Страница 6 из 43
Зюсс не считал мнение свое единственно верным, сердцем ощущая неисчерпаемость тайн природы. Последний том своего труда «Лик Земли» закончил он словами:
«Многочисленные вопросы и сомнения остаются в результате этого несовершенного опыта обзора лика Земли, подобно нитям, спускающимся с концов незаконченной ткани».
Ткань научных идей, к счастью, никогда не будет завершена, а замечательная мысль о геосферах — многослойной скорлупе планеты — остается путеводной нитью многих геологических теорий, позволяет изучать всю планету по стройной системе.
Именно Зюсс, сочетавший в себе знание наук с поэтическим воображением, ввел в геологию множество новых точных и мудрых названий, и среди них: гидросфера, биосфера, литосфера.
Говоря о строении Земли, ученые не ссылаются на Магомета или Фому Аквинского, на Данте или индийских мудрецов. Легендарные их сферы остались поэтическими сравнениями, догадками без доказательств. Такова уж судьба многих замечательных по своей красоте и прозорливости мыслей древности.
Земля начинается в космосе
Мягкое прозрачное одеяло окутывает планету. Это атмосфера — воздушная оболочка Земли. Ее не назовешь невесомой. Толща воздуха давит на каждого из нас с силой около пятнадцати тысяч килограммов. Ею мы не раздавлены потому, что наши клетки создают «противодавление», сопротивляясь сжатию. За единицу давления — одну атмосферу — принято давление воздуха на квадратный сантиметр поверхности Земли.
В воздушном океане вскипают могучие вихри, текут прозрачные потоки. Он пронизан солнечными и космическими лучами. Его придонная область, в которой мы живем, называется тропосферой.
Второй газовый слой, обволакивающий Землю, — стратосфера.
Третья, внешняя оболочка планеты — ионосфера — оканчивается далеко от земной тверди, там, где еще может удержать некоторые ионы ослабевшее земное притяжение.
Толщина тропосферы совсем «крохотная» — около десяти километров. Зато она составляет четыре пятых части всей атмосферы по весу, потому что именно здесь находятся самые плотные, самые тяжелые ее слои.
В тропосфере, невидимые нашему глазу, содержатся и минеральные соли, и пыль, и различные газы. Но больше всего здесь азота — 75,7 % и кислорода — 23,01 %. Из других газов: аргона — 1,28 %, углекислоты — 0,03 %. На долю всех остальных приходится самая малость.
Состав тропосферы в различных частях земного шара имеет свои особенности. А в прежние времена он и вовсе не походил на современный.
Зеленые волшебники — растения — за сотни миллионов лет создали современную атмосферу, насыщенную живительным кислородом.
Человечество ежегодно выдыхает миллион тонн углекислого газа. А ведь, кроме нас, дышат и животные, не прекращают свои ядовитые испарения вулканы, загрязняют воздух тысячи огромных городов, заводов и фабрик.
Ухаживая за деревьями, сажая их, мы не только ожидаем аппетитных плодов. Растения дарят нам бесценное сокровище — кислород.
Нелегко растениям очищать тропосферу. Гигант эвкалипт за день перерабатывает менее полкилограмма углекислого газа — третью часть того количества, которое выдыхает человек за это же время.
Некоторые химические элементы, свободно блуждающие в атмосфере, несут нам свет.
Атомы неона встречаются в десятки тысяч раз реже, чем атомы азота. Но именно их извлекают из воздуха заводы. Именно они, распростившись со «свободной» стихией, замыкаются в стеклянных трубочках и вечерами вспыхивают, словно крохотные разноцветные солнца.
Воздух тропосферы — водонос. Без устали катит он по небу белые облака, насыщенные влагой. Вес их — десятки, тысячи, миллионы тонн!
Воздух могуч. Вздымая пыльные бури, легко переносит он тысячи тонн земли на сотни и тысячи километров. Может он и удивить людей какой-нибудь шуткой: то бросает на поля с дождем рыб и лягушек, то щедро сыплет пшеницу с неба (предварительно взметнув все это с земли). Такие подарки наводили прежде людей на мысли о верхнем обитаемом мире. Представлялось, что и там рыбаки ловят рыбу, земледельцы выращивают пшеницу.
Потоки воздуха увлекают за собой воды океана. Возникают могучие морские течения.
От больших скоплений колоссальных воздушных масс может даже чуть-чуть изменяться скорость вращения Земли.
Перед ненастьем резко понижается давление воздуха. Ткани мышц, привыкшие к большой нагрузке, словно раздуваются изнутри. Они давят на нервные волокна. Животные и люди ощущают недомогание.
Даже заскорузлая поверхность Земли реагирует на смену атмосферного давления.
Иногда перед непогодой начинают трещать, лопаться и осыпаться со склонов глинистые сланцы. Их так и называют трескунцами или лопунцами.
Понижение давления атмосферы возбуждает деятельность вулканов. Это, например, случается со Стромболи в Средиземном море. Перед штормом он извергается с особой силой. Моряки научились по нему даже предугадывать погоду.
Резче всего изменяются свойства тропосферы с высотой.
Подъем на заоблачную вершину — самый короткий путь к вечным льдам. Чтобы по меридиану миновать все климатические зоны от экватора до полюса, требуется преодолеть десяток тысяч километров. Подобное путешествие от жаркого подножия до снеговой шапки горы займет совсем немного времени.
Высота негостеприимна. Чем выше, тем меньше кислорода, меньше водяного пара. У верхней окраины тропосферы человек задыхается в разреженном воздухе, как рыба, вынутая из ее привычной плотной среды. Толщина тропосферы от 8 километров (у полюсов) до 17 километров (над экватором).
На окраине тропосферы первый морозный барьер: температура воздуха снижается до –50°, –80 °C.
Отсюда начинается следующий газовый слой — стратосфера.
Холода в стратосфере не более жестоки, чем в Антарктиде (хотя плотность воздуха в десятки и сотни раз меньше). На высоте 25–30 километров стоит неизменное «стратосферное лето» с плюсовыми температурами, близкими к нулю. А еще выше вновь начинается похолодание, и к верхнему пределу слоя, ко второму морозному барьеру, стужа становится еще более жестокой, чем на нижней границе.
«Отопляет» центральную часть стратосферы слой озонированного воздуха — своеобразная прокладка между двумя морозными панцирями.
Силой космического излучения в стратосфере происходит расщепление молекул кислорода — O2 — на два атома. Эти осколки, прилипая к уцелевшим молекулам, образуют озон — O3.
Озоновый слой частично поглощает ультрафиолетовые лучи, губительные для живых существ. Он обращает в тепло их смертоносную силу. Столь полезная и ответственная работа совершается ничтожными средствами: даже в самой гуще слоя содержится лишь одна четырехмиллионная часть озона.
В восьмидесяти километрах от поверхности земли начинается ионосфера. Ее верхняя граница теряется в космосе. Огромная и пустыннейшая область. Даже атомам здесь не тесно. Они редки, как одинокие путники в пустыне (в тропосфере их плотные толпы).
Бешеный вихрь космических лучей сдирает с одиноких атомов их электронные оболочки. Атомы превращаются в ионы.
Высшие небесные сферы некогда считались и самыми прекрасными. Ведь они ближе всех к Солнцу! Так и говорили: «Он находится на седьмом небе». Это значило, что человек счастлив, как в раю.
А в действительности самое высокое «небо» — самое неуютное. Здесь кончается наша обжитая планета.
Ионосфера — самая раскаленная из воздушных сфер. Начиная со второго ледяного барьера она неуклонно нагревается. На высоте 200 километров температура превышает 600 °C.
Узнать температуру атмосферных высот нельзя при помощи наших привычных градусников или иных измерительных приборов. Помогают формулы физики. Температура высот вычислена учеными в тиши кабинетов, по зависимости температуры от плотности, давления и среднего веса молекул или атомов газов.