Файл: Кудельский, А. Новеллы о воде.pdf

все связи. Одни из них навсегда остались жителями соле­ ных или солоноватых вод, другие — обитателями пресных" водоемов, третьи предпочитают селиться на берегах рек и озер. И четвертые, не связанные как будто зримыми географическими нитями с Океаном, тоже не могут жить

Взрослый человек, пишет Раймон Фюрон в своей книге «Проблема воды на земном шаре», на 65—70 процентов состоит из воды. Если мы воспользуемся подсчетами французского ученого Рэне Коля, оценившего общую массу всех людей в 200 миллиардов тонн, то легко опре­ делим, что только человечество «унесло» из Океана — своей первой колыбели — 140 миллиардов тонн воды. Много это или мало? Очень много: даже за полгода Волга не приносит столько воды в Каспийское море...

1. СОЛНЦЕ, ЗЕМЛЯ И ДРУГИЕ

Когда появилась вода на Земле? Всегда ли ее было столько же, сколько сейчас? Всегда ли океаны и моря были солеными? Вечна ли вода или и она знает рождение, юность, зрелость, познает старость и подвластна смерти? Откуда она?

Наверное, у каждого из нас возникали эти вопросы при первой встрече с морем, на берегу

ледниках Шпицбергена, Новой Земли или Ан­ тарктиды, третьих — в лабораториях институ­ тов.

Чтобы ответить на эти совсем не простые вопросы, необходимо познакомиться с совре­ менными представлениями о происхождении воды и водной оболочки (гидросферы) нашей планеты. А это в свою очередь требует озна­ комления хотя бы в общих чертах с гипотеза­ ми о происхождении Солнечной системы и планеты Земля.

В своей книге «Занимательная геология» знаменитый геолог академик Владимир Афа­ насьевич Обручев пишет: «Никто не может рассказать нам точно, как образовалась наша Земля, так как ни один ученый не мог наблю­ дать это сам.. Поэтому высказывают только более или менее правдоподобные предположе­ ния в виде гипотез».

Одна из первых космогонических гипотез о происхождении Солнечной системы принадле­ жит Декарту и по своему возрасту (год рожде-

ния 1644) является прародительницей всех последующих. А их известно немало.

Через сто лет (в 1745 году) Бюффон опубликовал свои представления о мироздании, в которых исходил из предположения о столкновении Солнца с громадной кометой.

Позднее (в 1755—1796 годах) возникла гипотеза Кан­ та и Лапласа, полагавших, что и Солнце, и вращающиеся вокруг него планеты образовались из раскаленной туман­ ности. В центральной части этой туманности, по своим размерам превосходившей всю Солнечную систему, образовалось наше Солнце. В результате постоянного вращения и сплющивания на экваторе туманности проис­ ходило отделение материи в виде колец. По мере удале­ ния вещества от центра газопылевого облака кольца раз­ рывались и образовывались шаровидные скопления — будущие планеты, каждая из которых имела собствен­ ную орбиту и скорость вращения вокруг центра ту­ манности.

Долгое время гипотеза немецкого философа Имману­ ила Канта и французского математика и астронома Пье­ ра-Симона Лапласа признавалась достаточно правдопо­ добной, и только во второй половине XIX века в связи с успехами в астрономии, геофизике и геологии в ней был обнаружен ряд ошибочных положений.

В 1848—1887 годах появилась гипотеза метеоритного скопления Мейера и Локьера, а в 1900 году — гипотеза Чемберлена и Мультона, известная под названием «тео­ рии встречи». В соответствии с ней в результате прохож­ дения какой-то крупной звезды в непосредственной бли­ зости от первичного Солнца часть его вещества была вы­ брошена в околосолнечное пространство и со временем сконцентрировалась в планеты. Через шестнадцать лет «теория встречи» нашла свою дальнейшую разработку в гипотезе Джинса. Много лет космогонические представ­ ления Чемберлена, Мультона и Джинса признавались весьма удачными, но затем исследованиями Рассела и советских ученых было установлено, что прохождение одной звезды мимо другой на расстоянии, допускающем возможность выброса вещества одной из звезд, представ­ ляет собой чрезвычайно редкое явление и вряд ли может быть положено в основу гипотезы происхождения планет Солнечной системы.

Из современных гипотез широко известны космогони­ ческие представления Литтлтона, Вейцзекера, Альвена, Хойла, Уиппла, Шмидта, Куйпера. Согласно гипотезе академика Отто Юрьевича Шмидта, Солнце, проходя че­ рез холодное газопылевое облако, захватило с собой часть его вещества. Движение материи в околосолнечном облаке происходило в соответствии с законом всемирного тяготения, частицы вещества двигались в разных на­ правлениях, сталкивались, объединялись друг с другом, образуя своеобразные «зародыши» планет. Ближайшая к Солнцу часть дискообразного газопылевого облака про­ гревалась солнечными лучами сильнее, и здесь могли существовать преимущественно частицы тугоплавких ка­ менистых веществ. Вот почему расположенные ближе к центру Солнечной системы планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс невелики по размерам и состоят из камен­ ного и металлического материала с небольшой примесью газов. Обширная же внешняя зона облака оказалась за­ крытой для лучей Солнца, и здесь температура пылинок была настолько низкой, что на них намерзали легкие вещества, такие, как водяные пары, углекислота, метан, аммиак и близкие к ним соединения. Эти большие, покры­ тые инеем частицы внешней зоны составили материал для планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона.

Таким образом, согласно гипотезе Шмидта и некото­ рых других ученых (Фесенков, Куйпер, Вейцзекер, Хойл, Юри), предполагается, что Земля, как и все планеты Солнечной системы, образовавшиеся из газопылевого протопланетного облака, была первоначально холодной и однородной по своему химическому составу. Первичное холодное вещество планеты подвергалось вторичному ра­ зогреванию благодаря энергии сжатия и главным обра­ зом под воздействием тепла, генерируемого радиоактив­ ными элементами, которых, как утверждают геологи, четыре с половиной — пять миллиардов лет назад в Зем­ ле было в 8—9 раз больше, чем теперь. И хотя этого тепла было явно недостаточно для полного расплавления Земли, оно вызывало глубокие физико-химические про­ цессы, приводящие к расслоению планеты на концентри­ ческие внутренние и внешние оболочки-геосферы.

2. ДОМ ВОДЫ И НАШ ДОМ

По данным геодезических и геофизических исследова­ ний, наша планета в настоящее время представляет со­ бой сфероид с радиусом около 6371 километра и имеет несколько концентрических сфер. Наиболее сложно пост­ роенная внешняя оболочка Земли, так называемая зем­ ная кора, отличается небольшой толщиной (мощностью), не превышающей 40—60 километров. Ниже, до глубины 2900 километров, расположена мантия, еще глубже и до центра Земли — ядро. Если "в пределах земной коры свой­ ства горных пород весьма разнообразны и зависят от множества трудно поддающихся учету условий, то ниже

тиметре. Мантия — основная оболочка Земли. Объем ее составляет более 80 процентов объема Земли, вес около 70 процентов. Анализируя условия прохождения сейсми­ ческих волн в мантии, ученые пришли к выводу, что эта оболочка по отношению к быстро меняющимся воздей­ ствиям ведет себя как твердое тело.

На границе между мантией и ядром плотность пород скачкообразно изменяется от 5,7 до 9,5 грамма на куби­ ческий сантиметр (разрыв Лемана—Гутенберга), ниже отмечается ее монотонное увеличение до 12,5 грамма на кубический сантиметр в центре земного ядра. Изучая картину происхождения сейсмических волн через ядро, геофизики установили, что оно жидкое и только внутрен­ няя область ядра (внутреннее ядро) радиусом 1400 ки­ лометров представляет собой твердое тело.

Изменение плотности пород с увеличением глубины объясняется возрастанием давления от вышележащих слоев горных пород. На границе земной коры и мантии давление достигает 10-—20 тысяч атмосфер, на глубине 2900 километров — 1 миллион 370 тысяч атмосфер, а в центре Земли давление превышает 3 миллиона атмосфер.

По мере углубления в недра Земли возрастает не только давление, но и температура. В зонах переходов земной коры в мантию и мантии в ядро температура со­ ставляет 500 и 2000 градусов по Цельсию, а в центре зем­ ного ядра достигает 3000 градусов.