Изобретатель - природа - Изот Литинецкий

Но все течет, все изменяется. К шестидесятым годам произошел коренной перелом во взглядах на решение проблемы прогнозирования землетрясений. "Тема "Предсказание землетрясений", - как отметил в своей книге "Катастрофы" английский профессор Т. Уолтхэм, - наконец перешла от прорицателей и религиозных фанатиков к ученым". Во многом этому способствовало, прежде всего, осознанное понимание того, что жизненно важно, как можно быстрее научиться оценивать сейсмический риск, связанный со строительством крупных промышленных комплексов, энергетических объектов, интенсивным заселением новых городов, возводимых во многих сейсмоопасных регионах земного шара, подверженных периодически сильным землетрясениям. Не менее важную роль в обращении сейсмологов, геофизиков, геологов, физиков и других ученых к проблеме предсказания землетрясений сыграло и то, что к рассматриваемому времени расширилась мировая сеть сейсмологических обсерваторий (к 1960 году во многих странах действовало около 700 сейсмостанций), значительно пополнился арсенал инструментальной сейсмологии новыми, более совершенными измерительными приборами, электронно-вычислительными устройствами и другой техникой, позволяющей производить на более высоком уровне геофизические измерения, собирать, систематизировать и автоматически обрабатывать данные наблюдений, материалы экспериментов, проведенных как в природных, так и в лабораторных условиях.

Первыми исследованием природы "подземных бурь", разработкой методов их прогнозирования занялись советские ученые. В 1948 году, вскоре после ашхабадской трагедии, академики С. И. Вавилов и Г. А. Гамбурцев составили план поиска предвестников землетрясений, но выполнить этот план не удалось - главным образом потому, что имевшиеся в распоряжении сейсмологов тридцать лет назад технические средства не позволяли проводить с необходимой точностью, быстро и в большом количестве геофизические измерения. Тем не менее тогда были заложены основы теперешней работы сейсмологов. Через 15 лет ученые США и Японии приступили к составлению аналогичных программ исследований. Что же достигнуто советскими и зарубежными геофизиками за последние тридцать лет в изучении механики землетрясений? Как протекает в земной коре процесс подготовки "подземной бури"?

Ныне все сходятся на том, что непосредственной причиной землетрясений служит деформация земной коры (растяжение, сжатие, скручивание, изгиб и т. п.), которая вызывает упругие напряжения в горных породах. Когда эти напряжения "пересиливают" прочность горных пород, происходит землетрясение.

Но какие же силы вызывают саму деформацию? На этот узловой вопрос проблемы ученые, к сожалению, пока отвечают по-разному.

Существует так называемая лунная гипотеза. Известно, что когда Луна находится в перигее своей околоземной орбиты (то есть ближе всего к Земле), ее приливообразующая сила на 40% больше, чем в апогее. Исходя из этого, некоторые ученые считают, что именно эти силы и вызывают растяжение земной коры, то есть ее деформацию, которая, в свою очередь, приводит к упругим напряжениям в какой-либо части планеты. По другой гипотезе движение земной коры и тем самым ее сейсмичность обусловлены взаимодействием электрического и магнитного полей Земли. "Однако, - как писал известный советский сейсмолог, член-корреспондент АН СССР Е. Ф. Саваренский, - тут может быть не причинно-следственная связь, а простое совпадение. Например, в Ташкенте в 1966 году часть повторных толчков совпала с соответствующими фазами Луны, а другая часть - нет. Словом, четкая связь еще не установлена. То же самое можно сказать и о взаимодействии электрического и магнитного полей Земли. Энергетическое воздействие этих сил незначительно... Землетрясение как таковое они вызвать не могут. Разве что когда-нибудь, в исключительном случае, могут сыграть роль "спускового механизма".

Ну а коль "подземные бури" не вызываются внешними влияниями на земную кору, стало быть, основной "заряд" энергии землетрясений скрыт в недрах Земли? Где же?

Магнитологи (землетрясения изучают сейчас ученые разных специальностей) выдвигают такую гипотезу. Внутри Земли находится внешнее жидкое (расплавленное) ядро, в котором "плавает" твердое субъядро (рис. 9) - масса радиусом около 1,3 тысячи километров. Оно движется по эллипсу, и его приближение к поверхости может приводить, считают они, к увеличению деформирующих сил, а следовательно, и сейсмичности. Подтверждение гипотезы ее авторы видят в крупных землетрясениях, которые в 1976 году произошли в Китае, на Филиппинах, в Газли: субъядро в этот период "подплыло" близко к Гималаям (дрейф субъядра определенным образом влияет на магнитное поле Земли, и это дает возможность следить за ним).

Рис. 9. Модель планеты Земля: сверху жесткая кора, затем, примерно от 50 до 200 км, - полужидкий слой верхней мантии, далее - гораздо более вязкая средняя и нижняя мантии и, наконец, жидкое ядро

В последнее время все больше и больше ученых в объяснении причин, вызывающих землетрясения, склоняются к так называемой "тектонической" теории дрейфа континентов ("теория тектоники литосферных плит", "плито-тектоника").

Плитотектоника- это, образно говоря, геометрия сферической поверхности в действии.

Дело в том, что согласно теории "тектоники плит" литосфера (самый верхний твердый слой Земли) разломана на 7-8 разных по форме и плотности крупных и множество сравнительно небольших, в сотни и десятки километров, плит, которые "плавают" по астеносфере (поверхностный слой мантии). На некоторых тектонических плитах покоятся континенты. Сложенные из более легкой породы, они дрейфуют вместе с платформой, "плавают по Мировому океану", меняя расположение.

Новая теория возникла не на пустом месте. Географы уже давно заметили: если вырезать на глобусе контуры Африки и Южной Америки, а потом соединить их вместе, они совпадут, словно части составной картинки-загадки. А если вырез сделать не по береговой линии, а по очертаниям шельфа - мелководья, окружающего материк, - сходство еще больше увеличивается. Исходя из этого, английские ученые еще в 1620 году предложили гипотезу континентального дрейфа, согласно которой в далеком прошлом Южная Америка и Африка составляли единый континент. Но одно дело выдвинуть гипотезу, а другое - найти для ее подтверждения такой источник энергии, который был бы достаточно мощным, чтобы оторвать Южную Америку от Африки на расстояние 4,5 тысячи километров. В середине XVII века француз Франсуа Пласе утверждал, что Старый и Новый Свет впервые разделились во время сорокадневного потопа, описанного в Библии. Отголоски этой идеи встречались еще в начале XIX века в высказываниях известного немецкого естествоиспытателя, одного из основоположников современной геофизики и гидрографии - Александра Гумбольдта (1769-1859 гг.).

Первым, кто взял на себя смелость научно объяснить, почему континенты движутся, и убедительно обосновать теорию континентального дрейфа, был немецкий ученый Альфред Вегенер (1880-1930). Будучи по профессии метеорологом, а также аэронавтом и полярным исследователем, Вегенер принадлежал к той редкой категории людей, которые склонны к обобщениям и в своих далеко идущих построениях не страшатся воспользоваться достижениями отраслей науки, казалось бы, далеких от их специальности.

Вегенер, как и многие его предшественники, тоже был поражен удивительным сходством очертаний континентов. Он соединял их вместе, и они сливались в один огромный древний сверхконтинент... Ученый назвал его "объединенным материком" - Пангеей. Пангея, писал Вегенер в 1915 году в своей небольшой книге "Происхождение материков и океанов", начала разламываться на части в эпоху динозавров, около 150 млн. лет назад. На первом этапе из этого сверхконтинента выделились Антарктида, Австралия, Индия и Африка. Впоследствии Африка и Южная Америка отошли друг от друга, подобно "кускам треснувшего ледяного поля", в результате чего образовалась Атлантика (рис. 10).

Рис. 10. 150 миллионов лет назад огромный суперконтинент Пан-гея начал раскалываться, подобно ледяному полю, и эти осколки - нынешние континенты - 'поплыли' друг от друга. На схемах: так выглядело 'лицо' нашей планеты 135 миллионов лет назад, и таким оно стало сегодня

В своей гипотезе о дрейфе континентов Вегенер опирался не только на поразительное сходство рисунка береговых линий Африки - Европы, с одной стороны, и Южной- Северной Америки, с другой, но и на удивительное сходство геологического строения континентальных окраин по разные стороны Атлантического океана, общность древней фауны и флоры на разобщенных ныне континентах Южного полушария и резкое несовпадение климатических зон в прошлом и настоящем. Например, 200-300 миллионов лет назад большую часть южных континентов, включая Индию, покрывал мощный слой льда, а в Северной Америке и Европе, в том числе и под Москвой, климат был тропическим...