Почему Земля круглая?

В древности, как известно. Землю обожествляли. Поэты посвящали ей торжественные гимны. Сказители повторяли мифы о ее жизни. Скульпторы навеки запечатлели в дереве, камне облик вечно молодой и прекрасной богини. Конечно, все понимали, что это — лишь поэтическое сравнение. Но вряд ли кто-нибудь мог объяснить, почему Земля не имеет сложной, причудливой формы, подобно каменным глыбам, растениям или животным. Почему Земля похожа на шар, окутанный голубым сиянием атмосферы! Кружатся круглые планеты. Круглая, как совиный глаз, Луна глядит на нас по ночам. А залетные гости Земли — метеориты — угловаты.

Есть еще одна группа небесных тел — астероиды, планеты-карлики. Диаметр их не превышает нескольких сот километров. (Для сравнения: средний диаметр Земли — 12 735 километров, Луны — 3478, Юпитера — 143 600). Астероиды занимают среднее положение между метеоритами и планетами. Они обнаруживают оригинальные особенности.

В 1900 году астрономы, уточняя траекторию астероида Эрота, были озадачены. Они ясно видели в телескопы, что яркость астероида заметно изменяется. Известно, что все астероиды холодны и блестят лишь отраженным светом. И вдруг — яркость излучения периодически за короткий промежуток времени меняется в четыре раза!

Долгое время загадка Эрота тревожила умы астрономов. Все выяснилось в 1931 году, когда Эрот находился в наименьшем удалении от Земли. Самые мощные телескопы уставились на него в упор.

Оказалось, Эрот имеет форму бруска длиной 22 и толщиной 6 километров. Вращаясь, он поворачивается к Земле то широкой, то узкой стороной и соответственно отражает то больше солнечных лучей, то меньше.

Многие другие астероиды тоже не имеют постоянной яркости. Значит, и у них форма не шарообразная.

На собственном опыте мы знаем: все твердые тела сохраняют свою форму, если на них не воздействовать со стороны. Их атомы крепко-накрепко спаяны друг с другом электромагнитными силами. Они образуют прочные кристаллические решетки, выстраиваясь стройными рядами, как войско на параде. Они монолитны, едины.

Но есть на свете сила более могучая, чем электромагнитная сплоченность атомов. Это — сила притяжения, гравитация. Она зависит от массы тела. Горит маленькая веточка — огонек слаб, еле различим издали. Разгораются лесные пожары — бушуют могучие сполохи, озаряя ночи. Так и силы гравитации. Их почти невозможно заметить в маленьких телах. Тут они не могут разрушить прочные связи между атомами. Форма космических тел остается неизменной.

Но вот сила взаимного притяжения объединяет межзвездный газ, пыль, обломки, глыбы. Их общая масса возрастает. Пропорционально (по закону Ньютона) увеличивается и взаимное их притяжение. Наступит, в конце концов, момент, когда гравитация превзойдет силу электрического взаимодействия атомов. Стиснутые огромным давлением, разрушатся кристаллические решетки, рассыплются стройные атомные ряды. Атомы будут вынуждены двигаться туда, куда направит их новая, более могучая сила.

Выходит, наша Земля круглая, потому что она тяжелая. Форма, строение и главные свойства космических тел зависят в первую очередь от их массы. Другими словами, силы гравитации определяют главнейшие свойства пространства планеты.

Гравитация организует и само вещество космического тела. Астероид или маленькая планета не в силах удержать возле себя атмосферы: легкие и быстрые атомы и молекулы газов безостановочно улетучиваются в космос.

Притягивая к себе метеориты и астероиды, небесное тело будет раздуваться, тяжелеть, наливаться веществом. Газы уже не смогут преодолеть притяжения и будут обволакивать планету легчайшей прозрачной пеленой. Так возникает атмосфера планеты.

Вода легче почти всех горных пород, но тяжелее газов. Она займет свое место на границе твердой Земли и атмосферы, образуя моря и океаны — гидросферу. Из горных пород к поверхности со временем всплывут наиболее легкие, образуя континенты — земную кору — словно накипь на самой поверхности плотной кремниево-магниевой мантии Земли. А в самом центре планеты — каменно-металлическое огромное сверхплотное ядро.

По закону Архимеда

Кто не знает закона Архимеда! Говорят, великий ученый открыл его, погрузившись в ванну с водой. С тех пор и гласит закон о том, что «погруженное в жидкость тело…» и так далее. Ну, а если тело погружается не в жидкость!

Возьмите кусок твердой смолы. Положите на него тяжелый металлический шар. Пройдет время, и вы убедитесь: твердый шар очень медленно, но неуклонно тонет в твердой смоле.

Закону Архимеда подчиняются и жидкости, и газы, и твердые тела. Шар будет погружаться не только в твердую смолу, но и в лед (настоящий кристаллический материал!), и во всякое другое вещество. Потому что, как доказано многими опытами, любое твердое тело становится пластичным или даже начинает течь при больших давлениях или за очень долгий срок.

Но это, как говорится, присказка. Сказка будет впереди. Применяя закон Архимеда к твердым телам, мы сможем, в конце концов, прийти к выводам поистине сказочным. История эта началась в середине позапрошлого века у подножий Гималаев. Здесь английская экспедиция измеряла отклонения отвеса.

Результаты измерений получались подозрительными. Горы притягивали к себе отвес значительно слабее, чем можно было ожидать, учитывая приблизительно массу горных массивов. Как будто в горах вес земной коры меньше, чем на равнинах!

В начале прошлого века к загадке «легких гор» прибавилась загадка «тяжелых океанов». Измерения, проведенные на кораблях и подводных лодках, показали, что частота колебаний маятников на континентах и в океанах почти одинакова, то есть на континентах и океанах Земля притягивает груз одинаково. Но плотность земной коры в 2,8 раза больше, чем в океанах. Почему же этого «не желают замечать» маятники!

Известно, что ниже земной коры расположена более тяжелая мантия Земли. Было высказано предположение: под океанами мантия залегает близко к поверхности Земли, под равнинами — глубже, а под горными странами — наиболее глубоко. Там, где толщина земной коры мала (океаны), толстый слой мантии восполняет недостаток массы.

Дальнейшее развитие этой идеи привело к обоснованию принципа изостазии (равновесия). Согласно этому принципу, земная кора погружена в более тяжелую мантию Земли, как айсберг в воду, как металлический шар в смолу или ртуть. Плотность льда составляет 0,9 плотности воды. В соответствии с законом Архимеда 0,9 айсберга погружено в воду. Если высота над водой 100 м, значит, под водой — 900 м.

По тому же самому закону погружены в мантию и участки земной коры (плотность коры составляет приблизительно 0,9 плотности мантии). Чем выше вздымаются на поверхности Земли горные страны, тем глубже уходят их корни, тем толще в этом месте земная кора. На просторах океанов, где слой земной поверхности тонок, образовались понижения, заполненные водой.

Сравнительно недавно были получены факты, подтверждающие принцип изостазии. Сейсмическими исследованиями удалось достаточно точно определить толщину земной коры в разных странах. Оказалось, что под горными системами Гималаев, Тянь-Шаня, Тибета земная кора погружена в мантию на 70 километров. В районе Кавказа — на 30, в Западной Европе — на 26, в Северной Америке — на 30 километров.

Мощные глыбы материков глубоко погружены в плотную, очень вязкую мантию. А в Тихом океане слой «коры» совсем тонок — 8, в Атлантическом — 16, в Северном Ледовитом — 18 километров.

Итак, океаны — это не просто суша, залитая водой. Две ступени на графике рельефа Земли соответствуют двум главнейшим структурам планеты. Они размножаются и по своему строению (толщина земной коры), и по химическому составу. И, по-видимому, никогда глубины океанов не были сушей, а участки суши — океаническими глубинами. Залог устойчивости этих двух структур — изостазия.

Продолжение следует.

Автор: Р. Баландин.