Страница 3 из 9
Магнитная стрелка компаса – одно из величайших изобретений человечества. С ее помощью можно ориентироваться в пространстве: на море, в воздухе и на суше.
Устройство компаса простое. В плоской цилиндрической коробке на острие стальной иглы подвешена магнитная стрелка. Острый конец иглы опирается на твердый камень, обычно агат, вправленный в середину компаса. Свободно лежащая стрелка принимает определенное положение, при котором один конец, окрашенный синим, указывает на север, другой, красный, – на юг. Положение стрелки можно закрепить, прижав ее к стеклянной крышке коробки с помощью рычага, который называется арретиром.
Если компас положить на магнит, то его стрелка всегда сориентируется по направлению к полюсам магнита, как бы мы ни поворачивали коробку с компасом. Планета Земля – это большой магнит, на поверхности которого стрелка всегда сориентируется по направлению к магнитным полюсам. Они не совпадают с географическими полюсами примерно на 11,3°.
Если магнитная стрелка компаса мечется, т. е. ведет себя странно, значит, поблизости находятся большие залежи железных руд. Именно так была открыта Курская магнитная аномалия.
Жидкое ядро Земли
Что находится в центре земли? Этот вопрос волнует ученых очень давно, но ответ на него может быть только предположительным, потому что добраться до центральной зоны планеты значительно труднее, чем до границ Солнечной системы.
Создавая волну искусственного (неопасного) землетрясения специальным взрывом, ученые следят за скоростью ее прохождения через различные слои земли. По изменению этой скорости определяют плотность проходимых пород, а по ней – их состав. Этот процесс называется сейсмозондированием (от греческого слова «сейсмос» – землетрясение). Вот с его то помощью и удалось «заглянуть» в самую середину земного шара.
Там, в центре Земли, находится самое плотное ее вещество. Сжатое чудовищным давлением, оно в 11 раз плотнее воды. И в то же самое время ядро Земли имеет жидкую оболочку. Это не вода, а расплав двух металлов – железа и никеля.
Ядро Земли обволакивает оболочка-мантия; вещества мантии и ядра постоянно перемешиваются: тяжелые элементы погружаются в расплав ядра, а легкие – поднимаются вверх. Ядро постепенно увеличивается в размерах.
Когда же разделение веществ прекратится, прекратится и построение земной коры.
Правда, до того момента, как «успокоится» Земля, протечет еще целых два миллиарда лет.
Два слоя мантии земли – «сима» и «сиаль»
Ниже земной коры, которую называют поверхностью Мохо (сокращение от фамилии открывшего ее ученого Мохоровичича), с глубины 15–75 км начинается мантия. Простирается мантия до глубины 2900 км. Плотность ее с глубиной меняется. В верхней части слои более мягкие, вязкие. Они в 3–6 раз плотнее воды. В астеносфере (так называется верхняя часть мантии) преобладают два химических элемента: силициум (кремний) и магний. Поэтому ее иногда называют «сима» – в отличие от вышележащей земной коры «сиаль», где преобладают силициум и алюминий.
В мантии, как и в Мировом океане, и в атмосфере, происходят движения по вертикали и горизонтали. Они вызывают грандиозные сдвиги в земной коре, в частности, горизонтальные перемещения материков. Землетрясения и извержения вулканов – также следы этих движений.
Строение недоступных недр планеты изучается по отзвукам землетрясений, по скорости сейсмических волн, отраженных на границах слоев. Используют и другие методы определения физических свойств пород: магнитные, электрические, радиоактивные, сейсмические, гравитационные (изменение силы тяжести).
Огнедышащая земля
«…Жара была невыносимой… Мы шли по неровной почве; на нее никогда не ступала нога человека; она едва лишь зародилась, она лишь недавно затвердела, от нее исходил жар огневых бездн… Эта твердая порода переходила в волшебное тесто, из которого слеплена Земля…»
Так описал свои впечатления от посещения кратера вулкана известный ученый и писатель, живущий в Бельгии, Гарун Тазиев. Это репортаж со дна вулканического кратера, с берега лавового озера. Другую свою книгу, тоже о вулканах, Тазиев назвал «Встречи с дьяволом», выразив в этом названии отношение к вулканам как к чему-то в высшей степени ужасному и бесчеловечному.
Вулкан – конусообразная гора с отверстием (кратером) на вершине, из которого (если вулкан действующий) извергаются потоки расплавленных пород (лава, или магма), ядовитые газы. Из жерла, соединяющего поверхность планеты с ее недрами, с огромной скоростью и грохотом вылетают многотонные камни («вулканические бомбы»). Слово «вулкан» происходит от имени бога огня и кузнечного дела Вулкана из древнеримских мифов.
В I в. произошло извержение вулкана Везувий, расположенного в Италии на берегу Неаполитанского залива. В результате извержения всего за два дня погибли город Помпеи и еще два города. В Третьяковской галерее можно увидеть картину К. Брюллова «Последний день Помпеи». Тучи пепла затмили солнце, потоки лавы, грязи и камней затопили города. Спустя много веков археологи откопали города, прекрасно сохранившиеся под вулканическим пеплом.
Все вулканы, извергавшиеся в историческое время, относятся к действующим. Их на Земле около 600. Те вулканы, которые сохранили свою форму, но не извергались на памяти человечества ни разу, называются уснувшими – они еще могут ожить. И лишь те, у которых разрушен и размыт конус, считаются потухшими.
При извержении жидкая магма поднимается по каналу – жерлу вулкана. При подъеме она может на каком-то участке застыть, и тогда образуются «пробки», приводящие к взрывам, к появлению трещин и новых побочных каналов извержения.
Вулканы располагаются там, где земная кора расколота глубокими трещинами – разломами, и где близко к поверхности залегают очаги расплавленной магмы. Высокое давление заставляет магму подниматься вверх. Газы, насыщающие расплав, взрываются, выбрасывая высоко вверх (на многие километры) обломки лавы и пепел.
Когда в 1883 г. произошло взрывное извержение вулкана Кракатау, выброшенный на высоту нескольких километров пепел почти дважды облетел весь земной шар. Повсюду наблюдалось сильное помутнение атмосферы, а утренние и вечерние зори отличались необычной яркостью. И это длилось на протяжении целого года.
Сильный взрыв произошел в 1956 г. на Камчатке при извержении вулкана Безымянный. Несколько кубических километров пепла было выброшено на высоту 45 км.
Со временем, вследствие какого-нибудь особенно сильного взрыва при очередном извержении может разрушиться часть вершины вулкана, тогда она просто провалится вниз, в магматический очаг. В таких случаях вместо обычного кратера образуется широкий провал до десятков километров в поперечнике – так называемая кальдера (это испанское слово означает «котел»).
Чтобы «вырос» конус вулкана, необходимо достаточно медленное течение лавы по склонам горы. Надо, чтобы лава успела остыть, затвердеть и, тем самым, задержаться на склоне. Но если лава жидкая, то она быстро сбегает по склону и растекается во все стороны у его подножия. В этом случае застывшая лава образует своеобразный щит, в кальдере которого возникает озеро кипящей лавы.