takya.ru страница 1
скачать файл

Часть I

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И ГЕОХИМИЧЕСКОЕ

ПРОЯВЛЕНИЕ ЗЕМЛИ КАК ПЛАНЕТЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

И В МЛЕЧНОМ ПУТИ.

БИОСФЕРА И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ ЗЕМЛИ

Глава I

ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ И В МЛЕЧНОМ ПУТИ*

Материальные и энергетические проявления Галаксии в биосфере. Проникающие космические излучения (§ 1). Работа В. Гершеля - Галаксии, звездные острова Гер­шеля, правые и левые спиральные туманности. Задача, поставленная Аррениусом (§ 2, 3). Галаксии и пространство Эйнштейна (§ 4). Наша Солнечная система в Га­лаксии Млечного Пути (§ 5, 6). Космические вакуумы как центры энергии (§ 7, 8). Положение нашего Солнца среди других звезд. Таблицы 1, 2 (§ 9-11). Геологическая вечность нашей Солнечной системы (§ 12). Энергетическая пространственная связь нашей планеты с Солнцем (§ 13, 14). Значение геологии для планетной астрономии (§ 15). Общие свойства тел Солнечной системы, исходя из Земли -планеты и астероиды (§ 16). Луна в геологическом проявлении. Таблица 3 (§ 17).

§ 1. В своей научной работе геолог часто забывает, что он имеет дело не просто с Землей, а с одним из индивидуально-различных естественных тел - с одной из "земных планет" Солнечной системы (см. § 16). Геолог непосредст­венно сталкивается здесь только с той геологической оболочкой, в которой он живет, т.е. с биосферой. Но с каждым годом он все больше выходит за пределы области жизни, вверх подымаясь на тысячу километров в земной вакуум -в ионосферу - и вглубь; косвенным образом может учитывать иногда явления, происходящие на глубинах до 700 км от уровня геоида1.

Изучая эти явления, он может в конце концов охватывать научной мыслью всю нашу планету как единое целое.

Солнечная система, с которой закономерно связана наша Земля, являет­ся определенной пространственно-временной частью нашего Млечного Пути - звездной системы, в котором она составляет ничтожную часть (§ 4, 5).

Земля материально и энергетически непрерывно в ходе времени связана с Солнечной системой и с Млечным Путем. Связь с Солнечной системой была на­учно окончательно установлена только в конце XVIII, в начале XIX в. (Роме де Лиль, Фурье; § 12).

Млечный Путь есть собрание миллиардов звезд закономерной структуры, одной из которых в Солнечной системе является наше Солнце. Это стало ясно в конце XVIII в.

В этой Галаксии наша Солнечная система представляет в масштабе явле­ний ничтожную часть целого, и все же мы в геологии — в истории планеты Земля - непрерывно, реально сталкиваемся с энергетическим и материальным проявлением Млечного Пути - в форме космического вещества - метеоритов и пыли [1] (что нередко учитывалось геологами) и материально-энергетически­ми, невидимыми глазу и сознательно человеком не ощущаемыми проникающи­ми космическими излучениями.

* Цифры над текстом являются номерами комментариев, помещенных в приложениях. - Ред. 20

Гесс [2], профессор в Инсбруке, первый доказал в 1933 г., что эти излучения -потоки - постоянно приносят на нашу планету в ее биосферу элементарные части­цы*, вызывающие ионизацию воздуха, значение которых в энергетике земных оболочек первостепенное.

Приток космических излучений идет непрерывно. Гесс выражает значимость этих излучений той ионизацией, которую они вызывают в тропосфере, по срав­нению с ионизацией, зависящей от радиоактивных элементов нашей планеты.

Баланс ионизации Гесс берет следующий: в среднем над почвой ионизация воздуха на высоте 1,5 м над осадочными породами дает 2,3 иона, над кристалли­ческими - 5,0 иона.

Эта ионизация вызывается находящимися в почвах радиоактивными эле­ментами - ураном, торием, калием и др.

В воздухе главным образом господствует радон: в среднем 4,5 иона на 1 см3 (газообразный радон). Космическое излучение дает в среднем 1,9 иона. Колеба­ния могут наблюдаться между 4 и 30 ионами.

Эти излучения исходят из Галаксии (§ 5), и, по-видимому, они связаны с по­явлением "новых звезд" - Nova и Supernova [3].

Эти звезды становятся вдруг из маловидимых или выявляемых только теле­скопически и фотографически звезд, как бы под влиянием взрыва, звездами первой величины и выше.

Возможно, что в это время интенсивность космических излучений увеличи­вается и остается таковой во все время, пока "новая звезда" может быть заме­чена.

Максимальный наблюдавшийся случай продолжительности существования такой звезды - шестнадцать месяцев. Это звезда Тихо де Браге (1546-1601 гг.), появившаяся в 1572 г. Это была, вероятно, самая яркая из всех новых звезд, на­блюдавшихся в центрах нашей цивилизации в историческое время, и была вид­на простым глазом даже днем. Это первая научно описанная "новая звезда".

Непрерывность космических излучений ясно показывает, что, помимо та­ких исключительных случаев, загорания звезд есть обычное их проявление от незаметных для современной техники (по их слабой яркости) звезд.

Мы должны считаться с фактом их непрерывного существования за все вре­мя астрономических наблюдений до нашей эры, когда упоминание о них было найдено в летописях.

Последняя звезда "Nova Puppis"** [4] наблюдалась в ноябре 1942 г., перед ней яркая звезда была в 1918 г.

Явления, интересующие геологов в космических излучениях, помимо при­носа космических радиоактивных элементов на нашу планету и мощных неде­лимых энергии - фотонов, в настоящее время связаны с идущими в них ядерны­ми трансформациями, несравнимыми по своей мощности с обычными фотона­ми нашей планеты. Неясно, нет ли в них нахождения нейтронов, геологическая роль которых в настоящее время едва намечена и, вероятно, очень велика. В но­вейшей попытке дать научную теорию этих явлений Росси и Грейзен (1941 г.) [5] приходят к заключению, что как раз эти ядерные процессы являются "срав­нительно редкими и, кажется, не играют существенной роли в тех эффектах ко­смических излучений, которые по большей части наблюдаются [физиками]. Та-

В подлиннике "радиоактивные элементы". - Ред.

** Puppis - корма. Это часть большого созвездия "Корабль Арго", лежащего южнее созвездия "Большого Пса".

21

ковы поглощение или рассеяние мезотронов, или образование потоков элект­ронов и фотонов".



С таким состоянием наших знаний приходится считаться. Возможно, что в геологических явлениях нашей планеты как раз будут иметь место и значение те явления, которые кажутся для физиков и астрофизиков менее важными и яв­ляются для космических излучений наименее яркими. Мощное явление Млеч­ного Пути может сказываться на нашей планете - пылинке в Млечном Пути -как раз в таком виде.

Эти лучи для нас исходят из Галаксии. Но на этом энергетическое влияние космических излучений не заканчивается. Помимо образования радиоактивных элементов, которые, вероятно, приходят к нам как таковые, они должны вызы­вать во время своего прохождения через вещество нашей планеты разрушение отдельных разнообразных атомов, встречающихся на их пути в земном вещест­ве, и превращение их в другие аналоги искусственных изотопов.

В своем дальнейшем изложении я исхожу из научной гипотезы, что на сво­ем пути эти лучи разбивают атомы большинства химических элементов, и по­стоянно происходит синтез огромной, при этом выделяемой тепловой энергии, которая должна иметь большое геологическое значение, которое до сих пор, взятое в целом, геологами не учитывается.

Эта рабочая научная гипотеза может быть в ближайшее же время прове­рена, так как это отвечает особому геохимическому явлению рассеяния хи­мических элементов. Это явление в химии нашей планеты установлено мною в 1909 г. [6], и сейчас проверка его должна быть поставлена как одна из задач Лаборатории геохимических проблем2. Тогда гипотеза превратится в эмпирический факт. Эти природные рассеянные элементы, атомный вес ни одного из которых не был до сих пор определен, должны отвечать так назы­ваемым искусственным элементам, которые искусственно получаются под влиянием полей большого напряжения позитронов, нейтронов и мощных фотонов и т.п. Они должны быть другого атомного веса, чем обычные зем­ные элементы3.

Еще несколько слов. Взятые в своей массе и радиоактивные элементы, ука­занные Гессом, и искусственные рассеянные элементы являются ничтожными по массе в веществе проникающих космических излучений. Но они идут непре­рывно. Проникающие излучения проходят через всю тропосферу и, конечно, более высокие оболочки (см. § 94), до нескольких тысяч километров, начиная с ионосферы, могут проходить через подземную тропосферу и проникают на не­сколько сотен метров в океаны и в другие водные бассейны. В коре выветрива­ния они идут, по-видимому, на десятки метров, если не больше. Этот вопрос не был эмпирически изучен.

§ 2. Основы представления о строении Космоса из Галаксии были положе­ны многолетней работой В. Гершеля (1738-1822 гг.), великого точного астроно­ма, наблюдателя, мыслителя, строгого эмпирика [7]. В его работе ему помога­ла его сестра Каролина Гершель (1750-1848 гг.), намного его пережившая. Она продолжала его работу после его смерти [8].

В. Гершель, немец по происхождению, был привезен в Англию королем Англии из Ганновера Георгом III (1738-1820; король - с 1760 г.), который сам тоже был немцем. Гершель был привезен в качестве придворного музы­канта и как астроном нашел действенную поддержку короля. Можно, может быть, считать это самой большой заслугой Георга III перед Англией и перед человечеством.

22

Вильям Гершель сделался великим английским астрономом и произвел пе­реворот в астрономии. Он впервые выделил звездные миры как "мировые ост­рова" звездной Вселенной - теперешние Галаксии (спиральные туманности).



Только в последние десятки лет, в XX в., были поняты мировые острова Гершеля как Галаксии, как звездные спиральные туманности [9] - особые ги­гантские естественные, материально-энергетические тела (системы). Наш Млечный Путь представляет нам вблизи такую спиральную туманность*, и в ней, в проекции на наш небосвод, мы наблюдаем сотни других спиральных ту­манностей, лежащих далеко за пространством, за пределами Млечного Пути, в реальности дающих нам возможность ощущать безмерность и организован­ность Космоса.

Спиральная туманность Млечного Пути, т.е. нашей Галаксии, имеет форму колоссальной линзы, в вакууме которой рассеяны материально-энергетические тела - ионы, свободные атомы и молекулы, космическая пыль, метеориты, ко­меты, планеты, звезды.

Большой заслугой С. Аррениуса (1859-1927 гг.) была установка, что среди пыли должны находиться бесчисленные споры — зародыши живого вещества, которые исходят из планет, земных планет, по крайней мере, и на них вновь попадают в ходе времени**.

§ 3. Несомненно, движение звезд по спиралям подчиняется ньютоновым за­конам. Исходя из этих законов, положение звезд в спиралях подтверждается на­учным наблюдением. Мы здесь сталкиваемся подобно тому, что мы имеем для живого вещества, с пространственно-временным проявлением правизны и ле­визны, как известно, ярко геометрического природного свойства, пропускаемо­го обычно в постулатах или аксиомах геометрии.

Стоя на эмпирической почве, я буду и здесь оставаться на ней и не буду вхо­дить, поскольку это возможно, в область научных гипотез (см. § 1) и научных теорий. Вопрос ясен, надо раньше углубить основы геометрии [10].

Физики и астрофизики нашего времени с 1905-1915 гг. исходят из физиче­ского космического пространства-времени Эйнштейна [11]. Оно мыслится ино­гда конечным, иногда бесконечным; но с конечным, конкретно нам известным, максимальным по пространственным размерам, естественным телом — Галакси­ей - они при этом не считаются.

При научном изучении планетной системы реально нам едва ли приходится встречаться с пространством-временем Эйнштейна. Геолог, изучающий одну планету, да еще маленькую, может спокойно, мне кажется, оставить в стороне эти идеологические пространственные представления физиков и астрофизи­ков, исходить не из дедуктивных теоретических представлений о реальности, а из эмпирических фактов: опыта и наблюдения.

Он имеет дело с Землей, с маленькой планетой, т.е. с геометрической точ­кой в том мировом пространстве-времени Эйнштейна, с которым, думает, что имеет дело физик, и с которым должен считаться на каждом шагу в своей эмпи­рической работе астрофизик. Геолог с этим пространством-временем физика и астрофизика, может быть, и не связан, как это и было до сих пор в истории гео­логии. Я буду исходить из логически другой постановки вопроса, буду исходить

Правую или левую - не вполне ясно, но так как движение звезд в ней идет посолонь, надо думать - правую.

** Аррениус имел предшественников, но только после его указания этот факт вошел в кругозор ас­трономов и геологов. В пределах Солнечной системы эти споры могут попадать из сферы одной плане­ты в другую так быстро, что ультрафиолетовые излучения их не разрушают4.

23

из наблюдения и изучения естественных - больших и малых - земных и косми­ческих природных тел и явлений, пространственно или пространственно-вре­менно ограниченных. Так строится все естествознание, все научное представле­ние о реальности.



Вдумываясь в реальность, в данном случае в галаксии, я вижу, что считаться с "умственным опытом", на который всецело опирается реальность пространст­ва-времени Эйнштейна, для нас - для Космоса - логически неправильно и, пока что, я не буду пользоваться представлениями эйнштейновского пространства-времени. С этой точки зрения к пространству Эйнштейна не подходили*.

§ 4. Я буду исходить из эмпирических данных о нашей Галаксии, Млечном Пути, выявляющемся нам как большая линза с правым спиральным строением (см. § 2), и из нашей Солнечной системы, которая составляет ничтожную часть Млечного Пути.

Мне кажется, в геологии мне одному из первых приходится считаться с эти­ми формами проявления галактической энергии как с геологической силой. Но давно уже учитывалось их материальное значение в геологии биосферы в фор­ме космической пыли и метеоритов, хотя не сознавалось или не подчеркива­лось, что это материальные тела Галаксии, что и этот источник, по существу чисто галактический, только временно перехватывается и задерживается ваку­умом Солнечной системы. Но вакуум Солнечной системы неизбежно вносит в него изменения.

В этой области знаний в последнее время назревает представление о том, что в вакууме Галаксии идет превращение энергии в материю5. Назревает представление, с чем мы сталкиваемся и в других явлениях, что вакуум не есть пустота с температурой абсолютного нуля, как еще недавно думали, а есть активная область максимальной энергии нам доступного Космоса. То есть пустоты нет. Мы вернулись к старому спору средневековых философов и ученых, но в отличие от них идем экспериментальным путем - путем на­блюдений.

Учитывая все вышесказанное, можно отметить, что влияние Млечного Пу­ти, т.е. Галаксии, для нас, по-видимому, доминирует. Этого и следует ожидать, соответственно тому небольшому реальному пространству, которое Солнечная система имеет по отношению к пространству-времени Галаксии.

Размеры Солнечной системы, по сравнению с размерами Галаксии - Млеч­ного Пути, становятся нам более ясными, если мы примем во внимание количе­ство отдельных звезд-солнц в Галаксии (наше Солнце - одна из огромного чис­ла звезд, закономерно входящих в Галаксию Млечного Пути). Наши эмпириче­ские представления находятся на границе достаточной точности, и пока я буду пользоваться минимальными и максимальными представлениями об их разме­рах как дающими нам реальное численное понятие о точности нашего понима­ния этих явлений.

Числа, с которыми мы должны серьезно считаться, колеблются. Минималь­ные числа дают Швиннер [12] и Сирс и Джойнер [13]. Это 109 - миллиарды солнц-звезд (Швиннер) и 1010 - десятки миллиардов (Сирс и Джойнер). Макси­мальное число дал недавно В.Г. Фесенков - 1013 - десятки триллионов [14].

Нельзя забывать, что вихри вещества и энергии в Галаксиях являются одним из немногих предста­влений об окружающем, с которым Ньютону и ньютонианцам пришлось бороться вплоть до первой по­ловины XIX в. как с чуждым построением Ньютона (Кювье и Гёте). Вихревое строение природы выдви­гал Р. Декарт (1596-1650 гг.), исходя из чисто философских представлений.

24

Расстояния между этими звездами, рассеянными в Галаксии, исчисляются световыми годами. Световой год 9,46*1012 км = 0,9460*1018 см*. Самая близкая к Солнцу звезда лежит на расстоянии 4 световых лет.



Радиус Галаксии в направлении экватора от 11 700 (Зеелигер) и до 14625 световых лет (Каптейн), по Швиннеру [15].

Радиус Галаксии в направлении сплющенности, по Зеелигеру, 2925 и, по Каптейну, 3250 световых лет. Отношения обоих диаметров - 4 и 4,5 к 1. Швин­нер приводит еще числа Заметингера, у которого отношение между диаметра­ми близко 2:1.

Из этих цифр видно, что космический вакуум пространственно господству­ет как таковой, и газообразное вещество, которое представляют собой звезды и Солнце, геометрически теряется в космической пустоте.

§ 5. Звезды, наибольшие по массе скопления материи, являются газообраз­ными телами, причем это частично обычный газ, с которым мы имеем дело на нашей планете. Но все больше начинает выясняться существование на них та­ких форм газа в большом количестве ближе к центру звезды, которые нам на нашей планете совершенно недоступны; такой формой является газ из ядер атомов.

Такой газ на нашей планете существовать не может. Синтез этого явления нам пока недоступен, как недоступен синтез глубинно-планетного вещества. Су­ществование такой формы вещества может считаться эмпирически прочным, так как масса каждой звезды превышает все наши представления о существую­щей у нас на Земле плотности вещества. Самое плотное вещество на Земле -металлический иридий с удельным весом 22,4.

Вычисляя плотность газообразных масс, которые составляют солнца-звез­ды, мы приходим к величинам, которые в сотни и многие тысячи, даже в мил­лионы, раз превышают плотность планетных тел.

Простое объяснение, что это - газ не из химических соединений, а из ядер атомов, характерных для звезд, не встречает никаких эмпирических возра­жений**.

То, что мы имеем такое газовое вещество, отвечает для нас реальности***.

§ 6. Прежде чем идти дальше, надо на этом остановиться. Огромное про­странство или пространство-время реальности - Космоса - в наших представле­ниях вырисовывается как материально "пустое" или "почти пустое" простран­ство - космический вакуум. Представление о нем быстро коренным образом ме­няется.

Сотни лет господствовало представление о космическом вакууме как о пус­тоте с температурой абсолютного нуля, как нас учили и как и теперь, кажется, учат в наших школах.

Я помню со своей молодости, какое впечатление на меня произвело в конце 70-х годов предисловие Д.И. Менделеева (1834-1907 гг.) к русскому переводу книги Мона о погоде [16]. Он указал, что разгадка погоды находится в совре-

* Очень часто эти расстояния измеряют парсеками. Парсек равен 3,25 световым годам.

** Атомы материи по размерам отвечают порядку 10-8 см, а их ядра 10-12 см в обычном земном ве­ществе (см.: Биогеохимические очерки. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940. С. 97). Главная материальная мас­са атома сосредоточена в ядре. Материальный атом как бы является вакуумом, в котором подавляющая часть материи сосредоточена в ядре. Эти образные представления еще больше заставляют нас предста­влять вакуум как концентрацию энергии.

*** Предположение Джинса о том, что некоторые звезды состоят из жидкого вещества, эмпириче­ски как будто бы не доказывается.

25

менной ионосфере, в вакууме, подчиненном вращению нашей планеты. Это бы­ло великое предвидение будущего.



§ 7. Сейчас мы стоим перед разгадкой "пустого" мирового пространства -вакуума. Это лаборатория грандиознейших материально-энергетических процессов.

Можно различить ряд космических вакуумов, которые все не являются пу­стотой. При современном состоянии знаний в этой быстро разрастающейся об­ласти мы пока можем выделить следующие различные вакуумы - самые боль­шие по своим геометрическим размерам, естественные тела, наблюдаемые че­ловеком в природе. По-видимому, они все обладают такого рода свойствами: чем меньше материальных тел в них находится, тем выше их "температура", ко­торая будет выражать нам как бы скопление свободной энергии для этих про­сторов - поле сил. Это не есть эмпирическое обобщение, но выдвигается мной здесь как рабочая научная гипотеза.

Я буду перечислять их в порядке увеличения количества материально-энер­гетических частиц, в них закономерно находящихся.

1. Космический вакуум за пределами Галаксии, в котором находятся все Га­лаксии, в том числе и Млечный Путь. Может быть, здесь есть неизвестные нам другие естественные тела.

2. Галаксии, или спиральные туманности, и их вакуум.

3. Вакуум газовых туманностей.

4. Вакуум космических облаков - материальной космической твердой пыли.

5. В пределах Галаксии - вакуум Солнечных систем.

Через все или через большинство этих естественных тел непрерывно идут излучения в основной своей части энергетические, но и материальные (см. § 1).

Для моей цели мне нет надобности в полном рассмотрении небесных тел, независимых от Млечного Пути. За последние годы чрезвычайно увеличивает­ся простор звездной астрономии и наряду с фактическим ее материалом увели­чиваются и гипотетические ее построения. Последние я, по возможности, оста­вляю в стороне. Так, я оставляю в стороне планетарные облака и т.д.

Мы должны иметь в виду, что, может быть, прав недавно умерший астро­ном Ватиканской обсерватории в папском Риме Хаген, который в течение всей своей долгой жизни наблюдал и зарисовывал небо простым глазом. Он доказал, что значительная часть звездного неба скрыта от нас всюду неправильно рассе­янными непроницаемыми пылевыми облаками. Фотография звездного неба, которая служит эмпирической основой современной астрофизики, нам их не выявляет.

Мы имеем попытки, заслуживающие внимания, определения дисперсности материальной среды в некоторых из этих вакуумов.

Такова попытка Р. Швиннера 1936 г. для Млечного Пути. Он дает среднюю плотность его вакуума - нашей Галаксии - замещение пространства материаль­ной средой - 2*10-24 г/см3. Другими даются более высокие цифры, в 2-10 раз больше.

Хаббль (за пределами или во внешних частях линзы-галаксии) дает 1,5*10-31 г/см3. Материя, таким образом, как бы исчезает в космическом вакуу­ме, который является мощной энергетической средой. Все эти вычисления только приблизительные, но все-таки вскрывают реальные явления.

§ 8. В последнее время (1941 г.) работы астрономов Института Карнеги в Вашингтоне дали некоторые количественные данные о химическом и физиче­ском составе мировой "пустоты". По их первым количественным подсчетам в

26

кубическом метре находится в среднем около 6 атомов натрия; 0,2 атома калия; 0,1 атома кальция; 0,001 атома титана, много атомов водорода, некоторое коли­чество атомов железа и свободных электронов. Легкие элементы - водород и гелий — количественно выступают на первое место [17].



Атомы эти находятся в быстром движении, собираются в "тучи". Очевидно, это только первые данные об огромном природном естественном теле.

Кроме этих атомов, мы наблюдаем и рассеянные простые молекулы - гид­риды, среди которых определены CH, NaH [18], а также CN. Кроме того, есть ряд спектров химических элементов, или молекул, которые до сих пор нам не­понятны. Проблема эта сейчас исследуется в обсерваториях США, и астрономы Висконсинского университета в обсерватории на горе Вильсона: д-р Стеббинс [19] и его сотрудники описывают эти явления как связанные с Солнечной систе­мой, которая охвачена большой газовой тучей, толщина которой равна 1600 световых лет и которая распространяется на сто тысяч световых лет до грани­цы Млечного Пути. Нельзя сейчас окончательно выяснить этот вопрос, но воз­можно особое сгущение рассеянных газов Солнечных систем.

Для нас важно, что электромагнитное поле Земли - ионосфера (см. § 96) — охвачено, по-видимому, теми же молекулами и атомами и, помимо прочего, электромагнитным полем Солнца. По-видимому, галактическое пространство Млечного Пути и пространство Солнечной системы захвачены рассеянным га­зом. Пустоты нет. По работам Института Карнеги в Вашингтоне половина Млечного Пути захвачена такой газовой пылью.

Об этих пространствах с рассеянными атомами и молекулами правильнее мыслить не как о пустоте "вакуума", но как о концентрации своеобразной энер­гии, в рассеянном виде содержащей колоссальные запасы материи и энергии. Если это так, то едва ли правильно думать, что температура этих пространств будет близка к абсолютному нулю; она будет очень разнообразна*. Ближайшим аналогом этого явления будут для нас верхние геологические оболочки нашей планеты, которые, по-видимому, геометрически неотделимы от этих космиче­ских пространств. Это - тоже мощное поле сил.

§ 9. Центрами максимального сгущения материй и энергии в Галаксии, как было уже указано (см. § 4, 5), являются звезды. Звезда нашей Солнечной систе­мы - наше Солнце — является одной из карликовых звезд по своим размерам. Есть звезды, гораздо б{'о}льшие по массе и по размерам. Приведу два-три приме­ра (табл. 1).

Но размерами не исчерпывается классификация звезд. Для моей цели, когда дело идет только о нашем Солнце, я могу здесь не вдаваться в подробности. Для геолога важно только, чтобы он точно определил место нашего Солнца, спут­ником которого является наша планета, в системе всех остальных звезд Солнеч­ной системы. Помимо деления по величине и спектрам, мы имеем случаи систем из двух-трех звезд.

Наша звезда является одинокой звездой. Всем известная звезда - Сириус, трой­ная звезда, причем одна из этих трех звезд темная. Это тела, для нас совсем чуж­дые, что полезно иметь в виду, когда мы говорим о планетах как спутниках звезд.

Мы имеем сейчас благодаря спектральному анализу и точному изучению физико-химических свойств солнечных газовых масс точное представление о

* Учитывая эти явления, нельзя оставлять без внимания быстро движущуюся атомную и молекуляр­ную пыль как источник механической энергии, что, по некоторым указаниям, считал допустимым одно время Ньютон.

27

Таблица 1



Некоторые свойства звезд, по Швиннеру [20]









Диаметр и










масса Солнца










принимаются за


Звезда


Диаметр


Масса


Плотность,


единицу








г/см3


Спектр по










Гарвардской










классификации


аlpha-Скорпиона - Антарес 480 80 3*10-7 Мо


аlpha-Ориона - Бетельгейзе 290 15 6*10-7 Мо


аlpha-Тельца - Альдебаран 60 4 2*10-5 K5


alpha-Волопаса -Арктур 30 8 3*10-4 К0


Примечание. Для того чтобы правильнее представить себе те величины, с которыми мы имеем дело, удобно выразить в тех же единицах, т.е. в длине диаметра Солнца, диаметр орбиты Марса и Земли. Диаметр орбиты Марса будет равняться 328 диаметрам Солнца, а диаметр орбиты Земли будет 215 диаметров Солнца.

строении нашего Солнца, которое мы должны рассматривать как одно из мно­гих и, как мы видели, даже как одно из карликов (см. табл. 1). Оно, как нам по­ка кажется, не представляет ничего особенного и ничем не выделяется среди других звезд. Отсюда мы можем сделать очень важный логический вывод (ко­торый мы можем считать эмпирическим), что изучаемые в геологии явления не только распространяются на другие планеты, но и на другие солнечные миры, схожие с нашим Солнцем.

§ 10. Наши знания о Солнцах (звездах) могут быть сведены к точным физи­ко-химическим эмпирическим данным. Основные понятия были даны благода­ря открытию в середине прошлого столетия спектрального анализа и примене­нию его к исследованию света звезд. Первые подразделения даны А. Секки и по спектрам были выделены определенные классы звезд.

Я приведу здесь Гарвардскую таблицу (табл. 2) различных по спектрам звезд, дающую нам достаточное представление о сложности этого явления.

Есть еще звезды типов R и N со спектрами из полос. Наиболее яркая часть полосы соответствует красной части спектра. Состоят из угольной кислоты и циана. В звездах N совсем уже исчезает синяя часть спектра.

Наше Солнце, как видно из этой таблицы, принадлежит к своеобразному промежуточному классу. Дальше пока мы идти не можем.

Химический характер спектров дает нам понятие только о небольшой части вещества звезды (а именно о той части, которая в данных условиях све­тится), благодаря высокой температуре или благодаря особому электромаг­нитному состоянию (ионизация). Оба эти обстоятельства зависят от темпе­ратуры. Поэтому как характеристика целой звезды эта спектральная класси­фикация и вошла в жизнь. Существуют попытки на основании этой класси­фикации дать эволюцию звезд; существовали многочисленные научные тео­рии, которые принимались как научные утверждения. Мне кажется, здесь была велика роль индийского астронома и физика Саха [22]. Он указал на значение ионизации.

28

Таблица 2 Классификация спектров звезд, по Швиннеру [21]

P - Газовая туманность или планетарное облако, светлые линии.

О - Звезды Вольф-Райе (Wolf-Rayet), светлые линии на слабом непрерывном фоне.

Проявляющаяся температура - 29000°.

В - Гелиевые звезды (E-Ориона). Темные линии поглощения, преобладает гелий: ВО -

22000°, В5 - 15000°С.

А - Водородные звезды (Сириус). Линии Бальмеровской серии водорода. Появляются уже

металлические линии: А0 - 11000°, А5 - 9000°.

F - Кальциевые звезды (Процион). Водородные линии еще наблюдаются. Кальциевые линии

очень сильны: F0 - 8000°, F5 - 7000°.

G - Наше Солнце. Металлические линии преобладают. GO - собственно Солнце - 6000°,

G5 - 5000°.

К - Металлические звезды (Арктур). Металлические линии сильнее, другие - слабее.

Фиолетовые концы спектра слабые. КО - 4500°, К5 - 3750°.

М - Звезды окиси титана (Бетельгейзе). Ма - 3500.

§ 11. В. Гершель оценивал размеры Галаксий - своих звездных островов - в два миллиона световых лет (световой год - (9.46)*1012 км). Этот подсчет под­твердился.

В нашей Галаксий находятся (может быть, проектируются?) газовые туман­ности, одна из которых видна простым глазом в созвездии Ориона. По-видимо­му, эти газовые туманности отличаются от тех газов, которые проникают весь вакуум Млечного Пути, и от того газа, из которого состоят звезды.

Они охватывают почти четвертую часть пространства нашего Млечного Пу­ти [23]. Наиболее мощный современный 100-дюймовый телескоп охватывает, по Р.Г. Айткену [24], сферу космического пространства радиусом в 600 миллионов световых лет, т.е. радиусом в 5,68*1021 км. Строящийся в США 200-дюймовый теле­скоп увеличит диаметр этой сферы вдвое, т.е. до радиуса 11,35*1021 км.

Но, кроме того, количество видимых миров увеличивается с улучшением методики фотографической съемки. Сейчас произошло значительное их увели­чение в связи с введением новых фотографических пластинок для инфракрасно­го света, при помощи которых открыты в звездном пространстве такие звезды, о которых мы и не подозревали.

Неясно в некоторых случаях пространственное положение видимых и фото­графируемых космических естественных тел.

Ясно, что космический вакуум проникает всю нашу Галаксию с Солнечной си­стемой, но для газовых туманностей это не так: несомненно, но весьма вероятно.

Центр Млечного Пути, если его рассматривать от Солнца, находится в на­правлении звездных облаков в созвездии Стрельца (Sagittarius) в Южном полу­шарии (H. Sp. Jons).

Явно только проектируются и в действительности далеко лежат простран­ственно от нас спиральные звездные туманности, чуждые нашей Галаксий, Млечному Пути, независимые от него звездные острова. Нахождение их за пределами нашей Галаксий сейчас доказано: они находятся от нас на расстоянии в сотни тысяч и миллионы световых лет.

Замечательным явлением для спиральных туманностей - для Галаксий - яв­ляется наблюдение, что чем дальше спиральная туманность лежит от нашей Га-
29
лаксии, тем с большей скоростью она от нее как будто удаляется. Любопытно, что русский физик, рано умерший, А.А. Фридман (1888-1925 гг.) еще раньше этого указал, что эйнштейновское пространство может приводить к такого ро­да визуальному, по-видимому, реальному явлению. Пространство как будто бы пульсирует. На основании многолетних наблюдений североамериканский ас­троном Э. Хаббль указал в 1942 г. [26], что свойства эйнштейновского про­странства как будто количественно подтвердить этого не могут. Для выяснения этого явления надо ждать окончания постройки большого телескопа, о котором упоминалось выше.

Таким образом, мы можем оставить здесь это явление без рассмотрения. Оно выходит за пределы тех явлений, которые наблюдаются в геологии. Так, по крайней мере, это сейчас нам представляется.

Для Галаксий важно обратить внимание на характер их спиралей - правые или левые (см. § 2). Это явление не изучено, но, возможно, отражается в земных процессах [27]. Оно ждет изучения и объяснения.

§ 12. Перейдем теперь к пространственным проявлениям в геологических процессах нашей Солнечной системы, главным образом Солнца. Всем понят­ное народное обобщение, что Солнце нагревает Землю и вызывает жизнь, во­шло окончательно в европейскую научную мысль только в конце XVIII, в нача­ле XIX в. В конце XVIII в. крупный французский ученый Роме де Лиль [28] свел в одно целое данные, научно доказывающие это, а в первой четверти XIX в. французский физик Фурье [20] математически это обработал.

В геологии мы видим проявление Солнечной системы на каждом шагу. Мы связаны с нашим Солнцем, не только с его излучениями, но и пространственно, неразрывно через ионосферу (см. § 95, 96). Мы имеем одно общее электромаг­нитное поле с Солнцем в ионосфере.

В Галаксий Млечного Пути звезды множества Солнечных систем (в каждой одна звезда - солнце - на систему) располагаются друг от Друга на таких рассто­яниях, что можно считать Солнечные системы уединенными мирами звезд. Современный английский астроном Джине образно выразил это так: столкно­вения между ними могут происходить только раз в 6*1015 лет, т.е. фактически никогда, так как мы не знаем ни одного природного явления такой длительно­сти, кроме явлений атомных, а атомы нельзя сравнивать с небесными телами*.

Атомы отвечают микроскопическому разрезу мира, а астрономические те­ла - макроскопическому (см. ч. II, § 120, 218).

В явлениях радиоактивности, в микроскопическом разрезе мира, мы встре­чаемся с порядками, эту величину превышающими. Их научный учет в геологии - дело будущего, может быть близкого.

Говоря здесь о столкновении, я беру этот пример как образное сравнение, отнюдь не придавая ему реального значения, которое ему придавали космого­нические гипотезы для объяснения начала того закономерного строения Кос­моса, которое вскрывается астрофизикой. Но идея о существовании начала вы­двинута только религиозными концепциями, воспринятыми философской мыс­лью. Исходя из научного наблюдения в геологии, как ярко выразил в конце XVIII в. современник В. Гершеля, один из создателей геологии шотландец Д. Геттон (1726-1797 гг.) в Эдинбурге, мы не видим ни начала, ни конца6 [30]. Мы имеем дело с длением в частности, в истории живого вещества с эволюцией

* В теоретических представлениях о делении химических элементов максимальные подсчеты 1928 г. Д. Джинса дают 1017 лет, а Д. Пуля - 1023 лет.

30

в ходе времени органических форм на нашей планете (см. § 199-200), просле­женных эволюцией на протяжении 109 лет, причем никаких признаков ни нача­ла жизни на Земле, ни ее конца мы не видим.

Я буду во всем дальнейшем изложении исходить из геологической вечно­сти, т.е. из безначальности основных наблюдаемых на нашей планете явлений в пределах геологического времени.

Для ученых Дальнего Востока и Индии понятие начала природных явлений не кажется неизбежным. Для них понятие геологически вечного более понятно. Корни его мы видим и у древних эллинов.

§ 13. Роль Солнца на Земле и на всех планетах совершенно исключительная. Мы еще недостаточно глубоко понимаем геологическую связь с нашей цент­ральной звездой и недостаточно ее учитываем.

Оказывается, что наша Солнечная система имеет более сложное строение, чем мы предполагали. Она охвачена огромным газовым облаком [31].

Солнце за последние столетия подвергается все более точному и все более непрерывному наблюдению, и с каждым годом сознание значения его для на­шей Земли все увеличивается. Оно состоит из газа, находящегося на его поверх­ности в непрерывном движении, причем представляется почти несомненным, что в центре Солнца этот газ состоит из одних только атомных ядер. Среди га­зов преобладает водород, и в центре Солнца мы имеем водородный газ, состоя­щий только из ядер водорода - протонов, лишенных электронной оболочки. Этот газ вследствие этого имеет удельный вес - материальную ядерную плот­ность, отсутствующую на нашей планете и равную примерно 85 [32], если отне­сти ее к весу грамма воды при 760 мм и 4°С на нашей планете.

Тел такой плотности на нашей планете не бывает - и вообще на планетах, в их физических полях, она существовать, по-видимому, не может. Это естественные тела внутренности звезд. Для того чтобы понять положение нашего Солнца в ре­альности, достаточно указать, что есть звезды, в которых плотность их ядерного газа равна при том же мериле тысячам и даже, может быть, миллионам.

Энергию Солнца объясняют в настоящее время переходом атомов водоро­да в атомы гелия - радиоактивным синтезом гелия. Что-нибудь вроде этого весьма вероятно. Благодаря этому в течение двух-трех миллиардов лет, кото­рым отвечает наша геологическая история, мы не видим никакого изменения мощности солнечной энергии.

Я не буду останавливаться на связанных с этим теориях и приведу как при­мер одну, кажущуюся возможной. По теоретической схеме немецкого физика Бете (теперь в США), ионизированный водород переходит через ионизирован­ные изотопы углерода (12C-13C), азота (13N-15N), кислорода (15О) с выделением электронов и gamma-лучей в ионизированный гелий (4Не), т.е. в alpha-частицы. Этот про­цесс доходит до атома гелия в течение больше 6,5 млн лет. Бете допускает ка­талитическое действие ядер углерода, производящее этим путем в десятки мил­лионов раз больше энергии, чем ее дает сгорание каменного угля [33].

Эта теория была разработана в последние годы (1941-1942 гг.) проф. Сиднеем Чэпменом [34]. По его теории, этот процесс начинается, когда солнеч­ный газ достигает температуры 20*106 °C и при давлении около 10*109 атм цент­ра Солнца, благодаря горению ядер водорода, длительность которого тысячи миллионов лет. При этом ядра водорода (протоны) переходят в ядра гелия под действием катализатора, которыми являются ядра углерода 12С. Я не буду вхо­дить в подробности этой возможной теории. Читатель может ознакомиться с ней в оригинале.

31

В секунду Солнце теряет этим путем 4 млн т своей массы. Температура его поверхности достигает 6000 °С.



Наша Земля получает только 4,5*10-10 - часть его энергии. Эта маленькая часть равняется далеко немаленькой величине 170*1012 кВт [35].

Кроме атомной энергии, в этой теории надо принимать во внимание энер­гию тяготения, связанную с лучеиспусканием.

Но Солнце дает нашей планете не только тепловую и световую энергию, ее перестраивающую. Мы знаем теперь, что верхняя оболочка (см. § 95) нашей планеты, электромагнитное поле Земли, захватывается материально и реаль­но электромагнитным полем Солнца.

Эта реальная материальная связь показывает, что, помимо того энергетиче­ского значения Солнца, испускаемого им света и тепла, которое известно чело­веку десятки тысяч лет, сознательно с начала палеолита, если не раньше, перед нами стоит конкретно вопрос о значении материальных излучений Солнца в ви­де химических соединений, конкретных тел, значение которых будет только увеличиваться по мере роста научного знания (см. § 1).

§ 14. Помимо света и тепла, все больше выясняется значение электромаг­нитных явлений как на нашей Земле, так и на Солнце. И Солнце и Земля явля­ются сферическими магнитами, причем явна связь этих электромагнитных по­лей с вращением обоих небесных тел вокруг своих осей.

Сейчас мы можем только внешне охватывать это явление, теория которого еще далека от научного ее признания. И основные эмпирические факты еще не установлены. Для обоих небесных тел магнитные полюсы расположены вблизи гравитационных полюсов вращения, но с ними далеко не совпадают и переме­щаются по отношению к ним в течение столетий (по данным И.А. Флемминга [36] из Института Карнеги в США).

Для Солнца северный магнитный полюс отстоит на 4° от полюса вращения. Для Земли это расстояние значительно больше. Оно достигает примерно поряд­ка 11,5°. Перед мощностью электромагнитного поля Солнца электромагнитное поле Земли является несравнимым. Оно выражается в полярных сияниях, не­прерывно связанных с тяготением нашей планеты в ионосфере, на тысячу километров над уровнем геоида, непрерывно существующих в пределах ионо­сферы.

Проявления этих сияний, научное изучение которых было блестяще начато в нашей стране М.В. Ломоносовым, а сейчас сконцентрировано в Скандинавии и отчасти в США, требует с геологической и с геохимической точки зрения бо­лее организованной государственной работы, чем это имеет место сейчас.

Мы не должны забывать, что до сих пор не ясно (что, однако, может быть решено), является ли ядро нашей планеты металлическим телом или же оно яв­ляется электромагнитным полем, связанным с ферромагнетизмом железа или никеля7.

Решить этот вопрос можно только, установив наблюдения над полярными сияниями и над действиями магнитных полей Земли - области ее магнитных по­люсов - над концентрацией ферромагнитной космической пыли и железо-никелевых метеоритов в магнитных полюсах, находящихся на нашей территории. Это одна из задач, которая была поставлена перед войной в Метеоритном ко­митете Академии наук [37].

Солнечный магнетизм прямо не действует на магнитное поле Земли: он для этого недостаточно силен, хотя в сотни раз сильнее магнитного поля Земли. На­рушение состояния магнитного поля Земли, так называемые магнитные бури,

32

всегда сопровождающиеся полярными сияниями, вызываются потоками элект­ризованных частиц из солнечного пространства, сложным образом связанных с солнечным магнетизмом. Самая большая буря в солнечных пятнах наблюдалась от 25 февраля до 5 марта 1942 г. Магнитное поле достигло величины 500 Гс. Дальнейшие наблюдения позволят нам разобраться в этом явлении.



В американской обсерватории на горе Вильсон установлено непрерывное наблюдение за солнечными пятнами в течение больше четверти столетия. Ни одно не превышало этой величины.

§ 15. Выводы геологии не менее важны для планетной астрономии, чем вы­воды этой последней для геологии, ибо Земля есть единственная планета, кото­рую мы можем изучать во всеоружии с той огромной мощностью, которой об­ладает методика современного естествознания. Астроном должен считаться с современными выводами геолога и вносить поправки в свои заключения, кото­рые могут в целом ряде случаев менять коренным образом выводы планетной астрономии. С этой точки зрения одним из главнейших выводов является то, что все главные физические проявления Земли как планеты, например ее тем­пературные и физико-химические условия, связаны не с Солнцем, а с другими космическими силами, среди которых на первом месте стоят: радиоактивный распад атомов и проникающие космические излучения, связанные, как мы уви­дим это дальше, с нашей Галаксией (см. § 19, 20). Эти космические источники сил превышают в своих эффектах влияние звезды (Солнца), спутником которой наша планета является. Температурный режим ее, взятый в целом, коренным образом иной, чем тот, который возникал бы под влиянием Солнца. Не прини­мая этого во внимание, астроном приходит к выводам, явно не отвечающим дей­ствительности. Солнце по своему значению на нашей планете - по данным гео­логии - отнюдь не играет той исключительной роли, которую рисует планет­ный астроном для планет.

Точно так же и другой вывод планетной астрономии противоречит тому, что мы наблюдаем на нашей планете. Это образование атмосфер. Земная ат­мосфера связана не только со всемирным тяготением, т.е. со скоростью отлета, а она биогенного происхождения, связана со скоростью размножения организ­мов, т.е. со скоростью биогенной миграции атомов (см. § 155-157).

Вполне мыслимы такие условия, в которых биогенные газы будут образо­вываться с такой скоростью, что ограничивают проявления скорости отле­та, что мы как раз и наблюдаем на Земле.

Скорость отлета будет определять только высоту атмосферы и ее концент­рацию и вызывать, может быть, больший уход в солнечное пространство лег­ких газов.

§ 16. Общими свойствами всех планет являются следующие:

1. Все планеты являются телами вращения по форме, холодными и тверды­ми в главной своей массе.

2. Все планеты состоят из концентрических оболочек. Можно среди них различить три основных их проявления. Во-первых, наружную - газообразную, заключающую жидкие и твердые тела, кверху переходящую в природный ва­куум (см. § 7, 8). Во-вторых, ниже атмосферы - вещество в твердом состоянии, значительное или преобладающее по массе, состоящее из горных пород и, по-видимому, жидких скоплений (океаны). Это так называемая кора планеты, для Земли - "земная кора". Мне кажется, Джеффрейс [38] первый указал на такое строение всех планет. В-третьих, оболочка, в которой твердое, жидкое и газо­образное состояние химических тел как таковое не проявляется, и вещество

2. В.И. Вернадский 33

третьей оболочки, под большим давлением верхних слоев, находится в особом состоянии, которое только начинает охватываться нашим экспериментом и ко­торое удобно назвать глубинно-планетным состоянием материи8.

Молекулы в нем могут существовать, но кристаллические решетки могут быть и неустойчивы. К сожалению, опыт недостаточно охватил состояние хи­мических соединений при соответствующем глубинам планет давлении. Это од­на из очередных задач физики.

3. Земля с ближайшими к ней планетами Венерой и Марсом выделяются ас­трономами как земные планеты [39]*. Остальные планеты, т.е. Юпитер, Уран, Нептун и Сатурн, называют большими или гигантскими планетами, так как между их размерами и химическим характером и размерами и химическим хара­ктером земных планет существует большой разрыв (табл. 3).

4. Все планеты индивидуально различны. Для земных планет - Венеры, Зе­мли и Марса - достоверными могут считаться следующие эмпирические факты [40]. Венеру иногда называют двойником Земли, так как обе планеты близки по плотности и по размерам (см. табл. 3). Орбита Венеры при движении ее вокруг Солнца приближается к орбите Земли. И только Луна и, случайно, комета или астероид могут приближаться к Земле ближе, чем Венера. Самое близкое ее расстояние от Земли 41,6 млн км.

Сутки Венеры точно не определены до сих пор, но, по-видимому, равны на­шим нескольким неделям. Так как год Венеры равняется 225 наших дней, то в ее году только несколько суток9.

Можно считать весьма вероятным, если не больше, что на Венере есть жизнь, есть живое вещество. Сейчас еще не окончательно решена задача, поставленная шведским ученым Аррениусом (в 1915 г.), о том, что термофильные бактерии, ко­торые сейчас чрезвычайно распространены в арктических местностях нашей Зем­ли и которые там не могут развиваться, приходят на Землю с Венеры10 [41]. Эта работа поставлена в Лаборатории микробиологии Академии наук проф. Б.Л. Иса­ченко по инициативе Биогеохимической лаборатории Академии наук11.

Излучения Венеры, которые могут служить переносчиками, по Аррениусу, достигают Земли в 8 мин, и следует поставить опыты, чтобы убедиться, что спо­ры этих бактерий могут, не разрушаясь ультрафиолетовыми излучениями, вы­держать этот перенос, что теоретически более чем вероятно. Но, больше того, атмосфера Венеры богата угольной кислотой, основным биогенным продук­том, в конце концов, на нашей планете (Адаме и Денхем).

Температура ее лежит в пределах 50-60 °С. Она не имеет проявлений сво­бодного кислорода.

Атмосфера Венеры богата тучами, и астрономы считают более чем вероят­ным, что они состоят из капель воды [42]. Возможно, что угольная кислота яв­ляется преобладающей в ее атмосфере.

Выше этих туч может находиться разреженный кислород, как это свойст­венно верхним слоям разреженной атмосферы Земли, но наша методика сейчас недостаточно чувствительна, для того чтобы его открыть.

Учитывая все вышесказанное, мы можем сказать, что существование мик­робной жизни на Венере более чем вероятно и окончательное решение этого вопроса есть возможная и очередная задача дня12.

Для Марса существование на нем проявлений жизни во мне не возбуждает сомнений. Я оставляю в стороне представления Скиапарелли и Лоуэлля о суще-

* Меркурий и Плутон - малоизученные - оставляются нами в стороне. 34

ствовании на нем организма, аналогичного человеку. Эти представления выхо­дят за пределы точного знания и относятся к области космогонических предста­влений, основанных на том, что Марс будто бы более древняя планета, чем Зе­мля. Все эти представления могут быть нами спокойно оставлены без рассмот­рения, так как не основаны ни на эмпирических фактах, ни на эмпирических обобщениях. Но едва ли можно сомневаться в существовании растительной жизни, связанной с сезонной окраской. Атмосфера Марса заключает воду, прав­да в небольшом количестве, и, соответственно с этим, мы видим у полюсов ее скопления в связи с зимними сезонами. Приполярные места белые, когда на Марсе зима, и буроватые, когда на нем лето. Эти сезонные явления были впер­вые открыты В. Гершелем и связаны с положением полюсов по отношению к Солнцу [43].

Существование атмосферы на Марсе не возбуждает сомнений. Оно было ярко доказано В. Райтом (1924—1926 гг.) путем сравнительного изучения сним­ков далеких земных ландшафтов и ландшафтов Марса в инфракрасном и ульт­рафиолетовом свете [44].

Эти же опыты показали, что атмосфера Марса довольно мощная (учитывая его гравитационную силу, меньшую, чем для Земли). Облака воды на Марсе до­ходят до 19,2 км. Попытки открытия свободного кислорода указывают, что ко­личество его, если он есть, ничтожно. Мы можем заключить из всего вышеука­занного, что на Марсе может быть растительная, по-видимому, бесхлорофилль­ная, жизнь. Углекислота на Марсе не была найдена13.

Земные планеты вращаются вокруг Солнца с гораздо большей скоро­стью, чем большие планеты. Земля вращается со скоростью 28,8 км/с, а Неп­тун - 4,8 км/с.

Они пространственно и физически отделяются от более далеких от Солнца больших планет поясом астероидов, что едва ли является случайным. Астеро­иды, число которых достигает больше полутора тысяч (и постоянно открыва­ются новые), едва ли могут считаться планетами, так как по своей форме они не все являются телами вращения. Астероиды расположены в пространстве меж­ду Марсом и Юпитером, на месте предполагавшейся планеты. Они были откры­ты не случайно. В начале XIX в. в эмпирической формуле Тициуса [45], иногда неправильно приписываемой Боде, было выведено расстояние всех планет от Солнца, принимая положение всех известных тогда планет (не были известны Нептун и Плутон), и было указано, что на месте, где теперь находятся астерои­ды, тогда неизвестные, должна находиться планета. Стали искать и вместо пла­неты нашли пояс астероидов, число которых все увеличивается с каждым го­дом. Размеры астероидов колеблются: от величины малых спутников планет до космической пыли. По-видимому, есть связь их с метеоритами, так как количе­ственно и качественно отражательная способность их близка к метеоритам [46]. Для метеоритов, как мы видели (см. § 2), вероятнее всего их галактическое про­исхождение.

Среди астероидов мы можем различить по их орбитам два типа. Одни свя­заны с Юпитером и могут быть выделены как измененные в своем движении массой этой большой планеты от остальных астероидов. Масса этой большой планеты в 317,1 раза превышает массу Земли.

Можно пока держаться рабочей научной гипотезы, что астероиды являют­ся телами, захваченными Солнцем и Юпитером14. Если эта гипотеза верна, на­до было бы ожидать в этом поясе сгущения космической пыли. Это, по-видимо­му, и наблюдается. Диаметры трех самых больших астероидов: Цереры - 768 км,

2* 35

Весты - 385 км, Юноны - 193 км. Общая их масса равна около 1/900 массы Зем­ли. В связи с таким характером астероидов существует научная рабочая гипоте­за, имеющая прочное эмпирическое обоснование, что идет изменение Солнеч­ной системы в ходе геологического времени, подобно тому как изменяется и на­ша планета.



Ибо, если эта гипотеза верна, то пояс астероидов постоянно растет и мы здесь встречаемся в Солнечной системе не с явлениями, определяемыми только небесной механикой, но с явлениями исторического характера, изменяющими ее устойчивое равновесие, т.е. с тем явлением, которое мы наблюдаем в исто­рии нашей планеты, т.е. в геологии, - ее изменения во времени, как, например, распределение материков и океанов (см. ч. II, § 165-166). Солнечная система не подчиняется целиком только законам небесной механики, но более сложным законам. Мы наблюдаем, как мы увидим (см. § 89), те же явления, например, в отходе Луны от Земли (Гансен) в течение геологического времени. Сейчас мы точно наблюдаем это последнее явление уже в течение больше столетия.

Основное явление в истории астероидов заключается в захвате их из тел Галаксии Солнцем и Юпитером и в превращении их в тела Солнечного про­странства. То же самое мы наблюдаем и по отношению к кометам, тесней­шим образом, по-видимому, связанным с метеоритами, в которых на первое место выступают пыль и газы. Это, вероятно, связано с метеоритами опреде­ленного химического состава. Масса их, связанная с Солнечной системой, по сравнению с массой Солнечной системы невелика. Подобно большинству ме­теоритов они, проходя через Солнечную систему, ею не захватываются и про­ходят небесное пространство, оставляя газообразную и твердую космиче­скую пыль.

Средний радиус больших планет колеблется от 3,89 - Нептун - до 11,26 Юпитер (принимая средний радиус Земли за единицу). Любопытно, что бли­зость размеров, указанная для Венеры и Земли, повторяется для Урана и Неп­туна. Уран имеет радиус 4,19, а Нептун - 3,89.

Открытия последнего времени коренным образом изменили наши предста­вления о гигантских планетах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. Для Юпи­тера были открыты своеобразные спектры поглощения еще в XIX в. Хиггинсом [47], при первом приложении спектроскопа к изучению небесных светил.

Доктор Слайфер в обсерватории Флагстафф в Аризоне изучил эти спектры далеко в инфракрасной части [48] и открыл целый ряд новых спектров. Но только в 1932 г. немецкий ученый Р. Вильдт разобрался в них, исходя сперва из теоретических соображений, а затем проверив их опытным путем. Он доказал, что спектры поглощения этих планет, которые давно наблюдались, но предста­вляли загадку, соответствуют для этих планет: для всех - метану, а для Юпите­ра и Сатурна сверх того - аммиаку.

Нельзя не отметить, что и здесь мы наблюдаем как раз такие газы, которые на нашей Земле всегда биогенны,

После Вильдта, пользуясь более мощной аппаратурой обсерватории горы Вильсон в Америке, доктор Денхем показал, что количество аммиака в атмо­сфере Юпитера равняется слою в 10 м чистого аммиака.

Строение этих планет, давление газов на которых колоссально, недоступно нашему эксперименту. Под влиянием этого давления при низкой температуре горные породы состоят в значительной мере из твердых газов, согласно рабо­чей научной гипотезе Джеффрейса. Это, конечно, первое схематическое при­ближение к реальности.

36

Давление газовой атмосферы Юпитера на твердые породы Юпитера, состо­ящие из льда метана и аммиака, в миллионы раз больше давления атмосферы Земли на земную кору [49].



Вильдт показал, что при этом давлении водород и гелий должны тоже пре­вращаться в твердые тела. Удельный вес больших планет, отнесенный к воде при 760 мм давления и 4°C, равен соответственно: для Юпитера, Сатурна, Ура­на и Нептуна — 1,34; 0,71; 1,27; 1,58. В общем это не противоречит представле­нию, что твердые метан и аммиак и их соединения играют большую роль, но, однако, только для Сатурна (удельный вес - 0,71, т.е. почти половина средней плотности Солнца, которое состоит из газообразного вещества) эти соединения могут господствовать. Очень интересно с этой точки зрения изучение твердых химических соединений аммония и метана; мне кажется, эта область химии еще совершенно не разработана. Атмосфера Юпитера дает нам явления, которые еще во многом не разобраны. Мощность газового слоя его атмосферы достига­ет немногих сотен километров. По-видимому, в них находятся жидкий и твер­дый водород и гелий (как у нас снег)* [50].

§ 17. В геологических процессах, несомненно, очень большую роль играет Лу­на, единственный спутник нашей Земли - из всех небесных светил, кроме, может быть, Солнца, наиболее изученная. Средний радиус ее равняется 0,27 среднего ра­диуса Земли. Диаметр Луны - 3476 км, примерно - расстояние от Москвы до Том­ска. Поверхность Луны - 37 965 499 км2. Территория СССР превышает половину всей поверхности Луны. Масса ее по сравнению с Землей равняется 0,0123. Ско­рость отлета (ускользания) 2,4 км/с (скорость отлета для Земли 11,36 км/с).

При этих условиях и при максимальной температуре, которая на Луне на­блюдалась, +120°С, пары воды не могут на ней удержаться, а угольная кислота сохраняется. Но признаков атмосферы на ней нет.

Оставляя в стороне космогонические представления и пытаясь держаться исключительно в области научных эмпирических фактов и таких же обобще­ний, два явления должны быть нами приняты во внимание.

Во-первых, тот факт, что Луна постепенно отходит в течение геологическо­го времени от нашей планеты, к которой она обращена всегда одной и той же стороной, что, вероятно, бывало не всегда и что объясняется тем торможением, которое оказала наша планета на Луну.

Реальное геологическое значение имеет ее влияние на приливы и отливы нашего Океана, по-видимому, не безразличные и для газовой оболочки Земли. Приливы и отливы водной массы Земли, в которых лунный тормоз играет боль­шую роль, чем такое же влияние Солнца, в их геологическом значении все еще далеко не учтены.

Во-вторых, несомненно, два миллиарда лет назад, в доступном нам крипто­зое, когда Луна была гораздо ближе к нам, чем теперь, что можно точно вычис­лить, длина суток, дни и ночи были совершенно иные, много короче, чем те­перь, что должно было отражаться на всех без исключения геологических про­цессах биосферы. Это должно было сильно проявляться еще и в кембрии и, ве­роятно, играть огромную роль в эволюции живого вещества нашей планеты.

Под влиянием приливного лунного трения происходит замедление враще­ния Земли вокруг своей оси, т.е. изменение длины суток и удаление Луны от Земли.

Надо иметь в виду, что газообразный водород на нашей планете частью биогенного, частью ра­диоактивного происхождения [51], а гелий выделяется при распаде радиоактивных элементов, жадно по­глощаемых живым веществом.

37

Таблица 3



Постоянные планет [39]

Планета


а


М


G


V


Д


C/Ma2


Луна


0,273


0,01226


0,1645


0,212


3,33


0,397


Меркурий


0,403


0,034


0,2093


0,290


2,86


-


Венера


0,989


0,820


0,8383


0,910


4,86


-


Земля


1,000


1,000


1,0000


1,000


5,52


0,3345


Марс


0,538


310,081


0,3717


0,447


3,84


0,359


Юпитер


11,26


97,1


2,501


5,32


1,30


0,241


Сатурн


9,45


15,02


1,064


3,17


0,69


0,935


Уран


4,19


14,74


0,840


1,88


1,10


0,236


Нептун


3,89


17,27


1,141


2,12


1,62


0,241


Примечание. а - экв. радиус (за единицу принят радиус Земли 6378,388 км); М — масса в единицах массы Земли, равной 5,966 * 1027 г, G - ускорение силы тяжести (единица 980,60 см/с2); V- скорость ускользания (единица 11,188 км/с); Д- средняя плотность (единица 1 г/см3); С - момент инерции.

Существуют научные гипотезы, которые допускают, что отход Луны от Зе­мли связан с тем, что Луна и Земля составляли прежде или одно и то же тело, или Земля являлась двойной планетой - "звездой". Последнее может быть связа­но с тем, что Земля отличается от всех планет большим удельным весом, что указывает на важную особенность ее химического состава.

Если мы посмотрим на табл. 3, то увидим, что Луна по своей плотности (3,33) принадлежит к земным планетам, и если не принимать во внимание Мер­курий, положение которого неясно и плотность 2,86*, то плотность гигантских планет резко отделяет их от планет, связанных с Землей.

Характер пород Луны отвечает нашим вулканическим породам. К сожале­нию, вопрос о горных породах Луны, изучаемый в двух научных центрах - в Ва­шингтоне (в геофизической лаборатории Карнеги) и в Медоне (во Франции), не­достаточно еще изучен. Это одна из задач, которая должна быть поставлена на­шими советскими астрономами и геологами. Об этом мечтал покойный акаде­мик А.П. Павлов15.

Породы Луны непрерывно разрушаются и превращаются в пыль, может быть, под влиянием бомбардировки метеоритами, "падающими звездами", ко­метами, космической пылью и т.п.

Едва ли можно сомневаться, что по мере того как геологические процессы будут глубоко изучаться, их не земной только, но и планетный характер будет выявляться все с большей резкостью. Но и теперь связь Земли с Солнечной си­стемой проявляется в геологии на каждом шагу. Мы знаем, что в Солнечной си­стеме, в том числе и на нашей планете, непрерывно идет обмен, материальный и энергетический, со всем окружающим, и едва ли можно упускать из виду, что кометы и метеориты дали начало астероидам и кометам Солнечной системы (см. § 16), т.е. изменили ее состав.

В строении нашей планеты и всех других планет мы должны учитывать еще то, что связь наша с Солнцем гораздо более реальна, чем связь с Юпитером. Но едва ли можно отрицать значение и для нас астероидов, все растущих в количе­стве, т.е. в массе. Значение их, по-видимому, увеличилось в ходе геологическо­го времени.

* Эта плотность приближает его к земным планетам.

38

Роль Юпитера в их захвате становится все значительнее. Данные для Плу­тона не даются (см. табл. 3), так как они недостаточно еще установлены. Орби­та его эксцентрична и пересекает орбиту Нептуна. Это вызвало предположе­ние, что он был прежде вторым спутником Нептуна (Литтльтон). В таком слу­чае по аналогии с Меркурием масса его должна была бы быть намного меньше массы Нептуна.



ПРИМЕЧАНИЯ

1. Вернадский В. (Ред.) Метеоритика. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. Вып. I. С. 4-7; Он же // Пробл. Арктики. 1941. № 5. С. 55-64.

2. Hess V. Die lonisierungbilanz der Atmosphaere Gerland's Beitr // Z. Geophysik. 1933. Bd. 2. S. 95-152; Hess V., Steinmaurer R. Solar Activity and Cosmic Rays // Nature. 1933. Vol. 132. P. 601-602.

3. Baade W., Zwicky F. // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1934. Vol. 20. P. 250-263; Phys. Rev. 1934. Vol. 46. P. 76.

4. Science News Lett. 1942. Nov. 21. P. 323; Whipple L. // Sci. Month. 1943. Jan. P. 91.

5. Rossi В., Greisen K. // Rev. Mod. Phys. 1941. Vol. 13, N 4. P. 240.

6. Вернадский В. Парагенезис химических элементов в земной коре // Дневник XII Съез­да русских естествоиспытателей и врачей (1909-1910). М., 1910. С. 73-91; Очерки и речи. 1922. Т. 1. С. 60-90; La Geochemie. Paris, 1924. P. 355; Очерки геохимии. 4-е изд. М., 1934. С. 48 и сл.; О рассеянии химических элементов // Отчет о деятельности Академии наук за 1926 г. Л., 1927. С. 1-15 (и отдельная книжка); Rev. gen. sci. 1927. Vol. 38, N 12. P. 366-372.

7. Все свои работы Гершель помещал в "Philos. Trans". Полное собрание издано в 1912 г.: Scientific Papers of Sir F. W. Herschel. L., 1912.

8. Каролина Гершель (С. Herschel) не только вела и записывала наблюдения, но и произ­водила вычисления. Ею составлены: 1) A catalogue of 561 stars; 2) A general Index of reference to every observation of star inserted in the British Catalogue (1798). Биография К. Гершель написана ее племянником John Herschel (сыном Вильяма Гершеля), который был также крупным ас­трономом: Memoires and correspondence of Caroline Herschel. L., 1876.

9. См., например: Стремген Э., Стремген Б. Астрономия. М.: ОГИЗ, 1941 (пер с нем.: Lehrbuch der Astronomie von Dr. Elis Stromgen und Dr. Bengt Stromgen. B. 1933).

10. Study E. II Arch. Math. und Phys. 1914. Bd. 21; Вернадский В. Проблемы биогеохимии. IV. О правизне и левизне. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 15 с.

11. Einstein A. // Ann. Phys. 1905. Bd. 17. S. 891-921; Die Grundlagen der allgemeinen Relativitatstheorie. Leipzig, 1916.

12. Schwinner R. Lehrbuch der physikalischen Geologie. 1936. S. 11.

13. Searses, Joyner // Astrophys. J. 1928. Vol. 67.

14. Фесенков В.Г. // Докл. АН СССР. 1940. Т. 29, № 4. С. 292.

15. Schwinner R. Op. cit. P. И.

16. Предисловие Д.И. Менделеева к книге Мона "Метеорология". СПб., 1876. С. 10, 16.

17. См.: Science News Lett. 1941. Nov. 1. P. 283.

18. О NaH в космическом пространстве см.: Pankhurst В., Pearce R. II Nature. 1942. Vol. 149. P. 612.

19. Stebbins J., Huffer C., Whitfford A. II Astrophys. J. 1941. Vol. 94. P. 215-225.

20. Schwinner R. Op. cit. S. 31.

21. Ibid. S. 32.

22. Saha Megnad. Uber ein neues Schema fur den Atomaufbau // Phys. Z. 1927. Bd. 28. S. 469-479.

23. Science News Lett. 1941. Nov. 1. P. 283.

24. Aitken. Leadl. 1941. N 148. Astron. Soc. of the Pacific.

25. Фридман А. Мир как пространство и время. 1923.

26. Hubble E. // Sci. Month. 1942. Apv.

27. Вернадский В. Проблемы биогеохимии. IV. О правизне и левизне. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940. С. 15.

28. Rome de Lisle. L'action du feu central demontree nulle a la surface du globe. 2 ed. P., 1781 (1 ed., 1779).

39

29. Fourrier Ch. Memoires sur les temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires // Mem. Acad. 1827. N 7; Sur la chaleur rayonnante // Ann. chim. phys. 1817, N 4.



30. Вся "Theory of the Earth" (T. 2, 1796) J. Huttona проникнута этой идеей. Ч. Ляйель (1797-1875) ссылается на них в первых изданиях своей книги "Principles of geology" (2nd ed. L., 1832. P. 72); B.B. Белоусов (Природа. 1938. № 7/8. С. 160) указывает: «В последней части "Те­ории Земли" Геттон подводит итоги своему исследованию, давая результатам его чрезвычай­но широкое философское обобщение. В экономике природы мы не находим ни следов нача­ла, ни признаков конца, - как формулировал Геттон свой основной вывод». По-английски это выражено так: "We find no vestige of a beginning - no prospect of and end".

31. Stebbins J., Huffer C., Whitford A. Op. cit.

32. Chapman S. II Nature. 1941. Vol. 147. P. 793.

33. Bethe H., Blanch G., Lawson A. The internal temperature - density distribution of the Sun // Phys. Rev. 1940. Vol. 59.

34. Chapman S. II J. Inst. Electr. Engr. 1941. Nov. Vol. 88, N 11, pt 1.

35. Энергия Солнца на поверхности Земли 170*1012 кВт (Швиннер?).

36. Флемминг И. (Институт Карнеги) см.: Science News Lett. 1942. P. 183.

37. Вернадский В. // Пробл. Арктики. 1941. № 5. С. 55-64.

38. Jeffreys H. The Earth. 2nd ed. Cambridge, 1929.

39. Wildt R. // Proc. Amer. Philos. Soc. 1939. Vol. 81, N 2. Перевод: Астроном. журн. 1940. Т. 17, вып. 5. С. 81.

40. Spencer H.J. Life on other Worlds. N.Y., 1940. P. 177f.

41. Егорова A. // Докл. АН СССР. 1938. Т. 19, № 8. С. 647. Arrhenius S. // Z. anorgan. Chem., 1915.

42. Spencer H.J. Op. cit. P. 193.

43. Ibid. P. 205.

44. Ibid. P. 229; Wright W. Photographs of Mars made w. light of differ colors // Publ. Astron. Soc. Pacific. 1924. Vol. 36.

45. О Тициусе см.: Wolf. Handbuch der Astronomie. Z., 1893. II. S. 454.

46. Кринов ЕЛ. // Докл. АН СССР, 1938. Т. 20. С.269.

47. Huggins см.: Spencer H.J. Op. cit. P. 160.

48. Spencer H.J. Op. cit. P. 160; Slipher E. The surface of Mars // Telescope. 1940. Sept.-Oct.

49. Wildt R. Op. cit.



50. Spencer H.J. Op. cit. P. 158.

51. Лебедев А.Ф. Исследование хемосинтеза у Bacillus Hydrogenes. Одесса, 1910.
скачать файл



Смотрите также:
Материальные и энергетические проявления Галаксии в биосфере. Проникающие космические излучения (§ 1). Работа В. Гершеля Галаксии, звездные острова Гер­шеля, правые и левые спиральные туманности
648.74kb.
Откуда суть пошли левые радикалы на земли советской
146.25kb.
Спиральные артериолы терминальных бронхиол крыс самцов
21.7kb.
Зимние Олимпийские игры 2014
28.64kb.
Ю. А. Алюшин энергетические основы механики
72.81kb.
]. Эта связь прослеживается даже в названиях: баллистические ракеты, "Звёздные войны", Большой взрыв
121.39kb.
Приходовская т. М
2782.37kb.
На основании анализа современной политической и экономической ситуации в мире делается вывод о необходимости немедленного снятия запрета на бестопливные энергетические технологии
174.14kb.
Видеть ауру у эзотериков считается вроде как первичной и обязательной ступенью мастерства
83.08kb.
Теоретический анализ возможностей метода фазового контраста цернике для жесткого рентгеновского излучения
218.1kb.
Памятка для лиц, замещающих должности
215.98kb.
«Выборгский район» Ленинградской области Государственный природный заказник «Березовые острова»
268.95kb.