Точка Кюри и электромагнитные свойства Земли. Переход химических элементов друг в друга. Синхроциклотрон. Геосферы Земли

Когда ученые пытаются объяснить все электромагнитные свойства Земли, они сталкиваются прежде всего с недоработанностью вопроса о причинах земного магнетизма. Одни считают, что земной магнетизм возникает при вращении Земли вокруг оси; другие связывают магнетизм с железным ядром...

Если предположить, что электромагнитные свойства Земли связаны с намагничиванием железного ядра, то здесь мы сталкиваемся с интересными фактами. Известно, что магнитные свойства железа исчезают при температуре выше плюс 760°. Эта температура получила название точки Кюри.

Существовавшее ранее представление о больших температурах внутри Земли не позволяло объяснить земной магнетизм наличием железного ядра.

Делались даже попытки рассчитать, что точка Кюри увеличивается при большом давлении. Советский ученый А. И. Лейпунский подсчитал, например, что при давлении в центре Земли около трех миллионов атмосфер точка Кюри должна сместиться до 4240°!

Однако современные данные о температуре внутри Земли позволяют в настоящее время с большей обоснованностью выдвигать идею связи электромагнитных свойств Земли с железным ее ядром, так как в области ядра могут существовать весьма низкие температуры.

Со всеми этими вопросами в тесной связи стоит представление о химии земных недр.

Всем известен роман Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина». Герой этого романа инженер Гарин предположил, что внутри Земли постепенно, с возрастанием плотности, изменяется химический состав. Гарин* представил, что внутри Земли располагаются различные пояса: железный, медный, золотой... Изобретя сложный буровой инструмент, он предложил пробить шахту до золотого пояса...

Алексей Толстой в этом романе воспользовался идеями академика Ферсмана, связывавшего изменения плотности Земли с изменениями химического состава. Но мы видели, что закон возрастания плотнюстей нами пока не найден. Отсюда ясно, что и все представления о смене химических элементов при продвижении внутрь Земли являются гипотетическими.

Еще ранее крупный австрийский ученый Эдуард Зюсс выдвинул представление о том, что в верхних частях Земли преобладают кремний и алюминий, в промежуточных — кремний и магний, а в центре Земли — никель и железо. Это представление долго держалось в науке. Считалось, что тяжелые массы в недрах расплавленного земного шара осели к центру.

Наличие железных метеоритов, казалось, подтверждало этот вывод. Если же Земля была с момента образования холодной, то как примирить представление об увеличении плотностей к центру Земли? Следует ли связывать это увеличение с изменением химического состава земных недр?

Имеются сейчас и другие предположения. Считают, что увеличение плотностей к центру Земли связано не с изменением химического состава горных пород, а с нарастанием давления.

Возможно, что при тех гигантских давлениях, которые действуют на больших глубинах, молекулы уплотняются за счет межмолекулярного пространства, атомы уплотняются за счет межатомного пространства, и тогда каждая горная порода, каждый химический элемент значительно увеличивают свою плотность.

В последние годы мы начали подходить к познанию законов перехода химических элементов друг в друга. На состоявшейся в августе 1955 года в Женеве международной конференции физиков было продемонстрировано много интересных материалов о превращении химических элементов друг в друга. Были изложены научные результаты, достигнутые советскими учеными.

Весьма любопытны оказались материалы, полученные на сложнейшем аппарате — синхроциклотроне.

В основе аппарата имеется электромагнит весом в 7 тысяч тонн. Диаметр полюса магнита достигает 6 метров. Попадая в электромагнитную зону этого аппарата, атомы и составляющие их элементарные частицы получают колоссальное ускорение — их скорость приближается к космической, и тогда на пути движения частиц ставят преграды из различных металлов. При бомбардировке атомов висмута получены золото, платина. Из меди возникли различные элементы от цинка до хлора. Но еще не все закономерности здесь установлены. Они только намечены. В настоящее время в СССР закончено сооружение нового аппарата с магнитом весом в 36 тысяч тонн; энергия, которая нужна для питания такого аппарата, равна четверти мощности Днепрогэса. Элементарным частицам здесь дадут разбег еще больший, чем в современном синхроциклотроне, и, несомненно, при этом мы выявим новые закономерности перерождения элементов, превращения их друг в друга.

Не исключена возможность, что в мощной электромагнитной зоне Земли происходят явления, близкие (но, конечно, не тождественные) тем, которые наблюдаются в синхроциклотроне. Этим, может быть, объясняется переход отдельных химических элементов друг в друга в зоне атомных реакций, возможно, возникающих в областях современного вулканизма.

Какие же из всего сказанного можно сделать выводы? Рассматривая вопросы о строении внутренних зон Земли, мы сталкиваемся с ограниченным количеством фактов и обилием разнообразных гипотез. Объективные материалы дает нам изучение упругих колебаний Земли. К числу объективных же материалов относится и изучение метеоритов, а также магнитных и электрических, свойств Земли. Сюда же мы можем отнести приведенные выше два факта о различных плотностях поверхностных зон Земли и всей Земли в целом. К новым фактам относятся данные о структуре атома.

На основе всех этих сведений Земля представляется в виде геосфер, вложенных друг в друга. Каждая из геосфер (земная кора, слой Голицына, внутреннее и внешнее ядро и т. п.) обладает своими специфическими свойствами.

Мы видим, следовательно, что современные научные данные позволяют нам говорить о строении внутренних зон Земли, иными словами, — что проникнуть в глубь Земли можно. Точные приборы, фиксирующие все материалы о внутренних зонах Земли, все более и более совершенствуются. Ученые пополняют наши сведения в этом вопросе, работая в тесном международном сотрудничестве. В 1957—1958 годах ученые мира продолжат свои исследования по единой программе Международного геофизического года. На основе этих (и многих других) исследований будут детализироваться представления о строении внутренних участков нашей планеты.

К содержанию книги: КАМЕННЫЕ ДОКУМЕНТЫ