Строение земного шара


Кто из читателей не знает увлекательного романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли»? В нем Жюль Верн, используя в качестве художественного приема неправдоподобный способ проникновения героев романа через кратер одного из вулканов Исландии в глубины Земли, рассказывает о строении верхней оболочки Земли, или земной коры, и об истории развития жизни на ней, как представляли это себе ученые во второй половине XIX в.

Точно описывая классические районы вулканической деятельности — Исландию и острова Средиземного моря,-—писатель вводит своих героев в неведомые глубины земного шара.

Не случайно Жюль Верн говорит в своем романе о вулканах. Извержения вулканов всегда приводили в ужас человека. Пытаясь объяснить грозную деятельность вулканов, уже в старину люди сложили о них много легенд. Древние греки считали вулканы владением бога огня Гефеста. Особенный интерес возбуждал вулкан Этна, находящийся на восточном берегу о-ва Сицилии. Извержение Этны, по представлению греческого поэта Пиндара (V в. до н. э.), вызывает стоглавый Тифон (в древнегреческой мифологии — грозное огнедышащее чудовище, порожденное богиней земли Геей), заключенный в недра горы в наказание за то, что он поднял восстание против Зевса.

Философ Эмпедокл (ок. 490-430 гг. до н. э.) первый стал говорить о расплавленном состоянии внутренних частей Земли, ссылаясь на действующие вулканы и горячие источники. Он изучал вулкан Этну, по склонам которого временами текли мощные потоки лавы, заливавшие окрестности на десятки километров. Эмпедокл, охваченный желанием изучить устройство вулкана и причину извержений, предпринял смелое путешествие в недра кратера Этны и погиб в жерле вулкана.

В средние века ничего нового о вулканах не было выяснено. Господствовавшие теории опирались в основном на мнения древнегреческих философов.

Схема строения нашей планеты
Схема строения нашей планеты: 1 — атмосфера, свыше 1000 км; 2 — стратосфера, в среднем от 11 до Земли; з — тропосфера, в среднем 11 км от поверхности Земли; 4 — гидросфера, более 10 км; 5 — гранитный слой, до глубины 10-15 км; 6 — базальтовый слой, до глубины 50—60 км; 7 — подкоровая часть внутренней оболочки Земли; 8 — внутренняя оболочка Земли, до глубины 2900 км (в ней скорость распространения сейсмических волн нарастает до 13,6 км/сек); 9 — ядро (в нем скорость распространения волн до 8 км/сек).

Позже немецкий естествоиспытатель Атанасиус Кирхер (1601-1680), изучавший вулканические извержения и землетрясения, дал в своем капитальном труде «Подземный мир» не только описание недр Земли, но даже воображаемый разрез земного шара.

По воззрениям Кирхера, внутренность Земли — твердое тело с огромными пустотами, которые соединяются между собой и с поверхностью многочисленными каналами. Центральное ядро занято огнем, а пустоты, расположенные ближе к поверхности, заполнены частью огнем, частью водой, частью воздухом.

Иные воззрения на строение Земли высказывал английский ученый Джон Вудворт (1665-1722). По его представлениям, внутренность Земли заполнена целиком водой. Вода образует огромную водяную сферу, сообщающуюся каналами с морями и океанами. Он также привел в своих работах гипотетический (предполагаемый) разрез земного шара.

Схемы Кирхера и Вудворта пользовались долгое время широкой известностью. Они приводились даже в учебниках второй половины XIX в.

В основном в науке XIX в. господствовало представление об огненно-жидком ядре земного шара. Это представление логично объясняло повышение температуры, наблюдаемое при опускании вглубь Земли, а также вулканические явления. Кроме того, оно опиралось на космогонические гипотезы Канта и Лапласа.

Немецкий философ Иммануил Кант и французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас предложили гипотезы, в которых они пытались дать картину возникновения солнечной системы.

В основу своей гипотезы Кант положил состоящую из отдельных частиц туманность, находившуюся в движении. Столкновения частиц между собой привели с течением времени к упорядочению этого движения, и из вращающейся туманности возникли Солнце и планеты. Лаплас полагал, что вследствие сближения частиц и их сжатия туманность постепенно раскалялась. Вращающаяся раскаленная газовая туманность, превосходившая по своим размерам планетную систему, получила сплюснутую форму. Затем при увеличении скорости вращения от туманности постепенно отделялись слои вещества, образовывавшие ряд колец. Каждое из них под действием сил взаимного притяжения слагавших его частиц постепенно превратилось в шаровидное тело— планету, которая сначала была раскаленной, но потом в результате излучения тепла стала остывать.

Центральная же часть туманности после сжатия и отделения от нее ряда колец стала Солнцем. Таким образом, согласно гипотезам Канта и Лапласа, земное ядро должно быть огненножидким; земная кора — продукт остывания некогда огненно-жидкого шара.

Однако уже во времена Жюля Верна раздавались, правда очень робко, голоса тех, кто был не согласен с гипотезой Канта — Лапласа. К этому меньшинству, по-видимому, принадлежал и Жюль Верн, вложивший свои мысли в уста профессора Лиденброка, который сомневался в существовании огненно-жидкого земного ядра и старался объяснить внутреннее тепло земной коры процессами окисления.

Эта точка зрения в настоящее время восторжествовала в науке. Большинство геофизиков и геологов отрицает теперь стадию огненно-жидкого состояния Земли и объясняет разогрев земных оболочек в основном процессами радиоактивного распада. Советские ученые при этом исходят из космогонических гипотез, созданных у нас в СССР.

Интересная гипотеза образования планет была разработана коллективом советских ученых под руководством акад. О. Ю. Шмидта. Согласно этой гипотезе, планеты образовались из облаков космической пыли, которая обращалась некогда вокруг Солнца. О. Ю. Шмидт показал, что такое пылевое облако вследствие столкновения его частиц между собой должно было весьма быстро превратиться в сплющенный слой, окружавший Солнце. Под влиянием сил взаимного притяжения этот слой превратился в систему отдельных сгустков, а в дальнейшем из этих сгустков образовались планеты. По предположению О. Ю. Шмидта, Земля всегда была холодной, поэтому земная кора вовсе не шлак, который образовался на поверхности раскаленной жидкой массы земного шара. Кора — составная часть нашей планеты — сначала была холодной и лишь впоследствии стала нагреваться в результате различных — в основном радиоактивных процессов.

Но не одни гипотезы помогают теперь ученым проникать во внутренние части земного шара. Для этого существуют очень точные геофизические методы. Они основаны на изучении колебаний земной коры, вызываемых землетрясениями или искусственными взрывами.

Основной материал для изучения строения земного шара мы получаем из записей колебаний земной поверхности чувствительными приборами — сейсмографами, установленными на многочисленных сейсмических станциях мира. Сами колебания вызываются землетрясениями. Очаги землетрясений находятся в глубинах земного шара, иногда в нескольких сотнях километров от поверхности.

Каждое землетрясение вызывает колебательное движение, распространяющееся от очага во все стороны.

Если бы Земля была однородным телом, то сейсмические волны распространялись бы прямолинейно и с одинаковой скоростью. Изучение скоростей распространения различных волн в Земле показало, что земной шар состоит из ряда концентрических зон, имеющих различную плотность. Намечается несколько зон с различными упругими свойствами. Первая зона распространяется от поверхности Земли на глубину в среднем около 50—60 км. Она представляет собой так называемую земную кору, состоящую в основном из кристаллических пород. Под ней залегает более плотное, но в то же время, вероятно, более пластичное подкоровое вещество. До глубины около 1200 км идет равномерное возрастание скоростей сейсмических волн, что следует объяснить возрастанием давления в однородном составе этого слоя. Глубже рост скорости сейсмических волн замедляется.

 

Читать далее