ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЗЕМЛИ

Идея расширения Земли, как показывают работы последних 10 лет, в том числе высказывания членов Международного общества "Earth Expanding Exchange" [1980] и обсуждение проблемы на Международном симпозиуме в Сиднее в марте 1981 г., имеет довольно прочную эмпирическую основу, включающую результаты геологических и геофизических исследований. Однако причина расширения Земли, несмотря на почти столетнюю историю гипотезы (1889 г.), достоверно не установлена. Такое положение дел создает предпосылки для существования нескольких направлений исследования и различных точек зрения внутри направлений.

Первое обоснование причины расширения Земли принадлежит И.О. Ярковскому (1889 г.). В дальнейшем были высказаны еще несколько возможных причин расширения Земли, которые и определили главные направления исследований проблемы. Хотя предполагаемые причины принципиально различны, объединяющим их началом может служить выражение для гравитационного ускорения в центрально-симметричном поле тяготения

Правая часть равенства (1) содержит параметры, изменение которых прямо или косвенно связано с изменением радиуса Земли R. С помощью выражения (1) можно классифицировать возникшие направления исследований, а также получить некоторые критерии для оценки перспективности того или иного из них. Применительно к параметрам формулы (1) выделяются три основных направления.

В первом направлении теоретические построения и объяснение эмпирических данных основываются на предположении об увеличении массы Земли М со временем. Это направление исследований основано И.О. Ярковским и далее прослеживается на протяжении всей истории концепции. Оно развивалось О. Хильгенбергом [Hilgenberg, 1933), И.В. Кирилловым (1959 г.), В.Б. Нейманом [1962], Ю.В. Гулем, В.И. Гусаровым, В.Ф. Блиновым, С.Б. Лукьяновым, Г.И. Молокановым и в косвенной форме поддержано П. Дираком (имеется в виду его высказывание о принципиальной возможности мультипликативного образования вещества в окрестностях больших масс). В последнее время первому направлению все большее предпочтение отдает С.У. Кэри.

Из формулы (1) следует, что при увеличении массы М должно увеличиваться гравитационное ускорение. Изменение гравитационного ускорения можно обнаружить измерениями в течение 15—20 лет и по косвенным признакам, поэтому направленность изменения гравитационного ускорения может служить одним из критериев, подтверждающих или опровергающих увеличение массы как причину расширения Земли. Этим же критерием можно пользоваться для выявления жизнеспособности других направлений исследования. Прогноз увеличения гравитационного ускорения дает около 1,6мкГал/г для Земли с постоянной плотностью; при этом среднее увеличение радиуса составляет 1,1 см/год.

Основателем второго направления считается П. Дирак, высказавший предположение об уменьшении гравитационной постоянной со временем. Это направление было поддержано Л. Эдьедом, Р. Дике, Д.Д. Иваненко и М.У. Сагитовым [1961], П. Иорданом [lordan, 1966] и другими исследователями. Причастность формулы (1) ко второму направлению исследований проявляется в том, что при уменьшении гравитационной постоянной f уменьшается радиальное давление на вещество Земли, в результате чего происходит разуплотнение вещества и увеличение земного радиуса. Скорость увеличения радиуса по различным оценкам [Dooley, 1973] не превышает долей миллиметра в год. a Af : f * 10 1 0 в год. Из формулы (1) вытекает, что при уменьшении f должно уменьшаться гравитационное ускорение. Таким образом, прогноз изменения гравитационного ускорения, определяемый предпосылками второго направления исследований, противоположен прогнозу в первом направлении.

Третье направление исследований представлено теми работами, в которых допускается непосредственное увеличение радиуса планеты R, обычно за счет разуплотнения вещества. Так, Л. Эдьед в своих ранних работах считал, что расширение Земли вызывается разуплотнением ее внутренних оболочек, первоначальная плотность которых была больше. В настоящее время эту идею продолжает развивать А.И. Летавин [1980]; аналогичную причину допускает П.Н. Кропоткин (разуплотнение вещества на границе ядро-мантия при фазовых переходах металлизированных силикатов). Как следует из формулы (1), гравитационное ускорение при этом должно уменьшаться со временем обратно пропорционально R2.

К третьему направлению принадлежат взгляды В.Н. Ларина [1980] .считающего, что разуплотнение происходит в результате потери водорода первичным (исходным) веществом Земли — гидридами металлов. К этому же направлению можно отнести представление о пульсации радиуса Земли с преобладающим его увеличением.

Истоки идеи пульсации восходят к В. Бэчеру, В.А. Обручеву, М.А. Усову. В настоящее время эти представления развивают Е.Е. Милановский [1978], В.П Казаринов [1979]; к ним присоединились П.Н. Кропоткин, Е.С. Штенгелов. Гравитационное ускорение при пульсациях радиуса может как уменьшаться, так и увеличиваться. Поскольку же масса в представлениях третьего направления постоянна, а при пульсациях преобладает увеличение радиуса, то в конечном счете гравитационное ускорение должно уменьшаться.

Представление о направлениях исследования проблемы расширения Земли вряд ли будет законченным, если не отметить многочисленную группу исследователей, не определившихся в выборе причины расширения, по крайней мере в опубликованных работах. Это, как правило,геологи и геофизики, увидевшие в эмпирическом материале признаки расширения планеты, масштабы которого определяются разрастанием океанов. Среди них Г.Б.Удинцев, М.В.Муратов, Ю.В.Чудинов [1976] И другие. Наличие такой группы- положительный признак, являющийся залогом того, что концепция расширения может существовать и разрабатываться вне зависимости от поиска физической причины расширения. Эмпирическая основа концепции позволяет изучать явление без знания причин, его породивших. Однако такое изучение не является оптимальным, так как ограничивает прогноз, целенаправленные наблюдения и эксперименты. В сложившейся обстановке существенный прогресс в дальнейших исследованиях может обеспечить ориентация на наиболее вероятную причину расширения, выявить которую можно уже сегодня путем анализа представлений сложившихся научных направлений. Но чтобы провести такой анализ, необходимо отметить то главное, что известно уже о расширении Земли, а также наиболее существенные (значимые) возражения против концепции расширения.

Разрастание ложа океанов в рифтовых зонах доказывается на основании целого ряда признаков, удачно использованных Ф. Вайном и Д. Мэтьюзом еще в 1963 г. Сегодня спрединг в рифтовых зонах признается большинством исследователей (Блинов, 1977; Новая..., 1974; Carey, 1976; Steiner, 1976]. Достоверно известны и внерифтовые зоны спрединга (Тасманово и Филиппинское моря, разрастание дна в тылу Марианского желоба [Karig, 1978] и др.). Фиктивность субдукции также доказывалась на основании геолого-геофизических данных [Блинов, 1977а, б; Чудинов, 1976; Carey, 1976] еще до бурения в океанических желобах. Результаты бурения в Японском, Марианском и Центрально-Американском желобах лишь подтвердили нереальность субдукции [Блинов, 1980]. Признаков субдукции не было обнаружено сейсмическим зондированием и на международном профиле Индия — СССР, пересекающем Гималаи. Разрастание океанов при отсутствии субдукции не компенсируется сжатием (складкообразованием) в геосинклиналях. Сопоставление возможных зон сокращения площади земной коры в геосинклинальных областях и зон спрединга в океанах приводит к представлению о некомпенсированном спрединге, к идее расширения земного шара.

Земля расширяется, и это расширение не безликое, оно имеет вполне определенные черты и численные характеристики. Прежде всего расширение идет неравномерно в пространстве и во времени. Неравномерность расширения проявляется в различных регионах земного шара. Максимальные скорости спрединга (линейные и площадные) наблюдаются в Тихом океане, минимальные приходятся на континентальные рифты и Северный Ледовитый океан [Новая..., 1974]. Тихий океан начал разрастаться раньше остальных [Блинов, 1977а] и это наряду с максимальной скоростью спрединга обеспечило ему наибольшую площадь. Скорости спрединга в южном полушарии большие, рифтовых зон также больше в южном полушарии. Это обстоятельство обусловило преобладание океанов в южном полушарии и вытеснение материков в северное полушарие [Блинов, 19776; Carey, 1976], т.е. характер разрастания океанов обусловил глобальную морфологию Земли. Вытеснение материков к северу подтверждается палеоклиматичес- кими и палеомагнитными данными [Блинов, 19776; Carey, 1976].

Закономерности разрастания океанской коры отражены на структурно-возрастных картах океанического дна [Geological, 1980]. И. Стейнер [Steiner, 1976] подсчитал площади одновозрастных участков океанической коры для полеюрских эпох по карте У. Питмана. Это позволило определить глобальную скорость спрединга для различных эпох. Средняя глобальная скорость приращения океанической коры (поверхности Земли) за последние 5 млн. лет оказалась равной 3,19 км2/г по И. Стейнеру [Steiner, 1976] и 3,15 км2/г по 3. Гарфункелю. Этим величинам соответствуют скорости увеличения радиуса 1,99 и 156 см/год. И хотя средняя глобальная скорость спрединга варьирует, за десятки миллионов лет она составляет около 1,75 км2/г (AR/At =1,1 см/г) ,эти численные величины являются мощным критерием для выяснения перспективности сложившихся научных направлений. Этот критерий нельзя обходить молчанием.

Структурно-возрастное картирование ложа океанов дало еще ряд важных результатов для концепции расширения Земли, из которых ниже отмечены лишь три. Первый заключается в том, что возраст коры всех океанов не превышает 160—180 млн. лет, а это значит, что около 50% поверхности Земли прибавилось за 180—200 млн. лет в результате различных форм спрединга. Объяснить такой бурный ход расширения планеты может далеко не всякая предполагаемая причина расширения и не все сложившиеся научные направления. Здесь сразу же можно отметить, что то небольшое увеличение радиуса (доли миллиметра в год), которое допускает изменение константы тяготения, имеет очень мало общего с данными геологической практики Медленное уменьшение давления внутри Земли, которое естественно сочетается с изменением гравитационной постоянной 1. вызвало бы равномерное увеличение поверхности, но это представление противоречит данным о неравномерном (в пространстве и времени) разрастании океанов и уж никак не может объяснить бурное послеюрское расширение планеты. Если и происходит изменение f, то оно может расцениваться лишь как сопутствующее явление, а не как причина земного расширения, рассматриваемого в геологии.

Второй результат картирования океанического дна определяет закономерность увеличения радиуса. Если значения глобального прироста океанической коры по эпохам (подсчеты И. Стейнера (Steiner, 1976]) нанести на график, то для послеюрских эпох получается вполне четкая экспоненциальная зависимость [Blinov, 1981] увеличения поверхности (радиуса, объема)

S = S0ekr

где S — поверхность Земли в начале рассматриваемой эпохи; S0 — современная поверхность Земли; е — основание натуральных логарифмов; к = 3,36 • 10 9- l/год — осреднен- ный удельный прирост поверхности; t — время, отсчитанное от начала рассматриваемой эпохи (отрицательное для прошедших эпох).

Третий результат проливает свет на формирование земной коры. Океанические карты (Geological..., 1980] однозначно определяют последовательность образования структурно-возрастных зон и их причленение к более старой коре континентов. Аналогичная картина причленения континентальных структурно-возрастных зон к архейским ядрам щитов также была замечена исследователями вскоре после составления тектонических карт всех континентов. На основании тектонического картирования материков Е.В. Павловский предложил концепцию латерального разрастания континентов с архея до современности. Позже эту концепцию поддерживали и развивали многие исследователи, в том числе Н.П. Васильковский, В.Г. Бондарчук, В.И. Попов, Н.П. Семененко [1975]. При сопоставлении тектонических карт материков и континентов уже нетрудно было заметить!Блинов, 1977а, б], что и материковая, и океаническая кора обладают глобальной генетической общностью; они образовались по общей схеме причленения молодых структур к ранее существовавшим и последующей их сиализацией и переработкой (метаморфизм, метасоматизм, складчатость и т.д.). Только на континентах процесс формирования коры проходил значительно медленнее, в более отдаленные эпохи, в других геофизических условиях, поэтому наблюдаемые различия континентальной и океанической коры неизбежны. Со временем эти различия уменьшатся, так как процесс сиализации в океанах находится в начальной стадии [Коссовская, Шутов, 1980], неодинаковой для различных возрастных зон.

Глобальная генетическая общность земной коры (материков и океанов) не может быть следствием разных явлений; она порождена одним и тем же процессом. Поскольку же становление коры океанов сопровождалось увеличением поверхности Земли, то это же явление сопутствовало формированию континентальной коры. Земная кора формировалась по мере увеличения поверхности планеты на протяжении всей ее истории, т.е. расширение Земли происходило во все время ее существования, и этот процесс запечатлен на ее лике в виде плановой мозаики структурно-возрастных зон — латеральных структурных этажей.

В этой связи следует отметить высказывание Л.П. Свириденко [1980, с. 194] развивающего взгляды Е.В. Павловского: "Вся докембрийская история формирования гранитно-ультраметаморфического слоя земной коры — это история роста континентов". Примечательно, что это высказывание было сделано на основании геологических данных и только после этого Л.П. Свириденко отметил связь идеи разрастания континентов с докембрийским расширением Земли .

Признаки расширения земного шара на протяжении всей его истории и постепенное во времени формирование земной коры, а также ускорение расширения со временем являются проблемами, практически необъяснимыми с позиций разуплотнения земного вещества.

Ведь малые размеры древней Земли требуют очень большой плотности в недрах. Наблюдаемые природные явления едва ли могут обеспечить такую плотность в недрах планет. Экспоненциальное увеличение размеров земного шара со временем также представляет собой неразрешимую загадку, особенно если учесть, что возраст Земли по современным представлениям составляет 4,6 млрд. лет и что времени для ее окончательного разуплотнения было около 4,0 млрд. лет, т-е. огромный срок. Несмотря на это. Земля расширяется и поныне да еще ускоряющимися темпами. Разуплотнением нельзя, вероятно, объяснить и латеральную структурно-возрастную зональность земной коры. Уже только эти соображения не позволяют рассматривать разуплотнение земного вещества как правдоподобную причину расширения планеты. Но это еще не все препятствия на пути представления третьего направления исследований. Если говорить о втором направлении, то к отмеченным трудностям прибавляется еще несоответствие между фактической и прогнозируемой скоростями расширения.

Против концепции расширения Земли было сделано довольно много возражений. Но все они, как правило, легко опровергаются. Исключение составляет энергетическая проблема. Суть ее в том, что при расширении Земли происходит подъем вещества на сотни и даже тысячи километров в поле тяготения самой планеты. По подсчетам А.Е. Бэ- ка, М.А. Кука и А. Дж. Эрдли, энергия, необходимая для подъема вещества при расширении Земли, достигает огромной величины, которой заведомо не существует в недрах земного шара. В сообщении ежегодника "Наука и человечество" [Расширяется..., 1963, с. 237] приведено наглядное сравнение: "... если бы даже земной шар состоял из тринитротолуола, то энергии, которую он мог бы выделить при взрыве, хватило бы лишь на то, чтобы увеличить радиус Земли только на 4%". В этой связи, обычно, делается вывод о нереальности самой идеи расширения.

Однако геологическая практика сильнее теоретических прогнозов Бэка—Эрдли. Это показал весь ход развития идеи расширения за последние 20 лет. В результате исследований, проводившихся уже после этих прогнозов, были обнаружены сильнейшие доказательства справедливости концепции, в том числе признаки продольного растяжения срединно-океанических хребтов [Чудинов, 1976] — немаловажные свидетельства в пользу расширения Земли. А позже эффект продольного растяжения хребтов был подтвержден более детальными исследованиями [Dooley, 1973]. Земля расширяется, и чтобы прийти к этому представлению, не нужно предположений. Достаточно анализа фактов.

А что же делать с энергетическим барьером Бэка—Эрдли? Оказывается, барьер непреодолим лишь для второго и третьего направлений. В первом же направлении исследований Земля рассматривается как открытая система с непрерывным поступлением энергии из вакуума. Движение потока энергии к Земле регистрируется как действие поля тяготения. Поскольку всякая энергия связана с массой зависимостью Е =тс2, то поступление энергии в недра земного шара и последующая ее трансформация в энергию покоя вещества обеспечивают прирост массы Земли и компенсируют энергетические затраты на подъем вещества в поле тяжести.

Все геологические свидетельства расширения Земли весьма хорошо объясняются увеличением массы. Все те эффекты расширения, включая возможные пульсации объема земного шара, которые рассматриваются в других направлениях исследований, могу происходить в ходе увеличения массы. Так, при увеличении массы Земли должны увеличиваться поверхность, объем, радиус, должно увеличиваться давление в недрах и изменяться плотность, а известные фазовые, полиморфные и электронные переходы вещества могут вызывать пульсации объема. Масса должна увеличиваться по экспоненте (ср. радиоактивный распад вещества), и результат этой закономерности отражен на геологических картах океанов в виде преобладания площадей молодых участков коры. С увеличением массы должна увеличиваться сила тяжести: в действительности имеются косвенные признаки такого увеличения [Нейман, 1962; Кириллов, 1973].

Признаки докембрийского расширения и мезозойско-кайнозойское расширение по экспоненте наводят на мысль о том, что процесс образования Земли как небесного тела не закончился и поныне, что наша планета увеличивалась от небольшого зародыша до тела современных размеров и будет продолжать увеличиваться в дальнейшем. Если наряду с геологическими сведениями о расширении Земли на протяжении всей ее истории учесть представление об увеличении ее массы, то весь ход развития нашей планеты предстанет как эволюционный процесс роста земного шара от зародыша типа астероида или кометы в звезду.

Природа увеличения массы не может быть раскрыта в рамках геологических дисциплин, для этой цели необходимо анализировать фундаментальные свойства вещества, материи, вакуума. Но этот анализ выходит за рамки настоящей работы. Здесь можно лишь отметить, что проблема эта хотя и очень сложная, но не безнадежная в смысле ее решения. Она может быть решена в земных условиях. Современное естествознание уже пос- 12. Зак. 1216 тавило на повестку дня решение проблемы вакуума [Ацюковский, 1980], которая (как это показано еще И.О. Ярковским в 1889 г.) непосредственно связана с генезисом и развитием небесных тел. К настоящему времени во взглядах исследователей вакуума произошли значительные сдвиги. Так, сегодня вакуум признается материальной средой, а до середины XX в. его считали пустотой.

Как показало обсуждение свойств этой среды на совещании "Теория и практика экспериментального исследования физического вакуума", проведенном МОИП в 1979 г., интенсивный процесс обмена энергией между веществом (Землей) и вакуумом нельзя исключить из числа реальных процессов, подлежащих практическому изучению. Таким образом, наметившаяся тенденция развития научной мысли (Ацюковский, 1980] в принципе допускает увеличение массы небесных тел, предсказанное И.О. Ярковским, а современные сведения о расширении Земли косвенно подтверждают его предсказание и тем самым стимулируют изучение свойств вакуума. Пока же увеличение массы Земли окончательно не доказано. В этой связи следует помнить, что геологические дисциплины и в дальнейшем будут играть большую роль в подтверждении (опровержении) представления об увеличении массы земного шара.

ЛИТЕРАТУРА

Ацюковский В.А. Введение в эфиродинамику. М.: ВИНИТИ, 1980, № 2760-80 Дел., 237 с.

Блинов В.Ф. Развитие Тихого океана по данным изучения седиментации и магнитных аномалий. - Геол. журн., 1977а, № 2, с. 82-90.

Блинов В.Ф. Расширение Земли или новая глобальная тектоника? — Геофиэ. сб. АН УССР, 19776, №80, с. 76-85.

Блинов В.Ф. Можно ли преодолеть разногласия в геотектонике? — Геол. журн., 1980, № 6, с. 150-152.

Иваненко Д.Д., Сагитов М.У. О гипотезе расширяющейся Земли. — Вестн. МГУ. Сер. 3, Физика, астрономия, 1961, № 6, с. 83—87.

Ка зари нов В.П. Пульсации Земли. — Бюл. МОИП, 1979, т. 54, вып. 3, с. 92-109.

Кириллов И.В. О возможном направлении процесса развития Земли. — Астрон. вестн., 1973, т. 7, № 2, с. 113—117.

Коссовская А. Г., Шутов BJJ. "Эмбриональная" континентализация океанической коры. — В кн.: Морская геология, седиментология, осадочная петрография и геология океана: (Междунар. геол. конгр., 26-я сес. Докл. сов. геологов). Л.: Недра, 1980, с. 48— 55.

Парим В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. 2-е изд. М.: Недра, 1980. 216 с.

Летавин А. И. Фундамент молодой платформы Юга СССР. М.: Наука, 1980. 152 с.

Милановский Е.Е. Пульсации и расширение Земли — возможный ключ к пониманию ее тектонического развития и вулканизма в фанерозое. — Природа, 1978, № 7, с. 22— 34.

Нейман В. Б. Расширяющаяся Земля. М.: Гео- графгиз., 1962. 80 с.

Новая глобальная тектоника. М.: Мир, 1974. 471 с.

Расширяется ли наша планета? — В кн.: Наука и человечество.. М.: Знание, 1963, с. 237.

Свириденко Л.П. Гранитообразование и проблема формирования докембрийской земной коры. Л.: Наука, 1980. 216 с.

Семененко Н.П. Континентальная кора. Киев: Наук. думка, 1975. 198 с.

Соловьева И.А. О поперечных нарушениях сре- динно-океанических хребтов. — Геотектоника, 1981, №6. с. 15-31.

Чудинов Ю.В. Расширение Земли как альтернатива новой глобальной тектоники. — Геотектоника, 1976, № 4, с. 16-36.

Btinov V.F. Spreding rate and rate of expansion of the Earth. Expanding Earth Symposium (Abstracts). University of Sydney, 1981, p. 11.

Carey S.W. The expanding Earth. Amsterdam: Elsevier, 1976. 488 p.

Dooley J.C. Is the Earth expanding? — Search, 1973, vol.4, N1/2, p.9-15.

Earth Expansion Exchange. — Registry-1, Berkley California. 1980. 15 p.

Geological World Atlas/Coordinators G. Choubert, A. Faure-Muret. P. UNESCO. 1980, Sheets 20,21,22.

Hilgenberg O.C. Vom wachender Erdball. Berlin. 1933.56 S.

Jordan P. Die-Expansion der Erde. Braunschweig. 1966. 180 S.

Karig D.E. Characteristic of back arc spreading in the Marianatrough. — J. Geophys. Res., 1978, vol.83, N 3, p. 1213-1226.

SteinerJ. An expanding Earth on the basis of sea-floor spreading and subduction rates. — Geology, 1976, vol. 5, N 5, p. 313-318.

К содержанию книги: ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ РАСШИРЕНИЯ И ПУЛЬСАЦИЙ ЗЕМЛИ

Последние добавления:

ВЛАДИМИРО-СУЗДАЛЬСКАЯ РУСЬ

ВНЕШНЯЯ ПОЛИТИКА ДРЕВНЕЙ РУСИ

Владимир Мономах

Летописи Древней и Средневековой Руси

Бояре и служилые люди Московской Руси 14—17 веков

Гипотезы о расширении Земли

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ЗЕМЛИ