Этот вопрос настолько важен, что породил несколько гипотез…

Во-первых, научные данные свидетельствуют, что существуют планетарные как вертикальные, так и горизонтальные тектонические движения. Они охватывают нашу планету в целом. Зарождение этих движений происходит, по-видимому, в земном ядре, а возможной их причиной следует считать изменения объема земного ядра. Под воздействием этих движений непрерывно изменяется лик Земли: возникают и исчезают континенты и океаны, растут горы, движутся материки.

Чем же вызваны эти незаметные для жителей Земли, но такие глубокие геологические преобразования (увы, к большому сожалению, человек живет лишь геологические «мгновенья»)? Попытка ответить на этот вопрос породила новые оригинальные представления о первопричинах геологического развития нашей планеты, с некоторыми из которых мы и познакомимся ниже.

Во-вторых, некоторые положения тектоники плит не всегда, как говорится, находят веские подтверждения и поэтому вызывают сомнения в реальности их существования. Так, например, в пользу процесса непрерывного подъема к поверхности глубинного вещества (так называемого спрединга) свидетельствуют многочисленные факты. Противоположный же процесс, или, как его называют, «субдукция», под которым (которой) понимается движение океанической коры на активных окраинах континентов и ее «поглощение» недрами с целью компенсации избытков поднятого наверх материала, вызывает большие сомнения. По мнению некоторых ученых-тектонистов, субдукция является лишь «остроумным предположением».

Действительно, согласно тектонике литосферных плит, за последние 150 миллионов лет в зонах субдукции должны были «исчезнуть» около 2/3 всей поверхности Земли. Если же предположить, что этот механизм действовал в течение последних 1,5 миллиарда лет жизни Земли, то через него должна была пройти… вся земная кора. Однако этого не наблюдается, поскольку большая часть площади континентов сложена земной корой, возраст которой составляет где-то 1,5-2 миллиарда лет.

Отсутствие гипотез, объясняющих планетарные движения вещества, отрицание одного из основных положений тектоники плит (субдукции) и признание другого (спрединга) — все эти факторы привели к выдвижению альтернативных гипотез, в частности о расширяющейся и пульсирующей Земле… Правда, некоторые геотектоники пытаются объединить обе эти гипотезы в одну, считая, что они хорошо дополняют друг друга и могут совместно объяснить то, что не удается новой глобальной тектонике.

Возможность расширения земного шара была высказана еще естествоиспытателями XVIII столетия. Это предположение бытовало в геологической науке вплоть до середины XIX века, когда общее признание получила версия сжатия планеты по мере охлаждения ее недр. На рубеже XIX и XX веков идея сжатия Земли сменилась гипотезой расширяющейся Земли. Корни ее лежат, в частности, в трудах известного русского ученого М. В. Ломоносова. Однако в более или менее законченном виде эта гипотеза была сформулирована в трудах немецкого геофизика О. Хильгенберга (1933 год) на основе данных того времени.

Так, например, было установлено, что океаническая кора принципиально отличается от континентальной отсутствием «гранитного» слоя. Более того, донные отложения морей и океанов оказались намного моложе осадков материков, это относится и к океаническим впадинам.

По мнению О. Хильгенберга, первоначально земной шар был маленьким и весь покрывался континентальной корой. В силу каких-то причин более 100 миллионов лет назад земной шар стал резко увеличиваться в объеме. И этот процесс не прерывался и продолжается до сих пор. Более 135 миллионов лет назад «гранитная» кора материков лопнула и стала расползаться. Раскрылись океанические впадины, в которые хлынула вода, ранее покрывавшая Землю.

В результате этого сформировались моря и океаны, а осушенные участки старой коры образовали шесть континентов. Согласно расчетам, в каменноугольном периоде (350-300 миллионов лет назад), когда планета была покрыта сплошной корой, диаметр ее составлял 69 процентов от современного. Следовательно, именно с того времени поверхность земного шара должна была более чем, удвоиться.

Если признать возможным расширение земного шара в прошлые геологические эпохи, то удается логично объяснить происхождение гигантских океанических впадин, рифтовых зон, не привлекая для этого процесс поглощения земной коры, подвигаемой под литосферные плиты. Иными словами, можно будет отказаться от процесса субдукции.

Впрочем, наряду со сторонниками гипотезы расширяющейся Земли в первой половине XX века были и ее противники. В частности, по подсчетам некоторых ученых, увеличение радиуса Земли на протяжении последних 300 миллионов лет либо вообще не происходило, либо не превышало нескольких процентов. И все же, несмотря на имеющиеся некоторые «против», большинство ученых отстаивали и до сих пор продолжают отстаивать гипотезу расширяющейся Земли.

Почти одновременно с появлением этой гипотезы была выдвинута и другая, как бы примирявшая сторонников сжатия и расширения Земли, — пульсационная. Ее «отцом» считают немецкого ученого А. Ротплетца (1902 год). В начале 1930-х годов американский геолог А. Грэбо, изучавший чередование в истории Земли эпох наступления морей (трансгрессии) и их отступления (регрессии), также пришел к выводу, что на протяжении многих миллионов лет объем нашей планеты периодически изменялся.

В дальнейшем эта гипотеза разрабатывалась американским ученым В. Бэчером, который и предложил назвать ее пульсационной, и советскими учеными М. Усовым и В. Обручевым. Так, например, М. Усов первым из советских геологов пришел к выводу о том, что на некоторых участках земная кора то поднимается, то опускается. Это является следствием борьбы двух вечных сил, двух противоположных начал в развитии любого процесса: притяжения и отталкивания, а в условиях земной коры — сжатия и расширения. Учитель М. Усова академик В. Обручев согласился с этим, но несколько дополнил идею пульсационной Земли. Как было установлено, история Земли слагается из продолжительных эволюционных периодов и кратковременных — революционных. И те и другие характеризуются сменой одних сил другими, однако в революционные промежутки эта смена происходит резко и скачкообразно.

Нужно сказать, что одна из слабых сторон гипотезы пульсационной Земли в трактовке В. Обручева — «отсутствие» механизма периодического изменения объема земных недр. В связи с этим данная гипотеза не получила достаточно широкого распространения, что не помешало, впрочем, на Международном геологическом конгрессе, проходившем в Москве в 1984 году, некоторым ученым вновь высказаться в пользу гипотезы пульсационной Земли.

И все же ученым периодически приходится снова становиться, если так можно выразиться, «на рельсы» идеи расширяющейся Земли. Почему она для них так притягательна и в наши дни? Почему они вновь и вновь обращаются к ней, пытаясь найти ответы на загадки геотектоники? Ответ на эти вопросы может быть только одним: видимо, потому, что концепция расширения Земли наиболее проста для понимания!..

Новый импульс развития гипотеза расширяющейся Земли получила в 1960-е годы в нашей стране. Это было связано с работами советских геологов И. Кириллова и В. Неймана. Их рассуждения базировались в основном на «эффекте футбольной камеры». Любой из наших читателей может осуществить несложный эксперимент, подтверждающий эту идею…

Для этого нужно взять футбольную камеру и слегка накачать ее. Потом обмазать глиной и дать ей возможность высохнуть. Если начать подкачивать воздухом камеру еще несколько раз подряд, то она, естественно, раздуется, а глина (другими словами, старая «земная кора») растрескается на различные фрагменты, то есть на «материки», которые и будут удаляться друг от друга по мере новых подкачиваний камеры. В результате этого эксперимента получится модель земного шара с «материками» из прежнего глинистого слоя и с новой «океанической корой» из резины футбольной камеры. Дальше исследователь И. Кириллов пытался «методом кройки» доказать возможность раздвижения материков на «раздувающейся планете». Для этого он делал выкройки очертаний земных континентов с обычного школьного глобуса, а затем переносил их на «глобус» меньшего диаметра.

Более сложные построения предложил в 1974 году французский исследователь К. де Пишон, который, учтя новые данные по системам океанических магнитных аномалий, использовал различные географические проекции. Будучи сам сторонником концепции глобальной тектоники плит, К. де Пишон считал, однако, что процесс субдукции не компенсирует процесс спрединга. Исходя из этого, он допускал возможность расширения Земли. Взяв на вооружение «метод кройки», французский ученый доказывал, что литосферные плиты в своем движении по расширяющейся планете должны обязательно испытывать еще и вращение вокруг определенных земных центров. К. де Пишон указал на существование нескольких таких центров вращения: Южно-Тихоокеанского, Атлантического, Индийского и некоторых других.

Удивительно, но еще одно свидетельство в пользу гипотезы расширяющейся Земли представила… ботаника.

Сегодня на нашей планете существует более 250 тысяч видов покрытосеменных растений (к ним, например, относятся злаки). Семена растений, о которых идет речь, заключены в оболочках, а именно в плодах, отсюда и произошло их название. Впрочем, у них имеется и другое название — цветковые. Его происхождение понятно без всяких пояснений.

Почему именно о цветковых идет речь? Чем они отличаются в данном случае от других растений?.. Дело в том, что более 100 миллионов лет назад, в меловом геологическом периоде, именно цветковые завоевали почти всю сушу нашей планеты. И даже под воду сумели пробраться. Шествие цветковых началось не из какого-то одного места. Они овладели планетой вдруг и сразу — словно космический десант.

Ученые до сего времени не пришли к единой точке зрения, почему тогда победу одержали цветковые. Не вдаваясь в детали этого непростого вопроса, отметим главное; в тот период на Земле изменились условия. Выходит, что цветковые «выжидали» этого момента, поскольку они покинули свои пенаты (возможно, горы) и за короткий срок широко распространились. Нужно отметить, что «сотрапезниками» цветковых являются, например, мхи, грибы, водоросли, бактерии… Однако победили те, кто лучше приспособился к изменившейся внешней обстановке, чьи вегетативные органы — корни, стебли, листья — соответствовали «духу времени». А у покрытосеменных, как выяснилось, они полностью соответствовали… Поэтому и «пробил час» цветковых!..

Больше того, покрытосеменные быстро приобрели «способность выдерживать в наибольшей степени яркий солнечный свет», что в итоге и принесло им неоспоримую победу, — такой главный вывод сделал известный советский ботаник М. Голенкин еще в 1920-е годы в книге «Победители в борьбе за существование». Покрытосеменные стали властвовать всюду, где имелись солнце и вода. Достаточно вспомнить сухие области Калифорнии или оазисы в пустынях, которые превратились в благоухающие зеленые массивы благодаря орошению. Нужно сказать, что там, где есть вода, цветковые способны на множество различных «ухищрений», чтобы получить побольше солнца. Они не только лучше всех приспособились к солнечному свету, но и обжили… тень.

Итак, покрытосеменные — истинные «дети Солнца» и яркого безоблачного неба. Для них не существует пределов силы света, и поэтому они вытеснили голосеменные растения, влаго— и теплолюбивые формы, которые не смогли. приспособиться к усилению света. Только этим можно объяснить то, что в настоящее время голосеменных на земном шаре насчитывается очень мало.

Естественно возникают вопросы: отчего на Земле увеличилась интенсивность солнечного света и почему это изменение коснулось всей планеты сразу?.. Вполне понятно, что этот «всемирный толчок» в меловом периоде вызвал на Земле большие изменения. Так, увеличение силы света привело к существенному изменению разницы дневных и ночных температур, сухости воздуха, возникновению новых направлений ветров и, вероятно, морских течений. Смена растительных династий привела к появлению новых видов животных, насекомых и птиц.

Для объяснения этого всепланетного явления было предложено множество различных гипотез, но они не могли объяснить происшедшее, отвечая лишь на отдельные, частные вопросы.

Правильный ответ дал в данном случае только М. Голенкин, который предположил, что громадные перемены мелового периода могли быть вызваны только… космической причиной. Правда, какой именно, он не указал. Но и такой неопределенный вывод требовал известной научной смелости. Ученые того времени не понимали, да и не хотели понять реальность влияния Космоса на жизнь человечества. «Космологическая причина» Голенкина получила подтверждения уже в наши дни.

Так, например, санкт-петербургский ученый М. Сенянинова-Корчагина объяснила усиление света в прошлом цикличностью активности Солнца, которая проявляется в регулярном появлении таких незаменимых для жизни растений факторов, как влага, тепло и освещенность. Однако другой санкт-петербургский ботаник, Н. Цвелев, не согласился с выводами Сеняниновой-Корчагиной. Активность Солнца несомненно влияет на физико-географическую обстановку на Земле. Но как сильно?

По мнению Цвелева, «революцию» мелового периода может объяснить только гипотеза расширяющейся Земли, встав на позиции которой, легко можно реконструировать все события, некогда происшедшие на нашей планете…

Как считает этот ученый, в меловом периоде увеличивающаяся в объеме Земля стала в течение многих миллионов лет расширяться значительно быстрее, чем раньше. Благодаря этому толщина и плотность атмосферы уменьшилась, а вся вода, которая была к тому времени на планете, распределилась на большие поверхности. Земная атмосфера стала более прозрачной не только потому, что сделалась тоньше, но и потому, что в ней стало меньше водяных паров. На планете создалась обстановка, благоприятная для покрытосеменных, которые с пользой для себя ею и воспользовались. Такие «революции» случались в геологической истории Земли не однажды, когда земной шар начинал увеличиваться в объеме с большой скоростью, что, как говорится, и требовалось в данном случае доказать…

Таким образом, идея расширяющейся Земли довольно широко используется в наши дни, однако «камнем преткновения» здесь является механизм расширения. Его нужно искать в каких-то внутренних процессах и явлениях, происходящих в Земле. К их числу можно отнести следующие: разогрев земных недр с переходом вещества из твердого в жидкое состояние и увеличение объема земного шара; образование в недрах Земли некоего нового вещества; увеличение скорости вращения нашей планеты и рост центробежных сил и, наконец, уменьшение интенсивности гравитационного поля Земли…

Вращение Земли — одно из важнейших свойств нашей планеты. Вследствие ее вращения происходят, как известно, не только смена дня и ночи, что регулирует всю биологическую жизнь планеты, но и видимое суточное движение небесных тел, а также множество различных процессов, происходящих на Земле.

Представление о вращении Земли возникло еще в древности. Закономерности ее движения изучали И. Кеплер и И. Ньютон, П. Лаплас и Ж. Лагранж, Л. Эйлер и А. Ляпунов. В настоящее время в мире действует широко разветвленная сеть обсерваторий, в том числе крупнейшая в нашей стране — Пулковская, в которых непрерывно ведутся наблюдения за вращением Земли, изменяемостью широт, движением полюсов.

С тех прр как стало известно, что Земля вращается около своей оси, появилась гипотеза, поначалу не вызывавшая никаких сомнений: вращение Земли равномерное, и ее никем невидимая ось не изменяет своего положения по отношению к звездам. Само собой разумеется, что Земля принималась в этом случае за твердое тело.

Допущение твердости Земли и ее равномерного вращения означало, что координаты данного места на Земле (положение тела относительно других объектов) остаются неизменными. Дальнейшие астрономические наблюдения и, позднее, теория вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной точки заставили отказаться от этих гипотез.

Сомнения в постоянстве скорости вращения Земли возникли после открытия Э. Галлеем в 1695 году векового движения Луны. Мысль о вековом замедлении вращения Земли под действием приливного трения впервые была высказана И. Кантом в 1755 году. Сомнения в неподвижности оси вращения Земли возникли у Л. Эйлера в 1758 году.

Прошло, однако, каких-нибудь сто лет, и было выяснено, что Земля вращается неравномерно, что наблюдаются периодические вековые и нерегулярные изменения скорости ее вращения и соответственно величины суток, а еще через пятьдесят лет некоторые параметры этих изменений удалось определить. С тех пор за неравномерностью вращения Земли астрономы стали наблюдать регулярно.

Эти исследования, в частности, показали, что скорость вращения Земли меняется то в одну, то в другую сторону. Например, в прошлом веке вращение Земли замедлялось, а в первые десятилетия XX века это замедление прекратилось и сменилось ускорением. Происходят и внезапные кратковременные изменения скорости вращения.

Отчего это происходит? Какие силы то затормаживают, а то раскручивают нашу планету?

На эти вопросы нет сегодня точного ответа. «Следствие по делу» ведется давно и тщательно, собрано немало «свидетельских показаний» и «вещественных доказательств». Имеются «подозреваемые» и явные «соучастники», но для подтверждения подозрений недостает фактов. Что же касается выявляемых «соучастников», то не до конца установлена еще доля участия каждого из них в этом непростом «деле»…

Так, например, заметную роль в колебаниях скорости вращения Земли с периодами менее одного месяца играют земные приливы. Приливообразующая сила растягивает Землю вдоль прямой, соединяющей ее центр с центром возмущающего тела — Луны или Солнца. Моменты инерции сплющенной Земли больше, чем моменты инерции недеформированной шарообразной планеты. А поскольку момент импульса Земли, то есть произведение ее момента инерции на угловую скорость, должен оставаться постоянным, скорость вращения сплюснутой Земли меньше, чем скорость недеформированной. При движении Луны вокруг Земли и системы «Земля-Луна» вокруг Солнца расстояние от Земли до Луны и Солнца меняется. Поэтому Приливообразующая сила колеблется во времени, что в конечном итоге и вызывает неравномерность вращения Земли.

Приливные выступы постоянно перемещаются по земной поверхности вслед за Луной и Солнцем с востока на запад, то есть в направлении, обратном суточному вращению Земли. Естественно, что при таком перемещении возникают силы трения, которые тормозят вращение Земли. Вторая причина заключается в том, что Земля вращается не как твердое тело, угловая скорость вращения всех точек которого от центра до периферии одна и та же. У Земли же угловые скорости точек тем меньше, чем ближе они к центру Земли. На границе перехода сравнительно твердой мантии к жидкому ядру скорость вращения должна измениться плавным «скачком», вследствие чего между мантией и жидким яд возникает сила трения, тормозящая вращение мантии. Расчеты показывают, что из-за этого сутки должны удлиняться на 0,003 секунды за столетие…

Разумеется, лучше всего следствие вести по горячим следам. И такой случай представился относительно недавно. В феврале 1960 года директор Парижской обсерватории А. Данжон установил, что сразу же после регистрации яркой вспышки на Солнце было зафиксировано замедление вращения Земли на 0,85 миллисекунды в сутки, но затем, словно бы спохватившись, Земля стала стремительно наращивать свои обороты, сокращая длительность каждых последующих суток сразу на 3,7 миллисекунды.

Подозрение, павшее на солнечную активность, было проверено. Оказалось, что по данным, полученным за многие десятилетия, колебания интенсивности солнечной активности так или иначе отслеживаются скоростью вращения Земли. Но имеются и другие космические и земные факторы, которые тоже могут «проходить» по рассматриваемому делу.

Как известно, около 2 процентов всей воды на Земле находится в замерзшем состоянии (в основном в виде льда). Общая масса льда в современную эпоху равна 28,4x1018 килограмм: из них 90 процентов приходится на ледниковый щит Антарктиды, 9 процентов на ледник Гренландии и менее 1 процента на все остальные горные ледники. Площади ледниковых щитов составляют: в Антарктиде 13,9х1012 квадратных метров, в Гренландии 1,8х1012 квадратных метров, горных ледников 0,5х1012 квадратных метров.

Масса ледников во времени значительно меняется. Например, 12 000 лет назад растаял громадный ледниковый щит, покрывавший в четвертичном периоде почти всю Русскую равнину и значительные пространства Западной Европы и Северной Америки. Во время малого «климатического оптимума», который был около тысячи лет назад, ледниковый щит Гренландии имел меньшую массу, чем ныне. Такое перераспределение влаги между Мировым океаном и ледниковыми щитами неизбежно сопровождается изменением момента инерции Земли и в конечном счете должно приводить к неравномерности ее вращения.

Несколько лет тому назад группа крупных ученых выступила с идеей, что флуктуации скорости вращения нашей планеты обусловлены проникновением энергии солнечного ветра (например во время магнитной бури), что и приводит к возрастанию скорости суточного вращения Земли.

Исследования последней четверти века показали, что одной из существенных причин сезонной неравномерности вращения Земли является атмосферная циркуляция. Известно, что в среднем атмосфера движется относительно земной поверхности в низких широтах с востока на запад (дуют восточные ветры), а в умеренных и высоких — с запада на восток (преобладают западные ветры). Момент импульса восточных ветров отрицателен, а западных — положителен. Если бы эти моменты были равны по величине, то они бы компенсировали друг друга. Однако подсчеты показывают, что момент импульса восточных ветров в несколько раз меньше, чем западных ветров. Это обстоятельство и приводит в определенные моменты к изменению скорости вращения планеты.

Больше того, влияние атмосферы на вращение Земли можно оценить не только в результате подсчетов момента импульса атмосферы, но и путем вычисления моментов сил, действующих на Землю со стороны атмосферы. К ним относятся, как известно, моменты сил трения ветра о подстилающую поверхность и момент сил давления на горные хребты, которые подобно «парусам» стоят на пути ветров. Зная суммарный момент сил, легко вычислить ускорения вращения планеты, по которым в свою очередь нетрудно рассчитать неравномерность вращения Земли.

Современные нерегулярные увеличения скорости вращения Земли связывают также с приближением и «присоединением» в далеком прошлом к нашей планете гипотетического второго спутника, который получил в честь древнеславянского божества имя Перуна. Рассматриваемая гипотеза объясняет их тем, что отдельные скопления плотных обломков Перуна после землетрясений приходят в движение и перемещаются к центру планеты со всеми вытекающими из этого последствиями.

Вполне понятно, что, когда наша планета затормаживает или ускоряет свое вращение, грозные силы инерции вызывают в земной коре упругие деформации (механические напряжения) или, другими словами, являются инициаторами возникновения перемещений. Эти перемещения, как считают геологи, определяют основные причины вздымания гор и создания низин, возникновения значительных землетрясений и активной вулканической деятельности. Кстати, не только землетрясения, но и уровень Мирового океана, приливы и отливы, система теплых и холодных течений, устремляющихся то к полюсам, то к экватору, а следовательно погода и климат тоже зависят от неравномерности вращения нашей планеты.

Давно известно, например, что в Норвежском и Гренландском морях течение Гольфстрим ведет себя как качающийся маятник. Сначала оно отходит к востоку, к берегам Норвегии, потом к западу, к берегам Гренландии. Это связано с неравномерным вращением нашей планеты. Так, если Земля вращается быстрее, льды подступают к берегам Исландии и Гренландии, а при снижении же скорости вращения планеты ледовитость этих районов существенно уменьшается.

Таким образом, период вращения Земли вокруг своей оси апериодически изменяется от различных причин. Уменьшение или увеличение скорости вращения нашей планеты, как оказывается, обусловлены и тесно взаимосвязаны с рядом некоторых глобальных явлений, к которым можно отнести, в частности, следующие: взаимодействие и эволюция системы небесных тел «Солнце-Земля-Луна»; смещение ядра Земли и явления конвенции в нем; конвективные перемещения вещества в земной мантии; сезонные перемещения водных и воздушных масс (например, явление Эль-Ниньо в Тихом океане, то есть периодическое мощное потепление и изменение направления воздушных и морских течений в районе Южной Америки) и связанные с ними изменения центра масс и моментов инерции Земли; и, наконец, интенсивный вулканизм и мощные разрушительные землетрясения.

Большое значение в данном случае, как было установлено, играют и изменения величины магнитного поля Земли. Ведь Земля — гигантский магнит. Причем вращающийся магнит! Английский ученый К. Ранкорн считает, что изменения земного магнитного поля индуцируют электрические токи в мантии. Хотя мантия — довольно слабый проводник, но сила таких токов достаточна, чтобы вызвать вращающийся момент, способный ускорить или замедлить движение мантии, а тем самым и планеты в целом. Ученые установили, что кривые изменения скорости вращения нашей планеты по времени и соответствующие кривые изменения ее магнитного поля совпадают.

Здесь, правда, нет ясности — где причина, а где следствие. Вполне возможно, что и величина «моментного» поля, и скорости вращения Земли суть следствие какой-то одной причины. А какой именно — это уже совсем другой вопрос. Здесь также нет однозначности, но имеются различные гипотезы.

Достаточно хорошо, например, известно такое направление современной науки о Земле, как палеомагнетизм. Оно основано на том, что ферромагнетики, то есть крошечные частицы магнитных минералов в горных породах, способны частично сохранять приобретенную намагниченность после прекращения действия магнитного поля. Намагниченность ферромагнетиков зависит от величины намагничивающего поля и от внешних условий, среди которых наиболее существенным фактором является температура. Так, породы, излившиеся на поверхность Земли при температуре более 800 "С и остывшие в геомагнитном поле до обычных (атмосферных) температур, приобретают термоостаточную намагниченность, которую не разрушают действующие в последующем магнитные поля.