авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«Р.Е.РОВИНСКИЙ Сегодня позитивное познание вещей отождествляется с изучением их развития. П.Тейяр де Шарден. РАЗВИВАЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ ...»

-- [ Страница 4 ] --

Сверхкорона, по мере накопления в ней выпадающего вещества, начинает отставать в сво ем вращении от вращения центрального тела. Различие угловых скоростей вращения порож дает взаимодействие магнитного поля звезды с плазмой, известное как процесс изоротации Ферраро. Этот процесс возникает в результате стремления к выравниванию угловых скоро стей взаимодействующих объектов, он заставляет плазму вращаться быстрее, а центральное тело замедлять скорость своего вращения. Ускорение плазмы увеличивает центробежные си лы, оттесняя ее от звезды. Между центральным телом и плазмой образуется область с очень низкой плотностью вещества, и одновременно, из-за разделения в этом пространстве зарядов, в нем возникает двойной зарядовый слой, прерывающий магнитные силовые линии звезды.

Тем самым прерывается процесс изоротации. Возникает временное квазиустойчивое состоя ние, определяемое условием равенства гравитационной и центробежной сил. Такое состояние благоприятствует процессу конденсации нелетучих веществ путем их выпадения из плазмы в виде отдельных зерен. Достигнув определенной массы, зерно получает от плазмы импульс и далее движется по кеплеровской орбите, унося с собой часть момента количества движения. В результате сверхкорона опять начинает отставать от вращения звезды, вновь возникает про цесс изоротации, он ведет к передаче новой порции момента количества движения от звезды в плазму и т. д.

Выпавшие зерна, захватив часть момента количества движения, следуют вокруг Солнца по пересекающимся эллиптическим орбитам. Множественные неупругие соударения, происхо дящие между ними в поле тяготения центрального тела, сопровождаются обобщением кепле ровских орбит большой группы таких частиц. Их эллиптические орбиты превращаются в поч ти круговые, лежащие в плоскости эклиптики. Теория предсказывает, что движение большого числа сталкивающихся частиц в ньютоновском поле тяготения, в конечном счете, приводит к образованию самосжимающихся струйных потоков, имеющих форму тороидов. Струйный поток захватывает все частицы, которые с ним сталкиваются, эти частицы включаются в по ток, внутри которого их скорости быстро уравниваются с его внутренней скоростью. Затем, при участии магнитных сил, электрической поляризации и статических зарядов частиц, про исходит слипание зерен в зародышевые ядра. К ядрам продолжают прилипать частицы, что позволяет им со временем разрастись до крупных тел, называемых планетезималями, а объе динение последних создает планеты. Как только планетное тело оформится настолько, что у него появляется достаточно сильное собственное магнитное поле, начинается процесс образо вания спутников, в миниатюре повторяющий то, что произошло при образовании планет воз ле Солнца.

Процесс "слипания" зерен получил название аккреции. В начале 40-х годов О.Ю.Шмидт разработал математическую теорию аккреции и прочно ввел в обиход представление об этом процессе как об основе "холодного" способа образования планет Солнечной системы. Эта ма тематическая разработка не потеряла своей актуальности и в наши дни.

Модель Альвена и Аррениуса с общих подходов шаг за шагом объясняет основные про цессы образования и особенности устройства Солнечной системы. В ее контексте пояс асте роидов между Марсом и Юпитером – это струйный поток, в котором из-за нехватки выпавше го вещества процесс планетообразования прервался на стадии образования планетеземалий.

Кольца у крупных планет – остаточные струйные потоки, оказавшиеся слишком близко к пер вичному телу и попавшие внутрь так называемого предела Роша, где гравитационные силы могучего "хозяина" столь велики, что не позволяют образоваться устойчивому компактному вторичному телу. Метеориты и кометы, согласно модели, формировались на окраине Солнеч ной системы, за орбитой Плутона. В удаленных от Солнца областях плазма суперкороны была слишком разреженной, в ней механизм выпадения вещества еще работал, но струйные потоки, способные породить планеты, не могли образоваться. Слипание выпавших там частиц приве ло к единственно возможному результату, к образованию кометных тел.

В 1950 году известный голландский астроном Оорт на основании наблюдательных данных высказал предположение, что на периферии Солнечной системы существует могучий резер вуар кометных тел. Случайные возмущения вырывают из него одиночные кометы, движущие ся по вытянутым орбитам вокруг Солнца. К 1981 году это предположение было уточнено и дополнено, теперь оно выглядит так. В Солнечной системе существует два кометных облака.

Внутреннее облако удалено от Солнца примерно на две тысячи а.е., в нем содержится порядка 1013-1014 кометных тел. На удалении от Солнца порядка 104-105 а.е. расположено внешнее об лако, названное поясом Койпера, в котором запасено комет на два-три порядка меньше, чем во внутреннем «банке». Здесь проходит граница, отделяющая Солнечную систему от меж звездного пространства. Между облаками расположена разделительная зона, в которой коме ты отсутствуют. В поясе Койпера в 2002 году открыто планетообразное тело, получившее на звание Квасар. Расстояние от Солнца равно примерно 6,3 миллиарда километров, а попереч ник порядка 1250 километров. Пока шли между астрономами споры, считать ли Квасар пла нетой или астероидом, в 2003 году там же открыли более крупный объект, получивший имя Седаны. Диаметр Седаны 2000 километров, она движется по очень вытянутой эллиптической орбите, находясь в минимуме на расстоянии 13 миллиардов километров от Солнца, а в макси муме – на расстоянии 139 миллиардов километров. Пока существует тенденция называть Се дану десятой планетой Солнечной системы, но по этому поводу единого мнения нет.

Возвращаясь к модели Альвена и Аррениуса, следует отметить, что существование облака Оорта и пояса Койпера хорошо вписывается в эту модель.

А как обстоит дело с приложением основополагающей идеи о едином процессе образова ния вторичных тел возле первичного применительно к появлению спутников возле планет?

Здесь выявляются трудности, носящие двойственный характер. По отношению к планетам земной группы гипотеза не может объяснить, почему спутником Земли стала Луна, а спутни ками Марса – Фобос и Деймос. В своей книге Альвен и Аррениус посвятили специальную главу загадке происхождения Луны. В отличие от Меркурия и Венеры, у которых слабые соб ственные магнитные поля, магнитное поле Земли достаточно сильное, чтобы около нее, со гласно гипотезе, образовалась планетная система из пяти маленьких спутников. Вместо них спутником Земли стала планетоподобная Луна. Авторы выдвинули предположение, что фор мирование Луны началось в своем струйном потоке, где она образовывалась как полноценная планета. Но близость этого струйного потока к более мощному земному струйному потоку привела к их взаимодействию, завершившемуся захватом протолуны протоземлей и их фор мированием в совместном процессе. Вторжение протолуны в околоземное пространство пре рвало процесс формирования "естественной" спутниковой системы Земли и вместо нее поя вилось сообщество планеты с планетоподобным спутником. Вряд ли нарисованную картину можно признать убедительной. Существует несколько других гипотез о происхождении Лу ны, их я коснусь несколько позже.

К сказанному остается добавить еще одну загадку происхождения спутников у планет земной группы – загадку спутников Марса. С точки зрения гипотезы Альвена и Аррениуса, суть этой загадки в том, что магнитное поле Марса слишком слабое, чтобы около этой плане ты могли появиться какие бы то ни было спутники. Предположение же о захвате Марсом двух астероидов выглядит правдоподобно, но наталкивается на трудности объяснения такого собы тия, пока не преодоленные.

Спутниковые системы планет-гигантов хорошо развиты и укладываются в гипотезу Аль вена – Аррениуса. В последние годы благодаря усовершенствованию наземных методов на блюдений и, особенно, благодаря беспилотным космическим аппаратам, побывавшим в непо средственной близости от этих планет, на Землю поступил мощный поток новых сведений о них и их спутниках. Открыты новые спутники у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, их об щее количество 57. Уточнены химические составы планет и выявлены определенные отличия, говорящие о том, что химическая дифференциация протопланетного облака носила более сложный характер, чем предполагали раньше. Получены сведения о разнообразии химических составов и рельефов у наиболее крупных спутников планет и многое другое. Некоторые за ключения указывают на определенную структурную общность, как спутниковых систем крупных планет, так и Солнечной системы как целого. Во-первых, во всех случаях максиму мы концентрации летучих веществ (водорода и гелия) приходятся на само первичное тело, будь то Солнце, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, и на периферийную часть системы. На неко тором удалении от первичного тела отмечается минимум концентрации летучих веществ и в нем расположены наиболее плотные планеты или спутники. Во-вторых, на долю первичного тела всегда приходится более 98% общей массы системы. В-третьих, имеются признаки того, что планетные и спутниковые тела образовались в процессе аккреции частиц вплоть до окон чательного оформления планеты (спутника).

Изучение внутренних планетных систем только начинается. Результаты, полученные до настоящего времени, в целом не противоречат допущению о существовании единого меха низма образования вторичных тел около первичных. Но модель Альвена-Аррениуса выдвига ет определенные требования к параметрам молодого Солнца – его размерам, величине маг нитного поля и другим. Так, механизм передачи момента количества движения от Солнца к протопланетному облаку мог функционировать при условии, что магнитный момент Солнца имел настолько большую величину, что при современных размерах Солнца ему соответствует напряженность магнитного поля у поверхности, во много раз превосходящая все разумные пределы. Выход из затруднения состоит в допущении, что радиус молодого Солнца в период, когда около него формировались планеты, был примерно в 15 раз больше теперешнего, тогда напряженность магнитного поля у поверхности снизится до приемлемого значения. Возможно ли естественным путем обосновать такие размеры молодого Солнца? Оказывается, можно.

Независимо от конкретного механизма образования звезды в темном газопылевом облаке, сразу после завершения ее формирования наступает недолгая стадия выгорания дейтерия.

Браун и Кокс, исходя из предположения, что протосолнце содержало такую же долю дейте рия, которая наблюдается в Космосе, оценили продолжительность его выгорания примерно в 200 миллионов лет. Выгорание дейтерия сопровождается сильным расширением звезды, по расчетам радиус Солнца достигал примерно 1012 см, что в 16 раз превышает его современное значение. Это как раз то, что необходимо для оправдания рассматриваемой модели.

Авторы излагаемой гипотезы имели свое оригинальное мнение и о процессе образования звезд, в частности, Солнца. Они отвергают широко распространенную гипотезу об их образо вании в результате гравитационного коллапса, развивающегося во фракционирующем темном облаке. "Несмотря на интенсивные поиски, - пишут они, - все еще не найдены какие-либо на блюдательные данные, которые подтвердили бы это мнение. Таким образом, "общепринятая" теория может оказаться одной из сотни недоказанных догм, которые составляют значитель ную часть современной астрофизики". Взамен коллапса предлагается магнитогидродинамиче ская модель сжатия части облака в протозвезду. Темное облако находится в ионизованном состоянии и обладает магнитным полем. Наблюдаемые в нем волоконные структуры, в кото рых идет процесс звездообразования, объясняются протеканием токов вдоль магнитных сило вых линий. Сжатие волоконных структур вызывается пинч-эффектом, способным образовать газопылевые ядра, зародыши будущих звезд.

Согласно модели Альвена-Аррениуса, планеты земной группы образовались на стадии выгорания дейтерия. Им была передана незначительная доля момента количества движения, и период вращения Солнца практически не изменился. Затем начали формироваться планеты гиганты, и им Солнце передало не менее 97% своего количества движения. При этом Солнце перешло в состояние изоротации с Юпитером, то есть его период вращения стал равным пе риоду вращения Юпитера вокруг Солнца, в настоящее время равному 12 годам. После завер шения периода выгорания дейтерия Солнце сжалось до современного своего размера и увели чило угловую скорость вращения тоже до современного значения, период его вращения со ставил примерно 26 земных суток. После чего, по-видимому, никаких серьезных изменений ни в массе, ни в скорости вращения Солнца больше не происходило.

Теорию Альвена и Аррениуса нельзя считать завершенной, в ней сохраняется немало не решенных проблем. Сами авторы оценивают свою модель как качественную или, в лучшем случае, полуколичественную теорию. Она не является общепризнанной, как не является об щепризнанной и любая другая разрабатываемая сегодня теория происхождения Солнечной системы. Но предлагаемая модель образования Солнечной системы содержит идеи и меха низмы сложнейшего процесса рождения планетной системы, которые нельзя игнорировать при разработке любой теории возникновения и эволюции планет около звезды.

Подведем итоги. Пока наука не может доказательно утверждать, что образование планет ных систем около некоторых звезд является закономерным процессом, этапом локального структурообразования во Вселенной. Тем не менее, существуют достаточно убедительные косвенные данные, на основании которых космологи берут на себя смелость утверждать, что, по крайней мере, в определенной части нашей Галактики, в ближайших окрестностях Солнца, планетные системы существуют или появляются около молодых звезд в заметном количестве.

Дополнительный довод в пользу такого мнения высказан известным астрофизиком И.С.Шкловским [44]. Исходя из иных, чем Альвен и Аррениус, предпосылок об образовании звезд и планетных систем, он обратил внимание на тот факт, что все горячие звезды, темпера тура поверхности которых превышает 7000 К, имеют высокие скорости вращения, от 100 до 500 км/с. По мере перехода ко все более холодным звездам на определенном температурном рубеже наблюдается внезапный резкий спад скорости вращения. Звезды класса желтых кар ликов (Солнце принадлежит к их числу), температура атмосферы у которых порядка 6000 К, имеют аномально низкие скорости вращения, почти равные нулю. Например, скорость враще ния Солнца составляет всего 2 км/с. Шкловский считал, что физические условия вблизи горя чих звезд препятствуют образованию возле них протопланетного облака, поскольку весь не обходимый для этого материал "выдувается" мощным излучением возникшей молодой звез ды. У желтых и красных карликов этого не происходит, низкие скорости их вращения могут быть результатом передачи не менее 97% первоначального момента количества движения в протопланетное облако. Если такое предположение верно, то наука получит точный адрес для поиска планетных систем. Тогда появится возможность оценить распространенность планет ных систем в Галактике.

Несмотря на известную незавершенность, рассмотренная модель наглядно показывает, что решение проблемы образования Солнечной системы на современном уровне требует учета присутствующих магнитных полей, плазменного состояния вещества, эффектов взаимодейст вия магнитных полей с плазмой, магнитогидродинамических и газодинамических процессов, химических взаимодействий элементов в протопланетном облаке. Хотя сегодняшние пред ставления о взаимном участии всех перечисленных процессов в образовании Солнечной сис темы еще далеки от завершенности, складывается уверенность в том, что образование планет ных систем носит закономерный характер, что оно протекает в общем потоке структурной самоорганизации Вселенной. Локальные структуры формируются при участии двух противо положных, но взаимосвязанных механизмов: фракционирования крупных неорганизованных образований, таких как газопылевые облака, и аккреции мелких частиц вещества с образова нием более крупных высокоорганизованных объектов, развивающихся затем как цельное ес тественное тело. Необходимое условие совместного действия этих механизмов – значительная неравновесность среды, в которой появляются организованные структуры.

Солнечная система как целое проявляет высокую степень устойчивости. За почти пять миллиардов лет своего существования, находясь под действием возмущающих факторов, она стабильно сохраняет свою структуру. Пока о причинах такой устойчивости строят догадки.

Обращают внимание на существование формулы Тициуса-Бозе, которая относительно точно определяет орбиту каждой планеты в зависимости от ее номера, отсчитываемого от централь ного тела. Факт существования такой формулы, не зависящей от массы и размеров планеты, наводит на мысль о не случайном ее характере. Чем-то это напоминает квантование. Другие гипотезы связывают с распространенностью в Солнечной системе резонансных структур, ко торым по определению присуща высокая устойчивость, стабилизирующая систему в целом на длительные промежутки времени. Резонансность структур выражается в соизмеримости пе риодов их обращения вокруг Солнца и вращения вокруг своих осей. Более уверенно говорится о неизбежном конце Солнечной системы, связанном с исчерпанием Солнцем запасов водоро да. В ходе такого окончания жизненного цикла системы будет происходить возрастание све тимости Солнца со временем. По расчетам специалистов через 1,1 миллиард лет яркость све тила возрастет на 10%, на Земле наступит влажная парниковая катастрофа. Через 3,5 милли арда лет светимость Солнца увеличится на 40% по сравнению с нынешним временем. Это приведет не только к гибели жизни, но и к самой возможности существования планеты. Еще примерно через два миллиарда лет Солнце превратиться в красного гиганта и завершит свое существование взрывом, после чего от него останется белый карлик. Но до всего этого еще очень далеко, по пути могут произойти космические катастрофы, способные досрочно унич тожить жизнь на Земле.

Только признав, что планетная система формируется как единое целое, в общем процессе, можно понять и объяснить наблюдаемую взаимную пригнанность элементов и высочайшую устойчивость системы в целом. Но у локальных ее элементов, таких как планеты, появляется определенная автономность, индивидуальность развития. В основе индивидуальности лежат исходные условия, при которых формировалась планета – ее местоположение относительно центрального тела, размеры, физико-химические особенности, динамические характеристики.

Для нас особенно важно понять, как возникли в ходе образования и развития Земли условия, сделавшие ее единственной планетой Солнечной системы, на которой появились и существу ют развитые формы жизни, породившие разум.

3.4 Земля среди планет По образному высказыванию К.Э.Циолковского Земля – колыбель человечества. Ребенок, подрастая, покидает свою колыбель. Возможно, и человечество со временем освоит жизнь в Космосе. Однако, в ближайшем будущем Земля останется для него не только колыбелью, но и родным домом. А родной дом следует хорошо знать, и он является главным объектом изуче ния. В науке Земля занимает выделенное положение, львиную долю усилий и средств челове чество прямо или косвенно тратит на познание своей планеты и на поиски способов упорядо чения условий своей жизни на ней. К сожалению, на данном этапе своего развития оно допус кает непозволительную роскошь растрачивать огромную часть своих ограниченных ресурсов на неконструктивные цели, не только отвлекая их от актуальных современных задач, но и ста вя под угрозу само существование жизни на планете.

В определенном плане Земля выделена и самой Природой: в Солнечной системе только на этой планете существуют развитые формы жизни, только на ней локальное упорядочение ве щества достигло необычайно высокой ступени, продолжая общую линию развития материи.

На Земле пройден сложнейший этап самоорганизации, знаменующий глубокий качественный скачок к высшим формам упорядоченности. В чем сущность этого этапа, каков механизм его свершения, как он согласован с общей тенденцией развития Вселенной? Вопросы поставлены, но для науки сегодняшнего дня они слишком сложны. Один из перспективных путей поиска ответа – сопоставление данных о Земле с тем, что становится известным о других планетах, прежде всего о планетах земной группы.

Отличия планет земной группы от планет-гигантов очевидны. Благодаря автоматическим межпланетным аппаратам мы смогли напрямую познакомиться с этими планетами и их спут никами. Планеты-гиганты, по предположению, имеют железно-каменные расплавленные ядра и гелиево-водородные оболочки. Как выяснилось, две ближайшие к Солнцу планеты этой группы – Юпитер и Сатурн – по своему водородно-гелиевому составу подобны веществу Солнца. В отличие от них, два других гиганта – Уран и Нептун – обладают веществом, сход ным с веществом комет. У всех планет-гигантов имеются кольца, особенно четко выраженные у Сатурна.

Юпитер, ближайшая к Земле планета из этой группы, является самой крупной планетой Солнечной системы. Его диаметр равен примерно 143 тысячам километров, а расстояние до Земли 628 миллионов километров. У Юпитера самая высокая средняя плотность вещества среди гигантов – 1,31 г/см3. Из глубины планеты поступает тепло, сопоставимое с энергией, получаемой от Солнца, а в окрестностях планеты наблюдается очень сильное радиоактивное излучение. Возможно, что в недрах планеты протекает слабая реакция нуклеосинтеза. Если когда-нибудь к Юпитеру направят экспедицию с участием людей, то придется принимать серьезные меры по их биологической защите.

Гравитационное притяжение Юпитера влияет на вс планетное пространство системы, но особенно достается небесным телам, которые попадают в относительно близкую сферу его воздействия. В 1994 году удалось наблюдать уникальное событие: комета Шумейкеров-Леви попала в сферу притяжения Юпитера, раскололась на несколько фрагментов, и затем все эти фрагменты друг за другом начали падать в атмосферу планеты. Каждое падение сопровожда лось огромным взрывом, сопровождавшимся локальным возмущением верхних слоев атмо сферы. Суммарный эффект падений, по оценкам, эквивалентен взрыву нескольких миллионов атомных бомб, сброшенных на Хиросиму.

Особый интерес был проявлен в отношении трех спутников Юпитера – Европы, Ганимеда и Каллисто. В 2001 году межпланетный аппарат «Галилей», снабженный прибором для маг нитных измерений, выявил на этих спутниках подледные океаны. На Ганимеде соленый океан расположен на глубине 170 километров под промерзшей поверхностью, он разогрет радиаци онными излучениями скал.

С неожиданной стороны представил себя еще один относительно крупный спутник Юпи тера – Ио. На нем протекает необычайно активная вулканическая деятельность. Обнаружено не менее 300 действующих вулканов, непрерывно выливающих на поверхность горячую лаву.

У этой планеты с ее вулканами весьма необычный рельеф поверхности, приводящий в изум ление исследователей.

Планета-гигант Сатурн исследована аппаратом «Кассини», ставшим его искусственным спутником. Диаметр Сатурна 120660 километров, расстояние от Земли 1,25 миллиарда кило метров, средняя плотность ~0,7 г/см3. Подробно исследованы знаменитые кольца около этой планеты, открыто немалое количество мелких спутников, в том числе находящихся внутри колец. Особый интерес проявлен в отношении двух крупных спутников – Титана и Фебы. Ти тан, размером вдвое меньшим, чем у Земли, вращается в направлении, противоположном вращению Сатурна, он имеет прозрачную атмосферу, на нем отмечена вулканическая дея тельность. Специалисты высказывают предположение о возможности существования под его холодной поверхностью простейших форм жизни.

Планета Уран заснята относительно близко пролетевшим мимо нее 24 января 1986 года аппарата «Вояджер 2». Диаметр Урана равен примерно 51 тысяче километров, расстояние от Земли 2,75 миллиарда километров. В атмосфере планеты содержится метан и ацетилен, 10 15% гелия, что придает планете голубовато-зеленый цвет. Длительность суток примерно часов. Число вторичных планет 15, но большинство из них имеют диаметры от 14 до 72 кило метров. Пять наиболее крупных – Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон - двигаются в противоположном направлении по отношению к вращению Урана. А поскольку сам Уран вращается вокруг своей оси в противоположном направлении по отношению к вращению Солнца, то его крупные спутники вращаются «в правильном» направлении. К этому остается добавить, что ось вращения Урана лежит почти в плоскости эклиптики, что также является отклонением от общего правила. Считается, что отклонения Урана от нормы, возможно, воз никло в результате некоего катастрофического события.

При своем дальнейшем полете «Вояджер 2» пролетел 24 августа 1989 года вблизи планеты Нептун, сделав множество его снимков. Диаметр Нептуна примерно 50 тысяч километров, расстояние от Земли 5,75 миллиардов километров. Были обнаружены кольца вокруг планеты, в атмосфере присутствует водород, гелий, много метана и аммиака. Спутник Тритон, пример но размером с Луну, располагается на расстоянии 353 тысяч километров от Нептуна (почти как Луна относительно Земли) и вращается в обратном направлении. На нем присутствуют следы вулканической деятельности.

За планетой Нептун находится девятая планета Плутон, причем ее принадлежность к рангу планеты оспаривается. Внеземной телескоп им. Хаббла позволил установить размеры Плуто на – диаметр 2300 километров, и размеры его спутника Харона 1190 километров. Масса Плу тона на 75% имеет каменистую природу, и на 25% - лед. Вытянутая эллиптическая орбита и его вещественный состав, напоминают кометные объекты пояса Кейпера, но при этом нали чие спутника приближает его к планетам. В настоящее время НАСА готовит проект посылки к Плутону межпланетного аппарата для более глубокого его исследования.

Группа планет-гигантов преподносит исследователям неожиданные сюрпризы, меняющие прежнее отношение астрономов к этим планетам и, особенно, к их спутникам. Впереди число сюрпризов, скорее всего, возрастет.

Ближе к Солнцу располагается группа из четырех планет, кардинально отличных от пла нет-гигантов, в число которых входит Земля. Среди ближайших соседей Земли нет двух оди наковых планет. Все они отличаются размерами, физико–химическими параметрами, строе нием поверхностей и недр, атмосферами, короче, всеми компонентами, характеризующими их индивидуальности. Основные различия между планетами земной группы, по-видимому, опре делили начальные условия их формирования – химический состав и плотность вещества про топланетного диска в месте их образования, расстояние от Солнца, резонансные взаимодейст вия с Солнцем и другими планетами. Сведения о химическом составе и состоянии вещества глубинных частей планет при существующих там давлениях и температурах очень приблизи тельны, они находятся на уровне гипотез, надежность которых не гарантируется. Что же каса ется поверхностей планет и их атмосфер, то наибольшей полнотой, естественно, отличаются данные о Земле. Прямые исследования других ближайших планет с использованием космиче ских аппаратов только начаты. Тем не менее, уже теперь появилась возможность сравнивать данные о внешних оболочках Земли с соответствующими сведениями о других планетах Сол нечной системы. На этой основе возникло новое научное направление, названное сравнитель ной планетологией [45].

Первые представления о сравнительных особенностях планет земной группы дают содер жащиеся в таблице 3.1 данные, в основу которых положены сведения, приводимые в обстоя тельной книге М.Я. Марова [46]. Земля – самая большая планета в своей группе. Но, как по казывают расчеты, даже такие размеры и масса оказываются минимальными, при которых планета может удерживать свою газовую атмосферу. Земля интенсивно теряет водород и не которые другие легкие газы, что подтверждают наблюдения за так называемым шлейфом Земли. Венера почти равна по размерам и массе Земле, но она располагается ближе к Солнцу Таблица 3. Планета Мер- Венера Земля Марс Примечания Параметр курий Радиус, км 2439 6051,5 6378 Относительная масса Масса Земли 0,06 0,82 1 0, 5,981024 кг Сред. плотность, 5,44 5,24 5,52 3, г/см Сред. расстояние 1 а.е. = 1, 0,337 0,723 1 1, от Солнца, а.е. км Наклон плоскости орбиты к эклиптике, 7 3,4 0 1, град Сидерический период Земной год = обращения (в земных 365,26 суток 0,24 0,62 1 1, годах) d-в земных Период вращения 58,6d 243d 23,9h 24,6h сутках h-в земных часах Наклонение экватора к плоскости орбиты, 30 177 23,5 25, град Направление враще- прямое обратное прямое прямое ния Магнитное поле, гамм 350 10 - 15 35000 и получает от него больше тепла. Видимо поэтому она давно потеряла весь свой свободный водород. У остальных двух планет этой группы атмосфера либо отсутствует (Меркурий), либо сохранилась в очень разреженном состоянии (Марс).

Наиболее близкие к Солнцу планеты – Меркурий и Венера – обладают медленным враще нием вокруг оси, их периоды исчисляются десятками – сотнями земных суток. Медленное вращение этих двух планет, по-видимому, связано с их резонансным взаимодействием с Солнцем и друг с другом. Земля и Марс вращаются почти с одинаковыми периодами порядка 24-х часов. Земля и Венера также образуют резонансную структуру. В этой группе только Ве нера имеет обратное вращение (противоположное направлению вращения Солнца вокруг сво ей оси), она как бы опрокинута "вверх ногами" на своей орбите. Наконец, только Земля в сво ей группе имеет сильное собственное магнитное поле, более чем на два порядка величины превосходящее значение магнитных полей у других родственных планет.

К сказанному в порядке повторения остается добавить, что в земной группе планет отсут ствуют развитые системы спутников, что характерно для планет группы Юпитера. Плането подобный спутник Земли, Луна, по своим размерам близок к планете Меркурий, а спутники Марса скорее напоминают астероиды, как-то присоединившиеся к этой планете.

Ранее уже говорилось, что ни о происхождении Луны, ни о спутниках Марса до сих пор нет общепри знанных теоретических представлений. В отношении Луны, кроме упоминавшейся гипотезы Альвена и Аррениуса, сегодня существует, по крайней мере, еще четыре идеи о путях ее по явления в качестве спутника Земли. Во-первых, идея "отделения": на самой ранней стадии образования скорость вращения Земли значительно превышала современную, и под действи ем центробежных сил возник приливной выступ, который оторвался и стал Луной. Эту идею отвергли, поскольку ей противоречит угловой момент количества движения системы Земля Луна и, к тому же, химические составы поверхности Земли и Луны отличаются, чего не долж но было бы быть при образовании Луны из земного материала. Во-вторых, идея "совместного рождения": планета и спутник образовались в едином творческом процессе. После того, как прямые исследования лунного грунта показали его отличие от земных пород, и эта идея в ее нынешнем варианте была отправлена в отставку. В-третьих, идея "захвата": Луна образова лась отдельно от Земли как самостоятельная планета, но затем была захвачена Землей и ста ла ее спутником. Любопытно, что существует "контргипотеза" захвата планеты, согласно ко торой предлагается рассматривать Меркурий в качестве бывшего планетоподобного спутника Венеры, по каким-то причинам покинувшего "хозяйку" и повысившего свой статус до равно правной планеты. Но и идея захвата Луны испытывает серьезные трудности, поскольку объ яснить захват не удается без нарушения законов небесной механики.

Наибольшей популярностью в наши дни пользуется гипотеза "Гигантского столкновения".

Согласно этой гипотезе примерно 4 миллиарда лет назад произошло катастрофическое каса тельное столкновение Земли с неким планетным телом, по размерам равным Марсу. В резуль тате из области, где в наше время располагается гигантская впадина, заполненная Тихим океаном, испарилась и выбросилась на околоземную орбиту масса вещества, представлявшая смесь земных пород и пород столкнувшегося с Землей планетного тела. Из этого облака и сформировалась затем Луна, ставшая спутником Земли. Гипотеза Гигантского столкновения, в результате которого возникла около Земли Луна, выдвинута в 1975 году американскими учеными У. Хартманом и Д. Дэвисом. Но самое серьезное внимание к себе она привлекла по сле того, как А.Г.У. Камерон разработал математическую модель столкновения, подробно рассмотрел ее с применением компьютерной техники и получил результаты, вполне согла сующиеся с наблюдательными данными. Теория правильно определяет положение Луны от носительно Земли, дает правильные значения отношения масс планеты и спутника и величи ны суммарного углового момента образовавшейся системы. Она качественно объясняет уни кальные особенности Земли, отличающие ее от других планет. В частности, гравитационную дифференциацию, приведшую к образованию крупного металлического ядра в ее центре, вы сокую асимметрию в распределении масс внутри планеты, появление на ней Мирового океа на. На сегодня это единственная гипотеза происхождения Луны, поддающаяся численным расчетам и обеспечивающая при этом совпадение получаемых результатов с наблюдениями.

Самое серьезное возражение против гипотезы Гигантского столкновения – чрезвычайно малая вероятность подобного события, делающая его уникальным в развивающейся Вселенной. Но такое возражение не исключает принципиальной его возможности.

Ричард Гота и Эдвард Белбрано из Принстонского университета (США) выдвинули гипо тезу, согласно которой вызвавшая катастрофу планета появилась в точке Лагранжа на земной орбите одновременно с Землей. Точка Лагранжа, позволяющая устойчиво пребывать в ней постороннему телу, находится на круговой орбите Земли на 60 градусов позади или впереди нее. В такой точке могла сформироваться планета величиной с Марс. Гравитационные возму щения от других планет вытолкнули ее из точки Лагранжа, после чего столкновение с Землей стало неизбежным. В результате столь же неизбежным стало образование третьего небесного тела в точности с лунными параметрами. Отмечается, что Луна важна для развития жизни на Земле, поскольку ее присутствие сглаживает колебания земной оси, без чего возникли бы ко лебания климата с необратимыми последствиями для жизни. Ключевую роль в выходе жизни на сушу сыграли лунные приливы, которые в три раза превышают солнечные приливы.

Загадочно выглядит и появление спутников у Марса. Гипотеза о захвате этой планетой двух астероидов встречает серьезные трудности, поскольку их орбиты не несут следов захва та. С другой стороны, в 1988 году английские астрономы Э. Синклер, Д. Джоунс и А. Уильям сон сообщили, что на основании детальных измерений параметров орбиты Фобоса ими опре делено увеличение скорости его движения вокруг Марса и, соответственно, уменьшение ра диуса орбиты примерно на 3,6 см в год. Это означает, что примерно через 40 миллионов лет Фобос упадет на планету. Неустойчивость орбиты Фобоса означает, что этот спутник присое динился к планете, а не сформировался вместе с нею. Необходимо упомянуть, что неустойчи вость орбиты Фобоса впервые обнаружил астроном Б.Шарплесс в 1945 году. По его данным радиус орбиты спутника сокращается на 4 см в год и падение Фобоса на Марс следует ожи дать в промежутке времени от 30 до 70 миллионов лет.

Сравнение планет земной группы с Землей начнем с рассмотрения данных об их атмосфе рах, обнаруживаемых у трех из четырех планет. Главные компоненты атмосфер и их характе ристики у поверхности планет приведены в таблице 3.2. Атмосфера Земли кардинально отли чается от атмосфер других планет: в ней мало содержание углекислого газа, высоко содержа ние молекулярного кислорода и относительно велико содержание паров воды. Две причины создали выделенность атмосферы Земли: вода океанов и морей хорошо поглощает углекис лый газ, а биосфера насыщает атмосферу молекулярным кислородом, образующимся в про цессе растительного фотосинтеза. Подсчеты показывают, что если бы не эти особенности, то состав земной атмосферы в своих главных чертах стал бы подобным составу атмосфер Вене ры и Марса.

Относительно малые размеры Марса не позволили ему удержать плотную атмосферу.

Возможно раньше, благодаря выделению газов из недр планеты, атмосфера Марса была на много плотнее, чем теперь, и условия у его поверхности были тогда более мягкими. В марси анской атмосфере очень мало паров воды, соответственно отсутствует облачность. Но движе ния разреженной атмосферы временами достигают такой силы, что в общепланетном масшта бе возникают мощнейшие пылевые бури, поднимающие с поверхности массы песка на высоту многих километров. Например, 15 июня 2001 года «красная пыльная буря» достигла невидан ных масштабов и закрыла больше половины всей площади планеты.

В атмосфере Земли насыщенные пары воды создают облачный слой, охватывающий зна чительную часть планеты. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды, протекающий в системе гидросфера-атмосфера-суша нашей планеты. Поверхность Венеры закрыта еще более плотным облачным слоем и в этом, казалось бы, просматривается аналогия Таблица 3. Химический состав атмосфер, Физические параметры у поверхности Планета % Давление Тем-ра, К Наличие СО2 атм. свободной воды N2 O2 Ar H2O max min Земля гидросфера 2/ 0,03 78 21 0,93 0,1-1,0 1 310 поверхности Венера нет 210- 95 3-5 0,01 0,01-0,1 95 Марс Ледники, вечная.

10-3-10-1 610- 95 2-3 1-2 270 0,1-0, мерзлота. К-во неизвестно с Землей. Но природа облаков Венеры совсем иная, чем у Земли. Спускаемые аппараты кос мических кораблей "Венера" впервые прошли через всю толщу венерианской атмосферы и снабдили нас подробной информацией о ее структуре и составе. Основная масса венериан ских облаков сосредоточена на высотах от 49 до 70 километров над поверхностью планеты, но сами облака скорее похожи на туманную дымку и они не очень сильно задерживают про хождение солнечного света. Вопреки ожиданиям, на поверхности Венеры относительно свет ло, как в светлый пасмурный день на Земле. Высотные слои венерианской атмосферы дви жутся вокруг планеты с высокой скоростью, полный оборот они совершают всего за четверо земных суток. В этих слоях обнаруживаются признаки турбулентных движений. Но около самой поверхности планеты царит относительный покой. Состав венерианской облачности в наших представлениях экзотичен. Облака образованы аэрозольными частицами размером 2 – 3 микрона, их средняя концентрация составляет 100 – 200 частиц/см3. В основном это капли 75-ти процентной серной кислоты с небольшой примесью плавиковой и соляной кислот. Та кой состав облачности предположительно возник в период бурной вулканической деятельно сти, сопровождавшейся выбросами в атмосферу сернистых и хлористых газов вместе с ка пельками воды. Перемешиваясь и вступая в химические реакции, эти компоненты создали конечные продукты, сосредотачивавшиеся в той части атмосферы, где температурные условия оказывались наиболее подходящими для этого. Газы подобного же состава вместе с парами воды выбрасываются из недр Земли во время извержений вулканов, но они эффективно по глощаются океанами и в земной атмосфере надолго не задерживаются.

Нет сомнения, что гидросфера Земли, возникшая на самых ранних стадиях формирования планеты, играла и продолжает играть ведущую роль в образовании у ее поверхности условий, полностью отличных от существующих на Марсе и Венере. Но почему ни на Марсе, ни на Венере нет ничего похожего на земную гидросферу? Сегодня об этом можно лишь строить догадки. Например, Земля и Венера очень близки по размерам и средней плотности. Похоже, что на ранней стадии их формирования имел место некий критический эпизод, точка бифур кации, от которой развитие каждой планеты пошло расходящимися курсами. Возможно, что свою роль сыграла близость Венеры к Солнцу, и его могучее воздействие сначала задержало формирование гидросферы, а потом накопившийся в атмосфере углекислый газ создал парни ковый эффект, необратимый разогрев поверхности, что окончательно прервало образование гидросферы. Но куда делась вода Венеры, если она существовала когда-то в свободном со стоянии? В наши дни в атмосфере планеты не находят заметных количеств водяных паров.

Вызвано ли это тем, что вода отсутствовала в заметных количествах с самого начала, или об разовался мощный канал ее утечки? В этом еще предстоит разобраться. Нельзя исключить и того, что отсутствие гидросферы, очень медленное вращение планеты в обратном направле нии и отсутствие своего магнитного поля – все это разные следствия некоей общей причины, породившей различия в путях развития Венеры и внешне схожей с ней Земли.

Что касается Марса, то на его поверхности существуют следы того, что в прошлом, в пре делах примерно последнего миллиарда лет, он имел свою гидросферу. Высказывается даже предположение, что примерно три миллиарда лет назад на Марсе существовал океан. В наши дни вода в виде инея и льда обнаружена в полярных шапках этой планеты. Допускается, что значительные количества воды скрыты в многометровых приповерхностных слоях вечной мерзлоты, но подтверждение или опровержение этой гипотезы мы получим после того, как поверхность планеты будет основательно обследована автоматическими аппаратами или, что еще важнее, высадившимися на планете земными экспедициями. Подозрения исследователей о наличии на Марсе гидросферы в прошлом и о существовании значительных скрытых запа сов воды теперь, вселяют надежду, что при иных условиях на его поверхности и в атмосфере отдаленного прошлого там существовали какие-то формы жизни.

Рельефы поверхности Земли и двух ближайших к ней планет существенно различны, что, прежде всего, объясняется различиями вулканических и геологических процессов на каждой из них. Не без основания считается, что тектоническая активность служит мерилом жизнеспо собности планеты. Сокращение, а тем более прекращение такой деятельности рассматривает ся как признак умирания планеты, как завершение цикла ее эволюционного развития. Ведь суть развития планеты – это активный обмен веществом и энергией между недрами и поверх ностью, в ходе которого формируются и поддерживаются атмосфера, гидросфера, и опреде ленные типы рельефов поверхности. С прекращением тектонической деятельности планета превращается в мертвое небесное тело, на котором преобладают процессы деградации.

На Земле тектонические процессы активно протекают и в наши дни, ее геологическая ис тория далека от завершения. Время от времени отголоски планетной жизнедеятельности про являются с такой силой, что вызывают локальные катастрофические потрясения, отражаю щиеся на природе и человеческой цивилизации. Палеонтология дает основание считать, что в эпоху ранней молодости Земли ее тектоническая активность была еще выше. Современный рельеф планеты сложился и продолжает видоизменяться под влиянием совместного действия на ее поверхности тектонических, гидросферных, атмосферных и биологических процессов.

На других планетах такое сочетание факторов отсутствует.

Рельеф земной поверхности в целом характеризуется глобальной асимметрией двух ее по лушарий – северного и южного. Одно из них представляет собой гигантскую депрессию, за полненную водой. Здесь размещены океаны, охватывающие более 70% всей земной поверх ности. В другом полушарии сосредоточены поднятия коры, образующие континенты. Океа ническая и континентальная разновидности коры отличаются и по возрасту, и по химико геологическому составу. Понятно, что рельеф океанического дна отличен от континентально го рельефа.

Систематические исследования морского и океанического дна стали возможными лишь в самое последнее время. Они уже привели к новому пониманию глобального характера текто нических процессов, происходящих на Земле. Средняя глубина мирового океана около 4-х километров, отдельные впадины имеют в 3 раза большую глубину, а отдельные вершины и вулканические конусы заметно возвышаются над поверхностью воды. Главная достопримеча тельность океанического рельефа – глобальная система срединных хребтов, протянувшихся на многие тысячи километров. Вдоль их центральных частей располагаются разломы, так на зываемые рифтовые зоны, через которые на поверхность выходят из глубин свежие массы вещества. Они раздвигают океаническую кору, формируя ее в процессе непрерывного обнов ления. Возраст океанической коры не превышает 150 миллионов лет. Другая характерная осо бенность океанического рельефа – существование зон субдукции, в которых океаническая кора погружается под одну из островных дуг, например, под Курильскую, Марианскую и дру гие, или под край континента. Зоны субдукции характеризуются повышенной сейсмической и вулканической деятельностью.

Рельеф континентальной части планеты более разнообразный: это равнины, возвышенно сти, плато, горные хребты и огромные горные системы. Отдельные участки суши лежат ниже уровня океана, как, например, район Мертвого моря, отдельные горные вершины поднимают ся над его уровнем на 8 – 9 километров. Человеческий глаз выделяет среди природных ланд шафтов места удивительной красоты. Например, причудливые скалы Тиш-Турне в Силезии, Башню дьявола на Западе США, Большой каньон Колорадо в Аризоне, Ниагарский водопад на границе Канады и США, озеро Байкал с его окружением и многие другие достопримеча тельные места, привлекающие не только геологов и географов, но и многих любителей при родных красот Земли. О некоторых из этих уникальных геологических образованиях интерес но рассказывает известный немецкий геолог М.Шварцбах в своей прекрасной книге "Великие памятники природы" [47].

Согласно современным воззрениям, континентальная кора вместе с подстилающими слоями мантии образует систему литосферных континентальных плит. В отличие от литосфе ры океанов, континентальные плиты имеют очень древнее происхождение, их возраст оцени вается в 2,5 - 3,8 миллиарда лет. Центральные части некоторых континентальных плит дости гают глубин до 250 километров и опираются на нижнюю мантию. Их перемещения не превы шают 1-2 сантиметров в год. Другие плиты, толщиною от 15 до 80 километров, более под вижны, за год их перемещения могут составить до 11 сантиметров. На границах литосферных плит, называемых геосинклиналями, происходит либо сжатие, либо растяжение коры, что оп ределяется направлениями местного горизонтального их смещения.

Рельефы поверхностей Марса и Венеры формировались в совершенно иных условиях, чем поверхность Земли. Отсутствие гидросферы исключает разделение их коры на океаническую и континентальную. Исторически иначе протекала и тектоническая деятельность у наших со седей. На Марсе в наши дни не обнаруживается вулканическая активность, хотя имеются яр кие свидетельства того, что примерно сто миллионов лет назад она еще была довольно бур ной. От той поры сохранились конусы потухших вулканов, покрытия лавами обширных рай онов поверхности, характерные разломы и сбросы марсианской коры. Одним из следствий затухания вулканической деятельности, возможно, явилось резкое сокращение поступления газов из недр планеты в атмосферу, что стало причиной потери значительной ее части. Ведь масса Марса явно недостаточна, чтобы удержать в сохранности плотную атмосферу без регу лярного восполнения происходящих потерь. Все говорит о том, что геологическая эволюция планеты либо завершилась, либо близка к завершению.

У Марса, как и у Земли, наблюдается несимметричность фигуры, наличие двух полуша рий с разными рельефами. Рельеф северного полушария равнинный, с хорошо выраженными признаками прошлой вулканической деятельности. Здесь располагаются крупнейшие вулка нические конусы планеты, в их числе гигантские горы Арсия, Акреус, Павонис и Олимп. Па раметры этих вершин вызывают уважительное удивление: диаметры их оснований достигают 500 - 600 километров, высоты над средним уровнем поверхности 26 - 27 километров, диамет ры кратеров на вершинах от 60 до 100 километров. Ничего даже близко похожего нет ни на Земле, ни на Венере. Район вулканов целиком покрыт застывшими лавовыми потоками. Юж ное же полушарие почти сплошь покрыто кратерами ударного происхождения, напоминая лунный ландшафт. Нет на Марсе чего-либо похожего на литосферные плиты, на геосинклит ные области и другие особенности земной геологической картины.

Значительная часть поверхности Венеры – равнина, уровень которой почти не отклоняется от среднего радиуса планеты. На этом фоне выделяются две обширные горные области, на званные Землей Иштар и Землей Афродиты. Их среднее поднятие над равниной достигает четырех километров, а протяженность составляет несколько тысяч километров. Исследования поверхности Венеры проводится как наземной аппаратурой, так и с применением автоматиче ских межпланетных станций, ставших искусственными спутниками этой планеты. Средний возраст исследованной территории Венеры оценивается в 1 миллиард лет, именно столько лет тектоническая активность планеты практически не проявляла себя. Процессы разрушения по верхностных структур, так бурно протекающие на Земле, на Венере идут удивительно мед ленными темпами, и за указанный период времени разрушенный слой поверхности не превы сил нескольких десятков метров. Такие темпы разрушения характерны для безатмосферных малых планет типа Меркурия. Причины повышенной стабильности – отсутствие на Венере гидросферы и окислительной атмосферы, а также упомянутая низкая тектоническая актив ность. Тем не менее, слабые проявления вулканической деятельности на Венере отмечены. С помощью радиотелескопа Корнельского университета (США) в конце 80-х годов на некото рых равнинных участках планеты обнаружены расщелины, из которых, по косвенным оцен кам, на протяжении последних 100 миллионов лет проливалась лава, но не образовывались вулканические конусы.

Получено подтверждение того, что теперешнее раскаленное состояние поверхности, укры той углекислой атмосферой, длится на Венере не менее трех миллиардов лет. Так что господ ствовавшая каких-нибудь 60 лет назад убежденность, что таинственная, укрытая облаками неизвестного тогда состава, Венера – это молодая планета, только вступающая в пору расцве та своей геологической истории, оказалась несостоятельной. Как выясняется, Венера давно миновала пору активного планетного развития и в этом отношении она близка к Марсу.

Серьезные исследования рельефа Венеры на протяжении всей области Земли Иштар и прилегающих к ней равнинных участков выполнены автоматическими межпланетными стан циями "Венера – 15” и “Венера – 16", ставшими искусственными спутниками планеты.


Сжа тый анализ полученных результатов исследований изложен в [48]. Отмечается некоторая схо жесть характера процесса горообразования на Венере и на Земле. Это складчатые смятия ко ры, возникающие при горизонтальных ее сжатиях, диагонально расположенные хребты и структуры типа рифтовых зон, возникшие в результате разрывов пород поверхности при гори зонтальных растяжениях, тектонические кольцевые структуры диаметром от 200 до 600 кило метров и некоторые другие схожести со структурами Земли. Ни одна из таких структур не обнаружена на Марсе, видимо они присущи крупным планетам. Более подробные сведения о химико-минералогических составах планет земной группы читатель найдет в уже упоминав шейся книге М.Я.Марова [46]. Сопоставление их минералогических составов с земными по родами показывает, в частности, что при заметных различиях обнаруживается закономерное сходство: на всех этих планетах основным геолого-образующим процессом было тектониче ское проявление планетной жизнедеятельности. Но ни на Венере, ни на Марсе нет ничего по хожего на земные граниты, породу, входящую в состав континентальной коры. Остальные отличия следует отнести на счет присущих только Земле гидросферы, окислительной атмо сферы и биосферы. Но изучение Венеры еще далеко от завершения, будущие полеты спутни ков принесут существенно новую информацию, которая, возможно, позволит уверенно су дить, почему близкая по своим размерам Венера не пошла по пути, пройденному Землей.

Предварительные итоги сравнительного сопоставления Земли, Венеры и Марса можно, пожалуй, сформулировать так.

1. На Венере нет и, видимо, не было на протяжении всей ее истории даже простейших форм жизни. Остается открытым вопрос о возможном существовании каких-то форм жизни на Марсе, прежде всего в отдаленном прошлом.

2. Только на Земле существует мощная гидросфера, сформировавшаяся одновременно с планетой. На Марсе в прошлом предположительно существовала разновидность гидросферы, на Венере ее, скорее всего, никогда не было.

3. В современную эпоху только Земля остается "живой" планетой, геологическое развитие которой продолжается и проявляет себя, в частности, активной тектонической деятельностью.

Марс и Венера в прошлом прошли период бурной сейсмической и вулканической активности, но на Марсе она завершилась несколько сот миллионов лет назад, а на Венере – более милли арда лет назад. Обе эти планеты, скорее всего, завершают, а может быть уже завершили цикл своего эволюционного развития.

4. Многочисленные признаки указывают на то, что процессы в недрах Земли протекали и продолжают протекать иначе, чем у ее ближайших соседей. На это указывают существование на Земле континентальной коры с гранитами, явно выраженные литосферные плиты, способ ные перемещаться под действием глубинных земных процессов, существование у нее доволь но мощного магнитного поля.

Успехи науки и техники сделали доступными прямые исследования планет Солнечной системы, открыв принципиально новые возможности для сравнительного познания нашей собственной планеты.

Тем самым открыта новая страница постижения окружающего мира, но на этой странице пока записа ны только первые строчки. По-прежнему остается нерешенным особенно волнующий наше воображе ние вопрос: что выделило Землю в семействе планет одного с ней типа так, что она смогла стать оби телью жизни? Поиск ответа на этот вопрос сейчас может идти только от частного к общему, от плане ты Земля с существующей на ней жизнью к осознанию космической природы жизни, этого важнейше го звена самоорганизации вещества в процессе развития материи.

3.5 Оболочки Земли В.И.Вернадский условно делил существующие научные дисциплины на "общие для всей реальности" и на "локальные". В первую группу попадают науки, изучающие все присущее природе в целом. Это физика, химия, астрономия, астрофизика, математика и другие им по добные. Вторую группу составляют "местные науки" геология, океанология, физика атмо сферы, биологические и социальные науки. Сфера их приложения планета Земля.

Многочисленные науки о Земле и ее составных частях в недавнем прошлом развивались фактически независимо друг от друга. Теперь положение быстро меняется. Появилась осоз нанная необходимость рассматривать планету как систему, цельное естественное тело со своими внутренними законами развития. Быстрому внедрению в сознание людей такого пред ставления способствовало выдающееся событие нашего времени выход человека в ближний Космос. Это позволило ему впервые взглянуть на Землю извне, увидеть ее сразу всю целиком, наглядно убедиться в общепланетных масштабах большинства атмосферных и поверхностных явлений, в тесной взаимосвязи всех земных внешних сфер суши, воды, воздуха и биосферы.

Картина оказалась впечатляющей. Такое событие, как никакое другое, способствует утвер ждению нового психологического настроя, порождаемого наукой космической эры. Но пси хологический настрой ученого определяется не только эмоциями, какими бы яркими они ни были. Он опирается на солидную материальную базу, в основе которой накопленные факты, их оценки и обобщения.

Такая база сегодня существует. Совокупность складывающихся на ее основе представле ний не только требует рассматривать нашу планету как цельное естественное тело, но и как самоорганизующуюся систему. Ее развитие инициируется противоборством двух фундамен тальных природных тенденций тенденцией к достижению термодинамического равновесия, вызывающей разрушение организованности и упорядоченности, и тенденцией к самооргани зации, обеспечивающей нарастание порядка в ходе развития систем. В основе таких представ лений лежит возникшее в последние десятилетия понимание того, что жизнедеятельность на шей планеты определяется глобальными динамическими процессами обмена веществом и энергией между глубинными и внешними областями планеты, взаимозависимостью через эти процессы всего того, что происходит на поверхности и в глубине. В то же время не упускается из виду, что Земля открытая система, ее строение, ее особенности и весь путь развития не посредственно определены процессами образования и развития Солнечной системы, которая, в свою очередь, есть продукт развития Вселенной на стадии образования в ней иерархии раз номасштабных структур. Если бы наши сегодняшние знания о происхождении и механизмах образования Солнечной системы и в ее рамках Земли были бы полнее и завершеннее, то опи сание строения и развития Земли стало бы простым следствием этих знаний.

Большинство частных наук о Земле изучают процессы, связанные с ее поверхностью и прилегающими слоями гидросферой и атмосферой. Пока человек не проник вглубь Земли далее 1215 километров (Кольская сверхглубокая скважина). С глубин примерно до 200 ки лометров разными путями выносится вещество недр наружу, и оно оказывается доступным для исследователей. Сведения о более глубоких слоях добываются косвенными методами.

Среди таких методов ведущая роль принадлежит регистрации скорости и затухания сейсми ческих волн разных типов, проходящих через земные недра. Другие группы методов в основ ном опираются на те или иные гипотетические допущения о структуре и составе протопла нетного облака и на предположения о процессе образования в нем планет. Считается, что све дения о составе протопланетного облака можно получить, изучая выпадающие на Землю ме теориты.

Так, железные метеориты сообщают о содержании в протопланетном облаке тяжелых эле ментов, прежде всего железа и никеля, входящих в состав земного ядра. Некоторые каменные метеориты, такие, как хондриты, не подвергавшиеся на протяжении всего времени своего су ществования плавлению, рассматриваются в качестве наиболее надежных информаторов о состоянии и природе вещества, из которого затем образовались внешние по отношению к яд ру области планеты. Не все признают достоверность такой интерпретации, поскольку о про исхождении и последующей эволюции метеоритов нет бесспорных сведений, как нет и обще признанной модели образования и развития Солнечной системы. Подробности о способах и результатах изучения недоступных земных глубин и о формировании на этой основе пред ставлений об их составе и структуре, читатель найдет в научно-популярной книге Д.Брауна и А.Массета [49].

Зондированием недр Земли сейсмическими волнами была установлена их оболочечная структура и дифференцированность химического состава. Различаются три главные концен трически расположенные сферы: ядро, мантия и кора. Ядро и мантия, в свою очередь, подраз деляются на дополнительные концентрические оболочки, различающиеся физико химическими свойствами. Разбиение на сферы представлено в таблице 3.3, приводимой в об стоятельной книге Г.В.Войткевича [50].

Химический состав и структура ядра и мантии по современным представлениям таковы.

Ядро занимает центральную область земного геоида и разделяется на две части: внутреннее ядро находится в твердом состоянии, оно окружено внешним ядром, пребывающим в жидкой фазе. Между внутренним и внешним ядром нет четкой границы, их разделяет переходная зона, представленная в таблице как оболочка F. О химическом составе ядра судят по плотно сти вещества, определенного с помощью проходящих через него сейсмических волн, и на ос новании предположения, что состав ядра идентичен составу железных метеоритов, поскольку плотности этих объектов согласуются. Соответственно внутреннее ядро полагают состоящим Таблица 3. Интервал Интервал Доля от Масса Масса Оболочка глубины плотности объема г/см3 Земли, 1025 г начало конец % км км % Кора А 0 33 2,7 - 3,0 1,55 5 0, B 33 400 3,3 - 3,65 16,7 62 10, Мантия C 400 1000 3,65 - 4,68 21,3 98 16, D 1000 2900 4,68 - 5,7 44,3 245 E 2900 5000 9,4 - 11,5 15, Ядро F 5000 5100 11,5 - 12,0 0,28 188 31, G 5100 6371 12,0 - 12,3 0, на 80% из железа и на 20% из никеля. Такой сплав при давлении земных недр в районе ядра имеет температуру плавления порядка 4500 оС. Состав внешнего ядра оценивается из тех же предпосылок и полагается состоящим на 52% из железа и на 48% из эвтектики, образуемой железом и серой. Не исключена небольшая примесь никеля. Температура плавления смеси оценивается примерно в 3200 оС. Так как внутреннее ядро твердое, а внешнее жидкое, то тем пература в центре Земли не должна превышать 4500 оС, но и не быть ниже температуры плав ления внешнего ядра, то есть 3200 оС. Имеются и другие оценки температуры в центре Земли, несколько расходящиеся с приведенными.


В наших сегодняшних представлениях о земном ядре много предположительного. Не вы зывает сомнения его разделение на жидкое и твердое ядро, поскольку такое утверждение обосновывается данными наблюдений за изменениями скорости прохождения сейсмических волн через эти области планеты. Но вместе с тем было обнаружено, что скорости прохожде ния сейсмических волн через твердое ядро вдоль и поперек оси вращения Земли различны, что указывает на отклонение его формы от строго сферической. Это дало повод Ж. Тромпу (США) выдвинуть гипотезу о том, что внутреннее ядро есть асимметричный гигантский кри сталл, образованный шестиугольными ячейками атомов железа, плотно сжатыми гигантским давлением. Кристалл в целом упорядоченно ориентирован относительно оси вращения Земли.

К сожалению, пока проверить эту гипотезу невозможно. В целом же, как пишет в своей книге Г.Войткевич, "Вопрос о составе и физической природе ядра нашей планеты относится к наи более волнующим и загадочным проблемам геофизики и геохимии" [50].

С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе земного магне тизма. Магнитное поле Земли изменчиво, из года в год меняется положение магнитных полю сов. Палеомагнитные исследования состояния магнитного поля планеты в далеком прошлом, основанные на измерениях остаточной намагниченности земных пород, показывают, что име ли место не только сдвиги, но и периодические переполюсовки, когда менялись местами се верный и южный полюса планеты. Вот, например, что показало глубоководное бурение, про веденное в экваториальной зоне Тихого океана экспедицией института Глобальной физики (Париж). В процессе бурения со дна океана извлекались вертикальные столбики кернов, по зволявшие определять по остаточной намагниченности образцов интенсивность и полярность магнитного поля в зависимости от времени. Чем глубже располагался образец в керне, тем к более отдаленному прошлому относились данные измерения намагниченности. Датировка образцов осуществлялась привязкой породы каждого участка керна к определенной эпохе.

Исследования показали следующее. Во-первых, обнаружилась корреляция частоты изменения полярности магнитного поля с частотой модуляции климата, вызываемой, по предположению, астрономическими вариациями эксцентриситета земной орбиты и угла наклона земной оси.

Во-вторых, магнитное поле изменяется с периодом примерно в 400 тысяч лет. В среднем его интенсивность нарастает вплоть до момента, когда скачком меняется полярность поля. Харак терное время смены полярности (скачка) ~1000 лет, а характерное время нарастания поля от 0,5 до 1 миллиона лет. За последние 4 миллиона лет переполюсовка произошла 11 раз. Со гласно другим источникам, периодические переполюсовки магнитного поля зарегистрирова ны на протяжении, по меньшей мере, последних 80 миллионов лет. Во времена смены поляр ности наступали периоды полного исчезновения магнитного поля, что, по-видимому, сопро вождалось неординарными событиями на Земле.

Из сказанного следует, что земной магнетизм не может создаваться постоянным магнитом, образованным, например, стационарной намагниченностью железного ядра или какой-то его части. Существующие гипотезы предполагают, что магнитное поле создается процессом, по лучившим название эффекта динамо-машины с самовозбуждением, так хорошо знакомым в электротехнических применениях. Роль ротора (подвижного элемента) играет металлизиро ванная масса жидкого ядра, перемещающаяся при вращении Земли вокруг своей оси, а систе ма возбуждения образуется токами, создающими замкнутые петли внутри сферы ядра. Оцен ки показывают, что для работы такого динамо необходима мощность на уровне 10 9 – 1011 Вт.

Источником ее может быть радиоактивный распад, главным образом изотопа 40К, либо грави тационное сжатие внутреннего ядра. Оба источника энергии предположительны. Остается неясным происхождение токов, которые, согласно такой модели, циркулируют в ядре, неясны возможные причины систематических их изменений и переполюсовок, что объяснило бы сме ны интенсивности и полярности земного магнитного поля. Возможно, что существует связь между протеканием токов и наличием вертикальных конвективных потоков вещества мантии.

Других идей для объяснения земного магнетизма со всеми его особенностями пока нет.

Химический состав и плотность мантии, по данным зондирования сейсмическими волна ми, отличаются от соответствующих характеристик ядра. В отношении происхождения и хи мического состава нижней мантии (зоны С и D) пока нет единого мнения. Имеет место актив ная дискуссия, в ходе которой отстаиваются две противоположные точки зрения. Одна из них исходит из предположения, что вещество нижней мантии идентично веществу каменных ме теоритов типа хондритов, тех из них, которые никогда не входили в состав планет и не пре терпевали за время своего существования плавления или других капитальных преобразова ний. Как показывают исследования выпавших на Землю метеоритов, их вещество образова лось в то же время, когда формировалась Солнечная система, то есть не позже 4,6 0,2 мил лиардов лет назад. Это дает основание предполагать, что состав их вещества достаточно точ но отражает состав вещества протопланетного облака, из которого возникли все планеты, включая Землю. Последующие условия существования метеоритов позволили части из них сохранить в неприкосновенности исходный состав протопланетного облака, а именно той час ти, из которой сформировалась нижняя мантия Земли. При этом подразумевается, что исход ное облако было химически однородным во всей занимаемой им области. В последние годы в свете новых данных некоторые сторонники кометной гипотезы внесли в нее уточнения, ка сающиеся того, где и как образуются метеориты. Утверждается, что метеориты – это фраг менты распадающихся ядер короткопериодичных и длиннопериодичных комет, вырываемых возмущениями из стационарного их местонахождения, из облака Оорта, расположенного на периферии Солнечной системы. Именно кометы концентрируют исходное вещество прото планетного облака, а метеоритное вещество непрерывно рассеивается в межпланетном про странстве, и воссоздается за счет распада комет.

Противоположная точка зрения исходит из того, что в свете полученных в последние годы данных о сильной неоднородности протопланетного облака и о вариациях изотопного состава летучих элементов, в том числе и входящих в состав метеоритов, гипотеза об идентичности материалов нижней мантии и метеоритов типа хондритов представляется несостоятельной.

Ни метеориты, ни их смеси не могут рассматриваться как первичное вещество Земли, по скольку достоверно неизвестно место их формирования в исходном облаке, а количественное содержание и изотопный состав летучих веществ (ксенон, кислород) отличается от соответст вующего их содержания в земных породах. К этим аргументам критики гипотезы добавляют и соображения общего порядка. Так, в цитировавшихся ранее "Очерках сравнительной плането логии" [45] замечается: "Строго говоря, такие модельные представления вполне гипотетичны и не контролируются ничем, кроме постулатов, положенных в их основу, то есть состав Земли оценивается по ее происхождению, а происхождение – по составу".

Так что же наука может сообщить нам о составе нижней мантии? Пока только то, что плотность пород в ней, определенная зондированием слоев сейсмическими волнами, говорит о каменной, а не металлической природе материала, находящегося под сильным давлением и, в каких-то частях, в расплавленном состоянии. Есть основание считать, что материал нижней мантии это силикаты (соединения на основе кремния), находящиеся в особом состоянии, определяемом огромным давлением и высокой температурой недр. Что же касается метеорит ной гипотезы и развернувшейся вокруг нее дискуссии, то не исключено, как это часто уже случалось, что истина лежит между двумя крайними мнениями.

Верхняя мантия (зона В) непосредственно связана с самой внешней твердотельной обо лочкой, с земной корой. Она не беспричинно считается кухней, где приготавливаются основ ные слагающие кору породы или их полуфабрикаты. Полагают, что в состав верхней мантии входят оливин (~60%), пироксен (~30%), и полевой шпат (~10%). В определенных зонах этого слоя происходит частичное плавление минералов, и образуются щелочные базальты, основа океанической коры. Через рифтовые разломы среднеокеанических хребтов базальты посту пают из мантии на поверхность Земли. Но этим не ограничивается взаимодействие коры и мантии. Хрупкая и в высокой степени жесткая кора вместе с подстилающей мантией образует особый слой толщиною примерно в 100 километров, названный литосферой. Этот слой опи рается на верхнюю мантию, плотность которой заметно выше. Верхней мантии присуща осо бенность, определяющая характер ее взаимодействия с литосферой: по отношению к кратко временным нагрузкам она ведет себя как жесткий материал, а по отношению к длительным нагрузкам как пластичный материал. Литосфера, естественно, создает постоянную нагрузку на верхнюю мантию и под ее давлением подстилающий слой мантии, названный астеносфе рой, проявляет пластичные свойства. В результате литосфера "плавает" в нем. Эффект назван изостазией.

Астеносфера, в свою очередь, опирается на более глубокие слои мантии, плотность и вяз кость которых возрастают с глубиной. Происходит это из-за сдавливания пород, вызывающе го их структурную перестройку. Например, кристаллический кремний в обычном состоянии имеет плотность 2,53 г/см3. Под действием давления и температуры на глубинах, о которых идет речь, он переходит в одну из своих модификаций, названную стишовитом (в честь геоло га Стишова, который экспериментально обнаружил такую перестройку), плотность которой достигает 4,25 г/см3. Силикаты, составленные из этой модификации кремния, имеют компакт ную структуру, и они преобладают в нижней мантии. В целом литосфера, астеносфера и ос тальная мантия могут рассматриваться как трехслойная система, каждая из частей которой подвижна относительно других частей. Особой подвижностью в этом триумвирате отличается относительно легкая литосфера, опирающаяся на пластичную и не слишком вязкую астено сферу.

Земная кора образует верхнюю часть литосферы. Она слагается в основном из восьми хи мических элементов: это кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий. Половина всей массы коры приходится на кислород, содержащийся в ней в связанных состояниях, главным образом в виде окислов металлов. Геологические особенности коры оп ределяются совместным действием на нее тектонических процессов, а также атмосферы, гид росферы и биосферы, этих трех самых внешних и подвижных оболочек планеты. Состав коры и внешних оболочек непрерывно обновляется в своеобразном круговороте веществ, что ил люстрируется такими данными. Благодаря выветриванию и сносу вещество континентальной поверхности полностью обновляется за 80-100 миллионов лет. Убыль вещества континентов восполняется вековыми поднятиями их коры. Жизнедеятельность бактерий, растений и жи вотных сопровождается полной сменой содержащейся в атмосфере углекислоты за 6-7 лет, кислорода – за 4000 лет. Вся масса воды гидросферы (1,41018 тонн) целиком обновляется за 10 миллионов лет. Еще более фундаментальный круговорот вещества поверхности планеты протекает в процессах, связывающих все внутренние оболочки в единую систему.

В недавнем прошлом научные представления о процессах, происходящих в земной коре и в глубинах планеты, опирались на данные геологических исследований континентов. В XIX веке обобщение этих данных привело к формированию геосинклинной геологической науки, господствовавшей до середины XX века. В ее основе лежало представление о стационарности континентов, находящихся на своих местах с момента завершения формирования Земли как планеты. Тектонические процессы сводились к явлениям, вызываемым вертикальными пото ками тепла и расплавленного вещества недр, чем определялось структурное развитие плане ты. Но уже в те далекие времена геологи и геофизики сталкивались с фактами, не укладывав шимися в господствовавшие представления. Например, факт присутствия в структурах конти нентов фрагментов древней океанической коры. Это означало, что на месте современных кон тинентов когда-то располагались океаны и, наоборот, на месте некоторых океанов в древние времена могли находиться континенты. Также была замечена целая группа казалось бы раз розненных явлений, не находивших объяснения в рамках геосинклинальной теории. Давно обращено внимание на поразительное совпадение очертаний береговых линий удаленных на тысячи километров материков (геоморфологические признаки), что заставляет предположить возможное их совместное существование в прошлом, завершившееся расколом и раздвижени ем отколовшихся частей. Или согласующееся с высказанным предположением геологическое единство структур в местах предполагаемого разделения континентов (геологические призна ки). Сюда же можно отнести согласующиеся с таким предположением измеренные направле ния намагниченности пород в разные эпохи (их не следует путать со скачкообразными смена ми полярности магнитных полюсов), указывающие на предполагаемые исторические переме щения континентов (палеомагнитные данные). Или отмечаемые видовые сходства животного и растительного миров на некоторых, в наше время изолированных друг от друга, массивах суши (данные палеозоологии и палеоботаники), а также реставрации древних климатических условий, говорящие об ином местонахождении соответствующих участков суши в древние времена (палеоклиматология). Впервые на эти факты, как на совокупность единого целого, обратил внимание и свел их вместе выдающийся ученый первой половины ХХ века Альфред Вегенер. Вместе эти факты образовали систему доказательства существования горизонталь ных движений континентов. С этого момента началась полная драматизма борьба между то гда еще многочисленными сторонниками стационарности континентов, их назвали фиксиста ми, и сторонниками исторического перемещения континентов по земной поверхности, их на звали мобилистами. Фактически же началась борьба за новую геологическую идеологию и за новые представления о взаимосвязи процессов на поверхности и в глубинах Земли.

Трудности, с которыми столкнулся Вегенер при попытке внедрения новых идей в геологи ческие науки, связаны с тем, что эти идеи примерно на 50 лет опередили свое время. В его распоряжении не было достаточно убедительных фактов, появившихся лишь после начала детального изучения океанов, развернувшегося в 50-х годах ХХ века. Факты, о которых шла речь выше, и которые вступали в противоречие с идеями геосинклинной теории, не могли пе ревесить того, что накопила и обобщила геология континентов. Их рассматривали, как некое неприятное недоразумение, которое со временем можно будет объяснить, не меняя основопо лагающей идеологии. В этой связи интересно обратить внимание на чисто человеческую сто рону научного конфликта. В 1972 году, уже после того, как улеглись ураганные страсти, раз делившие в дискуссиях ученых на мобилистов и фиксистов, случайно в одной из библиотек обнаружилась книга Османда Фишера, изданная еще в 1889 году. В книге развивались близ кие к современным идеи о горизонтальном движении континентов и о конвективных потоках вещества внутри Земли как причины таких перемещений. В свое время книга прошла совер шенно незамеченной, она не оставила ни малейшего следа в сознании геологов. Ничего не знал о ней и Вегенер, когда 25 лет спустя после Фишера он выдвинул мобилистские идеи и начал активную борьбу за их внедрение. И то обстоятельство, что ему удалось расшевелить научную общественность, возбудить горячие дискуссии, наконец, расколоть геологическое сообщество на два противостоящих лагеря, в этом заслуга яркой, неординарной личности Ве генера, обладавшего к тому же незаурядными качествами бойца. Развязанная полемика за вершилась в 1930 году в результате трагической гибели Вегенера во льдах Гренландии. Гипо теза о горизонтальных движениях континентов была объявлена антинаучной и, казалось бы, навечно похороненной. А в 1968 году она, возродившись как птица Феникс из пепла, безого ворочно утвердилась, но уже не как гипотеза, а как теория под названием Тектоника лито сферных плит.

Новая теория возникла как закономерный итог развернутых в 50-е годы интенсивных и всесторонних исследований океанов, открывших геофизикам, океанологам и геологам новую, ранее неизвестную страну. Материалы этих исследований не укладывались в рамки прежней геологической идеологии, они противоречили представлениям о стационарности континентов и о вертикальных потоках тепла и вещества внутри Земли, как о главном факторе структуро образования ее поверхности. Новая теория, опираясь на данные проводившихся исследова ний, смогла естественным образом связать воедино тектонические, вулканические и геодина мические процессы, она наметила возможность исторического рассмотрения развития плане ты, как цельного тела. В результате уже к 60-м годам лагерь фиксистов опустошился, почти все его представители перед лицом новой реальности перешли в ряды сторонников мобилист ских идей и новой теории.

Основные положения Тектоники литосферных плит следующие. Литосфера рассматрива ется как система, разбитая на отдельные плиты, способные перемещаться, опираясь на асте носферу, независимо друг от друга. Плита это вся масса коры и подстилающей мантии, ко торая перемещается по поверхности Земли как единое целое. Плиты охватывают одновремен но части океанов и континентов, и в настоящее время поверхность Земли слагается из не скольких десятков таких плит. В районах рифтовых долин, где вещество мантии выносится наружу, плиты расходятся, а в местах, где горизонтальные смещения соседних плит оказыва ются встречными, они надвигаются друг на друга. Вдоль границ литосферных плит распола гаются зоны повышенной тектонической активности. При надвижении плит сминаются их края, образуя типичные горные хребты или целые горные области. Океанические плиты, бе рущие свое начало в рифтовых разломах, наращивают толщину по мере приближения к кон тинентам. Они уходят под островные дуги или континентальную плиту, унося в глубины Зем ли накопившиеся осадочные породы. Вещество погружающейся плиты достигает в мантии глубин до 500 - 700 километров и там начинает плавиться.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.