Капли девонского дождя

Ну, а если тело «погружено» в твердую среду?

Вопрос бессмысленный, не так ли? Какое же «тело» способно погрузиться в твердую среду? Нырни-ка в твердый камень, или металл, или вообще во что-нибудь твердое! Сразу пройдет охота задавать глупые вопросы.

А вопрос вовсе не глупый.

Возьмите кусок твердой смолы. Положите на него тяжелый металлический шар. Пройдет некоторое время, и вы увидите: твердый шар очень медленно, но неуклонно тонет в твердой смоле.

Закону Архимеда подчиняются и жидкости, и газы, и твердые тела. Любые твердые тела. Потому что достаточно тяжелый шар будет погружаться не только в твердую смолу, но и в лед (настоящий кристаллический минерал!) и во всякое другое вещество. Потому что, как доказано многими опытами, любое твердое тело становится пластичным или даже начинает течь при больших давлениях или за очень долгий срок.

Но это, как говорится, присказка. Сказка будет впереди. Применяя закон Архимеда к твердым телам, мы сможем в конце концов прийти к выводам поистине сказочным.

История эта началась в середине прошлого века у подножия Гималаев. Здесь английская экспедиция замеряла отклонения отвеса.

Результаты измерений получались подозрительными. Гималайские горы притягивали к себе отвес значительно слабее, чем можно было ожидать, учитывая приблизительно массу гор. Как будто в горах вес земной коры меньше, чем на равнинах!

В начале нашего века к загадке «легких гор» прибавилась загадка «тяжелых океанов». Измерения, проведенные на кораблях и подводных лодках, показали, что частота колебаний маятников на континентах и в океанах почти одинакова.

Плотность земной коры в 2,8 раза больше, чем плотность воды. Значит, вес земной коры в районе континентов значительно больше, чем в океанах. Почему же этого «не желают замечать» маятники? Ведь чем сильнее притяжение земли, тем «тяжелее» маятник, тем медленнее он качается. (Подобное замедление качания железного шарика можно наблюдать, если подвести под этот маятник магнит.)

Поиски ответа на этот вопрос привели геологов к обоснованию принципа изостазии (равновесия).

Согласно этому принципу земная кора «плавает» на более тяжелой мантии Земли, как айсберг на воде.

Плотность льда составляет 0,9 плотности воды. Поэтому, в соответствии с законом Архимеда, 0,9 всего айсберга погружено в воду. Если высота айсберга над водой 10 м, значит под водой — 90 м.

Таким же образом погружены в мантию и участки земной коры (плотность их составляет приблизительно 0,9 плотности мантии). Чем выше вздымаются на поверхности Земли горные страны, тем глубже уходят их «корни» вглубь, тем толще в этом месте земная кора.

Под океанами земная кора тонка, но это уравновешивается тяжестью глубинного вещества, мантии, подступающего близко к поверхности.

Сравнительно недавно были получены факты, подтверждающие принцип изостазии. Сейсмическими исследованиями удалось достаточно точно определить толщину земной коры в разных странах. Оказалось, что под горными системами Гималаев, Тянь-Шаня, Тибета земная кора погружена в мантию на 70 км. В районе Кавказа — на 50 км. В Западной Европе — на 26 км, в Северной Америке — на 30 км.

А в Тихом океане слой «коры» совсем тонок — 8 км, в Атлантическом — 16 км, в Северном Ледовитом — 18 км.

Мощные глыбы материков глубоко погружены в плотную, очень вязкую мантию.

Из физики нам известно, что металлическая пластинка, плавающая на ртути, как бы продавливает ее, прогибает (то же происходит с иголкой, лежащей на поверхности воды: ее удерживает сила поверхностного натяжения жидкости).

Нельзя ли подобным прогибом мантии по краям материков объяснить странное расположение океанических впадин? Вслед за мантией прогнется и нетолстый слой земной коры на границе океанов и материков. Земная кора здесь будет неустойчивой, подвижной. По трещинам-разломам станут подниматься на поверхность глубинные расплавы.

Как будто все совпадает. Возле впадин, как известно, расположены области, подверженные частым землетрясениям и извержениям вулканов.

Так ли все просто в действительности?..

Представьте себе Северный Ледовитый океан. Необозримое ледяное поле с плоскими равнинами, холмами и причудливыми горами — вершинами айсбергов. Как бы ни было велико ледяное поле, как бы прочно ни было спаяно воедино, ему не избежать движений и изменений.

Выпадение осадков приводит к оседанию участков льда; таяние и испарение — к всплыванию. Вращение Земли, притяжение Луны и Солнца (приливы и отливы), подводные течения, воздушные потоки непрестанно тревожат лед. Он пучится, лопается с грохотом, медленно перемещается. В одних местах ледяные глыбы сталкиваются. В других от сил растяжения они расползаются, и порой по трещинам изливаются на белую поверхность льда темные воды океана.

Так живет океан, скованный льдом.

Если промчаться над ним в космической ракете, он предстанет застывшим, мертвым, недвижным.

Ученые, дрейфующие на льдинах среди заснеженных полей и гор, прекрасно знают неспокойный, а подчас и крутой нрав Ледовитого океана.

Жизнь земной коры удивительно похожа на жизнь Ледовитого океана.

Движения поверхности Земли происходят в тысячи раз медленнее, чем движения ледяных массивов океанов. Нам, в немногие десятилетия нашей жизни, каменный покров Земли кажется застывшим. Геологам, в воображении своем охватывающим миллионы столетий, Земля предстает подвижной, неспокойной, живой.

Нет, не только геологам. Вот что сказал английский поэт Теннисон еще в XIX веке:

Холмы и горы — тень одна,

Свой облик изменить спешит она.

Твердыня всех материков

Едва ль прочнее формы облаков.

Каменные ковчеги

Материки торчат из океанов, как прочные крепости. На приступ их непрестанно идут, разбиваясь вдребезги, толпы волн — бесчисленная армия.

Неспокойная вода издавна считается символом непостоянства. С материками, с твердью земной связано представление об устойчивости, незыблемости.

В 1910 году вышла книга геофизика Вегенера, посвященная необычной гипотезе.

Гипотеза звучала как легенда: сминая или растягивая тонкую пленку земной коры, покрытую водами всемирного океана, подобно непомерным ковчегам, торжественно плывут материки — с их горами, реками, морями, растениями, животными…

Гипотеза Вегенера вызвала множество споров. Она казалась «слишком красивой» для того, чтобы быть правильной. Она просто ошеломила многих ученых (хотя сразу же у нее появились и сторонники в разных странах).

Одно время казалось, что идея Вегенера будет полностью опровергнута. Однако теперь, с учетом новейших научных данных, она выглядит все более и более убедительной.

1. Даже при беглом взгляде на карту мира можно заметить, что очертания материков странным образом повторяют и дополняют друг друга. Материки — словно осколки единого, ныне раздробленного массива.

2. Если судить на основании принципа изостазии, в плавании материков нет ничего удивительного. Почему бы под влиянием центробежных сил, возникающих при вращении Земли от притяжения Луны или Солнца, благодаря глубинным течениям в мантии, им не передвигаться горизонтально?

3. В отдаленные геологические эпохи растительность и животный мир Америки, Африки и Австралии был почти одинаковым. Значит, материки как-то сообщались между собой. Обнаружено немало сходных черт и в геологическом строении участков суши, разделенных океанами.

4. Измерения, произведенные геодезистами, показали, что постепенно расширяется провал Красного моря, что Гренландия удаляется от Европы, а Мадагаскар — от Африки. Если такие «островки» плавают, то почему бы не плавать и материкам?

Фантастическая на первый взгляд идея Вегенера оказывается вполне правдоподобной. Конечно, перечисленным явлениям мыслимо подыскать и другие разгадки. Можно утверждать, что совпадения в очертаниях материков случайны, что впадина Атлантики образовалась от погружения земной коры, что Америка, Африка и Австралия соединялись прежде между собой «мостами» суши, и так далее. Но вряд ли кто-нибудь станет спорить, что идея Вегенера (ее высказывали и раньше некоторые ученые) самая «простая», наглядная.

За последние годы появились новые доказательства перемещения материков.

Мелкие зерна и кристаллы минералов обычно имеют определенный электрический заряд, намагничены. Находясь в растворе или расплаве, эти частички становятся как бы микроскопическими магнитными стрелками. Подчиняясь силовым линиям магнитного поля Земли, они поворачиваются, как стрелки компасов, ориентируясь на полюсы.

Подобные частички-стрелки постепенно осаждаются на дно озер и морей или застывают в твердеющем расплаве. Тут они сохраняют свою прежнюю ориентировку порой на многие миллионы лет (в зависимости от того, когда затвердел осадок или застыл расплав).

Измеряя в горных породах направление древних микроскопических магнитных стрелок, можно определить положение полюса в те времена, когда происходило осаждение пород.

Выяснилась одна закономерность: направлены магнитные стрелки на разных материках в разные точки. Для каждого материка получилось свое собственное положение древнего полюса. Словно не один был полюс, а несколько. А если сдвинуть все материки, эти древние полюсы совмещаются.

«Изучение палеомагнетизма, — пишет советский геолог П. Н. Кропоткин, — приводит к выводу о том, что в течение мезозоя и кайнозоя (за 200 миллионов лет) Африка, Индия и Австралия удалялись от Южного полюса и друг от друга, а Северная Америка передвинулась на несколько тысяч километров к западу от Европы. При этом скорость движения во всех перечисленных случаях составляла несколько (2–5) сантиметров в год».

Проведенные в районе Сан-Франциско и Лос-Анжелоса точные геодезические измерения (повторенные через 30 лет) позволили высчитать среднюю скорость современного движения полуострова Калифорнии. Она составила 0,5 см в год. (На отдельных участках после землетрясений земля сдвигалась сразу на несколько метров.)

Калифорния уплывает от Америки в Тихий океан…

Геологи определили, что 100 миллионов лет назад Калифорнийский полуостров плотно прилегал к материку. За 100 миллионов лет он отплыл на 480 км (ширина залива). Средняя скорость — 0,5 см в год!

Удивительно точно совпали средние скорости движения, высчитанные по разным данным.

Гипотезу континентального дрейфа подтверждает немало фактов, хотя до сих пор ее нельзя еще считать полностью обоснованной.

Хочешь познать Землю — исследуй космос

Между Землей и космосом идет непрестанный обмен веществ. Большие космические тела силой притяжения взаимодействуют с нашей планетой. Потоки космических и солнечных лучей и электромагнитных волн обрушиваются на нее непрестанно, сыплется межзвездная пыль, врезаются в атмосферу метеориты.

Но и сама Земля излучает тепло и радиоволны, рассеивает в космосе пыль своих вулканов и частицы верхних слоев ионосферы. Земля вдыхает космическое вещество и выдыхает свое, земное.