Геометрія на сфері і геологія

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Ймовірно, багато читачів чули про теорію Вегенера, згідно з якою материки здатні пересуватися по земній поверхні, зберігаючи свою форму. Одним з аргументів на користь теорії Вегенера з моменту її створення (1912 рік) була схожість обрисів східних і західних берегів Атлантичного океану. Особливо впадає в око те, що Південну Америку можна так присунути до берегів Африки, що східний край Південної Америки (мис Сан-Рокі) увійде в Гвінейську затоку і контури берегів на великій відстані майже сполучаться.

Ще сам Вегенер зауважив, що при таких порівняннях більш логічно мати справу не з береговою лінією, а з так званим материковим схилом. Справа в тому, що материки оточені займаючою досить велику площу «материковою мілиною» з глибинами до 200 метрів. По суті, це затоплена морем частина материка. Якщо читачі подивляться карту Атлантичного океану, то вони переконаються, що площа з глибинами 0-200 метрів поблизу материків досить велика, площа ж з глибинами 200-1000 метрів значно менше. У цій смузі з глибинами в 200-1000 метрів, що відноситься до материкового схилу, і слід провести лінію, яку природно вважати «кордоном материка». Ми побачимо далі, що при такому підході відповідність між східними і західними кордонами Атлантичного океану робиться ще більш вражаючою.

Однак проводити порівняння обрисів материків по карті не цілком правильно. Добре відомо, що поверхню сфери не можна зобразити на площині без спотворень. У Кері (S. W. Carey) усунув це складне становище, виготовивши рухливі прозорі накладки на глобус, вирізані по контурах материків, і показавши, що при належному переміщенні вони дуже добре прилягають один до одного.

По суті, точність зіставлення, якої можна досягти таким наївним способом, здається цілком достатньою. Тим не менш, деякі великі авторитети поставилися до зіставлень Кері з недовірою. Тому недавно кілька англійських дослідників – Буллард, Еверетт і Сміт – вирішили провести точні обчислення. Обчислення відносились до контурів материків, проведених по лініям глибин в 100, 500 і 1000 метрів. Розрахунковим шляхом знаходилися такі зміщення материків, при яких невідповідність зсунутих контурів виявлялася найменшою.

Найкращі результати виходять, якщо вважати кордоном материка лінію глибин в 500 метрів. Південна Атлантика майже повністю «закривається» при насуванні Південної Америки на Африку. Щоб отримати такий же хороший результат для Північної Атлантики, доводиться піддавати різним зсувам по відношенню до Африки Європу (окремо Іспанію), Гренландію і Північну Америку.

Чисто геометричний підхід авторів до геології, звичайно, є занадто спрощеним. При русі материки, безсумнівно, деформуються. Відомо, наприклад, наскільки велика площа рівнин «мнеться» при гороутворенні. Проте, вдача описаного чисто геометричного експерименту представляється досить повчальною.

Автор: А. Н. Колмогоров.