Олександр ІГНАТОВ
Перші сумніви в справедливості тектоніки плит, що є на сьогоднішній день офіційною доктриною теоретичної геології, у мене виникли досить давно - на початку 1984 року. Відповідно тоді ж я взявся за конструювання своїх власних моделей геологічного розвитку Землі, і, само собою зрозуміло, з усіма притаманними мені упередженістю і розмахом почав переглядати і при можливості прочитувати (а також купувати) спеціальну та науково-популярну літературу з цих питань. Вже більше п'ятнадцяти років тому я прийшов до думки, що найбільш правдоподібно виглядає гіпотеза розширення Землі на манер надувають повітряні кулі, а тому, побачивши в 1991р. в книжковому магазині монографію Вільяма Кері "У пошуках закономірностей розвитку Землі і всесвіту" у перекладі з англійської, причому на ті часи коштувала хороших грошей - цілих 6 руб. 80 коп.! - Я купив, звичайно, не замислюючись (через півстоліття їй же ціни не буде).
Я схиляюся перед талантом шановного пана Кері інтерпретувати факти, тим більше що він аж ніяк не цурається аналогій, а для цього потрібен розум надзвичайно універсальний - на одній лише математичної емпірії далеко не виїдеш.
Однак заковика в тому, що р-н Кері, припускаючи зростаючими радіус і масу Землі в процесі її розширення, виходить з постійності значення земного прискорення.
Це, відверто кажучи, незрозуміло й дивно.
Незрозуміло тому, що в заключній частині своєї книги У. Кері висуває надзвичайно оригінальну і тонку космогонічну гіпотезу.
А дивно тому, що сталість при зростаючому радіусі
і зростаючої маси Землі
означає, що середня щільність
речовини Землі падає. Ось формули:
(1)
(2),
- В яких
- Прискорення вільного падіння;
- Радіус Землі;
- Маса Землі;
- Гравітаційна постійна, введена колись в обіг Ньютоном;
- Середня щільність речовини Землі (геологічна щільність);
- Число "пі", введене тут для обчислення обсягу кулі (предполагаеем, що Земля є ідеальний кулю; втім, з точки зору прискорення вільного падіння, взятого з точністю до першого знака після коми, це не надто далеко від істини).
Середня щільність речовини Землі в ході її розширення при постійному значенні повинна необоротно падати, маючи математичної функцією гіперболу. Але такий висновок погано узгоджується з тим, що ми спостерігаємо на прикладі планет Сонячної системи, в якій розміри і астрономічно обчислюється щільність речовини планет земної групи менше, ніж у Землі.
Щоправда, мені можуть заперечити, нагадавши, що щільність речовини планет-гігантів також менше, ніж у Землі, хоча розміри, навпаки, набагато більше. Але! Я не випадково вжив тут не застосовується ніде словосполучення "астрономічна щільність". Так от, на поверхні планет земної групи вже висаджувалися автоматичні десанти землян, в результаті яких твердо встановлено, що поверхню планет складена силікатами. Це означає, що внутрішня будова планет, швидше за все, має схожість з Землею, а тому середня геологічна щільність речовини саме така, яка передбачалася на основі астрономічних вимірів з Землі. З планетами-гігантами ситуація дещо інша. По-перше, космічні апарати землян там поки не висаджувалися і невідомі навіть радіуси планет без врахування їх атмосфер, по-друге, їх астрономічна щільність обчислена на основі спостережуваного в телескопи радіуса планет, а цей радіус включає в себе, між іншим, газову оболонку планет -гігантів. Неважко зрозуміти, що атмосфера вносить в радіус планет юпитерианской групи значно більший пай, ніж безпосередньо рідке і тверде речовина, особливо якщо врахувати, що сила тяжіння цих планет утримує в атмосфері навіть водень - настільки вона велика, - і чого не спостерігається в планет земної групи .
У результаті має місце дуже незвична ситуація. Якщо у планет земної групи атмосфера дуже тонка (навіть у Землі і Венери якісь нещасні 10-20 км порівняно густою і спостерігається у видимому спектрі атмосфери), і тому астрономічна, яка обчислюється із Землі, і геологічна щільність у планет цієї групи, по суті , збігаються. Але ж коли-небудь космічні апарати зможуть здійснити посадку і на тверду поверхню планет-гігантів - або хоча б рідку, тому як, кажуть, що під атмосферою у них часто океани з рідкого водню (що, втім, малоймовірно, тому що супутники цих планет , судячи з усього, мають крижану поверхню з натурального H2O, під якою напевно виявляться теж цілком натуральні силікати).
Отримаємо конкретне рішення для однієї з планет-гігантів, припустимо, для Юпітера.
Озброївшись даними про середню щільності Юпітера (1,34 × 103 ) І про його екваторіальному радіусі (71200 км), у першому наближенні приймемо, що середня щільність його твердого тіла повинна бути приблизно дорівнює земній (нехай 6 × 103
), А щільність газової атмосфери може знаходитися в інтервалі від 0,003 × 103
до 0,3 × 103
, Тобто в десять разів менше і в десть разів більше щільності повітря (у повітря поблизу поверхні Землі вона складає приблизно 0,029 × 103
). Для даної "двошарової" моделі (однорідне тверде тіло + однорідна атмосфера) будуть справедливі наступні рівняння:
(3),
(4),
де
- Середня "астрономічна щільність" Юпітера (1,34 × 103
),
- Передбачувана щільність твердого тіла Юпітера (6 × 103
);
- Щільність газової атмосфери Юпітера (0,003 × 103
і 0,3 × 103
);
- Передбачуваний безрозмірний радіус твердого тіла Юпітера (
).
У результаті знаходимо, що двом граничних значень щільності газової атмосфери буде відповідати безрозмірний радіус твердого тіла Юпітера порядку 60,6% екваторіального радіуса (для густини 0,003 × 103 ) І порядку 56,7% (для щільності 0,3 × 103
). Іншими словами, у припущенні мною діапазоні щільності газової атмосфери радіус твердого тіла буде становити приблизно 40-45 тис.км, тобто в 6-7 разів більше, ніж у Землі.
У граничному випадку, коли дорівнює нулю, тобто газова атмосфера по щільності порівнянна з вакуумом, ми отримуємо, що
, Або 60,7% радіуса Юпітера, тобто приблизно 43200 км. Остання величина є максимально можливий радіус твердого тіла Юпітера. Реальний же радіус буде менше, ймовірно, порядку 35-40 тис.км. На частку газової атмосфери залишається майже 30 тис.км, тобто атмосфера планети дуже глибока.
До речі сказати, я зовсім не оригінальний з цією гіпотезою. В. Н. Жарков говорить, що перші гіпотези щодо будови планет-гігантів як раз спиралися на подібні припущення про наявність твердого тіла з середньою щільністю, близькою до земної, і газової атмосфери. Лише починаючи з 30-40-х років минулого століття домінуючою стала гіпотеза про газовий будову планет-гігантів. Інакше кажучи, зовсім не виключається, що геологічна, тобто без урахування колосальної атмосфери, щільність планет-гігантів вище земної пропорційно тому, наскільки товщі вони в порівнянні з Землею у твердій (а не газоподібному!) Талії.
Таким чином, якщо виходити з гіпотези про зростання геологічної щільності планет із зростанням їхньої маси (а дуже навіть солідним непрямим підтвердженням на користь цього служить і спостережуваний на прикладах планет земної групи факт диференціації речовини в їхніх надрах), то розширення Землі, вельми переконливо доказуване р -ном Кері, неминуче повинно супроводжуватися зростанням прискорення вільного падіння і відповідно сили тяжіння на поверхні нашої планети в повній згоді з наведеними раніше формулою (1). В іншому випадку нам доведеться рахувати, що середня геологічна щільність Землі починаючи з юрського періоду, з якого, на думку пана Кері, радіус Землі зріс майже у два рази, повинна була відповідно зменшитися.
Чи варто говорити, що це більш ніж спірне і, відверто кажучи, мені навіть прикро, що пан Кері не помітив у своїх витончених побудовах явно уразливого місця, такого помітного для опонентів. Вже якщо він зважився на такий відчайдушний крок, як спробувати переконати наукову спільноту в правоті своєї концепції розширення Землі, то передбачити в ній таку дрібницю - а в порівнянні з ідеєю розширення Землі це дійсно дрібниця, - як зростання сили земного тяжіння одночасно із зростанням маси планети , він був вже просто зобов'язаний. Я схильний думати, що в даному випадку пан Кері просто недогледів, перебуваючи під занадто сильним вантажем своїх геологічних спостережень. А зростання земного тяжіння в ході розширення Землі міг би пролити світло на багато що. Зокрема:
про вплив сили тяжіння на розмір тіл у макросередовищі (форми рельєфу, розміри рослин і тварин) ми бачимо і на фактах з геології. Наприклад, висота марсіанських гір значно перевищує висоту земних гір, включаючи і Еверест, і пояснення цьому феномену саме прозовий: менша сила тяжіння дозволяє природі споруджувати на Марсі гори з тих же самих силікатів, що і на Землі, майже вдвічі вище. Правда, тут я повинен зробити одне застереження. Як писав в одній зі своїх науково-популярних книг відомий геолог-письменник А. Гангнус, ніколи ще в геологічній історії Землі гори не були такими високими, а океани такими глибокими, як у четвертинний період, тобто зараз. Але, може бути, справа в тому, що Земля сьогодні - в геологічному, зрозуміло, сенсі, - все ще переживає черговий катаклізм, і такі форми рельєфу, як гори альпійського віку та океанічні жолоби, перебувають у стадії формування, а тому їх розміри є аномальними, ще не прийшли в гармонійне згоду з сучасною величиною прискорення вільного падіння?
відомий, наприклад, такий палеонтологічний факт, як зростання товщини шкаралупи яєць динозаврів до кінця крейди у порівнянні з його початком. Неважко збагнути, що це було також неминуче в умовах зростання сили тяжіння - адже тонка шкаралупа не витримувала б своєї ваги після того, як була відкладена на землю в гнізді;
знаходять своє пояснення і розміри мезозойських динозаврів: до настільки жахливого зростання бронтозаври могли зростати лише в разі, якщо цьому не дуже перешкоджало все те ж саме земне тяжіння. Те ж саме я міг би сказати і про палеозойських молюсків і амонітах (під час відвідин музею бачив чудову скам'янілу спіраль палеозойської равлики з поперечником близько 80 см), про палеозойських бабка і метелики розміром з пристойний дельтаплан, про гігантських палеозойських плавунах, хвощах і папороті, про неогенових мастодонта, мамонтів, гігантських оленів, шаблезубих тигрів і печерних левів, також зниклих при таємничих обставинах і залишили на частку палеогену виморочні нащадків у вигляді уссурійського тигра або африканського слона і лева. Далі, найбільш великих тварин в сучасну епоху ми спостерігаємо в океанах і морях, де сила Архімеда дозволяє компенсувати силу тяжіння таким гігантам, як кити і акули; втім, не слід забувати, що динозаврів в даний час зазвичай також шукають у водному середовищі, наприклад, в озері Лох-Несс. Нарешті, не володіли належними аеродинамічними властивостями мезозойські ящери могли бути зобов'язані своїм умінням парити і навіть літати фактору меншої сили тяжіння;
помітне збільшення сили тяжіння в продовження життя одного-двох поколінь динозаврів призвело б до того, що навантаження на опорно-руховий апарат зросла, а швидкість руху ящерів знизилася. Внаслідок цього ящери елементарно голодували і помирали від виснаження. Більш того, могло б порушитися відтворення ящерів, так як сильно "поважчав" самці не могли застрибнути - в першу чергу в буквальному сенсі! - Туди, куди потрібно для продовження роду;
до речі, не виключається, що і причини вимирання багатьох особливо великих ссавців на рубежі неогену-палеогену: наприклад, мамонтів, носорогів гігантських, шаблезубих тигрів або печерних левів, - могли бути пов'язані із земним тяжінням. Щось я сумніваюся, що в їх зникненні, особливо представників роду котячих, були винні тільки кроманьйонці - щось не дуже успішно полювали жителі Індії, Індокитаю і африканських саван на слонів, носорогів, левів і тигрів, поки не з'явилася вогнепальна і тим більше автоматичну зброю. Швидше за все, кроманьйонець просто швидше адаптувався до змін земному тяжінню і, користуючись сприятливим моментом, успішніше полював на них: чого ж не полювати, якщо мамонт або шаблезубий тигр на ногах до ладу не можуть стояти? А будь прискорення вільного падіння постійним, так ще й невідомо, хто кого б переохотіл і хто б зараз розгулював господарем по планеті.
Підіб'ємо висновки.
Цілком можливо, що гравітаційна історія Землі є історія зростання величини прискорення вільного падіння . Є навіть деякі аргументи на користь цього, побудовані на основі аналогій. Втім, інших доказів на користь або проти зміни сили земного тяжіння Землі, напевно, і бути не може - інакше ті ж геологи і палеонтологи давно привели б експериментальні або теоретичні докази. А тому в силу малої кількості даних, аналогій і теоретичних узагальнень питання залишається предметом наукового аналізу для суворих теоретиків науки (як р-н Кері) і відповідно спекуляцій для любителів пофантазувати (на кшталт мене).
Але якщо навіть припустити, що в ході геологічної еволюції Земля зазнала значного розширення: зросла маса , Збільшився її радіус
, Зросла прискорення вільного падіння
і, не виключається, неухильно зростала середня геологічна щільність
речовини планети, то замість спливає новий, ще більш гострий, питання: а який же був механізм появи нової речовини в тілі планети, без чого неможливі ні зростання маси, ні зростання радіуса, ні зростання сили тяжіння, ні зростання середньої щільності Землі?