Концепции современного естествознания

либо звездой.

Пройдя в далеком прошлом близко от Солнца и снова исчезнув в безвестной дали, пришлая звезда возбудила на Солнце мощную приливную волну. Притягиваемое ею вещество вырвалось из Солнца и потянулось к звезде длинной струей, в форме сигары. Солнце уже тогда состояло из плотных газов, так что, будучи плотными, они не рассеялись, а охладились и, застыв, образовали планеты. Однако, как показал американский астроном Рассел, большая часть вещества, исторгнутого из Солнца, либо упала бы на него обратно, либо увлеклась бы вслед за уходящей звездой, но не образовала бы ничего, похожего на существующую систему планет.

Современные гипотезы о происхождении Солнечной системы не могут считаться с одними лишь механическими характеристиками Солнечной системы. Они должны учитывать и многочисленные физические данные о строении планет и Солнца, что особенно убедительно было показано в работах акад. В.Г. Фесенкова, разрабатывавшего вопросы космогонии в течение 35 лет.

10.3.2. Теория О.Ю. Шмидта

Истинный ученый должен быть не просто беспристрастным, но самым пристрастным критиком того, что ему дороже всего, – своей творческой работы, которой он посвятил много дней и ночей труда, радости, вдохновения. Он должен быть как бы врагом самому себе – в этом и трагедия, и величие ученого.

Николай Семенов

Теория, основы которой были заложены академиком О.Ю. Шмидтом, является наиболее разработанной.

О.Ю. Шмидт исходил сначала из того, что метеоритное вещество как в форме более или менее крупных кусков, так и в форме пыли в изобилии встречается во Вселенной. Еще недавно это метеоритное вещество было известно нам только в пределах Солнечной системы, но теперь мы обнаруживаем его в огромных количествах и в межзвездном пространстве. Большей частью метеоритное вещество собрано в колоссальные космические облака – в диффузные светлые и темные туманности, содержащие также много газа.

Впоследствии различные соображения привели советских ученых Л.Э. Гуревича и А.И. Лебединского к выводу, что допланетное вещество было газово-пылевого состава. О.Ю. Шмидт согласился с таким представлением о состоянии допланетного вещества, но подчеркивал, что «ведущая роль» принадлежит пыли.

461

Совокупность газово-пылевых облаков вместе со звездами заполняет нашу звездную систему – Галактику, причем их вещество сильно концентрируется к плоскости ее симметрии – к плоскости экватора Галактики.

Вместе со звездами газово-пылевые облака участвуют во вращении Галактики вокруг оси. Наряду с этим вращением вокруг центра Галактики и звезды, и газово-пылевые облака имеют свои собственные движения, которые приводят к тому, что и звезды, и облака то сближаются друг с другом, то расходятся. Иногда та или другая звезда погружается на время в газово-пылевую туманность и пролагает в ней себе дорогу. Многие пылинки падают на звезду в течение ее скольжения сквозь туманность, а другие, изменив свои орбиты вследствие мощного притяжения звезды, могут быть ею захвачены и делаются ее спутниками. Однако, чтобы такой захват произошел, необходимо наличие особых благоприятных условий – уменьшение относительной скорости пылинок благодаря притяжению близкой звездой или, как показал Т.А. Агекян, благодаря столкновению пылинок друг с другом. В подобном «удачном» случае огромное множество этих спутников звезды, по гипотезе Шмидта, не покидает ее и после выхода из туманности. Звезда оказывается окруженной огромным облаком частиц газа и пыли, описывающих вокруг нее различные орбиты. Позднее О.Ю. Шмидт считал, что более вероятным мог быть захват облака из той самой диффузной среды, из которой возникло само Солнце.

Облако, образовавшееся вокруг звезд, постепенно приобретало линзообразную форму. Обращение частичек в нем вокруг звезды происходило преимущественно,

462

хотя и не исключительно, в одном каком-либо направлении (под небольшими углами друг к другу), потому что пылевой слой, пронизанный звездой не мог быть совершенно однородным.

Вподобной звезде, окруженной линзообразным газово-пылевым облаком, О.Ю. Шмидт видел наше Солнце, в пору, предшествовавшую образованию планет.

Всонме пылинок, обращающихся около Солнца по пересекающимся и различно вытянутым и наклоненным орбитам, неизбежно происходили столкновения, и это вело к тому, что движения их усреднялись, приближались к круговым и лежащим в близких друг к другу плоскостях. От этого вокруг Солнца возник из облака газово-пылевой диск, становившийся все тоньше, но зато плотнее. Этот плотный слой частиц в частях, близких к Солнцу, поглощал его тепло. Поэтому дальше от солнца внутри диска было очень холодно, и газы там намерзали на пылинках. Это объясняет, почему далекие от Солнца планеты богаче газом, чем близкие к нему. Это представление, как и теорию эволюции облака, развили Л.Э. Гуревич и А.И. Лебединский, и О.Ю. Шмидт нашел, что их картина эволюции облака вероятнее, чем та, которая ему самому рисовалась раньше.

Разработанная математическая картина эволюции облака, хотя и содержащая ряд дополнительных гипотез, может быть названа теорией, лежащей в рамках гипотезы Шмидта. Основной же гипотезой Шмидта является предположение, что планеты возникли из холодного облака частиц, причем основную роль в нем играло поведение твердых пылинок и предположение, что облако было захвачено Солнцем и притом, когда последнее уже вполне сформировалось.

Дальнейшая картина эволюции газово-пылевого диска вкратце представляется так. В уплотнившемся облаке возникали пылевые сгущения, в которых столкновения пылинок вели к их слиянию в твердые тела с поперечниками, как у современных астероидов. Множество их сталкивалось и дробилось, но более крупные из них, «зародыши» планет, – выживали и всасывали в себя окружающие осколки и остатки пыли, сначала присоединяя их при соударениях, а потом все больше за счет притяжения их. Плотные зародыши планет окружались при этом роями тел и их обломков, обращающихся вокруг них и давших при своем объединении рождение спутникам планет таким же образом, каким эти планеты возникли сами.

Из линзообразной формы туманности, окружающей Солнце, и из преобладания в ней движений, параллельных друг другу и направленных в одну и ту же сторону, вытекают сразу основные характерные особенности строения Солнечной системы: вращение всех планет около Солнца в одну

463

и ту же сторону, малые углы между плоскостями их орбит, а также почти круговая форма их орбит.

Вращение планет вокруг своей оси, которое не могла объяснить ни одна из прежних теорий, теория Шмидта объясняет так. Под влиянием падения метеоритов на планету она должна прийти во вращение, и притом именно в том же направлении, в каком она вращается вокруг солнца. Если случайно в той области, где образовалась планета, метеориты с орбитами, мало вытянутыми и мало наклоненными к средней плоскости Солнечной системы, не были в достаточной мере преобладающими, могло возникнуть вращение планеты в обратом направлении, что и объясняет известный случай такого рода – вращение Урана.

Единого взгляда на процесс возникновения планет и спутников пока нет.

MULTUM, NOV MULTI (лат) – многое, но не многое Солнце

Масса Солнца в 333000 раз больше, чем у нашей планеты и составляет 99,87% общей массы солнечной системы.

Каждую секунду на Солнце расходуется 564 млн. т. водорода, которые превращаются в 560 млн. т. гелия, остальные 4 млн. т., т.е. 0,7% горючего вещества, преобразуются в солнечную энергию. Во внутренних областях Солнца сегодня уже больше гелия, чем во внешних. Наша звезда находится примерно в середине своего жизненного пути. В ядре Солнца энергия выделяется в форме очень мощных частиц излучения – квантов. Они пробиваются к поверхности звезды миллионы лет и, достигнув её,

излучаются в космос. Это излучение и есть солнечный свет. Полная мощность солнечного излучения составляет 3,88 · 1023 кВт. На квадратный метр нашей планеты перпендикулярно её поверхности попадает лишь немногим более 1 кВт солнечного излучения, но этого достаточно, чтобы Земля была обитаемой. Около 36% солнечной энергии отражается от облаков и земной поверхности, 19% поглощается атмосферой, 30% поглощают океаны, а 15% – континенты. Затем вся поглощаемая энергия излучается в виде тепла. Только 0,2% солнечного тепла переходит в энергию ветра и морских бурь. И только 0,1% солнечной энергии достаточно, чтобы каждый год на Земле вырастало 200 миллиардов тонн растительной массы.

Почему весна приходит позже?

Эклиптика (движение Солнца по небесной сфере) делится на четыре сектора, каждый из которых равен 90°. Период, за который Солнце проходит этот сектор, называется временем года. Продолжительность

464

времён года неодинакова. Это обусловливается изменением скорости движения Земли по орбите в течение года. Земля находится в ближайшей точке своей орбиты к Солнцу 2 января и в этот период движется быстрее. Это и объясняет тот факт, что зима и осень Северного полушария короче весны и лета. Времена года Южного полушария прямо противоположны временам года северного. Хотя середина каждого времени года имеет чёткую астрономическую границу, реально её наступление несколько отодвигается. Так, максимальная температура Северного полушария регистрируется ближе к началу августа, а минимальная

– к концу января. Запаздывание происходит из-за влияния атмосферы. После дня летнего солнцестояния ежесуточное поступление тепла уменьшается, но тем не менее оно значительно больше, чем тепло, отражаемое земной поверхностью, быстрой потере которого препятствуют нижние слои атмосферы. С начала августа потери тепловой энергии превышают её поступление, что обуславливает и постепенное снижение температуры окружающей среды. После же зимнего солнцестояния суточные потери тепла продолжают превышать поступление, что также отодвигает наступление переломного периода на несколько не-

дель.

Таблица 6

Части света

Части света

465

Продолжение таблицы 6

Океаны

Облака

Облака – это скопление мельчайших водяных капель и ледяных кристаллов. Диаметр облачных капель – несколько тысячных долей мм. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, в пустынях и высоких широтах – менее 250 мм в год. В мезосфере на высотах 7595 км образуются серебристые облака. В стратосфере на высоте 25 км

– перламутровые. В тропосфере – самом нижнем слое земной атмосферы – сосредоточено 90% водяного пара – «строительного материала» для облаков. Облака тропосферы располагаются на трёх ярусах. Облака верхнего яруса находятся на высоте свыше 6 км. К ним относятся: перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые. Они ярко-белого цвета и полностью состоят из кристаллов льда. Средний ярус облаков располагается на высоте 2-6 км. Они имеют серо-белую окраску. Это высокослоистые и высококучевые. Они состоят из капель воды и кристаллов льда. Облака нижнего яруса располагаются на высоте 2 км, имеют тём- но-серый цвет, непроницаемы для солнечных лучей и состоят из капель воды. К ним относятся: слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые.

Океан

Более 70% поверхности нашей планеты покрыто водой. Причём воды так много, что даже если было бы возможно сравнять все существующие на земной поверхности горы и сбросить их в океан, то весь земной шар ушёл бы под воду. А если величайшую горную вершину нашей планеты Эверест (8848 м) погрузить в океан в районе Марианской впадины (11022 м), то над ним ещё останется 2 км водяной толщи. Средняя глубина Мирового океана составляет 3800 м, десятая часть его акватории приходится на затопленные берега материков и имеет глубины менее 300 м. Объём океанической воды насчитывает 1,4 млрд. км3, а на каждого жителя Земли приходится свыше 200 млн. км3. Средняя температура

466

океанических вод составляет 3,52°С. Вода – самый жизненно важный для человечества ресурс, но так как 97% её мировых запасов являются солёными, то для питья она непригодна. В одном м3 океанической воды растворено 35 г твёрдых веществ. Около 80% состава приходится на хлористый натрий (соль). Кстати, солью, содержащейся в Мировом океане, можно было бы покрыть всю сушу толщиной 153 м. На остальные 20% приходится практически вся таблица Д.И. Менделеева. Однако золота в Мировом океане как минимум в 100 раз больше, чем располагает человечество. Но по причине слишком низкой концентрации добывать се-

годня этот драгоценный металл из воды крайне нецелесообразно.

Реки

Река – водный поток, текущий в естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с её бассейна, по которому избыток воды, попадающий на сушу в виде атмосферных осадков, поступает в океан. Реки дренируют около 60% площади всей суши. Река со своими притоками образует речную систему, характер и развитие которой обуславливаются климатом, рельефом, геологическим строением

иразмерами бассейна. Реки разделяются на: горные – быстрое течение,

вузких долинах; равнинные – более медленное течение, широкие террасированные долины. Русло – наиболее пониженная часть речной долины.

Русла рек бывают трёх типов: 1) прямолинейное; 2) извилистое; 3) разветвлённое. Часть дна речной долины, затопленная в половодье, называется поймой. Те поймы, которые навсегда покинуты водостоками, именуются террасами. Режим реки – изменение уровней, расход воды, её температура, скорость течения и другие явления – зависят от характера питания реки и климатических условий местности, по которой она протекает. Река – важное звено гидрологического цикла – круговорота воды в природе. Суммарный годовой сток рек в Мировой океан составляет 32 тыс. км3. Крупнейшие реки мира: Нил (Африка) – 6680 км; Амазонка (Южная Америка) – 6400 км; Миссисипи (Северная Америка) – 6020 км; Амур (Азия) – 4400 км; Енисей (Азия) – 4100 км; Волга (Европа) – 3530

км.

Ледники

Ледники – движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения на земной поверхности, образующиеся из твёрдых атмосферных осадков в тех районах, где осадков отлагается больше, чем истаивает и испаряется. Толщина льда может быть от 10 метров до нескольких километров (4,3 км – антарктический ледниковый покров). Запас воды в леднике оценивается в 27 млн. км3, равен объёму стока всех

467

рек Земли за 700 лет. Если весь этот лёд растает, то уровень мирового океана поднимется более чем на 70 метров. Круговорот воды в ледниках колеблется от 50 лет в мелких до 200 тыс. лет в Антарктиде. Ледники делятся на три типа: наземные ледниковые покровы, в них

лёд растекается от ледоразделов к периферии (крупнейший антарктический ледниковый покров площадью более 13 млн. км2); шельфовые, в них лёд движется от берега к морю в плавучих плитах; горные, в которых лёд стекает вниз по долинам или склонам (самый крупный – ледник Беринга на Аляске длиной 170 км). Общий объём ледников – около 30 млн. км3, из них 98% приходится на материковые ледниковые покровы; около 2% – на шельфовые и около 0,1% – на горные. Общая площадь ледников составляет около 16,5 млн. км2, приблизительно 11% площади суши, что в 1,5 раза больше Европы. 89,6% площади занимают материковые ледни-

ковые покровы, 9,1% – шельфовые и 1,3% – горные.

AD NOTAM (лат.) – к сведению Самые страшные извержения

Тамбора, Индонезия,1815г. Погибли 92000 чел. Кракатау, Индонезия, 1883г. Погибли 36000 чел.

Монтань-Пеле, Мартиника, 1902г. Погибли 30000 чел. Руне, Колумбия, 1985г. Погибли 22000 чел. Этна, Сицилия, 1669г. Погибли 20000 чел. Везувий, Италия, 79г. н. э. Погибли 16000 чел. Этна, Сицилия, 1169г. Погибли 15000 чел. Ундзен, Япония, 1792г. Погибли 10400 чел.

Десять самых губительных землетрясений ХХ в

Тяньшань, Китай, 1976г. Магнитуда 8. Погибли 655000 чел. Наньшань, Китай, 1927г. Магнитуда 8,3. Погибли 200000 чел. Ганьсу, Китай, 1920г. Магнитуда 8,6. Погибли 180000 чел. Мессина, Италия, 1908г. Магнитуда 7,5. Погибли 160000 чел.

Токио, Япония, 1923г. Магнитуда 8,3. Погибли 99000 чел. Кветта, Пакистан, 1935г. Магнитуда 7,5. Погибли 60000 чел. Север Перу, 1970г. Магнитуда 7,9. Погибли 50000 чел. Эрзинджан, Турция, 1939г. Магнитуда 7,9. Погибли 40000 чел. Армения, 1988г. Магнитуда 6,9. Погибли 25000 чел. Деште-Баяз, Иран, 1968г. Магнитуда 7,4. Погибли 12000 чел.

468

AD NOTAM (лат.) – к сведению Крупнейшие озёра мира

Каспийское море (солёное), Юго-Западная Азия; 393900 кв. км. Верхнее (пресное), США/Канада; 82400 кв. км.

Виктория (пресное), Восточная Африка; 69500 кв. км. Аральское море (солёное), Средняя Азия; 65500 кв. км.

Гурон (пресное), США/Канада; 59570 кв. км. Мичиган (пресное), США; 57750 кв. км.

Танганьика (пресное), Восточная Африка; 32900 кв. км. Большое Медвежье (пресное), Канада; 31900 кв. км.

Байкал (пресное), Россия; 30600 кв. км.

Высочайшие водопады мира

Анхель, Венесуэла, 979 м. Тугела, ЮАР, 948 м.

Утигард, Норвегия, 800 м. Монгефоссен, Норвегия, 774 м. Мтарази, Зимбабве, 762 м. Йосемитский, США, 739 м.

Тиссестренгане, Норвегия, 656 м. Кукеньян, Венесуэла, 610 м.

Все цифры соответствуют суммарной высоте падения.

AD NOTAM (лат.) – к сведению Крупнейшие пустыни мира

Сахара, Северная Африка. Площадь 9100000 кв. км. Большая Австралийская, Австралия. Площадь 3830000 кв. км. Гоби, Азия. Площадь 1295000 кв. км.

Калахари, Южная Африка. Площадь 520000 кв. км. Каракумы, Туркменистан. Площадь 340000 кв. км.

Крупнейшие ледники мира

Ламберта, Антарктида, Австралийская территория. Длина 402 км; ширина до 64 км.

Петермана, север Гренландии. Длина 200 км.

Бирдмора, Антарктида, Новозеландская территория. Длина 200 км. Хиспар, хребет Каракорум, Пакистан. Длина 120 км; ширина до 3,2

км.

Хаббард, горы Св. Ильи, Аляска, США. Длина 114 км.

Гумбольда, северо-запад Гренландии. Длина 114 км; вблизи нижнего конца ширина около 95 км.

470