Мир глазами геолога

Н. А. Еременко МИР ГЛАЗАМИ ГЕОЛОГА

*

Ответственный редактор

доктор геолого-минералогических наук

В. С. МЕЛЬНИЧУК

Рецензент

М. В. ГОЛИЦЫН

© Еременко Н. А., 1990

Глава 1. Земля и Вселенная

Случалось ли тебе, дорогой читатель, в ясную звездную ночь пообщаться с Вселенной? Если ты находишься в удобной городской квартире, то не спеши на балкон. Сквозь смутный свет уличного освещения и шум транспорта ничего не увидишь, ничего не услышишь. Общение с Вселенной требует интимной обстановки. В теплую безлунную ночь выйди в открытое поле или на поляну в лесу, расположись поудобнее на душистой траве и взгляни на небосвод. На фоне черной бездны мерцают звезды. Бесконечная бездна, бесконечная Вселенная. Как трудно человеку представить себе ее бесконечность. Все, что окружает его, имеет начало, имеет конец. А здесь?. Нет начала, нет конца. Мы стараемся всмотреться и вслушаться в Бесконечность и в Вечность. Если отвлечься от земных шорохов, то можно услышать тишину — абсолютную тишину.

Тишина.

Но как обманчива эта тишина. В ней рождаются и погибают миры! Но до нас грохот этих событий не доходит. Он и не может дойти. В космосе отсутствует упругая среда, способная передавать звуки. Поэтому грандиозные звуки во Вселенной происходят в полной тишине без возмущения покоя в других ее частях. Впрочем это не совсем так. Мощные радиотелескопы, расположенные на Земле, улавливают поступление радиосигналов из различных уголков Вселенной. Впервые космическое радиоизлучение было обнаружено американским ученым К. Янским в 1932 г. Высказывалось предположение, что это радиосигналы, посланные другой цивилизацией, быть может, давно исчезнувшей. Однако по расчетам ученых вероятность существования во Вселенной другой цивилизации близка к нулю. Человечество, по-видимому, одиноко, а космические радиосигналы имеют более прозаическое происхождение. В настоящее время исследованы радиоизлучения Солнца, Луны, Венеры, Юпитера и других небесных тел. Кроме того, во Вселенной обнаружено несколько тысяч источников радиоизлучения.

В марте 1987 г. астрономам удалось наблюдать редчайшее явление — рождение новой звезды. На фотопленках был найден слабосветящийся объект в одной из ближайшей к нам галактик «Большое Магелланово Облако». Предполагалось, что свечение принадлежит голубому сверхгиганту с массой, превышающей массу Солнца, по крайней мере, в 20 раз. И вот на месте этого объекта 17 марта зарегистрирована яркая вспышка — взрыв сверхновой звезды. Взрыв произошел не менее 180 тыс. лет тому назад — именно столько лет нес нам свет эту информацию. Ученые зафиксировали мощный поток нейтрино из-за пределов Солнечной системы и нашей Галактики. Одновременно была поймана первая гравитационная волна, пришедшая из глубины Вселенной. Впервые исследователям удалось наблюдать весь процесс: до вспышки — вспышка — после вспышки.

Бесчисленное количество мерцающих звезд открывается нашему взгляду на небесном своде. Сколько же их? Невооруженным глазом одновременно в северном полушарии можно видеть примерно 2500 звезд. Всего же в обоих полушариях видно около 6000 звезд, сосредоточенных, главным образом, в Млечном пути. Звезды группируются в системы — галактики. Одна из них — наша Галактика, в которой насчитывается несколько сотен миллиардов звезд. Уже обнаружены многие миллионы других галактик по размерам как больше, так и меньше нашей.

Трудно себе даже представить размеры Галактики. Если бы в нашем распоряжении оказалась ракета, летающая со скоростью света (300 000 км/с), то для путешествия от края до края нашей Галактики потребовалось бы 80 тыс. лет. А для того, чтобы пересечь только видимую часть Вселенной, необходимо было бы затратить миллиарды лет.

Много веков тому назад, вероятно, так же как и мы сейчас, наблюдая за медленным движением небосвода с востока на запад, Аристотель (IV в. до н. э.) создал свою геоцентрическую систему мира. Земля, по его представлениям, неподвижно покоится в центре мира, а все небесные светила движутся вокруг нее. Около 2 000 лет потребовалось человечеству, чтобы осознать наблюдаемый «факт» вращения всех светил вокруг Земли. В 1543 г. Николай Коперник опубликовал книгу «Об обращениях небесных сфер», в которой доказал, что Земля вращается вокруг своей оси и вместе с другими планетами вокруг Солнца. Учение Н. Коперника явилось первым сокрушительным ударом по идеям «непогрешимой святой» церкви.

О каком центре мира можно говорить, если Вселенная бесконечна? Все звезды и галактики находятся в движении. Но куда они движутся? В 1842 г. австрийский ученый К. Доплер установил изменение частоты волн при движении источника или приемника волн. При их сближении наблюдается повышение частоты, при удалении — понижение. Читатель, наверное, сам наблюдал это явление неоднократно для звуковых волн. Для человека, сидящего в поезде, гудок паровоза (или сигнал электрички) звучит в одном тоне. Для человека, стоящего на платформе, гудок приближающегося паровоза с более высоких тонов переходит на более низкие после прохождения. В световом спектре то же явление отражается в смещении спектральных линий в фиолетовую сторону при сближении наблюдателя и источника света и в красную сторону — при удалении. В 1900 г. русский астроном А. А. Белопольский впервые использовал эффект Доплера для изучения звезд. Оказалось, что спектральные линии звезд смещены в красную сторону. Значит, звезды удаляются. Но тогда можно предположить, что Вселенная расширяется. Так и думают многие ученые, во всяком случае, по отношению к видимой нами части Вселенной. Научное обоснование этой гипотезы приведено в трудах академика Р. З. Сагдеева.

К каким последствиям может привести расширение Вселенной? Ответить на этот вопрос строго научно пока трудно, не так уж много мы знаем. Если предположить, что возраст видимой нами расширяющейся Вселенной порядка 10–15 млрд лет (для такого предположения есть основания) и что Вселенная расширяется неограниченно, то можно прийти к несколько неожиданным довольно пессимистическим выводам. Видимо, все наблюдаемые солнца погаснут. Наше Солнце закончит свою активную эволюцию через несколько миллиардов лет и превратится в белый карлик размером с Землю, который будет постепенно остывать. Звезды массивнее Солнца проживут еще меньше и в зависимости от массы в конце концов превратятся либо в нейтронные звезды, либо в черные дыры — плотные образования во Вселенной, у которых гравитационное поле настолько сильное, что даже лучи света, попав в него, не могут уже отразиться. Вследствие отсутствия отражения черная дыра наблюдателю так и представляется черным пятном. Спустя 10³² лет все ядерное вещество полностью распадется, звезды и планеты превратятся в фотоны и нейтрино. К возрасту Вселенной 10¹⁰⁰ лет в мире останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в пространстве с ничтожной плотностью. Все это возможно, если… и еще раз если. Но могут быть и другие если, которые по расчету приведут уже к сжимающейся Вселенной.

Наше Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью примерно 250 км/с, совершая полный оборот за 200 млн лет. Земля мчится по своей орбите вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. Находясь в лесу, на поляне, мы лишь догадываемся о вращении Земли вокруг своей оси с запада на восток, наблюдая за медленным движением небосвода в обратном направлении. Мы совершенно не замечаем ни скорости движения Земли вокруг Солнца, ни стремительного бега вместе с Солнцем вокруг центра Галактики. Смена времени суток определяется обращением Земли вокруг своей оси, а смена времени года — вращением Земли вокруг Солнца. Но если мы не замечаем этих движений непосредственно, то нельзя ли наблюдать какие-либо следствия этих движений на Земле?

Французский ученый Г. Кориолис в 1835 г. установил воздействие на движущиеся тела дополнительной силы, возникающей вследствие центробежной силы вращения Земли. Эти силы, названные именем ученого (силы Кориолиса), искривляют траекторию движущихся тел. Максимально они проявляются на экваторе, а на полюсах равны нулю. Под действием сил Кориолиса реки северного полушария подмывают правые берега и стремятся обойти встречаемые препятствия с правой стороны. Реки южного полушария отклоняются влево. Это же правило распространяется на морские течения. Точно так же ведут себя воздушные массы: в северном полушарии ветры отклоняются вправо, в южном — влево. Движущиеся массы воды и воздуха служат основными факторами, видоизменяющими поверхность Земли. Они в значительной степени влияют на рельеф, стремясь его сгладить, определяют характер и скорость накопления осадков. Таким образом, вращение Земли вокруг своей оси лежит в основе многих геологических явлений.