Ученые исходили из того, что существуют три уравнения, описывающих процесс тепловой конвекции, а перемещение континентов подчиняется уравнениям движения твердого тела Эйлера. Итого получилась система из шести уравнений, результат решения которых не зависит ни от каких гипотез. Как вы видите, континенты то сближаются, то расходятся. Но самое интересное и важное то, что происходит под ними. Материки меняют всю существовавшую систему конвекции и начинают влиять на потоки вещества вплоть до самого ядра. (Ученые в этой модели растянули всю мантию и не учитывали ее неоднородность.) И даже несмотря на такие грубые допущения, модель на разных своих стадиях совпадает с наблюдаемой картиной. Например, последний кадр — это практически реальный разрез через Тихий океан с огромным грибом восходящего красного вещества, который очень похож на тот, который получили японцы. По его краям отчетливо видны две синие зоны, в которых под разными углами вещество затягивается в глубь Земли. Самое удивительное, что именно под такими углами эти зоны и существуют в природе, и пока никто не смог объяснить, почему под Евразией (она слева) наклон зоны субдукции восемьдесят градусов, а под Америкой почти горизонтальный. Никто, кроме Трубицина и Рыкова.
Однако совпадение результатов программы с реальной геологической ситуацией — лишь первый итог. Самое потрясающее, что впервые удалось доказать влияние континентов на всю мантию Земли вплоть до ядра. Эти по земным масштабам достаточно скромные образования осуществляют как бы некий цикл, часть из которого здесь представлена. Сначала они сходятся, как бы усаживаясь на поток холодного вещества и — в конце концов — «накрывают» его. Затем срабатывает своеобразный эффект «клапана»: ранее холодное нисходящее вещество начинает нагреваться, становится легче и в результате на его месте возникает горячий восходящий поток, который и раскалывает своего «прародителя».
Любопытно, что ученые доказали для Земли своеобразный закон неизбежности. Его можно сформулировать так: при условиях, которые существовали на Земле после ее образования, взаиморасположение структур Атлантического и Тихого океанов должно быть именно таким, как на современной Земле. Размер и число континентов, конечно, могли быть другими, но ситуация, когда при движении континента у него сзади «Атлантический океан» (который гонит его прочь от себя), а спереди — «Тихий океан» (чьи зоны субдукции его притягивают), уже закономерна.
ФОКУС
Паровые двигатели микромира
Когда косые лучи предзакатного солнца наконец проникли в комнату, она постепенно начала заполняться жизнью. Первым зашевелилось странное создание, чем-то напоминающее гигантского муравья. Поводя длинными антеннами-усиками и неуклюже подергиваясь, оно потащило свое тело по гладкой поверхности стола. Неожиданно ему чуть ли не на голову откуда-то свалилось еще одно необычное существо тщедушного вида и стало предпринимать отчаянные попытки принять вертикальное положение. Три примостившиеся на противоположном краю стола металлические «бабочки», попав под луч света, начали медленно складывать и раскрывать свои красивые крылья. Тем временем на другом углу робот-убийца «Тэрбот-2» мертвой хваткой вцепился в какое-то подвернувшееся электронно-механическое создание.
«Тэрбот-2 — мой самый совершенный хищник, он способен буквально отрубить голову любой другой твари»,— комментирует происходящее хозяин этого странного зверинца, сотрудник Лос-Лламосской атомной лаборатории Марк Тидден. Им созданы и хищник, и его жертва, и упомянутый «муравей» семисантиметрового роста, и еще около семидесяти странных минироботов.
Причем «строительным» материалом стали детали весьма обыденных устройств: сломанных часов, раздавленных портативных магнитофонов и даже поздравительных открыток, в которые в Америке часто теперь вделывают микрочипы.
Населив всей этой «живностью» искусственный ландшафт, созданный из пластмассовых камней, различных деревянных препятствий и кремниевого «озера», ученый пытается «вывести» минироботов, которые в один прекрасный день смогут взять на себя вместо человека выполнение всей наименее приятной работы по дому, типа мытья окон и полов. Причем Тилден является своего рода еретиком среди других ученых, разрабатывающих минироботов.
Дело в том, что уже сейчас стало возможным использовать при конструировании минироботов микроустройства, которые изготовляются при помощи новейших технологий обработки кремния. Если раньше каждый сэкономленный сантиметр того или иного устройства стоил слишком дорого, то в последнее время ситуация стала меняться.
В самом скором будущем нас ожидает нашествие всевозможных механизмов, размером меньше пылинки. Некоторые из них, вполне возможно, смогут путешествовать по кровеносным сосудам человека.
Большинство микромеханизмов изготавливается точно таким же образом, что и микропроцессоры,— способом фотолитографии. Ультратонкие слои кремния, оксида кремния или металла окрашиваются веществом, называемым фоторезист, пластине придается желаемая форма, а затем ее поверхность экспонируется, что химически изменяет фоторезист. Неизменные участки фоторезиста затем подвергаются травлению и выводятся из, скажем, электронной схемы. Путем вытравления «приносимых в жертву» слоев оксида кремния инженеры могут создавать структуры, внизу которых существует зазор, например, консольную «балку», нависающую над углублением в кремниевой пластине, или поворотный зубец.
Именно такой процесс позволяет достаточно просто наладить поточное производство микроэлектромеханических систем. И поэтому они дешевы. Например, стоимость производства одного акселерометра микромасштаба поточного производства стоит около десяти долларов, а его большой, традиционный аналог уже обходится в сто раз дороже.
Несмотря на то что пока никому не пришло в голову использовать микромашины для изготовления микророботов, они широко применяются в устройствах, которые измеряют силу и давление, особенно если необходимо максимально уменьшить их размер и вес. Так, например, прибор для измерения кровяного давления фирмы «Lucas Nova Sensor» имеет в поперечнике всего 700 микрометров и крепится к заполненному солью катетеру, вставляемому в кровеносный сосуд. Немецкая компания «Microparts» тоже работает на рынке медицинских приборов и разработала ингалятор, в котором при помощи микроустройств для больных астмой лекарство распыляется капельками величиной менее 5 микрометров.
В то время как микросистемы широко применяются в датчиках, микродвигатели или микронасосы находятся на стадии освоения. Кроме нескольких узких областей, приводы на основе мнкротехнологии все еще исключение из правил.
Одной из таких специализированных областей применения новой технологии является манипуляция светом. В цифровом светопроцессоре фирмы «Texas instruments» (элементе проекторов и больших телевизоров) на микросхеме размером полтора на один сантиметр находится около пятиста тысяч алюминиевых зеркал, каждое из которых может двигаться независимо и управляется микромеханизмами. Используя при стандартных разрешениях цифровой светопроцессор, у которого нет строк развертки и видимых элементов изображения, можно получить изображение намного лучшее, чем в телевизорах с электронно-лучевой трубкой.
Еще одна впечатляющая область применения микроприводов — управление масштабным воздействием малых возмущений. Крыло самолета, например, создает и изменяет вихревые потоки во время полета. Микроустройства могут обнаруживать и видоизменять эти завихрения, используя небольшие закрылки, способные мгновенно опускаться. Набор таких приспособлений вполне способен изменить воздушный поток, создаваемый всем крылом.