Ігнатов Олександр Володимирович
Якщо Земля справді розширюється, то відбувається трансформація кулі меншого радіуса до кулі більшого радіуса. Якщо, далі, земна кора, або навіть кора з частиною мантії, представляють порівняно жорсткий каркас, то при розширенні кора повинна змінити форму - придбати сферичну поверхню більшого радіуса. Як це могло б виглядати в реальних умовах?
Після вибухового розширення Землі й появи невідповідності між радіусом новопосталої материка (він залишився рівним початкового радіусу Землі) і новим радіусом Землі центральна частина материка куполом йде вгору у висоту над новою лінією геоїда, так що центральна частина материка виявляється як би в підвішеному стані, причому на висоті стратосфери.
Очевидно, що довгий час таке підвішений стан тривати не може, і в результаті підіймаються в центрі материка купол просідає, а якщо точніше, то просто-напросто провалюється - як, припустимо, під тиском снігу руйнується ангар ...
У статті під назвою "Гравітація: причина зникнення динозаврів" (http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8448.html) було зроблено припущення, що радіус Землі може збільшуватися. Якщо додатково врахувати висновки із іншої статті під назвою "Лайелевскій актуалізму" (http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8449.html), це розширення може бути періодично-вибуховим, тобто з чергуванням коротких періодів бурхливого розширення з тривалими періодами незмінного (або майже незмінного) радіусу. Все може бути приблизно так само, коли Ви надуваєте самий звичайний куля: Ви набираєте в легені повітря - куля не змінює радіус, Ви вдмухує повітря з легенів в кулю - його радіус збільшується; потім цикл повторюється раз за разом, в результаті чого Ваш куля стрибками (квантово!) роздувається.
Однак повернемося до Землі. Якщо вона дійсно розширюється, то відбувається трансформація кулі меншого радіуса до кулі більшого радіуса. Якщо, далі, земна кора або навіть кора з частиною мантії представляють порівняно жорсткий каркас, то при розширенні кора повинна змінити форму - придбати сферичну поверхню більшого радіуса. Як це могло б виглядати в реальних умовах?
За Вільямом Кері [У пошуках закономірностей розвитку Землі і всесвіту. - Москва: Мир. 1991. 447 с.], В цьому випадку ми будемо мати поєднання ефекту розтягування з ефектом появою все нових і нових тріщин, і в результаті початкова кора адаптується до нового радіусу у вигляді ділянки сферичної поверхні з комірчастою структурою. При цьому осередку будуть ієрархічно впорядкованими: великі осередки містять у собі менші, тобто межі першого йдуть вниз в надра Землі глибше, ніж кордони других. Як приклад У. Кері наводить узбережжі Японії, де сейсмологами дійсно відкрита така чарункова структура кори. Щоб уявити процес наочно, достатньо взяти шматок шкаралупи яйця і розчавити його, намагаючись надати максимально плоску форму.
Але чи завжди так має відбуватися?
Як я думаю, для реалізації японського сценарію потрібно ряд умов - або все відразу, або окремо. Зокрема, поступове розтягування, що супроводжується появою все нових і нових тріщин, але вже більш високого порядку, можливо, якщо, по-перше, кора тонка, по-друге, процес тривалий, по-третє, це є окраїна материка, тобто за принаймні з одного боку материкового ділянки є вільне місце для розтягування.
А якщо цих умов немає?
Якщо, навпаки, кора дуже потужна, процес швидкий і ми маємо справу з ділянкою не поблизу океанічної кори, а в центрі величезного материка, допустимо, Євразії? Що тоді?
Що материкова кора може відрізнятися товщиною, ні для кого не секрет - її товщина коливається від 35 км в районах шельфів до 70 км в центрах материків. Свої сумніви щодо актуалізму я вже висловлював. Я не думаю, що геологічні процеси всі часи розвиваються з тією ж швидкістю, яку ми спостерігаємо зараз, є низка фактів, які говорять, що ці процеси могли відбуватися у формі катастроф, тобто з величезною швидкістю, і не тільки в сенсі геологічного часу, а й нашого, людського. Те, що в центрах материків формується високогірні області, тектоніка яких принципово відрізняється від тектоніки Японії, також ні для кого не секрет.
Таким чином, якщо ці умови (потужна кора, швидкий процес, центр материка) виявляються виконаними, то орогенез постає в дещо іншому світлі.
Поясненням, як це може відбуватися, послужить наведений нижче малюнок.
Нехай початково ми маємо Землю як кулю з центром в точці і радіусом, рівним
. Потім відбувається вибуховий розширення Землі, коли процес збільшення її об'єму займає термін, який можна порівняти зі звичними для нас тимчасовими рамками - десятиліття, а то й навіть роки. Центр нової Землі буде знаходиться в точці
, А її радіус складе
. І тоді кульовий сегмент, відрізаний площиною
і що має в обох випадках основу з діаметром
, Зменшується в об'ємі. При цьому початкова площа сферичної поверхні сегмента (тобто без урахування основи) змінюється з величини
до величини
.
Звичайно, потрібно мати на увазі, що хоча я і вживаю поняття "кульовий сегмент" і далі спираюся у своїх розрахунках на формулу площі сферичної частини його поверхні, насправді для реальної Землі мова не може йти про суто кульовому сегменті. Правильніше говорити про шматок первісної Землі, і, зокрема, мова може йти, швидше за все, про тіло у формі багатогранної призми з двома сферичними підставами (буквально шматок кори Землі на зразок кірки апельсина). А тому поняття "сегмент" я використовую тільки з метою більш простого викладу математичної суті задачі.
Додаткове пояснення по ходу справи
У. Кері взагалі говорить про багатогранну призмі зі сферичною основою із зовнішньої сторони і висотою бічних граней до 2-3 тис.км, тобто до величин, порівнянних з товщиною мантії; як він вважає, такий радіус мала Земля до розширення. На його думку, в ході розширення тіло Землі було розбито практично на всю глибину (ну, припустимо, недоторканим залишилося лише порівняно невелике ядро), і що утворилися шматки-призми поступово спливали на знов утворюється більш щільною, ніж ці брили-призми, мантії. Проте подібне пояснення вразливе у двох пунктах:
по-перше, знову утворилася мантія зможе створити ефект Архімедова сили і відповідно змусити брили-призми плавати на власній поверхні, лише маючи товщину, порівнянну з товщиною самих брил-призм, тобто близько 2-3 тис.км. Тут аналогія буде точно така ж, як якщо взяти шматок льоду у формі усіченої піраміди заввишки 10 см і помістити в посуд, куди на дно налито трохи води. Очевидно, що до тих пір, поки рівень води не складе ці самі 10 см, шматок льоду буде лежати на одній з бічних поверхонь, стикаючись з дном посуду. І лише після того, як рівень води буде достатній, шматок льоду попливе. Але і тут є одна небезпека: він може перекинутися і плавати широкою основою вниз, а малим основою вгору. Якщо врахувати, що брили-призми в концепції У. Кері фактично теж повинні були мати форму зрізаних пірамід (а зовсім не призм!), То ймовірність перевернутися в мантії для цих брил була більш ніж велика. Але оскільки палеонтологія все-таки як наука існує, то, мабуть, ніяких кульбітів ці брили-призми не скоювали. А таке було б можливо лише за умови, що вони були порівняно тонкими, тобто їх товщина в геометричному відношенні була набагато меншою їх основ, а останні, відповідно, повинні були мати приблизно рівні площі. Інакше кажучи, ми приходимо до висновки, що брили-призми мали насправді вигляд тонкої шкаралупи, і відповідно геометрія їх зміни в процесі розширення Землі цілком може бути інтерпретована як трансформація однієї сферичної поверхні до іншої, більшого радіуса;
по-друге, якщо початкове тіло Землі виявилося повністю зосереджена в материках-призмах з корінням до 2-3 тис.км, тобто практично до ядра планети, то це означає, що щільність первісного тіла Землі була порівнянна із сучасною щільністю надр Землі до глибин 3,5 тис.км, тобто від 2800 до 5500 кг/м3. У середньому це складе величину 4150 кг/м3, тобто виявиться на 25% менше сучасної щільності. З урахуванням зміни радіуса планети це означало б, що до розширення прискорення сили тяжіння було більш ніж удвічі менше нинішнього - близько 45%. Я не бачу в цьому нічого дивного, але сам У. Кері все ж таки був схильний виходити з постійності гравітації, ось у чому справа ...
Повернемося до малюнка. Якщо і
- Висоти вихідного і відповідно утворився сегментів, то для площі сферичної поверхні сегментів будуть справедливі співвідношення:
,
,
де - Радіус основи кульового сегмента;
- Радіус Землі після розширення;
- Радіус Землі до розширення.
Далі, якщо прийняти, що збільшення радіусу Землі склало величину і, крім того, прийняти, що вихідний радіус Землі був рівний 1 (інакше кажучи,
), То співвідношення площ сферичних поверхонь кульових сегментів складе
.
Якщо для даного функціоналу побудувати матрицю величин при реалістичних значеннях і
, Тобто при
і
(Табл.1), то ми побачимо, що площа сферичної поверхні сегмента з постійним підставою при збільшенні радіуса Землі убуває.
Якщо виходити з того, що, за, сучасними даними, материкова кора з урахуванням морського шельфу становить близько 40% поверхні Землі, то це можна інтерпретувати так, що площа поверхні Земної кулі збільшилася при її розширенні в 2,5 рази, тобто радіус повинен був зрости приблизно на 60%. Враховуючи, далі, що середній розмір материків становить приблизно 3-4 тис.км, тобто приблизно дорівнює половині сучасного радіуса Землі і відповідно 75-100% її первісного радіуса, ми можемо вважати, що для новоутворених материків був характерний ефект зміни площі сферичної поверхні сегмента при значеннях = 0,75 е 1,00 і
= 1,5 е 1,7 (перетин цих стовпців і рядків для наочності показано на кольоровому тлі). При цих значеннях
і
площа поверхні материків теоретично могла зменшитися від 10% до 30%.
Таблиця 1: Зміна площі кульового сегмента при проектуванні на кулю більшого радіуса
| a | ||||||||||||||
| k | 0,10 | 0,20 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,55 | 0,60 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | 0,90 | 0,95 |
| 1,05 | 0,9998 | 0,999 | 0,998 | 0,996 | 0,993 | 0,991 | 0,989 | 0,986 | 0,982 | 0,977 | 0,971 | 0,962 | 0,948 | 0,920 |
| 1,10 | 0,9996 | 0,998 | 0,996 | 0,992 | 0,987 | 0,983 | 0,979 | 0,974 | 0,968 | 0,960 | 0,949 | 0,934 | 0,912 | 0,872 |
| 1,15 | 0,9994 | 0,997 | 0,994 | 0,989 | 0,982 | 0,977 | 0,971 | 0,964 | 0,956 | 0,945 | 0,931 | 0,912 | 0,885 | 0,839 |
| 1,20 | 0,9992 | 0,997 | 0,993 | 0,986 | 0,977 | 0,972 | 0,965 | 0,956 | 0,946 | 0,933 | 0,917 | 0,895 | 0,864 | 0,815 |
| 1,25 | 0,9991 | 0,996 | 0,991 | 0,984 | 0,974 | 0,967 | 0,959 | 0,949 | 0,937 | 0,923 | 0,905 | 0,881 | 0,848 | 0,795 |
| 1,30 | 0,9990 | 0,996 | 0,990 | 0,982 | 0,970 | 0,963 | 0,954 | 0,943 | 0,930 | 0,914 | 0,895 | 0,869 | 0,834 | 0,780 |
| 1,35 | 0,9989 | 0,995 | 0,989 | 0,980 | 0,967 | 0,959 | 0,949 | 0,938 | 0,924 | 0,907 | 0,886 | 0,859 | 0,823 | 0,767 |
| 1,40 | 0,9988 | 0,995 | 0,988 | 0,979 | 0,965 | 0,956 | 0,946 | 0,933 | 0,919 | 0,901 | 0,879 | 0,851 | 0,813 | 0,757 |
| 1,45 | 0,9987 | 0,995 | 0,988 | 0,977 | 0,963 | 0,953 | 0,942 | 0,929 | 0,914 | 0,895 | 0,872 | 0,843 | 0,805 | 0,748 |
| 1,50 | 0,9986 | 0,994 | 0,987 | 0,976 | 0,960 | 0,951 | 0,939 | 0,926 | 0,910 | 0,890 | 0,867 | 0,837 | 0,798 | 0,740 |
| 1,55 | 0,9985 | 0,994 | 0,986 | 0,975 | 0,959 | 0,948 | 0,937 | 0,922 | 0,906 | 0,886 | 0,862 | 0,831 | 0,791 | 0,733 |
| 1,60 | 0,9985 | 0,994 | 0,986 | 0,974 | 0,957 | 0,946 | 0,934 | 0,920 | 0,903 | 0,882 | 0,857 | 0,827 | 0,786 | 0,727 |
| 1,65 | 0,9984 | 0,994 | 0,985 | 0,973 | 0,955 | 0,945 | 0,932 | 0,917 | 0,900 | 0,879 | 0,854 | 0,822 | 0,781 | 0,722 |
| 1,70 | 0,9984 | 0,993 | 0,985 | 0,972 | 0,954 | 0,943 | 0,930 | 0,915 | 0,897 | 0,876 | 0,850 | 0,818 | 0,777 | 0,717 |
| 1,75 | 0,9983 | 0,993 | 0,984 | 0,971 | 0,953 | 0,941 | 0,928 | 0,913 | 0,894 | 0,873 | 0,847 | 0,815 | 0,773 | 0,713 |
| 1,80 | 0,9983 | 0,993 | 0,984 | 0,970 | 0,952 | 0,940 | 0,926 | 0,911 | 0,892 | 0,870 | 0,844 | 0,811 | 0,769 | 0,710 |
| 1,85 | 0,9982 | 0,993 | 0,983 | 0,970 | 0,951 | 0,939 | 0,925 | 0,909 | 0,890 | 0,868 | 0,841 | 0,809 | 0,766 | 0,706 |
| 1,90 | 0,9982 | 0,993 | 0,983 | 0,969 | 0,950 | 0,938 | 0,924 | 0,907 | 0,888 | 0,866 | 0,839 | 0,806 | 0,763 | 0,703 |
| 1,95 | 0,9982 | 0,993 | 0,983 | 0,969 | 0,949 | 0,937 | 0,922 | 0,906 | 0,887 | 0,864 | 0,837 | 0,804 | 0,761 | 0,701 |
| 2,00 | 0,9981 | 0,992 | 0,983 | 0,968 | 0,948 | 0,936 | 0,921 | 0,905 | 0,885 | 0,862 | 0,835 | 0,801 | 0,759 | 0,698 |
Ці відсотки відображають чисту геометрію, тобто випадок, коли просідання материка відбувається повністю на підставу первісного кульового сегмента, який представляв даний материк до розширення Землі. Але такий результат вже інша крайність, протилежна тій, якої мимоволі дотримується У. Кері: якщо в його трактуванні орогенезу повністю панує розширення, то в моїй концепції вже має місце стовідсоткове стиснення.
Насправді ж істина, як завжди, посередині, що в даному випадку означає, що мають місце як стиснення, так і розширення. Все залежить від того, про якій ділянці новопосталої материка йде мова - про його центрі, де виконуються обумовлені мною умови (велика потужність кори і відсутність вільного простору для розширення убік), або про його периферії (менша потужність кори і відповідно наявність вільного простору з боку океанічної частини кори для розширення). У будь-якому випадку, ефекти стиснення і розтягування залежать від конкретного розміру материка і його форми. У центральних частинах новоутворених материків, особливо великих, таких, як Євразія і Північна Америка, скорочення кори дійсно могло досягати таких великих величин, як у випадку чистої геометрії (висота Тибету і Гімалаїв, а також Кордильєр дозволяють припускати таке). Але одночасно на їх периферії мали місце компенсуючі ефекти, про які пише У. Кері, а саме - розриви (аж до утворення рифтових долин), розтягування з формуванням шельфів і низовин, ячеистое просідання материкових узбереж з формуванням структур, подібних спостерігаються в Японії. У результаті сумарна площа новоутворених материків з урахуванням скорочення в центрі і розтягування на периферії могла приблизно залишитися тією ж, що і становила площа всієї кори Землі до її розширення.
Геологічно це могло б виглядати так. Після вибухового розширення Землі й появи невідповідності між радіусом новопосталої материка (він залишився рівним початкового радіусу Землі) і новим радіусом Землі центральна частина материка куполом йде вгору у висоту над новою лінією геоїда, так що центральна частина материка виявляється як би в підвішеному стані, причому висоті, порівнянної з стратосферою. Втім, такий ефект, але набагато менший, може виникати постійно, "гомеопатичними дозами", внаслідок запізнювання материкових ділянок у своєму пристосуванні до постійного збільшення радіусу пластичної складової тіла Землі (мантії).
Очевидно, що довгий час таке підвішений стан тривати не може, і в результаті підіймаються в центрі материка купол просідає, а якщо точніше, то просто-напросто провалюється - як, припустимо, під тиском снігу руйнується ангар. Але оскільки дане просідання, що супроводжується розширенням в горизонтальному напрямку (якщо точніше, то вздовж поверхні Землі), обмежена, то його результатом стає те, що будь-який початковий ділянку в районі купола зменшується в площі, але збільшується в товщині, тим самим забезпечуючи в першому наближенні збереження початкового обсягу гірських порід у стискається ділянці кори. Виникає ефект, подібний до того, який двісті років тому приписували контракції земної кори: зминання, перекоси, хаотичні нагромадження пластів під самими химерними кутами. Американці люблять фотографувати виходи на поверхню косо нахилених шарів у Скелястих горах; очевидно, що такі грандіозні шаруваті форми, орієнтовані іноді під кутом 45-60 ° до горизонту, не могли утворитися інакше як в умовах грандіозних катаклізмів.
До речі, що вознісся в стратосферу, на десятки кілометрів вгору, купол перед просіданням не буде занадто сприятиме збереженню форм життя на верхівці цього купола: кришиво рослинності, розірвані вакуумом тіла і органи тварин, гігантські потоки води, скидає з купола і несуть з собою все, що тільки можливо, і формують колосальні поклади викопної органіки у вигляді осадових корисних копалин (кам'яне вугілля, сланці), а також поклади кісток доісторичних тварин - ось що побачив би спостерігач зі сторони. Можливо, невипадково тому кам'яні вугілля зазвичай виявляються в передгірних районах - Кузбас, наприклад, міг бути сформований лісами, росли на куполі, від якого залишилися гори Тянь-Шаню та Алтаю.
Знову ж таки повертаючись до прикладу з ангаром, нагадаю, як виглядали кадри обвалився під вагою снігу ангара, під яким виявився похований наш "Буран": уздовж осьової лінії ангара було нагромадження льоду, будівельних конструкцій і останків бідного "Бурану", а вздовж стін ангара особливих руйнувань і не було.
А тому, що стосується периферійних районів материка, то там дане просідання менше по висоті. Крім того, периферія початкового сегмента може навіть теоретично опинитися глибше поринула в мантію.
Для ілюстрації цього на малюнку представлені радіуси і
: Вони як би вказують на вантажо при розширенні Землі частина первісного кульового сегмента. Ясно, що ці частини, геометрично проектуючи на сферичну поверхню більшого радіуса, в реальних умовах будуть прагнути спливти під впливом Архімедова сили, відчуваючи вже не стиснення, а, навпаки, розтягнення і стоншення кори, навіть з можливим дробленням на невеликі фрагменти.
У результаті з початкового кульового сегмента дійсно може утворитися подібне пелюстки тіло з наступною картиною силових ліній горизонтальної дії:
різнобічне стиск в центральній частині материка за рахунок опускання куполоподібної частини материка (дуга ), Що приводить до утворення гірських областей, як, наприклад, у центральній частині Азії. У цьому районі кора досягає товщини, приблизно вдвічі більшою, ніж на рівнинах (70 км проти 35-40 км), тобто тут збільшення товщини кори склало майже вдвічі і відповідно скорочення початкової площі приблизно на 30%. Це відповідає значенням
= 0,95 і
= 1,65, що цілком природно: адже середній розмір Азії становить 6-7 тис.км, тобто він навіть більше, ніж первинний радіус Землі;
різнобічне розтяг в периферійній частині материка - за рахунок спливання під впливом Архімедова сили занурилися в мантію частин та їх розширення і розтягування (дуги і
), А також за рахунок розширення убік країв куполоподібного здіймання, не паралельного лінії геоїда. Тут формуються морські затоки, острови і півострови, в контурах яких чітко простежується їх вихідне єдність (наприклад, Північна Європа, внутрішні моря-затоки Антарктиди). Дуже може бути, що всі узбережжя Західної Європи, все північне та східне узбережжя Росії та узбережжя країн Далекого Сходу є не що інше, як спливання (з одночасним розтягуванням) занурилися в мантію периферійних частин первинних шматків-призм (кори) в результаті цього ефекту;
змішані ефекти в перехідних від центральної області до периферії районах материка. Тут мабуть, будуть мати місце два види ефектів. Безпосередньо в пелюстках буде переважати стиснення, тобто будуть формуватися витягнуті від центру материка до периферії гірські ланцюги. Що ж стосується областей між пелюстками, то це будуть зони дуже сильних розтягувань кори (аж до появи розривів і розломів вздовж осьової лінії), в яких розтяг буде домінувати і надалі. Практично всі океани, а також рифтові долини Північної Америки, Африки та Азії є ті самі розриви, які відділили один одного пелюстки-материки. Розриви другого порядку, що утворюють пелюстки всередині самих материків, це вся східна окраїна Азії; моря-затоки Антарктиди, майже розділили її навпіл; Бенгальська і Перська затоки, Аравійське, Балтійське, Біле і інші моря, Канадський архіпелаг з Гренландією.
Втім, всі ці ефекти мають місце знову ж таки в різних поєднаннях один з одним, тому шукати їх прояву в чистому вигляді заняття, звичайно ж, трохи умоглядне.
На цьому мої гіпотези про геометрію кори в ході розширення Землі поки вичерпані. Але обіцяю, що як тільки будуть якісь нові "осяяння", то відразу ж поділюся ними.