Глава 1. Земля и Вселенная


<0 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 слабосветящпйся 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. 3. 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 цдерное вещество полностью распадется, звезды и планеты превратятся в фотоны и нейтрино. К возрасту Вселенной 10,0° лет в мире останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в пространстве с ничтожной плотностью. Все это возможно, если ... н еще раз если. JГо могут быть и другие если, которые по расчету приведут уже к сжимающейся Вселенной.

flame 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 сте

пени 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.

Смена времен года ташке существенно сказывается на действии геологических факторов на поверхности Земли. Иногда смена времен года отчетливо фиксируется в молодых осадках озер и болот. Особенно заметны сезонные колебания в ленточных глинах, образующихся в предледниковых озерах. В таких осадках темные глинистые прослойки (ленты) чередуются со светлыми прослойками песчанистых глин. Летом при интенсивном таянии ледника в озеро сносится более грубообломочный материал — образуются светлые прослойки. Зимой, когда таяние ледника прекращается или сильно сокращается, на дне озера оседают тонко отмученные частицы и органическое вещество — возникают темные ленты. В сумме получается некоторое подобие годовых колец на срезе ствола дерева. Так же, как по годовым кольцам на дереве, здесь можно сосчитать время накопления толщи и даже высказать суждение о климате по характеру и толщине прослоев.

К сожалению, в горных породах, образовавшихся из осадков, проследить сезонную или годовую ритмичность чаще всего не представляется возможным. Основная масса осадочных пород сформировалась из отложений, накопившихся на дне морей и океанов. Прежде чем тот или иной слой оказывался погребенным под другими, более молодыми отложениями, он неоднократно перемывался и переоткладывался. В результате скорость накопления осадков очень мала. Подсчитано, что в среднем она составляет всего единицы—первые сотни миллиметров за тысячу лет. Обычно в осадочных породах фиксируются лишь более длительные по времени и обширные по площади геологические явления, приводящие иногда к накоплению мощных многокилометровых осадочных толщ.

Внешний облик нашей планеты непрерывно меняется. В геологическом времени возникают и исчезают горы, целые континенты то поднимаются, то погружаются под воды океана, непрерывно изменяются глубины и очертания морей и океанов, климат и т. д. Все эти явления находят свое отражение в осадочной толще. Крупнейший советский ученый академик Н. М. Страхов показал стадийность образования оса

дочных пород на общем фоне направленности и необратимости этого процесса. В геологической истории Земли установлена разного порядка цикличность изменения климата, движений земной корм (тектонических движений), магнитного поля Земли н т. п. Не могут ли быть связаны некоторые из этих повторяющихся явлений с движением Солнечной системы в Галактике — с галактическим годом?

Некоторые ученые отвечают на этот вопрос утвердительно: С. II. Максимов, Н. Я. Купил, Н. М. Сардон-ииков цикличность изменений обстановки в Солнечной системе в первую очередь связывают с галактическим годом. Г1о их мнению, периодичность внешних По отношению к Земле систем должна оказывать воздействие па внешние оболочки Земли, условия их существования и развития. Влияние галактического года и контролируемая им цикличность наиболее отчетливо проявляются в колебаниях планетарного климата, в режиме геомагнитного поля, а также в развитии органического мира. Большинство ученых образование угля, нефти и природного газа связывают с органическим миром, поэтому и циклическое их распространение в земной коре также может быть обусловлено движением Солнца вокруг центра Галактики.

Солнце состоит в основном (более 90 % массы) из водорода и гелия, широко распространенных на Земле. В космических телах не всегда обнаруживают элементы уже известные на нашей планете. Бывает и наоборот: элемент, обнаруженный в космическом теле, затем находят на Земле. В 1868 г. астрономы Ж. Жансен (Франция) и Н. Локьер (Англия) обнаружили в солнечном спектре ярко-желтую линию неизвестного элемента. Элемент был назван гелием — солнечным, от греческого слова «гелиос» — солнце. Лишь в 1896 г. У. Рамзай (Англия) выделил гелий из минерала клевеита. В центральной части Солнце имеет температуру около 20 млн градусов. Таких температур на Земле пока не удалось получить даже при ядерных взрывах. Солнце излучает в пространство огромное количество энергии. Менее чем две миллиардных доли этой энергии попадает на Землю, оказывая на нее огромное влияние. Сама жизнь на планете, в частности многие геологические процессы, наблюдаемые на поверхности Земли, обязана своим существованием энергии Солнца. Солнечная активность во времени не одинакова. Суще

ствует цикличность в ее проявлении, составляющая в среднем И лет.

Периодическая активность — «вспышки» — сопровождаются развитием протуберанцев. На солнечном диске они проявляются в виде черных пятен. Как мы видим, «и на Солнце есть пятна». Только эти пятна — протуберанцы — состоят из облаков раскаленного газа, по размерам во много раз превосходящим нашу планету. Солнечные вспышки на Земле проявляются магнитными бурями, полярными сияниями, приводят к перебоям работы радио- и электронной аппаратуры и, наконец, заметно влияют на человеческий организм. С этой цикличностью связаны также временные изменения климата. Отмечаются и более длительные циклы изменения солнечной активности •— в среднем около 80 лет. На климат Земли, возможно, оказывает влияние и галактический год (250—300 млн лет).

Какое оно, наше Солнце, большое или маленькое? Трудно ответить на этот вопрос. Диаметр Солнца приблизительно равен 1400 тыс. км, примерно в 110 раз больше диаметра Земли (по экватору). Это выглядит, очевидно, как футбольный мяч на фоне десятиэтажного здания. Масса же Солнца в 332 тыс. раз больше массы Земли. Великан и букашка. С другой стороны, если бы к нам в руки попала фотография нашей Галактики, снятая с другой галактики, то мы вряд ли бы отыскали'на ней среди миллиардов других звезд крошечное светлое пятнышко, соответствующее звезде желтого карлика, которым является наше Солнце.

Любуясь ночным небом, можно заметить, что размеры звезд и яркость их свечения неодинаковы. Мир эвезд очень разнообразен. Есть звезды в миллиарды раз по объему больше Солнца (звезды-гиганты) и в десятки миллионов раз меньше Солнца (звезды-карлики). Одни излучают света в десятки тысяч раз больше Солнца, другие — в десятки тысяч раз меньше. Причиной свечения звезд является ядерная энергия превращения водорода в гелий. Таким образом, по современным представлениям, водород служит основным энергетическим источником во Вселенной.

У пас на Земле мы привыкли сравнивать плотность веществ (отношение массы тела к его объему) с плотностью воды. Плотность некоторых звезд-гигантов в сотни тысяч раз меньше плотности воды, а некоторых белых карликов — в сотни тысяч раз больше. Для

сравнения напомним, что плотность воздуха примерно в тысячу раз меньше, а плотность золота всего в 20 раз больше плотности воды.

И межзвездном пространстве находится рассеянная пыль н очень разреженные газы. Размер пылинок невелик, порядка стотысячных долей сантиметра. Плотность газов также очень мала, на 1 см3 приходится всего несколько атомов. В галактических туманностях плотность возрастает до 10 — 20 атомов на 1 см3. Среди газов первое место занимает водород, затем гелий. Кроме того, в ничтожных количествах встречены некоторые простейшие химические соединения в виде заряженных частиц — ионов. Прежде всего были открыты CN. СП, ОН, затем NHa, И2СО, ПС2М, далее найдены обрывки линейных молекул с шестью, семью н девятью атомами углерода, а также молекулы воды н сероводорода. К 1980 г. было обнаружено более 50 видов различных молекул.

В космосе существуют и другие частицы из микромира. Они настолько малы, что познать нх чрезвычайно трудно. Так, еще 50 лет тому назад было предсказано существование нейтрино. Эту электрически нейтральную элементарную частицу поймать н исследовать кажется просто невозможно. Нейтрино мчатся в космосе со скоростью, близкой к скорости света. Благодаря большой скорости н огромной энергии эти частицы обладают удивительной проникающей способностью н буквально пронизывают всю Вселенную. Предполагалось, что масса нх равна нулю. Однако советские ученые В. Любимов, Е. Новиков, В. Позик н Е. Третьяков установили возможность движения этих частиц с различной скоростью. Соответственно нейтрино имеют некоторую, хотя н весьма незначительную массу. Возможно существование во Вселенной н других элементарных частиц, о которых нам пока ничего не известно.

Если во Вселенной основным источником энергии является водород, то на Земле в качестве источника энергии человечество использует главным образом углерод н различные его соединения. Несмотря на стремление во всех странах развивать использование других источников энергии (атомной, гндро (реки), солнечной, ветра, приливов н т. д.), доля угля, нефти и природного газа вместе взятых все еще превышает 85 % в общем энергетическом балансе.



Мир глазами геолога, Еременко Н.А., 1990



Джентльмены удачи смотреть онлайн в хорошем качестве
Ирония судьбы, или с легким паром онлайн в хорошем качестве
Кавказская пленница, или Новые приключения Шурика онлайн в хорошем качестве