189
4 5 6 7
Девон
Карбон
Пермь |
Триас |
Юра |
Мел
Третичный период
Pис. 7.3.1.Изменения радиуса Земли во времени (П.П. Кропоткин, 1970)
Приливная волна образуется на ближайшей к Луне (Солнцу) стороне Земли потому, что эта сторона притягивается светилом сильнее, чем весь земной шар. Освещенная сторона Земли притягивается Солнцем и Луной сильнее, чем дальняя («тыльная») по отношению к Солнцу. Земля как бы вытягивается слегка из своих оболочек. Так образуется прилив – «волнаантипод».
Приливные волны, прокатываясь дважды в сутки вокруг всей Земли в сторону, противоположную её вращению, тормозят вращение. Энергия вращающейся планеты, затраченная на приливы, перекачивается в каменную толщу планеты. Приливами очень много занимался Дж. Дарвин, внук знаменитого натуралиста, тоже выдающийся ученый. Он создал стройную теорию приливов, картину Земли, меняющего свой облик и радиус Земли под действием приливных сил (рис. 7.3.1.). По этой теории Луна, обращенная к Земле одним и тем же ликом, не вращается из-за того, что приливная волна, вызванная в теле Луны Землей, когда-то остановила это вращение.
Приливные силы Луны и Солнца из века в век удлиняют земные сутки. Но действие равно противодействию. Замедляя вращение Земли, Луна увлекается этим самым вращением в своем беге вокруг Земли. Значит, она стремится двигаться в пространстве быстрее. И, следовательно, наш естественный спутник идет вокруг Земли не по совсем замкнутой орбите, а по раскручивающейся спирали.
190
Поэтому прежде (по утверждению Дж. Дарвина) земные сутки были короче, зато и лунный месяц тоже был короче. Он длился не 29,5 дня, как теперь, а намного меньше, ибо Луна быстрее вертелась над самой поверхностью Земли.
И точно такое же взаимодействие существует между Землей и Солнцем. Земля, как и другие планеты, пусть слабо, но тормозит своим притяжением вращение Солнца, вызывая приливы в теле звезды. И испытывает обратное воздействие вращающегося вокруг своей оси Солнца.
Земля может колебаться по-разному. Медленная дрожь после землетрясений приближает и удаляет друг от друга полюсы Земли. Закручивает и раскручивает северное полушарие относительно южного.
Дважды в сутки растягивают и сжимают твердое тело Земли приливные волны. Малейшие изменения скорости Земли влияют на степень сплюснутости её у полюсов. Это значит, что твердое тело Земли должно переливаться из одной формы в другую, непрерывно приспосабливаясь к режиму вращения.
Импульсное прохождение электромагнитных и гравитационных волн через тело планеты формирует в ней деформации, растяжения и сжатия
(рис. 7.3.2).
Рис. 7.3.2.Приплюснутость полюсов Земли
Это проявляется в перемещении масс, землетрясениях, оседании и подъеме материков, морских приливах и отливах, а также в активизации вулканической деятельности. Воздействие электромагнитных и гравитационных волн Солнца и Галактики изменяют скорость вращения, положения главных осей Земли и обусловливают движение полюсов по ее поверхности.
191
В результате ось вращения Земли совершает около наименьшей главной оси инерции сложное движение с 14-месячным, годовым и многолетними периодами. Северный полюс описывает на поверхности Земли сложную кривую, изображенную на рис.7.3.3.
Такую же кривую описывает и южный полюс Земли. Полюс мира (в вековом масштабе времени) перемещается вокруг полюса эклиптики с периодом 26 тыс. лет. Это движение носит название лунно-солнечной прецессии. А полюс, обладающий только одним этим движением, называется средним полюсом Мира. Таким образом, прецессия – это изменение положения оси вращения Земли под влиянием гравитационных сил Солнца и Луны.
Рис. 7.3.3. Движение Северного полюса (четырнадцатимесячный период) с 1892 по 1938 г.
192
О критических параллелях написано много работ. В процессе эволюции планеты отмечено, что экваториальные области опускаются, а полярные поднимаются. Где-то между ними должна проходить критическая параллель, разграничивающая их. Эту параллель нашли математики. Она проходит по широте 35 градусов 15 минут и 22 сек в
обоих полушариях.
Дж. Дарвин, установил закон, по которому под действием приливных сил замедляется вращение планеты.
И вот это замедление (в наши дни сутки удлиняются примерно на 0,0 016 секунды за каждые 100 лет) приводит к тому, что сплюснутость Земли уменьшается, поэтому и поднимается из вод морских полярная суша.
А в районах экватора она, наоборот, большей частью опускается, в результате заболачиваются амазонские сельвы, джунгли Конго и Индии, размываются берега Малайского архипелага – все это имеет отношение к перестройке фигуры Земли. Французский ученый Ш. Морен в 1927 году пробовал подсчитать, сколько землетрясений приходится на каждую широту Земли. У него получилось, что максимумы землетрясений приходятся на тропический пояс и пояс между 30 и 40 градусами широты. При замедлении своего вращения планета как бы «худеет в талии». Тропический пояс – первая критическая параллель – испытывает сжатие. Именно поэтому здесь много землетрясений, а горы, разломы коры, которые есть на экваторе, имеют в основном меридиональное направление, поперечное силам сжатия.
При увеличении приплюснутости Земли и вещество мантии перетекает от экватора к полюсам. Кора планеты испытывает при этом сложные деформации, особенно сильные на критических параллелях.
М.В. Стовас провел такой расчет. Начиная с силурийского периода (больше 400 миллионов лет назад) площадь экваториального пояса Земли уменьшилась на 184 214 км2. Экваториальный диаметр Земли уменьшился при этом на 6 километров. Все эти квадратные километры коры не могли исчезнуть бесследно. Они были «съедены» складками коры, поперечными горными цепями, поперечными же трещинами, в число которых М.В. Стовас включает те же Великие Африканские разломы. Одновременно увеличивался полярный диаметр планеты – почти на 12 километров за эти сотни миллионов лет. А обе полярные области планеты увеличились на 183 474 км2.
Это почти равно тому, что Земля потеряла у экватора, но не совсем – 740 км2 исчезло. Этого следовало ожидать: ведь планета приближалась по форме к шару, а поверхность шара – наименьшая при данном объеме.
Вблизи полярного круга, по широте 62 градуса, проходит еще одна критическая параллель Земли. Именно эта параллель более других приполярных широт удлиняется при уменьшении сплюснутости Земли.
193
Здесь, отмечает М.В. Стовас, тоже происходит много землетрясений (примеры – Исландия, Аляска). Здесь земная кора трескается от растягивающих ее усилий. И эти трещины, разломы стремятся расположиться вдоль меридианов перпендикулярно критической широте.
Критическая параллель, разграничивающая область сжатия и область растяжений, совпадает с крупнейшей горной системой Земли – Гималаями, Памиром, Гиндукушем.
Она проходит в северном полушарии примерно через Сан-Франциско, Лиссабон, Сицилию, Калабрию, Ирак, Токио. Одно только это перечисление даже для неспециалиста прозвучит как напоминание о крупнейших сейсмических катастрофах в истории Земли. На эту же параллель ложится крупнейший подводный разлом коры Тихого океана – Муррей.
В южном полушарии эта исключительность 35-й параллели выражена менее ясно, но и там названия Консепсьона (Чили), Австралийских Альп, мрачных вулканических островов Тристан-да-Кунья, островов Новой Зеландии напоминают нам о разрушительных землетрясениях, повышенной вулканической активности, о незаконченных процессах горообразования.
Выдающийся советский геофизик Ф.Н. Красовский об этом сказал: «Земная кора в поясах между широтами 20 и 50 градусов должна обладать большей приспособленностью к изменениям фигуры Земли, обусловленным изменениями скорости вращения Земли, чем в остальных частях земного шара».
Как же могут проявить себя ротационные изменения фигуры Земли в ритмах нашего мира? Ритмы мелкого порядка как бы заложены в самом режиме вращения Земли. Сутки в течение столетий, то равномерно удлиняются, то сокращаются. Иногда скачком, по непонятной причине, скорость вращения Земли возрастает. Так было в 1910-1913 годах. За четыре года сутки сократились на 0,0 044 секунды.
Скорость вращения неравномерна и в течение суток, а также в течение года – из-за воздействия Луны и Солнца. В марте скорость вращения Земли минимальна, а в августе - максимальна.
Да и вековое замедление вращения Земли под тормозящим действием Луны и Солнца идет неравномерно (как мы уже знаем, приливные силы не отличаются постоянством). С 1681 по 1954 год сутки удлинялись в среднем на 0,0 004 442 секунды в год. А с 1887 по 1954 год – на 0,001 645 секунды. То есть скорость торможения Земли возросла, чуть ли не в 4 раза!
Это мелкая рябь ритмов. А крупные циклы могут проявлять себя, даже если удлинение суток шло с постоянной скоростью.
194
Рис. 7.3.4. Мировая рифтовая система (Б. К. Хейзен, Р.М. Деменицкая): 1 – границы срединно-океанических хребтов; 2 – положение рифтовой зоны; 3 – зоны сдвигов; 4 – асейсмические хребты; 5 – линии вулканов.
В 1910 году Л.С. Лейбензон высчитал, что земная кора деформируется не все время по мере перестройки фигуры планеты, а рывками, когда напряжение, растягивающее или сжимающее, превысит предел прочности коры. На рис. 7.3.4. приводится мировая рифтовая система.
По подсчетам Л.С. Лейбензона, земная кора континентов должна трескаться на больших протяжениях тогда, когда сутки изменятся не менее чем на 11 минут. И если современное замедление вращения Земли (сутки увеличиваются за 100 тысяч лет на 1,6-2,4 секунды) было в прошлом таким же, то земная кора лопается, подстраиваясь под изменения фигуры Земли, каждые 30-40 миллионов лет. Возмущения эксцентриситета орбиты Земли за 1000 лет приведены на рис. 7.3.5.
тыс. лет
Рис 7.3.5. Возмущенные значения эксцентриситета орбиты Земли.
195
Именно такими по продолжительности были горообразовательные циклы, входившие в «большие» горообразовательные эпохи. По мнению академика Д.В. Наливкина, таких подчиненных ритмов горообразования было в альпийскую горообразовательную эпоху шесть, в герцинскую – пять, в каледонскую – тоже пять.
Все небесные тела вращаются, все они – круглые. Значит, у всех можно искать критические параллели. Пятна на Солнце зарождаются именно у 35-й солнечной параллели. Известно, что наше дневное светило и некоторые крупные планеты вращаются с неодинаковой скоростью разными своими широтами. Самое быстрое вращение на экваторе. Ближе к полюсу скорость вращения широты падает, но падение это не постепенное. Скачком скорость меняется все на той же 35-й параллели.
Земля твердая. Но у нее есть атмосфера, которая проявляет склонность вращаться так же, как фотосфера Солнца, гигантские атмосферы Сатурна и Юпитера: быстрее у экватора, медленнее у полюсов.
И тут линией раздела служит 35-я параллель. Их называют «ревущими сороковыми широтами». Теплые, поверхностные течения мирового океана и встречные им холодные течения (рис. 7.3.6.), при смене форм атмосферной циркуляции, являются причиной возникновения тайфунов.
Рис. 7.3.6.. Схема поверхностных течений в Мировом океане
Многие поколения моряков и метеорологов выделяют их в обоих полушариях, на широтах 20-25 , так как здесь самая высокая циклоническая активность земной атмосферы.
Тропические циклоны, возникая над океанами на широте 20-250 в северном и южном полушариях, развивают свою силу на широте 350
(рис. 7.3.7.).