Юный техник, 2003 № 08
Шрифт:
Таким образом, их вращение было уже изначально заложено в систему.
Так представляют себе строение Земли современные исследователи:
1 — кора; 2 — мантия; 3 — жидкое внешнее ядро; 4 — твердое внутреннее ядро.
После этого когда-то «заведенная» наша планета крутилась, как юла, по инерции. И со временем это вращение все замедляется. Это видно по размаху прибрежных приливов и отливов. Они, да будет вам известно, образуют на морском дне отложения. А кораллы и моллюски формируют из них все новые слои на своем теле — получается нечто вроде годовых колец на деревьях, показывающих, сколько тепла и влаги получили растения в тот или иной год.
В общем, заметив замедление вращения, исследователи стали искать его причину.
Прежде всего, торможение происходит потому, что планета наша крутится вовсе не в стопроцентном вакууме. Вокруг всегда есть какое-то количество межпланетных газов и пыли. Они и замедляют понемногу движение планеты.
Кроме того, весьма существенное влияние на движение нашей планеты оказывает Луна. Она, как известно, своим тяготением образует приливные горбы. Причем не только в океане, где приливные волны могут достигать высоты в десятки метров. На суше тоже имеется такой горб — Луна своим притяжением приподнимает земную поверхность примерно на полметра. Но поскольку земная твердь — не вода, то горб этот наращивается довольно медленно и в своем движении отстает от Луны примерно на четверть круга. И эта «шишка» своей гравитационной массой тоже притормаживает вращение Земли.
Так дело обстоит в теории. Однако на практике неожиданно выяснилось, что по крайней мере дважды — 400 млн. лет и 180 млн. лет назад — наша планета вдруг неожиданно ускоряла свое вращение. Ускорение заметили по тем же донным отложениям и стали искать их причину.
Пока определили два сценария, согласно которым планета могла изменить скорость вращения. Первый — катастрофический. По планете, словно шар по шару на бильярдном столе, могло ударить небесное тело — астероид или малая планета типа нашей же Луны. Именно так, вероятно, могли обрести странности своего вращения Венера и Уран.
Второй способ почти что фантастический. Однако Филипп Машетель, директор Института Земли при французском Университете Монпелье, уверяет, что он гораздо вероятнее первого. Суть же этого процесса заключается в следующем.
Как мы уже выяснили, сырое яйцо трудно раскрутить из-за того, что внутри оно жидкое и слои его, особенно белка и желтка, смещаются друг относительно друга, мешая раскрутке.
Внутри земной коры тоже есть несколько слоев с породами различной плотности и химического состава. Причем в глубине недр расплавленная порода постоянно движется. Перетекая между верхней мантией и переходной зоной на глубине около 400 км, она постепенно меняет свою структуру — расплавляется при движении вниз и отвердевает, подходя к поверхности Земли. Однако на глубине порядка 670 км, на границе между переходной зоной и нижней мантией, ситуация иная. Там в расплавленной породе наблюдается резкий фазовый переход — плотная вязкая порода вверху и более раскаленная мягкая порода внизу. А коль скоро граница имеет ярко выраженную природу, то для перемещения материала из одного слоя в другой нужно значительное количество энергии. Даже жар, поступающий из глубины нижней мантии, задерживается на границе между двумя слоями.
При перегреве же нижней мантии переходная зона теряет стабильность. В результате ей труднее удерживать давящую на нее сверху массу. В конце концов, наступает критический момент, когда в наиболее слабых точках переходной зоны образуются прорывы. А через них из верхней мантии в жидкую магму устремляются холодные и более плотные породы.
Вещество набирает скорость и прошивает пограничный слой насквозь. Оно проникает через нижнюю мантию, как брошенный в воду камень, утверждает Машетель. Потом оно обволакивает ядро, вытесняет более горячий материал, образуя направленные вверх всплески. Всего за 10 млн. лет — а для геологии это мгновения — к центру Земли способен сместиться огромный обломок породы размером с Луну…
И такое смещение может иметь примерно те же последствия, как и удар крупного астероида по внешней части земной оболочки. Планета получит ускорение, подобно фигуристу, который при вращении прижимает руки к телу…
Схема изменения длительности суток из-за катаклизма в недрах планеты.
Цифрами обозначено: 1 — кора; 2 — верхняя мантия; 3 — переходная зона; 4 — оторвавшийся кусок.
Итак, вращение нашей планеты не столь уж стабильно, как это полагали еще недавно. К каким выводам приводит это открытие?
По мнению исследователей, неравномерность вращения, смещение жидких масс внутри планеты приводит не только к изменениям длительности суток, но и к покачиваниям оси вращения планеты (этот феномен называется нутацией) и изменениям геомагнитного поля Земли. Магнитные полюса «гуляют» по поверхности планеты и время от времени даже меняются местами — Южный полюс перемещается на север и наоборот. Это не только может сбить с толку перелетных птиц, привыкших руководствоваться в полете показаниями имеющегося в их организме природного «компаса».
Как мы уже писали (см. «ЮТ» № 3 за 2003 г.), в момент переполюсовки естественное магнитное поле перестанет защищать нас от космического излучения, а это чревато излишним облучением. Нарушится также работа систем связи, компьютеров и другого электронного оборудования. Возможно также усиление сейсмической активности планеты…
В общем, низвержение лавины в недрах Земли сулит нам мало приятного. Одно лишь успокаивает: явление это достаточно редкое. Так что пару миллионов лет, чтобы принять меры, в запасе у нас еще есть.
С. НИКОЛАЕВ
НОВОСТИ НАУКИ
…И полетим на зависть птицам?
Теорией гравитации заведующий лабораторией сейсмометрии Института физики Земли РАН, кандидат физико-математических наук Анатолий Васильевич Рыков занялся почти случайно. В 1989 году к нему в лабораторию зашел один из коллег и стал взахлеб рассказывать о том, какие исследования по этой части ведутся на Западе. Тема заинтересовала ученого, и после знакомства с научной литературой, размышлений у него сложилась своя картина.
Так, возможно, будет выглядеть гравилет.
А.В. Рыков с коллегами. Российский исследователь полагает, что для полета не нужны ни двигатель, ни крылья.
— Как известно, основоположником исследований гравитации считается Исаак Ньютон, — рассказал Анатолий Васильевич. — Однако, сформулировав знаменитый закон всемирного тяготения, он не ответил на вопрос: какова же природа самой гравитации? Почему она заставляет одно тело притягиваться к другому?