Минуле нашої Землі

Земля как планета существует давно. Современная наука определяет ее возраст, по крайней мере с того времени, когда она покрылась твердой корой, в 3—4 млрд. лет. Жизнь на Земле зародилась, по-видимому, 800—1000 млн. лет назад. Следы существования первобытного человека обнаруживаются в напластованиях пород, возраст кото­рых около 500 тыс. лет, но история науки насчитывает приблизительно 3 тыс. лет.

Жизнь человека, и особенно период, когда зародилась и стала развиваться наука, по сравнению с возрастом Земли представляется лишь мгновением, и можно только восторгаться человеческим разумом, который за такое ко­роткое время сделал столь много открытий для познания окружающего мира, нашей планеты, а теперь и космоса. Вместе с тем не приходится удивляться, что до настоящего времени еще нет единой, полностью доказанной теории о происхождении Земли, как и других небесных тел, а высказывается лишь ряд гипотез.

Согласно гипотезе Канта—Лапласа, большинство уче­ных (академики В. Г. Фесенков, В. А. Обручев и др.) считали, что Земля, как и другие планеты, отделилась от Солнца в процессе его сжатия и вращения в огненно раскаленном газообразном состоянии. Много таких раска­ленных шаров на небе мы теперь видим в ясную ночь и на­зываем их звездами. Ярко светящейся звездой была и наша Земля, вернее, не звездой, а маленькой звездочкой: ее величина в тысячи и миллионы раз меньше большинства тех звезд, которые мы видим на небе. Например, Земля меньше Солнца, которое является современной звездой, в 1 млн. 300 тыс. раз (рис. 3).

Сравнительная величина Земли и Солнца

Остывание Земли. Вот как описывает эту стадию акаде­мик В. А. Обручев: «Так или иначе, но Земля первона­чально должна была представлять клубок раскаленных газов, постепенно сгущавшийся в жидкость; при этом происходило стяжение наиболее тяжелых элементов к центру образовавшегося жидкого шара, а более легкие оставались на его поверхности…

Расплавленный шар Земли постепенно остывал с по­верхности, и жидкость должна была переходить в твердое состояние, покрываться коркой, состоявшей из соедине­ний более легких элементов. Эта корка сначала была очень тонкая и беспрерывно разрывалась то тут, то там под на­пором газов и паров, выделявшихся из расплавленной массы. Но постепенно она крепла, нарастая снизу благо­даря затвердеванию более глубоких слоев и сверху — благодаря застыванию разлившейся по поверхности лавы при прорывах корки».

Извержение вулканов. Остывание Земли не закончилось и теперь. В этом нас убеждают наблюдения в шахтах, где добывают каменный уголь, золото и прочее, а также в бу­ровых скважинах для добычи нефти. Оказывается, что с некоторой глубины (в разных местах земного шара от 1 до 40 м) температура земных слоев непрерывно повы­шается — примерно на 1° при опускании в землю на 33 м. Это приводит к тому, что в глубоких шахтах из-за чрез­мерной жары работа становится невозможной. По этой причине некоторые шахты закрываются, хотя в них еще содержится много полезных ископаемых. Так, в США, в штате Невада, пришлось прекратить работу в ряде шахт для добычи золота: на глубине около 2 тыс. м температура в них достигает 56° С и более.

Подсчитано, что в земных слоях на глубине 100 км температура 1400°, а на глубине 500 км—1800°. При такой температуре на поверхности Земли плавятся все мине­ралы.

Однако внутри Земли на больших глубинах все слои испытывают высокое давление — в десятки и сотни тысяч атмосфер, а в центре оно достигает 2—3 млн. атм. При таком давлении все слои находятся в сильно сжатом состоянии, вследствие чего плавление их задерживается; поэтому трудно с достоверностью предугадать, в каком физиче­ском состоянии — в твердом, жидком или газообразном — они находятся. Ясно одно: на глубине 100—170 км под твердой корой местами залегает расплавленная магма, насыщенная раскаленными парами и газами. Иногда эта расплавленная масса и раскаленные пары прорывают земную кору в наиболее тонких ее местах или чаще там, где в коре есть трещины, и огненным жидким потоком, выбра­сываются на поверхность Земли. В месте извержения вул­кана поверхность вспучивается. Вокруг кратера вул­кана, через которое прорвалась лава, постепенно накапли­вается выброшенный из недр Земли материал, из кото­рого образуются вулканические горы.

Подобных гор и сейчас много на Земле. Некоторые из них давно, но, может быть, временно «погасли» и больше не выбрасывают лаву. Таковы, например, высочайшие горы Кавказа — Эльбрус, Казбек, Арарат. Другие и те­перь постоянно дымятся и время от времени извергают из своих глубин раскаленные камни, пары и пепел. В 1906 г. было одно из сильнейших извержений Везувия. В марте 1944 г. извержение повторилось. Лава из вул­кана широкой рекой с быстротой до 200 м/час устремилась по северному склону горы, сжигая леса и сады, разрушая встречные населенные пункты — деревни Сан-Себастьяно, Массо ди Соммаро, Черкола и Поллена (рис. 4).

Извержение вулкана Везувий

Лава, сжигающая все на своем пути, застынет, со вре­менем превратится в почву и покроется зеленью лесов и полей.

Частые и сильные извержения вулканов бывают в тех местах, где морское дно особенно глубоко (5—10 км), а земная кора тонка и изобилует трещинами, например на многих островах Тихого океана. Так, в Японии в 1923 г. произошло извержение вулкана Фудзияма, сопровождав­шееся сильнейшим землетрясением. Оно причинило неис­числимые бедствия населению.

В нашей стране в настоящее время вулканическая дея­тельность отмечается лишь на Камчатке и Курильских островах (рис. 5).

Вулкан “Сопка Авачинская” на Камчатке

Извержения вулканов почти всегда сопровождаются колебаниями суши. Причиной их бывают взрывы паров в глубине вулканического канала.

Еще чаще землетрясения отмечаются в тех случаях, когда расплавленные массы земли (магма) не прорываются наружу, а, напирая на земную кору, лишь приподнимают ее, внедряются в нее по трещинам, в которых позже и застывают. Такие участки невылившейся магмы, затвердев­шие внутри земной коры, называют лакколитами (что значит «местный камень»). Позже, при разрушении земной коры водой и ветром, лакколиты могут оказаться в виде горы на поверхности суши. Лакколитовые горы есть и у нас — на Северном Кавказе, около Пятигорска, в Крыму и в некоторых других местах (рис. 6).

Лакколит Кучук-Аю

В настоящее время извержения вулканов сравни­тельно редки. В начале же остывания Земли кора ее была тонка. В одном месте она застывала, в другом рушилась и. проламывалась под напором расплавленной магмы. Лишь постепенно кора становилась толще, твердела, и Земля (с поверхности) превращалась в каменный шар, на котором высились многочисленные вулканы.

Всего на Земле насчитывается около 476 действующих вулканов и 1500—2000 временно или навсегда погасших.

Образование складчатых гор и землетрясения. Боль­шинство гор на Земле, однако, не вулканического про­исхождения. Они произошли от обвалов и сбросов земной коры, от сморщивания ее: внутренние слои Земли остывали и уменьшались в объеме. В силу этого земная кора, которая в ряде случаев как бы плавает на расплавленной магме, в одних местах оседает, в других приподнимается, вспучивается. Опускавшиеся и поднимавшиеся участки суши давили на соседние слои, смещали их на десятки и сотни километров, сморщивали, сжимали их, иногда опрокидывали. Поверхность Земли покрывалась морщи­нами, складками, как покрываются складками высыхаю­щее яблоко, апельсин. Такие, или, вернее, похожие назем­ные, складки можно получить и искусственно. На рис. 7, А мы видим горы, полученные А. Фавром. Он уложил на доску влажные разноцветные слои глины, а затем сжал их с боков. Слои частично потрескались, местами опу­стились, в других местах, наоборот, вспучивались и обра­зовали нечто похожее на горную цепь.

Горы

Складчатые горы не похожи на вулканические. Обычно они располагаются многими рядами, постепенно сни­жаясь до уровня плоской земли (рис. 7, В).

Большинство современных гор на Земле складчатого и сбросового происхождения. Таковы Уральские и Крым­ские горы, большинство гор Кавказа, Карпаты, Альпы и Пиренеи в Европе, Тянь-Шань, Гималаи и другие горы в Азии.

Сбросы и сжатия слоев Земли, а также вулканическая деятельность сопровождаются землетрясениями. Как из­вестно, в 1966 и 1967 гг. серия землетрясений наблюдалась в Узбекской ССР, в районе Ташкента.

В последние годы сильные землетрясения произошли в Южной Америке (Перу), Югославии, Турции, СССР (в Дагестане, Узбекистане, Таджикистане, Киргизии).

Мы кратко изложили происхождение нашей планеты по работам ученых, которые предполагают, что Земля’ в отдаленные времена отделилась от Солнца в форме раска­ленного газа и впоследствии остывала. В доказательство правильности этой теории обычно приводят следующий факт: Земля, как это точно доказано, состоит из тех же веществ (элементов), что и Солнце.

Однако, как уже было отмечено, единства взглядов по этому вопросу в науке нет.

С 1943 г. академик О. Ю. Шмидт и его сотрудники раз­работали совершенно иную теорию происхождения Земли и других планет нашей Солнечной системы. По мнению О. Ю. Шмидта, Земля, как и другие планеты, произошла от сгущения материи, находившейся в мировом про­странстве в виде пыли и каменистого материала (метеори­тов). Через «облако» такой раздробленной материи про­шло Солнце, захватило (притянуло) часть этой материи и увлекло ее за собой. Рой метеоритов и пыли стал вра­щаться вокруг Солнца, причем раздробленные частицы взаимно притягивались. Массовое объединение (слипание) пыли и метеоритов, постоянно нарастая во времени, при­вело к образованию планет. Происшедшие таким обра­зом планеты, в том числе и Земля, по учению Шмидта, были первоначально холодными. Температура Земли за счет тепла, получаемого от Солнца, в среднем не пре­вышала 4° С. Разогревание внутренних слоев, близких к поверхности, произошло впоследствии, продолжается оно и теперь. Причина этого — распад в толще Земли ато­мов таких веществ, как уран, радий, торий и др. Так, уран, распадаясь, переходит в радий и гелий. Гелий дальнейшим изменениям не подвергается; радий же, разрушаясь, по­степенно переходит в атомы гелия, радона и свинца. Про­цесс распада сопровождается выделением огромных масс тепловой энергии, за счет которой подповерхностная толща Земли мощностью 70—100 км разогревается до 1200—1500°. Происходит расширение, а иногда и плавле­ние разогретых слоев, что в свою очередь приводит к горо­образованию, к вулканическим явлениям.

Гипотезу о радиоактивном происхождении земного тепла кроме О. Ю. Шмидта высказывали академик А. Д. Архангельский, Дж. Джоли и др. Однако этот источник тепла не исчерпывает всего тепла внутренних слоев Земли. Так, радиоактивные явления заметно про­являются и сопровождаются выделением в земной коре тепла до глубины 70 или самое большее 100 км, тогда как слои расплавленной магмы, питающие деятельность вул­канов, залегают, по заключению академика А. Н. Зава­рицкого, на глубинах около 150 км. В этих, как и в более глубоких слоях до центра Земли, тепло, по-видимому, осталось от древних времен, когда Земля была огненно расплавленным шаром.

Добавочными источниками тепла в земной коре служат также химические реакции, происходящие при взаимо­действии некоторых составных частей земной коры между собой, и в результате которых выделяется тепло.

Обе теории о формировании поверхности Земли объясняют происхождение гор и других перемещений на зем­ной поверхности сменами температур в земной коре и в подстилающих ее слоях.

Существенное различие этих теорий заключается в том, что, согласно учению А. П. Павлова, В. А. Обручева, В. Г. Фесенкова и других, главная причина горообразо­вания — потеря земным шаром тепла, полученного им когда-то от Солнца, а вместе с этим уменьшение объема Земли и подвижка отдельных ее слоев. По теории Дж. Джоли, А. Д. Архангельского, О. Ю. Шмидта и дру­гих ученых, земной шар во времени не только не охлаж­дается, но, наоборот, испытывает периодическое и непре­рывное нагревание за счет распада радиоактивных ве­ществ, черпая в этом энергию для горообразования и дру­гих перемещений в земной коре.

В заключение отметим интереснейшие исследования советского ученого В. А. Амбарцумяна, который открыл «молодые» звезды, образовавшиеся сравнительно недавно. Он наблюдал их в звездном скоплении Млечный Путь, которое в ясную ночь видно на небе широко раскинув­шейся серебристой полосой. Амбарцумян предположил, что процесс образования новых звезд в пределах Млеч­ного Пути наблюдается и в наше время. Значит, звезды — это не вечные, неизменные явления: они образуются и изменяются согласно законам развития материи, рассеян­ной в мировом пространстве.

Нельзя не упомянуть и о чрезвычайно важном для по­знания Вселенной открытии, сделанном английскими астрономами на Мюллардовской радиоастрономической обсерватории в Кембридже в 1967 г. Они обнаружили кос­мический радиоисточник, сигналы от которого длительно­стью порядка несколько сотых секунды улавливались с весьма правильной периодичностью. Вскоре на той же обсерватории были открыты во Вселенной еще три радио­источника. Их, исходя из характера радиоизлучения, назвали «пульсарами» (от слов «пульс», «пульсировать»). Было весьма заманчиво принять их за сигналы какой-то разумной цивилизации, неимоверно удаленной от нашей планеты, но ищущей общения с себе подобными разум­ными существами. Однако последующие наблюдения астрономов по ряду показателей не подтвердили этой гипотезы.

К настоящему времени во Вселенной известно уже 27 пульсаров. В нашей стране впервые пульсар был открыт в декабре 1968 г. группой исследователей под руковод­ством доктора физико-математических наук В. В. Витке­вича. Этот пульсар получил название «РРО943».

Характер расположения пульсаров по небесному своду говорит о том, что они довольно малочисленны. Большая их часть сосредоточена в узкой полоске неба вдоль средней линии Млечного Пути, концентрируясь к созвездию Стрельца, где находится центр Галактики (рис. 8).

Пульсар из созвездия Стрельца

Большинство астрономов, изучающих пульсары, отож­дествляют их со старыми звездами, просуществовавшими миллиарды лет. Эти звезды (нейтронные звезды) за долгую жизнь израсходовали свое основное ядерное горючее — водород. Вследствие этого под действием гравитации они должны катастрофически сжаться и уплотниться до плот­ности атомного ядра, превращаясь в «ядерную каплю» с ра­диусом в несколько километров, обладающую свойством излучать радиоимпульсы. Эти сигналы и были пойманы английскими астрономами.

Дальнейшее изучение пульсаров обещает открытие чрезвычайно важных новых закономерностей в вечном движении и развитии Вселенной.

Образование изверженных горных пород. Застывшая внутри Земли магма и изверженная (излившаяся) на по­верхность лава образуют различные горные породы, состоя­щие из отдельных минералов. Эти породы называются изверженными горными породами, первичными, или мас­сивно-кристаллическими. К ним относятся и все те породы, которые образовались в процессе остывания Земли. В том случае, когда магма застывает медленно при высоких температурах, образуется изверженная горная порода с зернисто-кристаллической структурой (рис. 9). В такой породе ясно видны отдельные составляющие ее минералы. Эти породы образовались в процессе первоначального затвердения земной коры, а также при остывании магмы внутри разогретых земных слоев. Породы такого происхож­дения называют глубинными.

Схема расположения изверженных, жильных и глубинных пород

В результате быстрого остывания лавы на поверхности Земли, что может наблюдаться при современной вулка­нической деятельности, образуются стекловатые породы, в которых отдельные минералы трудноотличимы. Эти породы называют вулканическими. Таковы липариты, тра­хиты и др.

Всем известен гранит. Гранитные окатанные глыбы и мелкие камни часто встречаются на полях в средних и особенно в северных областях Европейской части СССР и причиняют много забот земледельцу. В Финляндии из него сложены целые горы. Гранит и есть изверженная горная порода, образовавшаяся из застывшей магмы. В граните, как в глубинной горной породе, легко различить три главные составные части, три минерала: белые, желтова­тые или мясо-красные крупинки — полевой шпат; темные и светлые пластинки, иногда отделяемые иглой, — слюда и стекловидные бесцветные или желтоватые зернышки — кварц. К изверженным горным породам принадлежат сие­ниты, диориты, андезиты, базальты и др.

• ← Вступ
• Вивітрювання →