Капли девонского дождя

Долго загадка Эрота тревожила умы астрономов. Все выяснилось в 1931 году, когда Эрот находился в наименьшем удалении от Земли. Самые мощные телескопы в упор уставились на него.

Оказалось, Эрот имеет форму бруска длиной 22 км и толщиной 6 км. Вращаясь, он поворачивается к Земле то широкой стороной, то узкой и соответственно отражает то больше солнечных лучей, то меньше.

Многие другие астероиды тоже не имеют постоянной яркости. Значит, и у них форма не шарообразна.

На собственном опыте мы знаем: все твердые тела надолго сохраняют свою форму. В них атомы крепко-накрепко спаяны друг с другом электромагнитными силами и образуют прочные кристаллические решетки. Атомы выстраиваются стройными рядами, как войско на параде. Они монолитны, сплоченны.

Но есть на свете сила более могучая, чем электромагнитная сплоченность атомов. Это — сила притяжения, гравитация. Она зависит от массы тела.

Горит маленькая веточка — огонек слаб, еле различим издали. Разгораются лесные пожары — бушуют могучие сполохи, озаряя ночи.

Пока небесное тело невелико по массе, гравитационные силы в нем проявляются очень слабо. Они не могут разрушить прочные связи между атомами, изменить форму космического тела.

Но вот взаимное притяжение объединяет космическое вещество — межзвездный газ, пыль, частицы, обломки, глыбы. Их общая масса возрастает. Пропорционально (по закону Ньютона) увеличивается и взаимное их притяжение — гравитационные силы.

Наступит наконец момент, когда гравитация превзойдет силу электрического взаимодействия атомов. Стиснутые огромным давлением, разрушатся крепкие кристаллические решетки, рассыплются стройные ряды. Атомы будут вынуждены двигаться туда, куда направит их новая, более могучая сила.

Выходит, наша Земля кругла потому, что она тяжелая. Форма, строение, главные свойства космических тел зависят, в первую очередь, от их массы.

Мы знаем науку, изучающую различные пространственные соотношения. Это — геометрия. И ее законы тоже меняются, если от малых, «комнатных» масштабов перейти к огромным, планетарным.

Привычная нам со школы геометрия называется евклидовой. И это, между прочим, ясно подчеркивает, что речь идет не о всеобщей геометрии, а лишь о конкретной, своеобразной, созданной еще 2200 лет назад греческим математиком Евклидом.

На свою беду, мы слишком часто забываем, что евклидова геометрия вовсе не отражает всеобщие законы мироздания.

Есть, скажем, такая теорема: сумма углов треугольников равна 180°.

Чего тут сложного? Теорема доказывается убедительно. Можно и самому подсчитать сумму углов, на практике проверить теорию.

А что, если и вправду подсчитать?

Вы начнете измерять сотни, тысячи треугольников и выясните…

Все дело в том, какие треугольники измерять: большие или маленькие.

«Да не все ли равно?» — спросите вы.

Нет!

Если вычертить на ровной поверхности Земли треугольник со сторонами длиной в сотни километров и точно измерить его углы, то сумма их окажется больше 180°.

«Ничего удивительного, — возразите вы, — углы треугольника искажены, потому что вычертили его не на плоскости, а на поверхности шара. Следует чертить фигуры на совершенно ровной, плоской поверхности».

Такой свой ответ, подумав, вы и сами не сочтете удовлетворительным.

Почему надо обязательно принимать за основу ровную плоскую поверхность? Она привычнее, «понятнее» нам. Но ведь нельзя же этот довод считать серьезным. Чем плоха искривленная поверхность? Как известно, любая прямая (линия или плоскость) является лишь частным случаем кривой (линии или плоскости).

Евклидова геометрия, в применении к земной поверхности, хорошо отражает свойства ограниченных участков, которые можно без больших погрешностей считать ровными и плоскими. Во всех других случаях действуют законы «неевклидовых» геометрий — Лобачевского, Римана. Они включают в себя и евклидову геометрию как частный случай. И они очень сложны.

Вот какие начинаются трудности, как только мы вместо пространства, ограниченного линией горизонта, мысленно окинем взглядом всю Землю разом.

Искривленное силами гравитации пространство планеты имеет сферическое строение. Гравитация создала геосферы.

Если размеры космического тела невелики, сила гравитации на нем очень мала. Она не сможет удержать легкие, очень быстрые атомы и молекулы газа. Газы станут безостановочно улетучиваться в космос. Астероид или маленькая планета не смогут, как и Луна, удержать возле себя атмосферу.

Притягивая к себе метеориты и астероиды, пыль и газы, небесное тело будет раздуваться, тяжелеть, наливаться веществом. Соответственно будет увеличиваться сила притяжения. Газы уже не смогут преодолеть притяжения и будут обволакивать планету легкой прозрачной пеленой.

Так возникает атмосфера.

Вода легче почти всех горных пород, но тяжелее газов.

Она займет свое место на границе твердой Земли и атмосферы, образуя гидросферу.

А из горных пород у поверхности будут оставаться наиболее легкие, образуя континенты — земную кору, — словно накипь на поверхности каменно-металлического глубинного вещества Земли.

Быть может, земную кору правильнее сравнивать не с накипью, а с «загаром» и «ржавчиной», возникшими в результате воздействия на вещество планеты солнечного и космического излучений, а также деятельности живого вещества.

Возможно, со временем будет признана теория возникновения земной коры от совместного влияния Солнца, жизни и космоса на Землю.

По закону Архимеда

Кто не знает закона Архимеда! Говорят, великий ученый открыл его, погрузившись в ванну с водой. С тех пор и гласит закон о том, что «погруженное в жидкость тело…» и так далее.

Ну, а если тело «погружается» в газ?

Как будто и тут закон Архимеда должен выполняться. Взлетают же вверх пестрые детские шарики, наполненные легким водородом. Значит, имеется выталкивающая сила и в атмосфере.

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.)