Задачи геофизики


Начальник континентальной Антарктической экспедиции Академии наук СССР Михаил Михайлович Сомов.
Начальник континентальной Антарктической экспедиции Академии наук СССР Михаил Михайлович Сомов.

Геофизика, или физика Земли,— сложная наука. Она изучает физические свойства нашей планеты, точнее ее трех оболочек: твердой (литосферы), жидкой (гидросферы) и газообразной (атмосферы). Физические явления, которые происходят на суше, в воде п в воздухе, представляют собой единое целое, составные части которого воздействуют друг на друга. Кроме того, многие земные физические явления зависят от внешних космических тел, главным образом Солнца и Луны.

Покажем это на конкретных примерах.

Известно, что вечные снега и ледники занимают на земном шаре 16 млн. км². Если бы эти снега и льды растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы на 40-45 м. В связи с этим возникает вопрос: уменьшится или увеличится оледенение Земли в ближайшие десятилетия? Ответ на этот вопрос имеет не только теоретическое, но и практическое значение для хозяйства полярных стран, расположенных в зоне вечной мерзлоты, и более южных стран, например Средней Азии, где горные ледники — основной источник питания рек, орошающих поля и сады.

В 30-х годах нашего столетия Арктика настолько потеплела, что треска и сельдь стали жителями необычайно высоких широт, где ранее не могло быть их промысла. В то же время из южной части Охотского и северной части Японского морей исчезли косяки теплолюбивой, небольшой очень вкусной рыбки — дальневосточной сардины, или иваси.

В этот же период началось быстрое падение уровня Каспийского озера-моря. Осушилась прибрежная полоса дна, равная по площади Азовскому морю. Уровень Каспия снизился почти на 2,5 м. Одновременно повысился уровень Аральского озера-моря в связи с увеличением стока среднеазиатских рек, берущих начало с покрытых ледниками гор.

Все эти явления тесно связаны между собой и вызваны вековыми колебаниями климата Земли, что, в свою очередь, обусловлено колебаниями солнечной активности, т. е. нарастанием или убыванием числа и размеров солнечных пятен, вспышек и извержений на поверхности Солнца.

Когда геофизики решат задачу долгосрочных климатических предсказаний (прогнозов), тогда мы будем знать об изменении климата в ближайшие годы, а может быть, и ближайшие десятилетия.

Подготовка радиотелескопа к наблюдениям за кометой.
Подготовка радиотелескопа к наблюдениям за кометой.
 Астрономические наблюдения при помощи гигантского менискового телескопа.

Наша планета излучает в мировое пространство огромное количество тепла. За 100 лет она отдает его столько, сколько могут дать все мировые запасы нефти, угля, леса и другого топлива. Но это не страшно, так как столько же тепла Земля получает от Солнца.

Внутреннее тепло Земли также изучают геофизики. Они выясняют и возможности использования внутреннего тепла Земли.

Казалось бы, что может быть, кроме вреда, от землетрясений? Между тем изучение упругих колебаний земной коры во время землетрясений дало возможность составить представление о глубинном строении земной коры, о распределении в ней полезных ископаемых. Теперь при геофизической разведке полезных ископаемых делают искусственные взрывы, которые вызывают упругие колебания земной коры в нужном месте и в любое время. Близится время, когда на десятки километров в глубь земли проникнут атомные землеройные снаряды. Они отыщут новые полезные ископаемые. Недалек тот день, когда ученые смогут давать прогнозы землетрясений. Предсказание таких явлений природы уменьшит причиняемые ими иногда страшные бедствия.

Тесно связаны с процессами на Солнце явления земного магнетизма и земного электричества. Когда на Солнце происходят вспышки и извержения, возникают магнитные бури (см. стр. 63), на Земле нарушается радиосвязь и дальность передач.

Коротковолновое (ультрафиолетовое) излучение Солнца заряжает электрическим током верхние слои атмосферы и образует так называемую ионосферу (см. стр. 118). Она обладает большой электропроводностью и, как зеркало, отражает радиоволны, распространяющиеся вокруг земного шара. «Возмущение» ионосферы под влиянием вспышек на Солнце и создает «радиопогоду». Уточнением прогнозов радиопогоды теперь занимаются геофизики всего мира. Им помогают астрономы, пытающиеся открыть закономерности в колебаниях солнечной активности. Ученые полагают, что солнечная активность изменяется циклически, с продолжительностью циклов в 5, 11, 35 и 100 лет. Как мало мы еще знаем о верхних слоях атмосферы, показывают следующие примеры. Совсем недавно на границе между тропосферой и стратосферой обнаружены так называемые струйные ветры, обладающие большой устойчивостью и скоростью в 200 км/час. Много горючего можно сэкономить, если использовать эти воздушные течения при самолетовождении.

Мы почти ничего не знаем о «поведении» слоя озона, находящегося на высоте примерно 30-60 км от Земли, а между тем озон имеет огромное значение, так как он поглощает вредный для живых организмов избыток ультрафиолетовых лучей Солнца и задерживает поток тепловой энергии, излучаемой Землей в межпланетное пространство.

Исследование геофизических явлений в масштабе всей Земли трудно осуществить ученым одной какой-либо страны. Для изучения их ныне объединяются усилия ученых всех стран мира. Организуется так называемый Международный геофизический год (МГГ).

 

ИЗ ИСТОРИИ МЕЖДУНАРОДНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ГОДА

Моторно-парусная шхуна	«Заря» — единственное в мире немагнитное судно.
Моторно-парусная шхуна «Заря» — единственное в мире немагнитное судно.
Судно «Витязь» — плавучий научно-исследовательский институт, оборудованный по последнему слову науки и техники.
Судно «Витязь» — плавучий научно-исследовательский институт, оборудованный по последнему слову науки и техники.

В 1875 г. в австрийском городе Граце состоялось собрание Общества естествоиспытателей. Всеобщее внимание на собрании привлекла взволнованная речь молодого австрийского ученого Карла Вайпрехта, одного из руководителей закончившейся к тому времени экспедиции, открывшей Землю Франца-Иосифа (1873). Он говорил о необходимости более тесных связей между учеными-геофизиками разных государств, о недопустимости несогласованных наблюдений, проводимых по разным программам в разное время и с помощью разных приборов, показания которых трудно сравнимы.

Через семь лет после этого собрания, в 1882 г., состоялся первый Международный геофизический год. Официально он назывался Международным полярным годом, так как согласованные геофизические наблюдения проводились в основном в малоисследованной полярной области Северного полушария.

Исследования вели разные страны. Шведы работали на Шпицбергене, австрийская экспедиция — на о-вах Ян-Майен, датская — в Гренландии, американская — на Земле Гриннелл.

Голландская экспедиция на двух судах пыталась достигнуть о-ва Диксон, но суда встретили непроходимые льды и не добрались до места назначения.

Русские ученые организовали экспедиции на Новую Землю и в район дельты Лены. Экспедиции собрали интересные сведения о магнитных явлениях, полярных; сияниях, физических свойствах воздуха, суши и воды.

Труды экспедиции первого Международного полярного года были изданы в 28 томах. Они посвящались земному магнетизму, полярным сияниям и метеорологии.

Второй Международный полярный год удалось организовать только через 50 лет — в 1932 г. Ввиду тяжелого экономического кризиса, который в то время переживали капиталистические страны мира, участвовать в этой работе смогли лишь немногие страны. Наибольшую долю исследований выполнили ученые СССР. Впервые Арктика была покрыта густой сетью станций. Стратостаты и радиозонд, изобретенный П. А. Молчановым, дали первые сведения о высоких слоях атмосферы.

В это яре время произошли два выдающихся события в истории науки. Впервые за одну навигацию был пройден путь из Белого моря в Берингово: исполнилась мечта, владевшая мореплавателями в течение четырех столетий! Этот подвиг совершил коллектив ледокольного судна «Сибиряков» под руководством капитана В. И. Воронина и известных ученых О. Ю. Шмидта и В. Ю. Визе.

Второе событие случилось в западной части Северного Ледовитого океана. На небольшом деревянном судне «Н. Книпович» Н. Н. Зубову впервые удалось обогнуть с севера архипелаг Земли Франца-Иосифа.