Страница 20 из 35
Именно сейсмограф и показал, что на глубине 2 900 километров начинается граница плотного ядра, где каменистое вещество под влиянием больших давлений резко меняет свои свойства и становится похожим на металл.
Конечно, у исследователей, кроме Вер-лиоки, есть и другие союзники. Эти союзники - знания, накопленные многими поколениями учёных: физиков, химиков, математиков, астрономов, географов, геологов.
В ЗЕМНЫХ ГЛУБИНАХ
Учитель даёт вам на уроке физики задачу: взвесить какой-нибудь предмет, измерить его объём и потом по объёму и весу вычислить удельный вес или плотность вещества,- из которого сделан предмет.
Такую же задачу пришлось решать математикам., астрономам и географам, но она была несравнимо труднее и сложнее. Ведь измерять и взвешивать им приходилось не мраморный кубик, не латунную гирьку, а Землю, целую планету. Её не положишь на чашку весов, не опустишь в мензурку с водой. Вес земного шара вычисляли с помощью математических формул на основе законов всемирного тяготения.
Чтобы выяснить размеры Земли, учёные нескольких стран одновременно производили сложные измерения кривизны земной поверхности в различных местах планеты.
Теперь известно, что радиус земного шара - 6 380 километров, а её вес в тоннах выражается огромным числом из двадцати двух цифр. И вот каждая из этих тонн давит вниз, к центру земли…
Представьте себе поленницу -дров. Взять одно из верхних поленьев не составит никакого труда. Если вы захотите достать полено из второго сверху ряда, это будет уже потруднее, потому что, на него давят своей тяжестью верхние поленья. А попробуйте вытащить полено из самого нижнего ряда. Сколько бы вы ни бились, Это вам не удастся: слишком велик груз, который давит сверху.
Но ведь это всего лишь поленница дров, Подумайте, какой же силы должно быть давление в нижних, внутренних областях Земли!
Расчёты, сделанные геофизиками, говорят, что уже на глубине в двести пятьдесят километров давление достигает ста тысяч атмосфер; на глубине в две тысячи девятьсот километров, у нижней границы мантии, давление - почти полтора миллиона атмосфер, а в самом центре Земли оно больше трёх миллионов атмосфер.
А температура? Она тоже увеличивается с глубиной, и это заметно даже в верхних слоях земной коры. В шахтах на каждые сто метров глубины столбик термометра поднимается на три градуса. Дальше внутрь земного шара повышение температуры идёт медленнее, и всё же в земном ядре она доходит до нескольких тысяч градусов.
На поверхности Земли все горные породы плавятся при температуре, меньшей, чем полторы тысячи градусов.
Так что же, значит, внутренние части Земли должны быть в расплавленном, огненно-жидком состоянии?
На этом рисунке показана схема строения Земли, как её представляет современная наука. Здесь вы видите, как возрастает давление от поверхности к центру и как увеличивается при этом плотность земного вещества, как распространяются сейсмические волны, как области медленного перемещения тяжёлых и лёгких масс (геосинклинали) чередуются с платформами, областями равновесия.
Прежде почти все учёные так и думали, но они не учитывали чудовищных давлений в земных недрах. Под такими давлениями даже при температуре в две - три тысячи градусов вещество не может расплавиться. Оно не твёрдое и не жидкое, оно в особом состоянии: в одних случаях ведёт себя, как твёрдое, упругое тело, вроде стали, а в других случаях - как очень вязкая, густая, тягучая масса.
Например, сейсмические волны, возникающие при землетрясении, распространяются в земных глубинах так, будто Земля - стальной шарик, а вращение вокруг оси, длящееся миллиарды лет, постепенно сплющило Землю у полюсов так, словно она из вязкой, тягучей смолы.
- Ну ладно, - говорит читатель, - почему внутри Земли возникло такое высокое давление, это понятно. Про силу тяжести мы и в школе проходим. Но вот откуда взялась температура в тысячи градусов? Может, Земля раньше была раскалённой, а потом остыла снаружи?
Извержение вулканов - одно из проявлений грозных подземных сил. Память о больших извержениях сохраняется столетиями. На этом рисунке, сделанном художником XVIII века, изображено страшное извержение на одном из Молуккских островов. Гора при этом извержении раскололась на куски, которые упали в море.
- Нет. Сначала Земля не была раскалённой, потому что она образовалась из мириадов твёрдых холодных частиц, огромным роем окружавших Солнце. Высокая температура в тысячи градусов возникла внутри холодной планеты позже, и вот каким образом.
Среди других веществ в Земле есть вещества, которые медленно, атом за атомом, превращаются в тяжёлый металл свинец и лёгкий, газ гелий. К таким веществам относятся уран, торий, актиний, радий и другие. Хотя бы в малых количествах они рассеяны во всех горных породах на земле. При этом превращении выделяется тепло. Из глубин земного шара оно не может уйти в пространство, и тепла постепенно скопляется всё больше и больше. Говорят, из капелек океан собирается. Хотя радиоактивные превращения идут очень медленно, всё же за миллиарды лет тепла скопилось столько, что оно разогрело Землю изнутри на тысячи градусов.
ЗЕМЛЯ РАЗВИВАЕТСЯ ДАЛЬШЕ
В твёрдом и в то же время не твёрдом веществе Земли происходят изменения, медленно действуют могучие внутренние силы. Отзвуки того, что происходит внутри планеты, доходят из глубины и до нас, на поверхность. Наблюдения, которые ведутся учёными из года в год, показывают, что в одних местах земная кора медленно, едва заметно опускается, а в других - поднимается.
Поднимается, например, Скандинавский полуостров, опускаются Северная Германия, Бельгия, Голландия. Если бы голландцы не вели непрерывной борьбы с морем, ограждая сушу крепкими плотинами, на большей части их страны гуляли бы морские волны, потому что Голландия уже опустилась ниже уровня моря. На дне Северного моря учёные нашли впадины. Это бывшие русла Рейна и других больших рек, протекавших здесь в те времена, когда здесь была ещё суша. «Затонувшие» русла рассказали нам много интересного. Например, - что острова Великобритании были прежде частью материка и Темза впадала в Рейн.
Бросьте кусочек сахару в чашку с водой. Он сразу же пойдёт на дно. Бросьте тот же кусочек сахару в чашку с киселём или с жидкой кашей. Он тоже в конце концов потонет, если у вас хватит терпения ждать и вы не потопите его ложкой.
Поднимаясь под действием подземных сил, земная кора сминалась в складни. Складчатое строение гор хорошо видно по обрывам или на крутых речных берегах.
Вязкое вещество земного шара имеет сложный состав, в нём перемешано множество различных веществ, тяжёлых и лёгких. По законам физики тяжёлые вещества должны опускаться вниз, лёгкие - всплывать. Это и происходит, хотя и невообразимо медленно, в недрах Земли. Там, где скопилось больше лёгких веществ, они поднимаются и давят снизу на земную кору. Там, где «тонет» скопление тяжёлых веществ, земная кора прогибается и оседает. От этих подъёмов и опусканий в ней образуются трещины, сдвиги, разломы. Иногда под такой трещиной ослабевает давление. Раскалённое вещество в этом месте сразу же из вязкого становится жидким, более текучим и подвижным. И тогда соседние, попрежнему сжатые участки мантии выдавливают его вверх, в трещины. Там оно застывает, кристаллизуется и образует те разнообразные минералы, которые мы встречаем на Земле.