Молодость древней науки
Шрифт:
Коротко о самом важном
А теперь поговорим о наиболее важных, существенных свойствах современной биогеносферы, или географической оболочки, той самой, которая сегодня обеспечивает нам возможность существования, предоставляет все необходимое для жизни.
Их несколько, этих наиболее существенных свойств, но с некоторыми из них мы познакомились, так сказать, попутно, пока речь шла об истории развития биогеносферы.
Например, к числу самых важных свойств биогеносферы, определяющих, кстати, ее качественное отличие от всех иных сфер земного шара, относится сосуществование вещества в трех агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном) и присутствие живых организмов. Но это было столь же характерно для биогеносферы несколько миллионов лет назад, как характерно и ныне, и мы не будем говорить об этом еще раз.
О втором важнейшем свойстве биогеносферы также упоминалось. Это свойство, отличающее биогеносферу от всех других участков нашей планеты, заключается в том, что в ее пределах сталкиваются и сложно переплетаются космические и земные силы, энергия различного происхождения: солнечная, приходящая из мирового пространства, и радиогенная (а может быть, и не только радиогенная), поступающая из внутренних частей Земли.
О том, какую роль сыграли оба эти вида энергии в жизни биогеносферы, мы уже знаем, а вот какое количество энергии из года в год поступает на Землю, к ее поверхности в наше время, мы еще не установили.
Солнце излучает огромное количество энергии. Достаточно сказать, что вследствие излучения в течение суток масса Солнца уменьшается на… 360 миллиардов тонн. Земной шар получает менее одной двухмиллиардной доли этой энергии, но в год это составляет астрономическую цифру: 1,3·1024 калорий. Такое же количество тепла можно было бы получить, если сжечь двести миллиардов тонн каменного угля!
Почти все явления природы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, так или иначе зависят от солнечной радиации. Не будь ее, перестали бы течь реки, волноваться моря, дуть ветры, зеленеть деревья. Поэтому и говорят, что солнечная радиация служит энергетическим источником для множества экзогенных, то есть внешних, процессов, протекающих в биогеносфере. Но влияние ее на материках простирается вглубь всего на каких-нибудь тридцать — сорок метров — непосредственное влияние во всяком случае.
На больших же глубинах начинают действовать другие виды энергии, и прежде всего внутреннее тепло Земли. Это оно, наряду с возрастающим давлением, метаморфизирует, изменяет на глубине в несколько километров те самые осадочные породы, которые образуются в морях и океанах не без участия солнечной энергии.
В пределы биогеносферы из глубины Земли поступает главным образом энергия радиоактивного распада, происходящего в верхних горизонтах земной коры. Верхние горизонты сложены разными породами, например базальтами, гранитами, причем и те и другие располагаются обособленно, слоями. Радиоактивные элементы, как полагают ученые, сосредоточены в гранитном слое, а гранитный слой сконцентрирован преимущественно под материками; под океанами его либо совсем нет, либо он очень тонок. Следовательно, поступление энергии радиоактивного распада в пределы биогеносферы протекает неравномерно в пространстве.
Но существуют, очевидно, и более сложные энергетические взаимосвязи в системе Солнце — биогеносфера — недра Земли — биогеносфера.
Солнечная радиация, поступающая в пределы биогеносферы, непрерывно воздействуя на горные породы, как бы заряжает их, повышает их энергетическое состояние. Затем «заряженные» солнечными лучами породы сносятся и переоткладываются водой, превращаются в осадочные и постепенно опускаются в глубь земного шара. Там они отдают свою энергию, и, наряду с радиационной энергией, освобожденная энергия недр Земли со своей стороны способствует созданию очагов расплавленных пород, определяет температуру недр. При вулканических излияниях горные породы опять попадают на земную поверхность, опять «заряжаются», а потом вновь опускаются. Такой круговорот существует постоянно.
И все-таки в общей сложности биогеносфера получает тепла изнутри примерно в пять тысяч раз меньше, чем снаружи, непосредственно от Солнца. Да и проявления внутренней энергии, если не считать вулканов и землетрясений, обычно менее заметны: ведь лишь точные приборы подмечают движения материков, рост горных систем…
До сих пор мы еще не вспоминали о силе тяжести. Но ведь и она проявляется особенно ярко и разносторонне именно в пределах биогеносферы. Это, разумеется, не случайно и объясняется как раз важнейшим свойством биогеносферы — наличием вещества в трех агрегатных состояниях. В самом деле, постарайтесь представить себе, как может проявиться сила тяжести в толще литосферы, которая малоподвижна, вязка, крепка; «упасть» камню там некуда, соскользнуть одному слою по поверхности другого тоже сложно, и если массы горных пород там все же перемещаются, то происходит это очень медленно или же, в результате чрезвычайно сильных землетрясений, очень быстро.
Иное дело — биогеносфера. Здесь, у твердой поверхности земного шара, сразу резко меняется плотность вещества (сравните-ка плотность камня и воздуха!), и тут уже есть куда «упасть» камню.
Если же камень «упадет» в море — он потонет, потому что, как принято говорить, камень тяжелее воды. И вот благодаря таким исключительным условиям потенциальная энергия очень легко переходит в кинетическую, и поэтому происходят горные обвалы, срываются в горах лавины, реки текут в моря, дуют ветры, перемешивается вода в озерах, морях и океанах…
Вы заметили — выше утверждалось, что ветры дуют, а реки текут благодаря солнечной энергии, а теперь… Что же, приходится еще раз подчеркнуть, как сложно переплетаются в биогеносфере и внешние, космические, и внутренние, земные, силы, что верно и то и другое!
В самом деле, ветры дуют, во-первых, потому, что солнечная радиация неравномерно нагревает атмосферу, а во-вторых, потому, что холодный воздух плотнее, тяжелее теплого и устремляется, течет в теплые районы.
Отметим еще, что твердая поверхность земного шара — это верхний предел распространения внутренних горообразовательных, иначе говоря — тектонических сил. Тектонические процессы наиболее ярко и зримо проявляются именно на границе литосферы и атмосферы, литосферы и гидросферы, и это опять-таки объясняется разностью в плотности среды, резкой сменой условий давления. Внутри литосферы давление равномерно возрастает в среднем на 275 атмосфер (килограммов) на один квадратный сантиметр на каждый километр глубины; в океане давление возрастает почти втрое медленнее, а давление в атмосфере (вес столба воздуха) по сравнению с литосферой и водной толщей вообще ничтожно. Но именно потому, что сопротивление атмосферы незначительное, тектонические процессы и проявляются так ярко и зримо у поверхности земной коры. Им мы обязаны сложным устройством поверхности, наличием крупных форм рельефа — горных систем, плоскогорий, равнин, впадин.