Факультет

Студентам

Посетителям

О происхождении Земли и ее тектоники в связи с диспропорциональностью пространства

К характеристике взаимоотношений гравитационного и кристаллического состояний пространства.

Проблема состояния пространства впервые была поставлена в 90-х годах П. Кюри. Подошел он к этому через понятие дисимметрии кристаллов, выдвинутое Л. Пастером. Кюри поставил это понятие по-новому, перенеся его из кристаллографии в область физики и именно физических полей. В 1894 г. он выпустил работу, посвященную симметрии. «Думаю, что представит интерес, — писал он в начале статьи, — внести в изучение физических явлений понятия о симметрии, столь привычной кристаллографам».

В этой статье были сформулированы глубокие идеи Кюри, относящиеся к универсальному значению симметрии. Кюри брал понятие о симметрии и широко рассматривал ее, как состояние пространства, в котором данное явление происходит. Для определения этого состояния пространства необходимо знать не только строение среды и факторы, действующие на данный объект в этой среде, но и понять характер движений указанного объекта.

Значение этих идей о состоянии пространства характеризовала Мария Кюри в биографии Пьера Кюри. В 1924 г. она писала: «Нужно определить особую симметрию каждого явления и ввести классификацию, по которой можно ясно видеть основные группы симметрии. Масса, электрический заряд, температура имеют один и тот же тип симметрии, называемый скалярным, это есть, иначе говоря, симметрия сферы. Поток воды или постоянный электрический ток имеют симметрию стрелы типа полярного вектора. Симметрия прямого кругового цилиндра принадлежит к типу тензора».

Вернадский весьма сочувственно относился к этим идеям Кюри о состоянии пространства. «Природные явления симметрии в научном мышлении явно связаны с пространственными геометрическими представлениями, — писал, развивая эти идеи дальше, Вернадский. — Больше того, изучая их, мы изучаем проявления геометрии в окружающей нас природе…». И далее: «То определение симметрии, которое я считаю правильным, отвечающим реальности, и которое проникает всю эту книжку, было дано Кюри. Это представление о симметрии как о состоянии земного, т. е. геологического природного пространства или, вернее, состояниях пространства естественных тел и явлений нашей планеты» (Вернадский, 1940).

«Понятие о разных состояниях физического пространства, нас всюду окружающих и нас проникающих, только что складывается. Оно не отточено научной мыслью. Окружающее нас пространство резко неоднородно, и среди природных явлений существуют явления изменения состояний пространства… Это основное положение должно быть осознано научной мыслью и не занимает в естествознании даже того положения, которое оно занимает в физико-химических науках».

В физике и химии мы, по словам Вернадского, «постоянно сталкиваемся с разными физическими пространствами в форме физических полей и неоднородных физико-химических равновесий».

В основе состояния пространства лежат его геометрические свойства, которые для материальных агрегатов различной величины являются разными. Вернадский в своей статье «О состояниях пространства» указал такие виды этих состояний: пространство биосферы, пространство планетно-глубинное (недра), пространство межпланетного вакуума, такой же вакуум в пределах Галактики, пространство Земли как целого (гравитационное), пространство кристаллическое, пространство звездное. Все это — частные виды состояний пространства.

Есть основание говорить, что эти частные виды состояний пространства зависят от величины агрегатов, находящихся в пространстве. При малой величине агрегатов пространство одно — кристаллическое, а иногда коллоидное; при большей — другое, именно планетарное; при еще большей — звездное и т. д. Все дело в том свойстве пространства, которое можно назвать его диспропорциональностью, или размерностью. Причина диспропорциональности состоит в том, что «чем меньше какой-нибудь объект, тем больше у него отношение его периметра к поверхности и поверхности к объему» (Личков, 1914).

Тогда же по поводу этой формулировки мною было написано: «Эту формулировку я не считаю вполне удовлетворительной, и, на мой взгляд, одной из очередных научных задач является установление общей формулировки этой теоремы». Я взял ее в основном из тех представлений о парусности, которые развивались в работах ботаников, главным образом В. Н. Хитрово (1912), занимавшегося парусностью зачатков растений. Этому автору принадлежит и название — диспропорциональность и размерность пространства.

Хитрово правильно подчеркивал, что закон диспропорциональности и размерности «имеет все права для того, чтобы быть причисленным к разряду важных законов энергетики». Он подчеркивал, что диспропорциональность отношений между объемом, поверхностью и контуром тела есть следствие этого закона.

Частных иллюстраций этого закона и его применения к отдельным случаям можно найти сколько угодно у разных авторов. На них останавливаться мы не будем. Как на важное следствие этого закона, надо указать на то, что было написано мною в 1914 г.

«Лишь только от геометрического пространства мы переходим к пространству эмпирическому, материальному, как количественное отношение периметра к поверхности и поверхности к объему приобретают качественный характер», ибо, как писал Хитрово, «нет подобия тел вне геометрии».

Когда мы представляем себе тела как агрегаты физической материи, созданной разными силами, то изменение диаметра и радиуса тела представляем как переход количества в качество. Эти-то качества определяют состояние пространства.

Рассмотрим прежде всего соотношение состояний пространства кристаллического с коллоидным и гравитационного в пределах нашей планеты. Для характеристики этого соотношения диспропорциональность пространства имеет, как теперь выяснено, громадное значение, которого прежде не видели. На это надо обратить внимание.

Малые тела в пределах нашей планеты имеют всегда угловатую и даже остроугольную форму. Они представляют бесформенные глыбы, носящиеся в пространстве, что единодушно отмечали и отмечают все исследователи и, может быть, ярче и настойчивее всех это подчеркивал Лукашевич еще в начале нашего столетия.

Угловатость велика у метеоритов, слабее она у астероидов и становится ничтожной у планет, причем у малых планет она больше, чем у больших. Угловатость форм больше у Луны, чем у Земли, так что ее горы и абсолютно и относительно выше земных, а если бы Солнце охладилось, в его рельефе образовались бы лишь невысокие холмы. Мягкоконтурность форм возрастает с ростом величин агрегатов. Это — следствие упомянутой диспропорциональности пространства и перехода тел при росте величины агрегатов и веса их из одного состояния пространства в другое.

Лукашевич в 1911 г. говорил, что в «столь больших накоплениях материи, как наш земной шар, силы, зависящие от гравитации материи, по закону Ньютона, достигают огромного напряжения и дают место явлениям, которые носят название процессов планетарных. Эти силы, совсем незаметные в малых агрегатах материи, создают то, что простые аналогии между телами большими и малыми теряют свою ценность и становятся ошибочными». Это — следствие, как мы уже знаем, вытекающее из закона диспропорциональности. И астероиды, и тем более метеориты всегда угловаты, а когда они вырастают до размеров планет, они становятся мягкоконтурными. Почему это происходит? Попытаемся ответить на этот вопрос.

«Земной шар одним своим размером, — писал А. Вегенер в 1935 г. в своей книге, — оказывает влияние на физические свойства составляющих его масс». Очевидно, это явление возможно только на основе размерности или диспропорциональности пространства. В данном случае земной шар на свои массы оказывает влияние своими гравитационными силами — притяжением и отталкиванием как составными частями тяготения. При данном размере агрегата эти силы заменяют собой сцепление, действующее в агрегатах малых размеров. При данной большой величине агрегата сцепление отступает на второй план, и его сменяет тяготение.

При эволюции от астероида к планете мы определенно отмечаем переход, следовательно, из одного состояния пространства в другое, и это имеет место, как отмечал Вегенер, из-за одного размера земного шара. Ясно, что это говорит за размерность или диспропорциональность пространства, о чем мы сказали выше.

Иллюстрировать такую размерность можно на основе простого примера, взятого из книги того же Вегенера и основанного на идеях Лукашевича, а затем на основе этого возможно сделать важные общие выводы. Пример этого изложим словами Вегенера: «Мы не можем соорудить из стали колонну любой высоты; мы должны ограничиваться некоторыми пределами, за которыми основание этой колонны «потечет». Если мы представим себе целый край материка, состоящий из стали, то его верхняя часть, останется твердой и, наоборот, глубинные слои под давлением вышележащих масс сделаются пластичными и станут растекаться. При больших размерах твердого земного шара сталь уже не является твердым телом. Мало того, можно сказать, что в этих условиях уже нет твердых тел: все тела обладают вязкостью».

Очевидно, при росте астероида и происходящих на основе этого роста изменениях, а равно при переходе его в планетарную форму — сфероид, кристаллическое вещество бывшего монокристалла или неправильного скопления кристаллов должно тоже начать растекаться или потечь. Только тогда оно превратиться в обладающий мягкоконтурными пластичными формами сфероид.

Вернемся к стальной колонне. Если она стоит вертикально, то «расплывание» ее будет означать, что она или несколько изогнется вследствие своего веса, или из-за слишком большой длины произойдет ее расширение, главным образом, на нижних концах ее вследствие действия веса, или же будет иметь место изменение формы.

Представим себе теперь, что колонна будет занимать не вертикальное положение, а горизонтальное, т. е. она будет лежать на Земле. В этом случае изменение колонны будет заметно только при большой ее длине. Если колонна будет лежать на совершенно выровненной поверхности Земли и иметь при этом огромную длину, допустим, выражаемую километрами, то эта колонна неизбежно поддастся действию веса и изогнется параллельно поверхности Земли. Это, конечно, будет заметно, если эту колонну разрезать на части и каждую из них поставить вертикально: каждая эта часть окажется несколько изогнутой. Это — тоже своеобразное «расплывание».

Что касается астероидов, то мы уже знаем из предыдущего, что они, как и стальная колонна, угловаты и даже очень угловаты. Как и колонна, они также при росте размеров будут «расплываться», теряя первоначальную форму и становясь менее угловатыми, т. е. приобретать округленность. Здесь процесс этот не будет иметь той разрушительной силы, какую он обнаруживает в примере с колонной.

В данном случае рядом с разрушительной ролью — разрушение старой формы — проявится и созидательная роль «расплывания», ибо оно произойдет тогда, когда астероид в своем росте достигнет ступени планетарности, т. е. станет планетой. Здесь будет, таким образом, не только разрушение старого, но и создание нового — создание из астероида Земли. Иначе говоря, вес, играющий для предметов Земли только разрушительную роль, будет для агрегатов и предметов вне земных выполнять роль только созидательную. В новых телах, созданных на основе увеличения веса, проявится новое пространственное состояние.

Между стальной колонной и Землей в целом можно отметить еще одно важное вытекающее из предыдущего различие. В расплывающейся колонне из стали при ее наращивании вес колонны начинает превосходить ее прочность, то же характерно для тела планеты: структуры ее весят больше, чем могут выдержать силы сцепления. Но в Земле, в отличие от стальной колонны, сами силы тяготения (вес) обеспечивают при переходе ее от астероида новую основу прочности: планета в целом прочна не сцеплением своих пород, а тем самым весом, который колонну на Земле разрушает.

Как писал когда-то Энгельс, «благодаря тяжести» всякая телесная масса «связана с землей, подобно тому как земля, со своей стороны, связана с солнцем». Сомневаться не приходится в идентичности обоих процессов — процесса гравитационного разрушения колонны и такого же изменения фигуры астероида при переходе его в планету. Иначе говоря, тот же процесс, который происходит в слишком большой колонне, в огромном масштабе имеет место в астероиде (когда он вырос до большой величины), причем здесь он не ограничивается каким-нибудь участком, а охватывает всю поверхность, а иногда проникает в глубину. В этом процессе при разнородности состава тела, видимо, неизбежно происходит и некоторая гравитационная послойная дифференциация вещества в теле начавшей свое существование планеты.

Процесс гравитационного расплывания и дифференциация вещества тела планеты неизбежны, если принять новые космогонические представления о происхождении планет из пылевого метеоритного облака, должны происходить в теле астероида — будущей планеты — именно тогда, когда этот агрегат, переступивший какую-то грань величины и, следовательно, веса, достигнет размера планеты, постепенно приобретая форму сфероида. О. Ю. Шмидт в начале 40-х годов одним из первых выдвинул мысль о холодном происхождении Земли этим способом. Его точка зрения развивалась много лет и получила широкое распространение и признание.

На основе этой картины ясен основной вывод, сделанный из современных космогонических теорий, но имеющий уже геологическое содержание: сфероидальная форма Земли есть форма, не унаследованная от фазы расплавления, а приобретенная сравнительно недавно. Этот важный вывод дает основу для того, чтобы рационально и правильно понять геологию планеты, к чему мы перейдем дальше.

Оглянемся, однако, на прошлое науки. Раньше, притом совсем еще недавно, все это объясняли иначе. В основе старых толкований лежали идеи А. Клеро, который первый указал на существование планетарности планет и установил понятие планетарности. Он еще в 1762 г. указал, что Земля «должна подчиняться законам гидростатики», что «операции, произведенные для ее измерения, должны дать приблизительно те же результаты, как если бы они производились на поверхности воды, застывшей после того как она приняла форму равновесия». В этих словах подразумевается, и именно это имел в виду Клеро, что Земля когда-то была жидкой, и жидкость впоследствии застыла, поэтому на поверхности Земли такими малыми оказались различия ее рельефа.

Идеи эти созвучны с космогонией Канта, которая появилась вскоре после книги Клеро, и идеи которой доминировали в геологии почти до последних дней. В качестве подтверждения можно указать, что из идей Клеро—Канта в сущности исходил классик геологии Зюсс и на эти идеи много позже опирался знаменитый математик А. М. Ляпунов.

Ляпунов в 1903 г. (1948) писал: «Если принять гипотезу, что небесные тела вначале были жидкими, то их фигуры… должны быть фигурами жидкой массы, все частицы которой внезапно притягиваются по закону Ньютона и которая равномерно вращается вокруг неподвижной оси». Он вместе с тем указывал на то, что эта теория является «общепризнанной».

Ляпунов, правда, оговаривался при этом, что эта теория «оставляет желать многого». В более поздней своей работе (1932) он указывал, что каждое небесное тело первоначально было в жидком состоянии, причем настоящую свою форму оно приобрело раньше отвердения, предварительно получивши «вследствие внутреннего трения неизменную форму». Фигура небесного тела должна представлять при этом «одну из тех, которые может принять жидкая вращающаяся масса, частицы которой взаимно притягиваются по закону Ньютона».

Хотя астрономы — математики обычно говорят, что Ляпунов дал безупречное и исчерпывающее решение одной из задач механики, берущей свое начало еще со времен Ньютона, тем не менее с его предпосылками согласиться никак нельзя. Почему «после отвердения» в теле имеется только внутреннее трение и нет сцепления, характерного для кристаллического пространства, является неясным. Но главное не это, а неверное указание, будто настоящая форма приобретается до отвердения, является унаследованной и «после отвердения» остается неизменной.

Так как никакого отвердения не было, а Земля имеет не огненное, а в основном холодное происхождение и создалась из твердого вещества и его пылеватых частиц, то вся эта картина неверна, хотя она через Клеро и выводилась из идей Ньютона. Мы в предыдущем изложении толю исходили через Клеро из идей Ньютона, но выводы у нас на основе фактов, недавно, правда, ставших ясными, получились совсем другие.

На основе концепций современных космогонистов мы в нашем изложении подошли к геологии планеты и указали, что из сделанных на основе диспропорциональности пространства положений можно дальше сделать важные выводы.

Теория Клеро—Канта тоже подошла к геологическим выводам, доминировавшим в геологической науке почти полтораста лет. Они состояли в следующем. Огненножидкое содержимое Земли — наследие прошлого — сокращалось, и вследствие этого сокращалась кора, а при этом коробилась, отчего на ее поверхности создавались горные цепи. Тектоника Земли была, таким образом, по концепции Клеро—Канта, продолженной Зюссом, Геймом и другими, следствием охлаждения планеты.

Сделав эту историческую справку, можно теперь перейти к развитию тех геологических положений о тектонике Земли, которые возникают у нас на основе современных взглядов на происхождение Земли и тех предпосылок о диспропорциональности пространства, которые выше изложены. Как и идеи Клеро, эти выводы в основе своей имеют закон Ньютона.

Знаменитая книга Клеро «Теория фигуры Земли» (1743, русск. изд. 1947) начиналась с данных, характеризующих картину фигуры Земли, из которых можно было сделать вывод о поразительной плавности этой фигуры и настолько малых различиях рельефа по сравнению с радиусом планеты, что эта незначительность различий навела Клеро на мысль о подчинении фигуры законам гидростатики. Мы целиком принимаем эту картину плавности фигуры, планеты, но объяснение ей, как видно из предыдущего, даем другое. Мы присоединяемся к идее Лукашевича (1911а, б), что «сферическая форма планетных тел не случайна; она обязана гравитационным силам, но не силам молекулярным, от которых зависит сферическая форма капли жидкости». В этой короткой фразе сказано очень многое. Здесь и утверждение доминирующей роли ньютоновского тяготения, и возражение против Клеро на его теорию гидростатики, ибо ссылкой на каплю жидкости сказано, что в создании планетарных форм жидкость была ни при чем. Сам Клеро отчасти это понимал, ибо рядом с этим указанием на роль жидкого состояния он, как и мы, подчеркивал роль силы тяготения.

В дальнейшем я попытаюсь дать новую концепцию причин создания в теле нашей планеты тектонических движений, исходящую из того представления о генезисе самой планетарности, которое выше изложено. Это не давалось никем из геологов, и этого тем более пет в представлениях космогонистов — О. Ю. Шмидта, В. Г. Фесенкова, Л. Э. Гуревича (1950), Э. Шауман и др., которые, дойдя до этого места, останавливались и дальше не шли, что было естественно, поскольку Земля для них была только небесным телом и движения внутри этого тела их уже не интересовали.

Выше изложены наши представления о происхождении Земли на основе диспропорциональности пространства. Теперь, в свете тон же диспропорциональности и вытекающей из нее планетарности, постараемся осветить происхождение тектоники планеты с точки зрения перемены состояния пространства.

Тектоники нет, конечно, в метеоритах, нет и в астероидах, поскольку и в первых, и во вторых доминируют силы сцепления и упругости. Она появляется в теле планеты, и ее создание совпадает с фазой расплывания при переходе от угловатой формы к сферической. Ясно, что расплывание стальной колонны, о которой мы говорим, есть прообраз тектоники. Если планетарность тел планет есть не унаследованная, а новоприобретенная форма и приобретается она в фазу, когда силы тяготения получают господство над силами сцепления и упругости и начинают определять общую структуру и форму агрегатов, то тектоника и дислокации — это и есть происходящее при этом изменение структуры и формы возникшего сфероида. Только в теле тяготения могут существовать тектоника и дислокация, ибо лишь в таком теле после его создания начинается борьба сил тяготения с доминировавшими до этого безраздельно силами сцепления.

Об этой борьбе двух родов сил, которая проходит через всю историю Земли, нужно сказать следующее. В теле нашей планеты всегда наблюдаются силы тяготения, но соотношение этих сил в разные моменты борьбы различно: когда преобладание сил тяготения больше, тогда тектоническая жизнь находится в максимуме, когда оно меньше, и тогда создание тектонических форм замедляется или останавливается.

Тектонические движения состоят в том, что ими постоянно преодолеваются силы сцепления, о чем свидетельствуют всякие разрывы, разломы и надломы, создаваемые тектоникой в горных породах. Прежде считали, что Земля, охладившись и перейдя в твердое состояние, утеряла изменчивость форм и стала «неизменной», так писал Ляпунов.

По нашей схеме, наоборот, при преобразованиях астероида, когда он доходит до размеров планетарных, он, наоборот, приобретает такую изменчивость формы, которой у него до этого времени не было, ибо впервые после достижения планетарности создалась тектоническая изменчивость формы тела.

Тектоника, таким образом, не есть изменение поверхности тела планеты под влиянием внутренних сил ее расплавленного ядра, а является изменчивостью тела планеты, созданной впервые при росте ее величины вторжением и началом преобладания в ее жизни сил тяготения. Это порождает, как и у стальной колонны, первое ее «расплывание».

Дальнейшие изменения степени «расплывания» этой ставшей уже сфероидальной формы определяются изменением полярного уплощения сфероида, зависящего прежде всего от изменений скорости вращения. «Расплывание» при этом в теле планеты становится повторяющимся явлением, причем процесс регулируется сохранением равновесия тела в целом.

Начальное «расплывание» состоит в данном случае в том, что вся большая масса астероида, превращающегося в планету, изменяет свою форму в результате того, что части этой массы, более или менее прилегающие к поверхности, теряют свою угловатость путем перемещения от полюса к экватору или, наоборот, от экватора к полюсу. В этом и выражается больше всего переход от состояния кристаллического пространства астероидов к гравитационному пространству планеты.

Если бы Земля была неподвижным телом, эта перестройка тела привела бы к образованию шара, но поскольку перед нами тело вращающееся, на сцену должно выступить то или иное полярное уплощение, и в результате должен получиться эллипсоид с большей или меньшей степенью уплощения. Это и явится началом тектонических смещений, которые, однако, никак нельзя отождествить с горной тектоникой; скорее они похожи на смещения подкоровых и коровых масс на большие расстояния, что будет напоминать скольжения материковых площадей вдоль очертаний тела астероида — планеты.

Это перемещение масс должно вызвать равновесие формы массы при данной ее величине и в данных условиях ее движения. Если скорость вращения агрегата меняется, а равновесие массы в этом случае необходимо, ясно, что «расплывание» формы будет меняться и в дальнейшем. Будут иметь место, таким образом, периодические изменения формы этой массы вновь создавшегося гравитационного тела, отражающие периодичность самого вращения.

Таким образом, в противовес мнению Ляпунова, приходится утверждать, что с созданием твердой планетарной Земли достигается не «неизменная форма», а, наоборот, начало постоянных систематических ее изменений; пока был астероид, их не было, а с созданием планеты, они появляются. В этом и состоит влияние размера планеты на физические свойства масс тела, о котором говорил Вегенер (о влиянии размерности пространства).

Как второе производное на этих первичных производных перестройки тела, сходных с перемещениями материков, должны были создаться горные тектонические изменения, которые, как показал Карпинский (1888), по величине своей всегда зависят от размеров тел материков, к которым они приурочены. При этом появляются характерные направления дислокации, прежде всего широтное и субмеридиональное, и отвечающие им критические параллели (больше всего 35 и 61° и др.), а равно четыре критических меридиана. О тех и других мы будем говорить дальше.

По глубоко продуманной тектонической концепции Карпинского, материки несут на себе горные пояса, при этом величина протяжения и высота горных поясов зависят от величины материков. Карпинский говорит о смещении материков на его схеме влево, т. е. по обе стороны Тихого океана, в противоположных направлениях.

В дополнение к сказанному нельзя не отметить, что в теории критических параллелей Стоваса, которая одно из направлений широтного горообразования приурочивает к 35-й параллели, совершенно необходимым элементом создания материковых широтных гор является тангенциальное перемещение подкоровых масс (1951, 1957). Это и есть движение материков.

Отмечу, кстати, что Бертран еще в 1900 г. в свою тектоническую концепцию вводил движение полюсов. Этот взгляд не был тогда принят. Однако сейчас (1955—1957) все большее число геологов допускает движение полюсов. Можно опасаться, что и сейчас астрономы признают это неприемлемым. Нельзя не вспомнить указание Дарвина о том, что геологам легче допустить движение материков, чем получить согласие астрономов на движение полюсов планеты.

В сравнительно недавно появившейся статье В. Е. Ханн (1957) пытается подойти к решению проблем тектоники путем классификации факторов тектогенеза. Он видит четыре фактора в порядке убывающей значимости:

  • контракцию
  • дифференциацию — радиоактивный распад,
  • вращение Земли,
  • изостазис.

Причем причину существования этих раздельных факторов он видит в существовании трех видов энергии:

  • гравитационной,
  • теплоты (радиоактивного распада),
  • механической (вращения Земли).

«Было бы неправильно игнорировать какой-либо из этих источников энергии, но совершенно необходимо выяснить их относительное значение». Далее автор дает список факторов по их убывающей значимости.

Нам кажется, что такая постановка вопроса неудовлетворительна: недостаточно перечислить и расставить факторы, необходимо выяснить и осветить механизм, который здесь действует. Ведь в тектогенезе главное — это освещение хода движения, а перечень факторов хода движения не освещает. Поставить ли «изостазис» раньше, а «дифференциацию» позже или сделать как раз наоборот, это хода и сущности действующего механизма не осветит, а между тем именно последнее и нужно. Действующий же механизм тектоники мы видим, как ясно из предыдущего, в перестройке структуры и рельефа планеты при переходе светила из кристаллического состояния пространства в состояние пространства гравитационное, что вызвало перестройку рельефа и структуры планеты при замене ею астероида.

С нашей точки зрения, гравитационная перестройка и есть основной механизм тектоники. Она должна периодически повторяться в ходе вращения и движения тела планеты: именно этого требует установившийся после прекращения существования астероида режим господства гравитационных сил.

Хайн в своей статье приписывает мне ротационную гипотезу. С этим я в полной мере согласиться не могу. «Rotatio», или вращение, — это, конечно, тоже механизм, но объясняет он лишь суточные перемены в жизни Земли (день и ночь), а никак не тектонику. И вот тут главный механизм — это гравитационное расплывание. С Хайном мы расходимся не только в тех моментах, которые я выше осветил, а еще и в другом.

Судя по его перечню факторов тектоники в их убывающей значимости, можно сказать, что главное для него в тектонике — это термика (контракция — дифференциация — радиоактивный распад); для меня же главным является гравитационная перестройка. Термика играет свою роль, но роль эта чисто дополнительная. Термика радиоактивного распада может, конечно, вызывать дополнительные механические явления в виде сжатий и смятий пород, может вызывать ее нагревание, но в тектонике, т. е. в образовании и последующих преобразованиях планеты, это процессы только дополнительные.

Возраст метеоритов по радиоактивному методу сейчас определяется величиной, согласно В. Г. Фесенкову (1956), около 5 млрд лет. Новый рубидиево-стронциевый метод показал величину 4.7 млрд лет, т. е. почти то же самое.

Для возраста Земли, по Фесенкову, цифра неясна, но горные породы Земли имеют возраст не больше 2 млрд лет. Можно думать, что число 5 млрд лет соответствует довольно близко возрасту солнечной системы и, следовательно, формированию вещественного состава планет. Как подчеркивали Ферсман, Гольдшмидт, Дэли и другие, средний состав метеоритов довольно точно отражает средний состав типичной планеты, в том числе Земли. Такой же состав имеют астероиды.

Сейчас, по словам Фесенкова, под эту идею можно подвести научную базу. Он присоединяется к мнению Ури о том, что метеориты когда-то возникли не из одного, а из двух первоначальных тел; Фесенков допускает, что таких тел могло быть даже несколько. Этот катастрофический процесс рождения всей их совокупности предшествовал их вхождению в состав будущего тела Земли. Одновременно с Землей и другими планетами из тех же ранних метеоритов, т. е. из той же протопланетной среды, возникли Астероиды, которые первоначально были немногочисленны, различаясь между собой по составу. Однако надо иметь в виду, что выделялись метеориты, как индивидуальные тела, и позже, поэтому некоторые из них создались всего лишь сотни миллионов лет назад.

От этих цифр, даваемых Фесенковым, несколько отличаются цифры Шмидта (1957). Он подчеркивал, что процесс образования земного тела происходил в начале исключительно быстро и половина массы нашей планеты создалась не больше чем за миллиард лет. Затем произошло замедление процесса, в связи с которым Шмидт определил общий возраст Земли примерно в 7.6 млрд лет, а позже пришел к цифре 6.7 млрд лет, т. е. к величине того же порядка, о которой упоминали выше.

Важно, однако, следующее обстоятельство, поддерживаемое Шмидтом. Если, с точки зрения гипотезы о первичной огненножидкой Земле, процесс образования земной коры был кратковременным и это заставляло считать совпадающим, или почти совпадающим, возраст коры с возрастом Земли, то по метеоритной теории, т. е. при холодном начале нашей планеты, понятие возраста коры становится недостаточно определенным.

Касаясь связи тангенциальных перемещений обширных подкоровых масс с дислокациями, создавшими горы, носящими по преимуществу характер поднятий вертикальных, следует прежде всего заметить, что едва ли приходится сомневаться в том, что дислокации, непосредственно создавшие горы, по отношению к материковым смещениям производим. Но по времени своего создания они вряд ли сильно отстают от первичных материковых смещений. В основном и те, и другие создавались более или менее одновременно, наращивая свою величину по мере роста массы планеты. Однако это нарастание величины нарушений ни для материковых масс, ни для горных мы в геологической истории отмечать не можем; ибо это может быть происходило раньше кембрия, а после него установилась некоторая стабильность.

Нельзя при этом сомневаться и в том, что именно те и другие движения, первоначально незначительные, дали начало тектонике Земли во всем ее объеме и полном развитии. Предполагаемый первозданный жар в этом вовсе не участвовал. На это уже давно указывали астроном Ф. А. Бредихин и геолог В. И. Вернадский. Что касается тепла радиоактивного, то оно, повторяю, в создании этих смещений могло играть только дополнительную роль.

Идеи, изложенные здесь по поводу происхождения тектоники Земли, представляют продолжение и развитие того, что было сказано по этому поводу в моей статье «О связи между изменениями структуры Земли и изменениями климата» (1956). Там говорилось, что «геотектоническая, как и атмосферная деятельность, имеют в основном геодинамическое, а не термическое происхождение; причины этой геодинамики — во вращении Земли». Причины же той геодинамики, которую мы изложили выше, коренятся в диспропорциональности пространства, приводящей к тому, что Земля в условиях вращения одним своим размером диктует физические свойства составляющих нашу планету масс, создавая «расплывание» вещества.

Воды Земли в своем происхождении тесно связаны с происхождением нашей планеты. Своей общей современной структуры, равно как и формы, Земля не могла унаследовать от того астероида, который ей предшествовал, ибо как раз на грани этого перехода вся структура и форма коренным образом изменились. В отношении же генезиса земных вод действовала некоторая унаследованность: планета, создавшаяся из астероида, получила из его тела не только горные породы, но и связанные с этими породами воды.

Как известно, воды планеты по их связи с породами разделяются на две группы: воды, тесно связанные с породами и с трудом от них отделяющиеся, и воды, которые от пород легко отделяются и в своем движении подчиняются действию притягательных и отталкивательных сил тяготения, поэтому эти свободные или капельножидкие воды называются еще водами гравитационными.

Если учесть изложенные выше данные о первой гравитационной перестройке тела данного агрегата при его превращении в планетарное тело и о последующих перестройках планеты в течение ее существования в зависимости от скорости ее вращения, то есть основание высказать мысль, что начало появления на планете в больших количествах свободных или гравитационных вод произошло одновременно с превращением астероида в планету, т. е. с начала преобладания на планете гравитационного состояния пространства. Иначе говоря, гравитационные воды характерны именно для планетарного или гравитационного состояния пространства. Очевидно, если это так, то для состояния пространства кристаллического вещества характерно, наоборот, преобладание физически и частью химически связанных вод.

Происхождением природных земных вод еще около тридцати лет назад интересовался Вернадский, который этому вопросу уделил внимание в своей «Истории природных вод» (1933—1936). Напомню, что книга его осталась незаконченной и что вышла в свет только описательная часть.

В связи с этим считаю необходимым указать, что дать историю воды в то время, в аспекте господствовавших тогда общих установок в науке, было в сущности невозможно. Эту возможность дала только выдвинувшаяся сейчас новая точка зрения, формулирующая четко и ясно идею о создании самой планеты с ее особенностями в результате гравитационного расплывания астероида, ей предшествовавшего.

Мы пытаемся дать дальше эту теорию начиная с первых ее фаз, но, прежде чем это сделать, приведем фактический материал по вопросу о водах и газах метеоритов, а равно астероидов в связи с составом их вещества.

Вернадский в упомянутом труде, посвященном «Истории природных вод», указывал, что «необходимо, по-видимому, признать… нахождение воды в форме воды волосной в метеоритах», хотя «безусловной достоверности эти указания не имеют». «Анализы для огромного большинства каменных метеоритов дают указание на нахождение в них воды, но ни точного изучения этой воды, ни уверенности в невозможности ее позднейшего происхождения уже в пределах нашей планеты пока нет». И далее: «Содержание воды в метеоритах, судя по средним числам анализов (0.75% — потеря от прокаливания, по Мериллю, и 0.2% — потерн воды, по Фаррингтону), много меньше содержания ее в горных породах». Вернадский указывал, что в метеоритах нет минералов, содержащих воду, химически связанную, конституционную, и вся вода является здесь волосной.

В более поздней сводке, посвященной метеоритам, Е. Л. Кринов (1948а), однако, указал, что в метеорите, упавшем в районе ст. Борисково, была обнаружена конституционная вода. Но автор счел нужным оговориться, что метеориты с конституционной водой составляют большую редкость. Что касается физически связанной воды, то она здесь имеется. Из метеоритов были выделены водород, азот, окись и двуокись углерода. В железных метеоритах преобладает водород, а равно окись углерода, в каменных — двуокись углерода, т. е. углекислота. Весьма вероятно, что газы метеоритов имеют вторичное происхождение и получаются во время их нагревания.

В 1952 г. А. Н. Заварицкий и Л. Г. Кваша указывали, что при нагревании метеоритов из них выделяются такие элементы, как H, C, N, O, S и Cl, т. е. почти все те элементы, которые на Земле выделяются при магматических эманациях. Эти элементы образуют соединения Н2O, CO, CO2, CH4 и др., а также соединения, содержащие серу. Как свободные элементы встречаются еще H2 и N2. В железных метеоритах преобладают слабо окисленные или полностью неокисленные соединения (вода и окись углерода); в каменных метеоритах преобладают продукты окисления тех же элементов (вода и углекислота).

Структура большинства метеоритов кристаллическая. Большее количество связанной воды содержат, по данным Кваша, так называемые углистые метеориты. Радиоактивные вещества в метеоритах встречаются в количестве, на немного порядков меньше, чем в земных породах. Это особенно справедливо для железных метеоритов. Гелий в метеоритах имеется в виде нескольких изотопов, причем преобладает изотоп космического происхождения, которого на Земле очень мало. Гелий, палладий, золото в метеоритах имеются в миллионных долях процента.

Между метеоритами и астероидами имеется тесная связь. «Все данные говорят о том, — пишет Кринов (1951), — что самые малые астероиды представляют собой гигантские метеориты, а крупные метеориты являются самыми малыми астероидами. В межпланетном пространстве те и другие движутся приблизительно по таким же орбитам. Между этими группами космических тел имеется полное единство и границы между ними нет».

Далее, он отмечает, что «сравнение окрасок астероида с земными образованиями показывает, что у астероидов не различаются какие-либо цветовые оттенки. Поверхности астероидов, таким образом, в общем серые, и по сравнению с ними все земные образования имеют больший или меньший желтовато-коричневый оттенок. Среди земных образований таких чисто серых, как поверхности астероидов, не встречается. Это, по-видимому, потому, что на астероидах нет атмосферы, их поверхности не испытывали выветривания и сохранили свой первоначальный цвет».

На основе изложенных фактов попытаемся сделать некоторые обобщения. Прежде всего совершенно ясно, что воды, которые начали свое существование в агрегате метеоритно-астероидном, — это воды волосные, т. е. физически связанные. Поскольку воды конституционные, как мы уже знаем, встречаются редко, можно думать, что они появились позже. Наконец, одновременно с возникновением гравитационного состояния пространства появились воды гравитационные, и ярко развернулось их движение. С этим гармонирует и позднее возникновение атмосферы, которая у астероида еще отсутствовала, хотя некоторые отдельные газы уже были.

Следует отметить особое, на которое указывал еще Вернадский, значение природных вод на планете, характеризуемое:

1) их повсеместностью в земной коре,

2) связью всех видов вод между собою,

3) вырастающим на основе этого единства водным равновесием планеты, которое могло создаться только при наличии океана и атмосферы.

Следовательно, на предшествовавшем планете астероиде этого быть не могло. Ясно, что все три отмеченные явления возникли и могли возникнуть только после гравитационного «расплывания» астероида, которое превратило его в планету.

Иначе говоря, это значит, что и галлеевский круговорот поверхностных вод между твердой поверхностью Земли и атмосферой, и более сложные, глубоко захватывающие земную кору круговороты воды между атмосферой и недрами (круговорот, по Лебедеву, по Вернадскому), а равно круговорот между океаном и материком, создались в послеастероидный период бытия Земли.

Сейчас есть основание говорить еще об одном виде круговорота их между Землей и межпланетным пространством. Этот вид круговорота тоже перешел уже, вероятно, в планетную фазу жизни Земли. Недавно астроном Э. К. Бютнер отметила существование процесса диссипации гелия и водорода, происходящей в верхних слоях земной атмосферы, причем в этом процессе участвует вода, что в конечном итоге может приводить к понижению уровня мирового океана.

Противоположное явление представляет приток воды из межпланетного пространства. В этом отношении представляют интерес старые данные Ф. Н. Шведова, который считал, что часть падающего на Землю града имеет космическое происхождение. В. И. Вернадский указывал позже на неразработанность теории града у метеорологов и считал возможным некоторые случаи градопадения, когда град сопровождается падением камней, связать с метеоритами. На факты этого рода обращал внимание еще Абих. Нельзя не учесть, далее, случаев, когда метеориты, богатые углеродистым веществом, горят в атмосфере и при их падении создается вода и углекислота. Обмен между молекулами воды (Земли и Космоса) Вернадский считал вполне возможным.

Три состояния воды (твердое, жидкое и газообразное), имеющие громадное значение в существовании водного равновесия и водообмена планеты, а равно обеспечивающие общий круговорот вод, полное свое выражение находят именно после первой гравитационной перестройки, которая превращает астероид в планету.

История природных вод планеты, которую трудно было восстановить на основе прежних кантолапласовских представлений, теперь рисуется схематически следующим образом.

При переходе кристаллического состояния пространства в гравитационное наша планета получила в наследство из предшествовавшего ей астероида физически связанные с его породами воды; позже появились воды химически связанные, причем на Земле максимально развернулись химические реакции. Это не могло, однако, произойти без наличия вод гравитационных, которые охватили оболочки земной коры после гравитационного «расплывания» астероида, создавшего планету. Созданием атмосферы и океана характеризуется планетарная фаза жизни планеты в отличие от астероидной.

В заключение следует высказаться еще раз о диспропорциональности или размерности пространства Вселенной. Эту диспропорциональность мы видели на конкретном примере перехода от кристаллического к гравитационному состоянию пространства. Мы уже упоминали о гораздо большем числе состояний пространства: пространстве биосферы, пространстве межпланетного вакуума (такой же вакуум с его пространством в районе Галактики), пространстве недр планеты, пространстве Земли как целого и т. д. Хочется указать, что причиной этой множественности состояний является неотделимость пространства от той материи, которая пространство наполняет; а она различна в зависимости от величины агрегатов.

Пространственно-временные отношения надо рассматривать как обусловленные общими свойствами материи и законами ее движения. Это естественно, раз они являются формами бытия материи. На фоне множества состояний пространства пространство Земли, которое нас интересует, дает на поверхности один из многих частных случаев соотношении только двух состояний пространства. Можно привести и другие случаи таких соотношений. И мы это сделаем для того, чтобы лучше осветить диспропорциональность как характерную черту пространства вообще.

При рассмотрении дислокаций земного эллипсоида перед нами встали соотношения пространства гравитационного и пространства кристаллического вещества. Оказалось, что агрегаты малых размеров — астероиды и метеориты — имеют формы угловатые, а агрегаты крупных размеров, подчиняющиеся уже не силам сцепления, а силам гравитационным, имеют очертания округленные, планетарные. Иначе говоря, от размеров агрегатов зависит принадлежность их тому или другому пространству, т. е. подчинение тем или другим силам. С этим надо считаться, когда речь идет о соотношениях разных состояний пространства: нет и не может быть подобия между телами, подчиняющимися вследствие своего большого различия по величине разным состояниям материи. Это общее правило.

Очевидно, при этих условиях диспропорциональность пространства должна себя выражать точно так же, если бы мы не только сопоставляли между собой силы сцепления с силами тяготения, как в нашем случае, но, скажем, сопоставляли бы силы атомные и внутриатомные, характеризующие те мельчайшие единицы, которые составляют части атома.

Чтобы это показать, позволю себе сослаться на результаты Совещания по проблемам философии физики (Киев, 1954), труды которого вышли в свет в 1956 г. Я приведу несколько выдержек из напечатанных в этой книге докладов разных авторов.

Так, в докладе К. Д. Синельникова «О философских вопросах современной физики» говорилось, что свойства микроскопических участков пространства не являются суммой свойств микрообластей пространства. А перед этим было сказано: свойства пространства оказались зависимыми от размеров рассматриваемой области.

Другой докладчик, М. Э. Омельяновский, указывает, что микрообъекты подчиняются иным законам, нежели макрообъекты, и далее: ни электроны, ни фотоны не являются уменьшенными подобиями макротел.

Наконец, А. С. Давыдов, М. Ф. Дейген, И. М. Дыкман, С. И. Пекар и К. Б. Толпыго в докладе «Квантовая механика и причинность» говорят, что переход от явлений микромира к атомным явлениям не сводится только к уменьшению масштаба, но сопровождается существенными качественными изменениями, и что частицы микромира вовсе не являются малыми копиями больших тел.

Все эти авторы далеко не во всем согласны между собой в сложных и трудных проблемах физики и квантовой механики, но стоит только вдуматься в приведенные их высказывания, как придется отметить, что они видят в своей области ту же диспропорциональность пространства, которая ярко себя проявляет в геологии.

Из этого ясно, что диспропорциональность, или размерность, есть важная качественная черта пространства Вселенной, позволяющая выделить в нем разные состояния.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: