Гренландии. Это связано с неравномерным вращением нашей планеты. Так, если Земля вращается быстрее, льды подступают к берегам Исландии и Гренландии, а при снижении скорости вращения планеты деловитость этих районов существенно уменьшается.

Таким образом, период вращения Земли вокруг своей оси апериодически изменяется от различных причин. Уменьшение или увеличение скорости вращения нашей планеты, как оказывается, обусловлены и тесно взаимосвязаны с рядом некоторых глобальных явлений, к которым можно отнести, в частности, следующие: взаимодействие и эволюция системы небесных тел Солнце — Земля — Луна; смещение ядра Земли и явления конвенции в нем; конвективные перемещения вещества в земной мантии; сезонные перемещения водных и воздушных масс (например, явление Эль-Ниньо в Тихом океане, т. е. периодическое мощное потепление и изменение направления воздушных и морских течений в районе Южной Америки) и связанные с ними изменения центра масс и моментов инерции Земли; и, наконец, интенсивный вулканизм и мощные разрушительные землетрясения.

Большое значение в данном случае, как было установлено, имеют и изменения величины магнитного поля Земли. Ведь Земля — гигантский магнит. Причем, вращающийся магнит! Английский ученый К. Ранкорн считает, что изменения земного магнитного поля индуцируют электрические токи в мантии. Хотя мантия — довольно слабый проводник, но сила таких токов достаточна, чтобы вызвать вращающийся момент, способный ускорить или замедлить движение мантии, а тем самым и планеты в целом. Проведенные специальные исследования установили, что кривые изменения скорости вращения нашей планеты по времени и соответствующие кривые изменения ее магнитного поля совпадают.

Здесь, правда, нет ясности — где причина, а где следствие. Вполне возможно, что и величина «моментного» поля, и скорости вращения Земли суть следствие какой-то одной причины. А какой именно — это уже совсем другой вопрос. Здесь также нет однозначности, но имеются различные гипотезы.

Достаточно хорошо, например, известно такое направление современной науки о Земле, как палеомагнетизм. Оно основано на том, что ферромагнетики, т. е. крошечные частицы магнитных минералов в горных породах, способны частично сохранять приобретенную намагниченность после прекращения действия магнитного поля. Намагниченность ферромагнетиков зависит от величины намагничивающего поля и от внешних условий, среди которых наиболее существенным фактором является температура. Так породы, излившиеся на поверхность Земли при температуре более 800° и остывшие в геомагнитном поле до обычных (атмосферных) температур, приобретают термоостаточную намагниченность, которую не разрушают действующие в последующем магнитные поля.

Таким образом, по остаточной намагниченности природных ферромагнетиков можно судить об истории магнитного поля Земли в прошлом. И судить не только о его величине, но и о направленности магнитных силовых линий, т. е. о месторасположении магнитных полюсов Земли.

Да, именно о местах нахождения магнитных полюсов! Дело здесь в Том, что палеомагнитологи столкнулись с фактом, который сначала казался многим из них невероятным. Действительно, может ли быть, чтобы магнитная ось Земли периодически «переворачивалась», и там, где недавно находился Северный полюс, появлялся Южный и наоборот? И так сотни, а может быть, и тысячи раз за время существования нашей планеты. Такие повороты земного магнитного момента на 180° (его переполюсовки или инверсии) происходили через различные, совершенно случайные промежутки времени. За последние 76 миллионов лет такие переполюсовки происходили более 170. Последний подобный случай был тысяч лет назад.

Согласно гипотезе американских ученых Штеенбека и Хэлмиса, объясняющей механизм инверсий, Земля должна состоять из твердого круглого ядра, вращающегося внутри сферической оболочки. Слои вещества между ядром и оболочкой создают трение, одинаковое во всех направлениях. Подобное вращение недостаточно устойчиво, и систематические возмущения, отклоняющие ось ядра, накапливаются. В результате ядро периодически теряет устойчивость и быстро (в геологическом масштабе времени) переворачивается на 180°. После очередной инверсии восстанавливается осевое дипольное поле с измененной полярностью.

Имеются, конечно, и другие версии, объясняющие природу инверсий. По мнению некоторых ученых, «спусковым курком», вызывающим инверсию земных полюсов, могут являться… падения на поверхность Земли крупных метеоритов. В 1989 году американские ученые Р. Мюллер и Д. Моррис выработали механизм взаимосвязи между этими природными явлениями.

Столкновения нашей планеты с небесными телами, а также сопровождающие их с небольшим сдвигом по времени мощные вулканические извержения способны, считают Мюллер и Моррис, выбрасывать в атмосферу столько пылевых частиц, что солнечные лучи почти не достигают земной поверхности. Это приводит к наступлению похолоданий: в полярных районах возникает и увеличивается площадь ледяных шапок, и центр масс нашей планеты смещается…

Известно, что чем большая часть массы вращающегося тела располагается около его оси вращения, тем быстрее само вращение. Так, например, фигуристы, решив ускорить свое вращение, всегда прижимают руки к туловищу. Нечто подобное происходит и с Землей, когда скопления превратившейся в лед воды сосредоточиваются у се полюсов, где ось вращения выходит на поверхность.

Дальше происходит следующее… Жидкие части земных недр не прикреплены к твердой оболочке, поэтому ускорение вращения не может охватить все ядро одновременно. Другими словами, когда литосфера и мантия уже «разогнались», трение и электромагнитные силы начинают «тянуть» за собой внешние слои жидкого ядра Земли, но более глубокие ею слои отстают от этих процессов, причем такое отставание может затягиваться на десятки и даже сотни лет.

Авторы данной версии считают, что именно такой механизм вызывает изменения магнитного поля Земли: вариации скорости вращения порождают хаотические движения в жидких слоях и тем самым ослабляют геомагнитное поле. Когда же в ядре воссоздается равномерное вращение с большой скоростью, магнитное поле снова увеличивается. Но поначалу его направленность является крайне неустойчивой, и Северный магнитный полюс может поменяться местами с Южным.

Р. Мюллер и Д. Моррис убеждены, что большинство инверсий магнитного поля Земли объяснимы перечисленными выше причинами. Заметим, что такие обращения магнитных полей, вероятно, свойственны всем планетам Солнечной системы, у которых подобные поля имеются.

Рассмотрим такое обстоятельство… По данным, полученным космическим аппаратом «Вояджер-2», американские ученые сделали вывод о том, что магнитное поле Урана в настоящее время находится в стадии полной перестройки, которая должна завершиться перемещением Южного полюса этой планеты на место Северного и наоборот. Другими словами, на Уране на наших глазах идет инверсия. Хотя по геологическим масштабам времени такой процесс происходит довольно быстро, наблюдать его ученым Земли никогда ранее не приходилось. Поскольку к сегодняшнему дню учеными предложены вполне достоверные гипотезы, объясняющие крупнейшие биологические катастрофы на Земле в прошлом именно явлением инверсии, чрезвычайно важно было бы проследить за изменениями в климате и атмосфере Урана, связанными с обращением магнитного поля этой планеты.

Ученые располагают сведениями о том, что в 20-е годы нашего века увеличение скорости вращения Земли сопровождалось серией катастрофических землетрясений в Японии, Португалии, Северной и Южной Америке. В конце 60-х годов аналогичное изменение скорости вращения нашей планеты совпало с мощными землетрясениями, прокатившимися по Тихоокеанскому побережью Южной Америки В общей сложности земное магнитное поле в перечисленных случаях изменялось всего лишь на несколько процентов. Вполне закономерно возникает вопрос: чего же следует ожидать, если оно изменится очень сильно или, например, произойдет переполюсовка?

В одной из своих многочисленных книг известный популяризатор достижений астрономии Ф. Зигель писал: «Примечательно, что во время «переполюсовки», судя по ископаемым остаткам животных и растений, происходили резкие скачки в эволюции биосферы. Исчезали одни виды животных, уступая другим. Возможно, что эти скачки были вызваны временным ослаблением и даже исчезновением (перед очередной инверсией) того магнитного экрана, роль которого выполняет магнитное поле Земли. Во время инверсии космическая корпускулярная радиация беспрепятственно достигает Земли и, возможно, губительно действует на генетический аппарат живых организмов, что ведет к их вырождению…»

В этой связи большой интерес для нас представляет статья доктора физико-математических наук В. Головкова «Память о катастрофе», в которой автор пишет: «Рассмотрим палеомагнитную шкалу за последний миллион лет. Это наиболее достоверные сведения, которыми располагают сейчас магнитологи.

Периоды, когда геомагнитное поле меняло свое направление, очень малы в масштабе этой шкалы. Но если «растянуть» масштаб, то можно проследить изменения поля и в период инверсии. Это время не так уж и мало, оно охватывает 10–20 тысяч лет и характеризуется уменьшением величины геомагнитного поля в несколько раз. Каковы же должны быть изменения скорости вращения Земли за это время и каковы проявления тектонической активности?! Из всего сказанного следует, что время инверсии — это время катастроф, для которых характерна тектоническая активность, в десятки и сотни раз превышающая современную».

В последнее время внимание палеомагнитологов привлекает и такое явление, как «экскурсы» (или «эпизоды»). В начале «экскурсы» считали просто-напросто ошибками в палеомагнитных данных, но с накоплением информации оказалось, что это реальное явление, многократно происходившее в истории Земли. «Экскурсы» — это очень короткие, в геологическом масштабе времени, короче десяти тысяч лет, изменения магнитного поля. В данном случае происходит резкое, практически мгновенное изменение поля, вплоть до перемены его полярности, т. е. до выхода полюса в противоположное полушарие, но окончательной переполю-совки не происходит — через определенное время полюс возвращается назад.

Итак, новые взгляды на природу вращения нашей планеты позволяют объяснить ряд глобальных процессов и явлений, в том числе и катастрофического характера, происходивших как на поверхности Земли, так и в земной коре в прошлом. Но где гарантия, что нечто подобное может произойти и в наше время?.. Да, крутится, вертится шар голубой…

ЗЕМЛЯ В ТУМАНЕ ТАЙН И ЗАГАДОК

Этот раздел о некоторых загадках, гипотезах и предположениях, связанных с нашей планетой. Подобраны они совершенно произвольно, взаимосвязи прямой между ними нет, хотя все они несут определенную смысловую нагрузку: показывают и свидетельствуют о необычности, самобытности нашей Земли. Некоторые из приведенных здесь материалов могут показаться несколько ненаучными, и автора можно заподозрить в легкомыслии, поскольку он занимается столь «несолидными» гипотезами или даже домыслами…

Ответ будет однозначным: тайны нужны, более того, необходимы науке. Потому, что именно нерешенные проблемы, неразгаданные загадки заставляют людей искать, познавать непознанное, открывать то, что не удалось открыть предыдущим поколениям ученых и исследователей…

Д-ВОЛНЫ —

ИЛЛЮЗИЯ ИЛИ РАЗГАДКА?

В очередной раз человечеству брошен вызов. Руины сахалинского Нефтегорска и японского города Кобе требуют от нас ответа: сможем ли мы приблизиться к пониманию спусковых механизмов сильных землетрясений, научимся ли их прогнозировать или будем жить в вечном страхе перед возможными катаклизмами?..

Ученые считают, что в принципе такой прогноз может быть сделан, но достаточно надежных и универсальных методов для этого пока нет. Поэтому каждая новая идея в этом направлении вызывает значительный интерес у специалистов, особенно если она неожиданна и изящна, как гипотеза Д-волны, выдвинутая научным сотрудником Института прикладной математики им. М. В. Келдыша, доктором технических наук Ш. Губерманом.

Понятно, что прогноз землетрясений должен указать три основные характеристики — силу, место и время. Без первою или второго прогноз теряет смысл, но без третьего он вообще никому не нужен. Абсолютно точные предсказания каждой из этих характеристик сделать очень трудно, и поэтому сейсмологи вынуждены руководствоваться своеобразным «правилом неопределенности»: чем менее точен прогноз места землетрясения данной силы, тем точнее должен быть прогноз времени.

Различают два подхода к прогнозу землетрясений. Первый исходит из предположения, что землетрясение определяется локальными тектоническими условиями, а другой — что их причины глобальны (изменение скорости вращения Земли, влияние активности Солнца или гравитационных полей планет и т. д.). Новая гипотеза совмещает оба подхода, утверждая: энергия для будущих землетрясений накапливается в ходе местных подземных процессов, а «спусковым механизмом» служит медленно распространяющаяся по земному шару особая волна, которую автор и назвал Д-волной. Эта гипотеза позволяет, с одной стороны, анализируя местную тектоническую ситуацию, делать прогноз координат будущих землетрясений, а с другой стороны, рассчитав движение Д-волн, получить «расписание» подземных бурь на многие годы вперед.

Вообще говоря, это не первая попытка установить связь между землетрясениями, последовательно происходящими в разных местах, но раньше ни одна из предлагаемых теорий не находила подтверждений. В частности, изучение экспериментальных материалов опровергло предположение о том, что каждое землетрясение порождает «сейсмическую волну», которая, добравшись до других очагов, вызывает новые землетрясения. В то же время удалось выявить «цепочки землетрясений», идущих вдоль разломов с постоянной своей скоростью (от 20 до 100 километров в год).

Ш. Губерман предложил иное объяснение: землетрясения вызываются одной и той же волной, движущейся по всей Земле со скоростью 16,6 километра в год. Однако, учитывая, что фронт волны пересекает разломы под разными углами (от 0° до 90°), землетрясения распространяются по-разному — тем быстрее, чем меньше этот угол. Подмеченная закономерность и подтолкнула Ш. Губермана к разработке нового метода прогноза. Ход его рассуждений был следующим…

По планете движется Д-волна, скорость которой не зависит от долготы и широты, а также геологических особенностей региона. С этой точки зрения Земля представляет собой однородный шар, на котором имеется только две точки — Северный и Южный полюсы, отличающиеся от всех других. Следовательно, только этим двум точкам можно приписать роль источников Д-волн: от полюсов они и расходятся, добираясь до экватора за 600 лет и до противоположного полюса — за 1200 лет.

В какой момент и почему рождаются Д-волны? Автор гипотезы предполагает, что при сильном землетрясении, когда оно превышает 8 баллов по шкале Рихтера, на Земле смещаются значительные массы горных пород, изменяется и скорость ее вращения вокруг своей оси. Вот в этот момент и рождаются на полюсах две Д-волны, движущиеся навстречу друг другу. И еще одно предположение: сильные землетрясения случаются там, где накопились значительные тектонические напряжения, и только тогда, когда в этом месте встречаются две Д-волны.