Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы

• Название: Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: Прочая научная литература

Окружающий мир наполнен грандиозными перемещениями вещества на поверхности и внутри планеты. В соотношении с жизнью отдельного человека этот процесс почти незаметен лишь изредка напоминая о себе в моменты природных катаклизмов, таких как землетрясения, обвалы, снежные или каменные лавины. Книга об этих опасных явлениях природы.

---

Пустыни Марса и метановые моря на Титане, раскалённая поверхность Венеры и замороженный Плутон стали объектами изучения и открытий. Новая картина мироздания пишется в наши дни, а развитые поколениями натуралистов – естествоиспытателей методы и инструменты применяются для познания космических объектов в бесконечном океане вакуума.

Изменчивый лик Земли

Природа не может создать деревья очень больших размеров, так как ветки под действием собственного веса будут обламываться и подать на землю; так же, как не могут существовать люди, лошади и другие животные с очень большими костями; для осуществления своих функций материал, из которого сделаны кости, должны быть значительно прочнее, или сечение костей необходимо увеличить во много раз, т.е. изменяя при этом их форму.

Галилео Галилей, 1637 год

Земная поверхность представляет собой совокупность разновысотных объектов различающихся по занимаемой площади, форме, физическому составу, химическим свойствам, расположенных на суше, на дне морей и океанов. Они имеют различную выраженность в рельефе лучше всего воспринимаемую через такие антонимы как: горы – низины, пустыни – поймы рек, суша – водная гладь и т. д. Вкупе они образуют сложившийся к настоящему времени рельеф земной поверхности с разнообразными ландшафтами.

Лик Земли никогда не остаётся постоянным. Он меняется с течением времени, и был иным миллион, миллиард и в момент образования планеты более четырёх миллиардов лет назад. Причин тому много, но главная определена полем тяготения Земли и её вращением.

Гравитационное поле является главной рельефообразующей силой на планете. Ему она обязана своей формой, она определяет характер происходящих в её недрах, на поверхности, в морских глубинах и в атмосфере гравитационных процессов и физико-химических превращений земного вещества. Некоторые из них протекают чрезвычайно медленно, другие, такие как обвалы, оползни и лавины очень быстро, ежегодно принося страдания десяткам тысяч человек на планете.

Только с появлением точных наук удалось разгадать тайну образования Солнечной системы. Их краеугольным камнем стало учение Исаака Ньютона о всемирном тяготении, согласно которому сила тяготения универсальна и проявляется между любыми материальными телами независимо от их конкретных свойств. Сформулированные Ньютоном законы классической механики позволили объяснить происходящие в недрах Земли, её атмосфере и гидросфере динамические процессы. Такие как приливы и отливы в океанах, прецессию земной оси, особенности движения Луны, сжатие Юпитера и многие другие.

Современная наука исходит из положения о том, что в начальной стадии своего существования земное вещество находилось в расплавленном состоянии. По мере остывания произошло расслоение веществ. Самые лёгкие компоненты образовали атмосферу, а более тяжелые стали материалом для железоникелевого ядра планеты.

Самый верхний слой – земная кора состоит из осадочных пород сформированных переработкой горных и вулканических пород внешними, т.н. экзогенными процессами (температура, осадки, выветривание и т.п.). Он и верхняя часть мантии образуют литосферу – твёрдую оболочку Земли, простирающуюся на глубину до ста километров. Она разбита на крупные блоки – литосферные плиты способные перемещаться по поверхности мантии и на них расположены материки.

Земная кора это один процент от радиуса планеты составляющего 6370 километров. Она состоит из блоков называемыми платформами, если образующие слоистые толщи горные породы залегают почти горизонтально. Другие места, где это не так, получили наименование складчатых поясов. Различают континентальный и океанический типы земной коры. Толщина континентальной коры в среднем 30—40 километров, но доходит под горными массивами до 75—80 километров, а толщина океанической коры около десяти километров.

В свою очередь, на дне Мирового океана расположены срединно-океанические хребты общей протяженностью до шестидесяти тысяч километров и занимающих примерно 10% от всей поверхности планеты. В своей центральной части они имеют понижения – здесь происходит генерация магматических пород, которые выплавляются в верхних частях литосферы, и через разломы в земной коре поступают на морское дно.

У берегов океанов, в первую очередь Тихого, возникли нисходящие струи конвективных течений и здесь океаническая кора пододвигается под континентальную. Подобные явления происходят не только под океанами, конвективные течения имеются и под континентами. Это приводит к тому, что земная кора постоянно находятся в напряженном состоянии.

Под земной корой расположены твердые слои верхней мантии. С земной поверхности до них простираются зоны тектонических разломов, подвижки в которых приводят к землетрясениям. Вещество внешней части верхней мантии находится в расплавленном и полурасплавленном состоянии. Из-за огромного давления и высокой температуры на геологических масштабах времени вещество мантии пластично и подвержено конвекции. Циркуляция мантийного расплава перемещает литосферные плиты и формирует облик земной поверхности.

Схема строения земной коры и литосферы.

Мощность мантии доходит до трёх тысяч километров. Это недоступная глубина для инструментальных исследований и её изучение стало возможным только с начала прошлого века благодаря наблюдениям за землетрясениями. Сейсмические волны «просвечивают» вещество мантии и по их характеристикам можно оценить её строение и физико-химическое состояние.

Циркуляция мантийного расплава является причиной образования гор, вулканизма и различных сейсмических процессов вдали от краёв тектонических плит как это происходит в районе Гавайских островов. В состоящей из силикатных расплавов мантии происходит перенос тепла из центра Земли к поверхности, и время от времени возникают т.н. мантийные плюмы. Это пробивающие литосферу к дневной поверхности раскалённые струи мантийного вещества.

Ниже мантии находится сложенное из тяжелых металлов, преимущественно железа, земное ядро. Здесь плотность вещества и температура значительно увеличиваются. Так, температура пограничного слоя между земным ядром и мантией на глубине 2700 километров составляет 2200 градусов по Цельсию, а мощность теплового потока из ядра Земли в нижние слои мантии оценена примерно в тринадцать тераватт.

В центре Земли температура выше, чем на поверхности Солнца, поскольку при распаде радиоактивных элементов излучается тепло. Оно и сохранившийся с момента формирования планеты жар служат основными источниками энергии для перемещения вещества внутри и на поверхности планеты.

Одним из крупных достижений современной науки является создание теории тектоники плит создавшей основу для понимания целого ряда геофизических и геологических явлений. Ещё в XVII веке совпадение очертаний береговых линий западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки наводило на мысль о том, что континенты перемещаются.

В 1620 году английский философ Франсис Бэкон в трактате «Novum Organum scientiarum» (Новый Органон) первым обратил внимание на поразительное сходство береговой линии континентов по разные стороны Атлантики.

Иллюстрация из книги Антонио Снидера-Пеллегрини «La Création et ses mystères dévoilés» (Мироздание и его разоблачённые тайны, 1858) с положением континентов до и после возникновения Атлантического океана.

В 1858 году итальянский географ Антонио Снидер-Пеллегрини соединил в один пять континентов. Он предположил, что Америка есть не что иное, как отколовшаяся от Африки и Европы легендарная Атлантида о которой сообщал Платон.

В 1912 году немецкий учёный приват-доцент Марбургского университета Альфред Лотар Вегенер выдвинул гипотезу континентального дрейфа, по которой относительное положение континентов менялось на протяжении истории Земли. В опубликованной в журнале «Geologische Rundschau» статье «Die Entstehung der Kontinente» (Происхождение континентов, 1912) и книге «Die Entstehung der Kontinente und Ozeane» (Возникновение материков и океанов, 1915) Вегенер привел аргументы в пользу того, что в далеком прошлом континенты были одной структурой. Тем не менее, научное сообщество отвергло его теорию и только в шестидесятых годах прошлого века идея Вегенера о движениях в твердой оболочке Земли (мобилизм) снова возродилась.

К 1960 году составлена карта рельефа дна Мирового океана. Она показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, возвышающиеся в среднем до двух километров над покрытыми осадками абиссальными равнинами.