Страница:
Это означает, что общий центр гравитации расположен (если мы рассматриваем Луну на ее среднем расстоянии от Земли) в 4746 километрах от центра Земли и в 379 658 километрах от центра Луны. Общий центр гравитации находится, таким образом, в 1632 километрах ниже поверхности Земли на стороне, обращенной к Луне.
В то время как Луна описывает большой эллипс вокруг общего центра гравитации каждые 27,3 дня, центр Земли описывает гораздо меньший эллипс вокруг него в эти же самые 27,3 дня. Два тела движутся таким образом, что центр Луны и центр Земли всегда остаются на точно противоположных сторонах общего центра гравитации.
Когда Луна и Земля каждая удлиняют свой период вращения вследствие эффекта приливо-отливного трения, каждая теряет угловой момент вращения. В соответствии с законом сохранения углового момента, каждая должна приобрести угловой момент, связанный с ее обращением вокруг центра гравитации, с полной компенсацией потери углового момента, связанного с вращением вокруг своей оси. Таким образом возрастает угловой момент вращения Земли и Луны вокруг общего центра, вынуждающий их двигаться дальше от него.
Другими словами, когда либо Земля, либо Луна, либо та и другая увеличивают периоды своего вращения, они удаляются друг от друга, сохраняя общий угловой момент системы Земля-Луна неизменным.
В далеком прошлом, когда Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, а Луна еще не замедлилась до точки гравитационного замыкания, они были ближе друг к другу. И если угловой момент собственного вращения у них был больше, то угловой момент вращения вокруг общего центра был меньше. Когда Луна и Земля были ближе друг к другу, они обходили друг друга по кругу, конечно, за меньшее время.
Таким образом, 400 миллионов лет назад, когда день на Земле длился только 21,9 часа, расстояние от центра Луны до центра Земли составляло только 90 процентов нынешнего. Луна была в 370 000 километрах от Земли. Если бы мы продолжили и далее наш расчет назад, то получилось бы, что 4,6 миллиарда лет назад, когда Земля только что сформировалась, Луна была в 217 000 километрах от Земли, или немного дальше половины ее нынешнего положения.
Расчет небезупречен, потому что, когда Луна оказывается ближе к Земле (если мы смотрим назад по времени), приливо-отливный эффект при прочих равных проявляется сильнее. Есть определенные шансы на то, что в ранние периоды существования Земли Луна была еще ближе, быть может, даже на расстоянии порядка 40 000 километров.
Заглядывая в будущее сейчас, когда период вращения Земли растет, можно сказать, что Земля и Луна будут медленно отдаляться. Луна медленно по спирали движется прочь от Земли. Каждый оборот вокруг Земли увеличивает среднее расстояние между ними приблизительно на 2,5 миллиметра.
Вращение Луны будет замедляться очень постепенно, так что оно будет продолжать соответствовать увеличивающейся длительности месяца. Со временем, когда период вращения Земли, продолжая удлиняться, достигнет точки, когда и Земля навсегда обратится одной стороной к Луне, последняя отступит настолько, что месяц будет длиться 47 дней. В то же время и период собственного вращения Луны будет 47 дней, так же как и у Земли. Два тела будут вращаться, как гантель, жестко скрепленные стержнем. Центры Земли и Луны будут находиться тогда на расстоянии 480 000 километров.
Когда оба тела будут подходить все ближе и ближе друг к другу, приливо-отливные эффекты будут усиливаться, как куб уменьшающегося расстояния. Ко времени, когда Землю и Луну будет разделять расстояние (от центра до центра) около 15 500 километров, между двумя их поверхностями останется лишь 7400 километров, приливо-отливный эффект Луны на Землю будет в 15 000 раз сильнее, чем сейчас. Но приливо-отливный эффект Земли на Луну будет все же почти в 500 000 сильнее, чем приливо-отливный эффект Луны на Землю сегодня.
Тогда приливо-отливное притяжение Луны к Земле будет столь сильным, что Луна будет просто разорвана на части и разломится на куски. Лунные осколки как результат дальнейших столкновений (и последующего разламывания) распространятся по лунной орбите, и Земля окажется опоясанной кольцом, как Сатурн, только намного более ярким и плотным.
А что станет с Землей, когда все это будет происходить?
Когда Луна подойдет к Земле, ее приливо-отливный эффект колоссально возрастет. Земля не подвергнется опасности разлома, поскольку приливо-отливный эффект на нее будет значительно меньше, чем ее приливо-отливный эффект на Луну. Кроме того, сильное гравитационное поле Земли будет более эффективно удерживать ее целостность, сопротивляясь приливоотливному эффекту; другое дело с Луной. И, конечно, как только Луна расколется и гравитационное поле ее фрагментов распределится вокруг Земли, приливо-отливный эффект станет намного меньше.
Однако именно перед расколом Луны приливы и отливы на Земле станут такими огромными, что океан, поднятый на несколько километров, будет полностью окатывать континенты. Поскольку период вращения Земли в этих условиях сближения с Луной может оказаться 10 часов, приливы и отливы будут повторяться каждые пять часов.
Не представляется возможным, что суша или море при подобных условиях будут достаточно стабильны, чтобы поддерживать что-либо, кроме высокоприспособленных форм жизни, скорее всего, очень простых по структуре.
Разумеется, можно предположить, что люди, если в ту пору они еще будут существовать, сумеют развить подземную цивилизацию ко времени подхода Луны (это, несомненно, будет очень медленное приближение, и она не подойдет врасплох). Однако это не спасет их, поскольку при подобном приливо-отливном воздействии трещащий по всем швам земной шар будут сотрясать постоянные землетрясения.
Однако нет нужды волноваться по поводу судьбы Земли при приближении Луны, поскольку Земля станет необитаемой задолго до этого.
Давайте вернемся к модели Земли и Луны, вращающихся друг с другом, как гантель, с периодом обращения 47 дней. Мы увидим, что Земля уже мертва. Представьте себе, что поверхность Земли находится под лучами Солнца 47 дней: температура поднимется до такого уровня, что можно кипятить воду. Представьте себе поверхность Земли, погруженную на 47 дней в темноту: температура станет антарктической.
Полярные области будут открыты солнечной радиации даже более, чем на 47 дней за один цикл, но это Солнцу, находящемуся низко над горизонтом. На медленно вращающейся Земле тропические области будут под лучами тропического Солнца 47 дней – существенная разница.
Крайние значения температур, несомненно, сделают Землю непригодной для большинства форм жизни. По крайней мере, она будет необитаемой на поверхности, хотя мы можем себе представить, что люди создадут подземную цивилизацию, о чем я упомянул ранее.
И все же не стоит тревожиться и о гантельном вращении системы Земля-Луна, поскольку, как ни странно, этого никогда не случится.
Если день на Земле увеличивается на 1 секунду каждые 62 500 миллионов лет, то через 7 миллиардов лет, в течение которых Солнце будет оставаться в главной последовательности, день наберет около 31 часа и станет продолжительностью 2,3 современного дня. Однако Луна за это время отдалится и ее приливо-отливный эффект уменьшится, так что будет справедливо сказать, что по истечении 7 миллиардов лет день на Земле будет примерно в два раза длиннее, чем сейчас.
Так что никак невозможно, чтобы день удлинился настолько, что Земля станет вращаться с Луной, как гантель, не говоря уже о том, что обе они начнут сближаться по спирали, чтобы построить великолепное кольцо. Задолго до того как случится нечто подобное, Солнце раздуется в красный гигант и равным образом разрушит и Землю, и Луну.
Отсюда следует, что Земля будет оставаться обитаемой, что же касается периода ее вращения, то пока она существовала бы с удвоенной продолжительностью дня, крайние значения температуры днем и ночью отличались бы больше, чем сейчас, и были бы несколько некомфортными.
Однако человечество, несомненно, покинет планету к тому времени (предполагая, что оно переживет эти миллиарды лет), и именно раздувающееся Солнце прогонит его от себя, а не замедляющееся вращение.
Может ли при отсутствии вторжения инородного тела иметь место катастрофа, которая коренится в самой Земле? Например, не может ли планета вдруг неожиданно взорваться? Или не может ли она расколоться надвое? Или, быть может, ее целостность окажется каким-то образом настолько радикально ослаблена, что это приведет к катастрофе третьего класса, положив конец Земле как обитаемому миру? В конце концов, Земля очень горячее тело, только ее поверхность холодная.
Первоначальным источником тепла была кинетическая энергия малых тел, которые 4,6 миллиарда лет назад сбились вместе, образовав Землю. Кинетическая энергия преобразовалась в тепло, достаточное, чтобы расплавить внутренность. И с тех пор, за миллиарды лет, Земля не остыла. Причиной тому – внешние слои камня, которые являются хорошим изолятором и плохо проводят тепло. Поэтому из Земли в окружающее пространство просачивается лишь сравнительно небольшое количество тепла.
Разумеется, некоторое количество тепла просачивается, так как нет совершенных изоляторов; несмотря на это, никакого охлаждения не происходит. Во внешних слоях Земли существуют определенные виды атомов, являющиеся радиоактивными. Четыре из них особенно важны: уран-238, уран-235, торий-232 и калий-40. Их распад идет очень медленно, после миллиардов лет существования Земли некоторые из этих элементов существуют практически в первозданном виде. Конечно, большая часть урана-235 и калия-40 в настоящий момент уже распалась, но распалась только половина ура-на-238 и только пятая часть тория-232.
Энергия преобразуется в тепло, и хотя количество тепла, произведенного одним-единственным атомом, незначительно, общее количество тепла, произведенного большим количеством распадающихся атомов, почти соответствует количеству тепла, теряемого недрами Земли. Следовательно, Земля скорее слегка набирает тепло, чем теряет.
А не может ли случиться так, что агрессивно горячие недра (а по некоторым оценкам температура в центре Земли достигает 26 000 по Цельсию) создадут такую расширяющую силу, которая, словно огромная планетарная бомба, взорвет холодную кору, оставив только пояс астероидов на месте, где когда-то находилась Земля?
Собственно говоря, такой поворот событий вполне возможен, так как между орбитами Марса и Юпитера уже имеется астероидный пояс. Откуда он взялся? Когда в 1802 году немецкий астроном Генрих В. М. Олберс (1754—1840) открыл второй астероид – Паллас, он тут же сделал предположение, что оба астероида Церера и Паллас – маленькие обломки большой планеты, которая когда-то двигалась по орбите между Марсом и Юпитером и взорвалась. Теперь, когда мы знаем, что существуют десятки тысяч астероидов, большинство которых в поперечнике не более двух километров, эта мысль выглядит еще более правдоподобной.
Представляется, что есть еще одно свидетельство по этой части. Дело в том, что 90 процентов метеоритов, которые достигают поверхности Земли (и которые, как считают, приходят из астероидного пояса), – это каменные метеориты, и 10 процентов – железо-никелевые. Это вызывает предположение, что они представляют собой обломки планеты с железо-никелевой сердцевиной и каменной мантией вокруг нее. У Земли такая сердцевина составляет примерно 17 процентов объема всей планеты. Марс несколько менее плотен, чем Земля, и, следовательно, должен иметь сердцевину (более плотную часть планеты) в пропорции, меньшей к общему объему, чем у Земли. Если взорвавшаяся планета была похожа на Марс, это объясняет соотношение каменных и железо-никелевых метеоритов.
Есть даже процента два каменных метеоритов – «углеродистых хондритов», которые содержат значительное количество легких элементов – даже воду и органические соединения. Их можно рассматривать как возникшие в самой внешней части коры взорвавшейся планеты. И все же, как ни убедительно звучит теория взрывного происхождения астероидов, она не принята астрономами. Наибольшая оценка общей массы астероидов определяет ее как примерно 1/10 массы Луны. Если бы все астероиды были единым телом, диаметр его был бы приблизительно 1600 километров. А чем меньше тело, тем меньше тепла в его центре и тем меньше причин мы найдем для того, чтобы оно взорвалось. Представляется крайне маловероятным, чтобы тело, имеющее размеры всего лишь со средний астероид, могло взорваться.
Представляется гораздо более вероятным, что когда Юпитер рос, он был настолько эффективен в захвате дополнительной массы, находящейся по соседству (благодаря своей уже достаточно большой массе), что оставил очень мало от того, что теперь называется поясом астероидов, для накопления в планету. Действительно, он оставил так мало, что Марс уже не смог вырасти таким большим, как Земля или Венера. Просто не осталось в наличии достаточно материи.
Возможно также, что астероидная материя была слишком мала по массе и создавала слишком слабое гравитационное поле для того, чтобы собраться в единую планету, особенно потому, что этому противодействовало приливо-отливное воздействие гравитационного поля Юпитера. Вместо этого могли сформироваться несколько умеренных размеров астероидов, а столкновения между ними могли превратить в порошок несколько более мелких объектов.
Короче, теперь большинство исследователей сошлось на том, что астероиды не продукт взорвавшейся планеты, а материалы планеты, которая так и не сформировалась.
Поскольку в космосе между Марсом и Юпитером не было взорвавшейся планеты, у нас меньше оснований полагать, что какая-нибудь другая планета взорвется. Более того, не следует недооценивать силу гравитации. У объекта размером с Землю гравитационное поле доминирует. Расширительное влияние внутреннего тепла далеко не достаточно для того, чтобы преодолеть силу гравитации, направленную внутрь.
Стоит поинтересоваться, не поднимет ли радиоактивный распад атомов температуру выше опасного уровня? Что касается взрыва, то тут опасаться нечего. Если температура повысится настолько, что расплавит Землю, планета лишится существующей атмосферы и океанов, но остальная ее часть продолжит вращаться как огромная капля, все еще удерживаемая в целостности благодаря своей гравитации. (Гигантская планета Юпитер, как сейчас полагают, является как раз такой вращающейся каплей с температурой в центре порядка 54 000 градусов по Цельсию, однако гравитационное поле Юпитера в 318 раз сильнее, чем у Земли.) Разумеется, если бы Земля стала достаточно горячей, чтобы расплавить всю планету, кору и все прочее, это было бы настоящей катастрофой третьего класса. О взрыве тут и говорить нечего.
Однако это тоже вряд ли случится. Естественная радиоактивность Земли непрерывно падает. Сейчас она меньше половины той, что была в начале истории планеты. Если планета не расплавилась за первые миллиарды лет своей жизни, она не расплавится и сейчас. И даже если температура Земли возрастает в течение всего периода ее существования в постоянно уменьшающемся темпе и пока не преуспела в расплавлении коры, но все еще работает над этой задачей, температура будет подниматься настолько медленно, что предоставит человечеству много времени, чтобы оставить планету.
Более вероятно, что тепло недр Земли, в самом лучшем случае, поддерживает самое себя, и, если радиоактивность планеты продолжит падать, может начаться очень медленная потеря тепла. Мы даже можем предположить, что в очень далеком будущем Земля станет совершенно холодной.
Воздействует ли это на жизнь таким образом, что можно будет посчитать это катастрофой? Что касается температуры поверхности Земли, несомненно, такого воздействия не будет. Почти все тепло нашей поверхности поступает от Солнца. Если Солнце погаснет, температура поверхности Земли станет намного ниже, чем в Антарктике, а тепло недр будет оказывать лишь незначительное смягчающее действие. С другой стороны, если температура недр упадет до нуля, но Солнце не погаснет, то мы, что касается температуры поверхности, не заметим разницы. Тем не менее внутреннее тепло Земли связано с энергией распада атомов, с которой люди знакомы. Не окажется ли потеря его в какой-то степени катастрофичной, даже если Солнце не погаснет?
Это вопрос, над которым не надо ломать голову. Он никогда не встанет. Спад радиоактивности и потеря тепла продолжатся с такой малой скоростью, что ко времени, когда Солнце покинет главную последовательность, внутри Земля наверняка останется почти таким же горячим телом, как и сейчас.
Основной частью многих мифов является рассказ о мировых бедствиях, которые ведут к уничтожению всей или почти всей жизни. Очень вероятно, что они родились из бедствий меньших размеров, а потом преувеличились в памяти и были еще больше преувеличены в легенде.
Например, самые ранние цивилизации возникли в долинах рек, а долины рек иногда подвергаются сильным наводнениям. Особенно бедственное наводнение, которое смыло весь район, с которым люди были знакомы (а люди ранних цивилизаций имели ограниченное представление о протяженности Земли), могло показаться им гибелью мира.
Древние шумеры, которые проживали в долинах Тигра и Евфрата, там, где теперь Ирак, по-видимому, подверглись особенно страшному наводнению около 2800 года до н. э. Оно произвело на них такое сильное впечатление и так потрясло их мир, что последующие события они датировали, как «до Потопа» и «после Потопа».
В конце концов шумерская легенда о Потопе выросла в то, что содержится в первом известном миру эпическом произведении: «Сказании о Гильгамеше», властителе шумерского города Урук. В своих приключениях он сталкивается с Ут-Напиштим, семья которого одна спаслась от Потопа на большом корабле, построенном им самим.
Эпос был популярен и распространился за пределы шумерской культуры и сохранился у наследников шумеров, которые продолжали жить в долинах Тигра и Евфрата. Он достиг иудеев и, возможно, греков, и те, и другие включили историю о Потопе в свои мифы о возникновении Земли. Версия, лучше всего известная на Западе, библейская история, изложенная в главах 6-9 Книги Бытия. Рассказ о Ное и ковчеге слишком хорошо известен, чтобы стоило его здесь пересказывать.
В течение многих веков события Библии были приняты почти всеми евреями и христианами как божественное откровение и, следовательно, как незыблемая истина. Словом, предполагалось, что в третьем тысячелетии до н. э. был всемирный потоп, который уничтожил практически всю жизнь на суше.
Это расположило ученых считать, что различные свидетельства изменений, которые они обнаружили в коре Земли, являются результатом резких катаклизмов планетарного Потопа. Когда оказалось, что Потопа недостаточно, чтобы объяснить все изменения, возникло искушение предположить, что периодически происходили другие катастрофы. Убеждение в этом получило название «катастрофизм"(Или, как принято в российской науке, „Теория катастроф“.).
Соответствующее объяснение ископаемых остатков вымерших видов и разработка теории эволюции были задержаны существованием катастрофизма. Швейцарский натуралист Шарль Бонне (1720—1793) придерживался, например, взгляда, что окаменелые ископаемые являются остатками вымерших видов, которые погибли в результате той или иной планетарной катастрофы, периодически происходившей в мире. Ноев Потоп был лишь самой последней из них. После всякой катастрофы семена или другие остатки жизни, существовавшей до катастрофы, развивались в новые, более высокие формы. Словом, будто Земля была грифельной доской, а жизнь – сообщением, которое то и дело стирали и переписывали.
Такой взгляд был принят и французским анатомом Байроном Жоржем Кювье (1749—1832), который решил, что четыре катастрофы, в том числе последняя – Потоп, объясняют все ископаемые находки. Но их находили все больше и больше, и нужно было все больше и больше катастроф, чтобы разобраться с одними и подготовить почву для других. В 1849 году ученик Кювье Альсид д'Орбиньи (1802—1857) решил, что требуется не меньше двадцати семи катастроф.
Д'Орбиньи был последним вздохом катастрофизма. Действительно, по мере того как все больше и больше обнаруживали ископаемых останков и история прошлого жизни вырисовывалась все более детально, стало ясно, что не было катастроф типа Бонне-Кювье.
Бедствия в истории Земли были не раз, и, как мы увидим, жизнь испытывала на себе их драматические последствия, но не было такой катастрофы, чтобы положить конец всей жизни и заставить ее начаться снова. Не имеет значения, где провести черту и сказать: «Вот катастрофа»; всегда можно найти большое количество видов, которые проживали в этот период без изменений и без какого-либо воздействия на них.
Жизнь, без сомнения, непрерывна, и ни в какое время, с тех пор как она появилась свыше трех миллиардов лет назад, не было какого-нибудь четкого знака полного ее прерывания. В любой момент за весь этот период Земля, как представляется, была в изобилии заполнена живущими созданиями.
В 1859 году, лишь десять лет спустя после заявления д'Орбиньи, английский натуралист Чарлз Роберт Дарвин (1809—1882) опубликовал свою книгу «О происхождении видов путем естественного отбора». Она продвинула вперед то, что мы называем «теорией эволюции», и она имела в виду постепенное изменение видов, без катастроф и возрождения. Книга была встречена значительной оппозицией прежде всего со стороны тех, кто был шокирован тем, что новая теория опровергает утверждения Книги Бытия, но она победила.
Даже сегодня огромное количество людей, приверженных буквальной интерпретации Библии и совершенно не знакомых с научными свидетельствами, из-за невежества остаются враждебно настроенными к концепции эволюции. Тем не менее нет научных сомнений в том, что эволюция является фактом, хотя остается много возможностей для дискуссий относительно того, каковы точные механизмы, благодаря которым она происходила (Те, кто предпочитает отрицать эволюцию, часто утверждают, что это «просто теория», но очевидность слишком далека от этого. Мы можем также сказать, что закон всемирного тяготения Исаака Ньютона (1643—1727) – тоже «просто теория».). При всем том история Потопа и пристрастие многих людей к драматическим выдумкам в том или ином виде сохраняют идею катастрофизма за пределами науки.
Сохраняющаяся привлекательность идей Иммануила Великовского обязана, по крайней мере частично, катастрофизму, который он проповедует. Есть нечто драматическое и волнующее в видении Венеры, летящей к нам, и в прекращении вращения Земли. Тот факт, что это не согласуется ни с какими законами небесной механики, не беспокоит человека, которого волнуют подобные истории.
Великовский поначалу выдвинул свои идеи, чтобы объяснить библейскую легенду о том, как Джошуа останавливает Солнце и Луну. Великовский принимает то, что Земля вращается, потому что решил остановить вращение. Если бы вращение вдруг остановилось, как подразумевает библейский рассказ, все, что есть на Земле, со свистом бы улетело.
Даже если вращение прекратить постепенно, в течение дня (чтобы объяснить, почему все осталось на месте), то энергия вращения преобразуется в тепло и закипят океаны. Если бы океаны Земли вскипели во время Исхода, трудно понять, почему они так богаты морской жизнью сейчас.
Даже если проигнорировать кипение, какова вероятность того, что Венера так воздействует на Землю, что возобновит ее вращение в том же самом направлении и с тем же самым периодом – до секунды, – который существовал ранее?
Разумеется, многих астрономов ставит в тупик и расстраивает влияние подобных бессмысленных взглядов на множество людей, но они недооценивают притягательность катастрофизма. Они также недооценивают недостаток у большинства людей опыта в научных вопросах – особенно у людей, которые прекрасно образованы в иных областях. Действительно, образованные неученые гораздо легче поддаются псевдонауке, чем другие люди, поскольку простой факт образования, скажем, в области литературы способен возбудить у человека ложное мнение о его способности разобраться в чужой сфере.
В то время как Луна описывает большой эллипс вокруг общего центра гравитации каждые 27,3 дня, центр Земли описывает гораздо меньший эллипс вокруг него в эти же самые 27,3 дня. Два тела движутся таким образом, что центр Луны и центр Земли всегда остаются на точно противоположных сторонах общего центра гравитации.
Когда Луна и Земля каждая удлиняют свой период вращения вследствие эффекта приливо-отливного трения, каждая теряет угловой момент вращения. В соответствии с законом сохранения углового момента, каждая должна приобрести угловой момент, связанный с ее обращением вокруг центра гравитации, с полной компенсацией потери углового момента, связанного с вращением вокруг своей оси. Таким образом возрастает угловой момент вращения Земли и Луны вокруг общего центра, вынуждающий их двигаться дальше от него.
Другими словами, когда либо Земля, либо Луна, либо та и другая увеличивают периоды своего вращения, они удаляются друг от друга, сохраняя общий угловой момент системы Земля-Луна неизменным.
В далеком прошлом, когда Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, а Луна еще не замедлилась до точки гравитационного замыкания, они были ближе друг к другу. И если угловой момент собственного вращения у них был больше, то угловой момент вращения вокруг общего центра был меньше. Когда Луна и Земля были ближе друг к другу, они обходили друг друга по кругу, конечно, за меньшее время.
Таким образом, 400 миллионов лет назад, когда день на Земле длился только 21,9 часа, расстояние от центра Луны до центра Земли составляло только 90 процентов нынешнего. Луна была в 370 000 километрах от Земли. Если бы мы продолжили и далее наш расчет назад, то получилось бы, что 4,6 миллиарда лет назад, когда Земля только что сформировалась, Луна была в 217 000 километрах от Земли, или немного дальше половины ее нынешнего положения.
Расчет небезупречен, потому что, когда Луна оказывается ближе к Земле (если мы смотрим назад по времени), приливо-отливный эффект при прочих равных проявляется сильнее. Есть определенные шансы на то, что в ранние периоды существования Земли Луна была еще ближе, быть может, даже на расстоянии порядка 40 000 километров.
Заглядывая в будущее сейчас, когда период вращения Земли растет, можно сказать, что Земля и Луна будут медленно отдаляться. Луна медленно по спирали движется прочь от Земли. Каждый оборот вокруг Земли увеличивает среднее расстояние между ними приблизительно на 2,5 миллиметра.
Вращение Луны будет замедляться очень постепенно, так что оно будет продолжать соответствовать увеличивающейся длительности месяца. Со временем, когда период вращения Земли, продолжая удлиняться, достигнет точки, когда и Земля навсегда обратится одной стороной к Луне, последняя отступит настолько, что месяц будет длиться 47 дней. В то же время и период собственного вращения Луны будет 47 дней, так же как и у Земли. Два тела будут вращаться, как гантель, жестко скрепленные стержнем. Центры Земли и Луны будут находиться тогда на расстоянии 480 000 километров.
Приближающаяся Луна
Если бы не было приливо-отливных эффектов, вращение такой гантели продолжалось бы вечно. Однако приливо-отливные эффекты Солнца продолжали бы существовать. Эти эффекты работали бы в довольно сложной манере, ускоряя вращение Земли и Луны и подтягивая эти два тела друг к другу, но медленнее, чем они сейчас отдаляются. Очевидно, это сближение продолжалось бы неопределенно долго, и можно предположить, что Луна в конце концов упадет на Землю (хотя я и начал с того, что этого не может случиться), потому что ее угловой момент вращения вокруг общего центра полностью перейдет в угловой момент собственного вращения. Она не упадет в обычном смысле этого слова, но будет постепенно продвигаться по своему пути к нам, по мучительно медленно и неуклонно уменьшающейся спирали. Но даже и в этом случае она не упадет, столкновения не произойдет.Когда оба тела будут подходить все ближе и ближе друг к другу, приливо-отливные эффекты будут усиливаться, как куб уменьшающегося расстояния. Ко времени, когда Землю и Луну будет разделять расстояние (от центра до центра) около 15 500 километров, между двумя их поверхностями останется лишь 7400 километров, приливо-отливный эффект Луны на Землю будет в 15 000 раз сильнее, чем сейчас. Но приливо-отливный эффект Земли на Луну будет все же почти в 500 000 сильнее, чем приливо-отливный эффект Луны на Землю сегодня.
Тогда приливо-отливное притяжение Луны к Земле будет столь сильным, что Луна будет просто разорвана на части и разломится на куски. Лунные осколки как результат дальнейших столкновений (и последующего разламывания) распространятся по лунной орбите, и Земля окажется опоясанной кольцом, как Сатурн, только намного более ярким и плотным.
А что станет с Землей, когда все это будет происходить?
Когда Луна подойдет к Земле, ее приливо-отливный эффект колоссально возрастет. Земля не подвергнется опасности разлома, поскольку приливо-отливный эффект на нее будет значительно меньше, чем ее приливо-отливный эффект на Луну. Кроме того, сильное гравитационное поле Земли будет более эффективно удерживать ее целостность, сопротивляясь приливоотливному эффекту; другое дело с Луной. И, конечно, как только Луна расколется и гравитационное поле ее фрагментов распределится вокруг Земли, приливо-отливный эффект станет намного меньше.
Однако именно перед расколом Луны приливы и отливы на Земле станут такими огромными, что океан, поднятый на несколько километров, будет полностью окатывать континенты. Поскольку период вращения Земли в этих условиях сближения с Луной может оказаться 10 часов, приливы и отливы будут повторяться каждые пять часов.
Не представляется возможным, что суша или море при подобных условиях будут достаточно стабильны, чтобы поддерживать что-либо, кроме высокоприспособленных форм жизни, скорее всего, очень простых по структуре.
Разумеется, можно предположить, что люди, если в ту пору они еще будут существовать, сумеют развить подземную цивилизацию ко времени подхода Луны (это, несомненно, будет очень медленное приближение, и она не подойдет врасплох). Однако это не спасет их, поскольку при подобном приливо-отливном воздействии трещащий по всем швам земной шар будут сотрясать постоянные землетрясения.
Однако нет нужды волноваться по поводу судьбы Земли при приближении Луны, поскольку Земля станет необитаемой задолго до этого.
Давайте вернемся к модели Земли и Луны, вращающихся друг с другом, как гантель, с периодом обращения 47 дней. Мы увидим, что Земля уже мертва. Представьте себе, что поверхность Земли находится под лучами Солнца 47 дней: температура поднимется до такого уровня, что можно кипятить воду. Представьте себе поверхность Земли, погруженную на 47 дней в темноту: температура станет антарктической.
Полярные области будут открыты солнечной радиации даже более, чем на 47 дней за один цикл, но это Солнцу, находящемуся низко над горизонтом. На медленно вращающейся Земле тропические области будут под лучами тропического Солнца 47 дней – существенная разница.
Крайние значения температур, несомненно, сделают Землю непригодной для большинства форм жизни. По крайней мере, она будет необитаемой на поверхности, хотя мы можем себе представить, что люди создадут подземную цивилизацию, о чем я упомянул ранее.
И все же не стоит тревожиться и о гантельном вращении системы Земля-Луна, поскольку, как ни странно, этого никогда не случится.
Если день на Земле увеличивается на 1 секунду каждые 62 500 миллионов лет, то через 7 миллиардов лет, в течение которых Солнце будет оставаться в главной последовательности, день наберет около 31 часа и станет продолжительностью 2,3 современного дня. Однако Луна за это время отдалится и ее приливо-отливный эффект уменьшится, так что будет справедливо сказать, что по истечении 7 миллиардов лет день на Земле будет примерно в два раза длиннее, чем сейчас.
Так что никак невозможно, чтобы день удлинился настолько, что Земля станет вращаться с Луной, как гантель, не говоря уже о том, что обе они начнут сближаться по спирали, чтобы построить великолепное кольцо. Задолго до того как случится нечто подобное, Солнце раздуется в красный гигант и равным образом разрушит и Землю, и Луну.
Отсюда следует, что Земля будет оставаться обитаемой, что же касается периода ее вращения, то пока она существовала бы с удвоенной продолжительностью дня, крайние значения температуры днем и ночью отличались бы больше, чем сейчас, и были бы несколько некомфортными.
Однако человечество, несомненно, покинет планету к тому времени (предполагая, что оно переживет эти миллиарды лет), и именно раздувающееся Солнце прогонит его от себя, а не замедляющееся вращение.
9. Дрейф земной коры
Внутреннее тепло
Поскольку, похоже, что тела ощутимых размеров извне (даже Луна) серьезно не угрожают Земле, пока Солнце остается в главной последовательности, давайте на время отвлечемся от остальной части Вселенной (Нам придется время от времени возвращаться к ней в связи с небольшими телами) и сосредоточимся на планете Земля.Может ли при отсутствии вторжения инородного тела иметь место катастрофа, которая коренится в самой Земле? Например, не может ли планета вдруг неожиданно взорваться? Или не может ли она расколоться надвое? Или, быть может, ее целостность окажется каким-то образом настолько радикально ослаблена, что это приведет к катастрофе третьего класса, положив конец Земле как обитаемому миру? В конце концов, Земля очень горячее тело, только ее поверхность холодная.
Первоначальным источником тепла была кинетическая энергия малых тел, которые 4,6 миллиарда лет назад сбились вместе, образовав Землю. Кинетическая энергия преобразовалась в тепло, достаточное, чтобы расплавить внутренность. И с тех пор, за миллиарды лет, Земля не остыла. Причиной тому – внешние слои камня, которые являются хорошим изолятором и плохо проводят тепло. Поэтому из Земли в окружающее пространство просачивается лишь сравнительно небольшое количество тепла.
Разумеется, некоторое количество тепла просачивается, так как нет совершенных изоляторов; несмотря на это, никакого охлаждения не происходит. Во внешних слоях Земли существуют определенные виды атомов, являющиеся радиоактивными. Четыре из них особенно важны: уран-238, уран-235, торий-232 и калий-40. Их распад идет очень медленно, после миллиардов лет существования Земли некоторые из этих элементов существуют практически в первозданном виде. Конечно, большая часть урана-235 и калия-40 в настоящий момент уже распалась, но распалась только половина ура-на-238 и только пятая часть тория-232.
Энергия преобразуется в тепло, и хотя количество тепла, произведенного одним-единственным атомом, незначительно, общее количество тепла, произведенного большим количеством распадающихся атомов, почти соответствует количеству тепла, теряемого недрами Земли. Следовательно, Земля скорее слегка набирает тепло, чем теряет.
А не может ли случиться так, что агрессивно горячие недра (а по некоторым оценкам температура в центре Земли достигает 26 000 по Цельсию) создадут такую расширяющую силу, которая, словно огромная планетарная бомба, взорвет холодную кору, оставив только пояс астероидов на месте, где когда-то находилась Земля?
Собственно говоря, такой поворот событий вполне возможен, так как между орбитами Марса и Юпитера уже имеется астероидный пояс. Откуда он взялся? Когда в 1802 году немецкий астроном Генрих В. М. Олберс (1754—1840) открыл второй астероид – Паллас, он тут же сделал предположение, что оба астероида Церера и Паллас – маленькие обломки большой планеты, которая когда-то двигалась по орбите между Марсом и Юпитером и взорвалась. Теперь, когда мы знаем, что существуют десятки тысяч астероидов, большинство которых в поперечнике не более двух километров, эта мысль выглядит еще более правдоподобной.
Представляется, что есть еще одно свидетельство по этой части. Дело в том, что 90 процентов метеоритов, которые достигают поверхности Земли (и которые, как считают, приходят из астероидного пояса), – это каменные метеориты, и 10 процентов – железо-никелевые. Это вызывает предположение, что они представляют собой обломки планеты с железо-никелевой сердцевиной и каменной мантией вокруг нее. У Земли такая сердцевина составляет примерно 17 процентов объема всей планеты. Марс несколько менее плотен, чем Земля, и, следовательно, должен иметь сердцевину (более плотную часть планеты) в пропорции, меньшей к общему объему, чем у Земли. Если взорвавшаяся планета была похожа на Марс, это объясняет соотношение каменных и железо-никелевых метеоритов.
Есть даже процента два каменных метеоритов – «углеродистых хондритов», которые содержат значительное количество легких элементов – даже воду и органические соединения. Их можно рассматривать как возникшие в самой внешней части коры взорвавшейся планеты. И все же, как ни убедительно звучит теория взрывного происхождения астероидов, она не принята астрономами. Наибольшая оценка общей массы астероидов определяет ее как примерно 1/10 массы Луны. Если бы все астероиды были единым телом, диаметр его был бы приблизительно 1600 километров. А чем меньше тело, тем меньше тепла в его центре и тем меньше причин мы найдем для того, чтобы оно взорвалось. Представляется крайне маловероятным, чтобы тело, имеющее размеры всего лишь со средний астероид, могло взорваться.
Представляется гораздо более вероятным, что когда Юпитер рос, он был настолько эффективен в захвате дополнительной массы, находящейся по соседству (благодаря своей уже достаточно большой массе), что оставил очень мало от того, что теперь называется поясом астероидов, для накопления в планету. Действительно, он оставил так мало, что Марс уже не смог вырасти таким большим, как Земля или Венера. Просто не осталось в наличии достаточно материи.
Возможно также, что астероидная материя была слишком мала по массе и создавала слишком слабое гравитационное поле для того, чтобы собраться в единую планету, особенно потому, что этому противодействовало приливо-отливное воздействие гравитационного поля Юпитера. Вместо этого могли сформироваться несколько умеренных размеров астероидов, а столкновения между ними могли превратить в порошок несколько более мелких объектов.
Короче, теперь большинство исследователей сошлось на том, что астероиды не продукт взорвавшейся планеты, а материалы планеты, которая так и не сформировалась.
Поскольку в космосе между Марсом и Юпитером не было взорвавшейся планеты, у нас меньше оснований полагать, что какая-нибудь другая планета взорвется. Более того, не следует недооценивать силу гравитации. У объекта размером с Землю гравитационное поле доминирует. Расширительное влияние внутреннего тепла далеко не достаточно для того, чтобы преодолеть силу гравитации, направленную внутрь.
Стоит поинтересоваться, не поднимет ли радиоактивный распад атомов температуру выше опасного уровня? Что касается взрыва, то тут опасаться нечего. Если температура повысится настолько, что расплавит Землю, планета лишится существующей атмосферы и океанов, но остальная ее часть продолжит вращаться как огромная капля, все еще удерживаемая в целостности благодаря своей гравитации. (Гигантская планета Юпитер, как сейчас полагают, является как раз такой вращающейся каплей с температурой в центре порядка 54 000 градусов по Цельсию, однако гравитационное поле Юпитера в 318 раз сильнее, чем у Земли.) Разумеется, если бы Земля стала достаточно горячей, чтобы расплавить всю планету, кору и все прочее, это было бы настоящей катастрофой третьего класса. О взрыве тут и говорить нечего.
Однако это тоже вряд ли случится. Естественная радиоактивность Земли непрерывно падает. Сейчас она меньше половины той, что была в начале истории планеты. Если планета не расплавилась за первые миллиарды лет своей жизни, она не расплавится и сейчас. И даже если температура Земли возрастает в течение всего периода ее существования в постоянно уменьшающемся темпе и пока не преуспела в расплавлении коры, но все еще работает над этой задачей, температура будет подниматься настолько медленно, что предоставит человечеству много времени, чтобы оставить планету.
Более вероятно, что тепло недр Земли, в самом лучшем случае, поддерживает самое себя, и, если радиоактивность планеты продолжит падать, может начаться очень медленная потеря тепла. Мы даже можем предположить, что в очень далеком будущем Земля станет совершенно холодной.
Воздействует ли это на жизнь таким образом, что можно будет посчитать это катастрофой? Что касается температуры поверхности Земли, несомненно, такого воздействия не будет. Почти все тепло нашей поверхности поступает от Солнца. Если Солнце погаснет, температура поверхности Земли станет намного ниже, чем в Антарктике, а тепло недр будет оказывать лишь незначительное смягчающее действие. С другой стороны, если температура недр упадет до нуля, но Солнце не погаснет, то мы, что касается температуры поверхности, не заметим разницы. Тем не менее внутреннее тепло Земли связано с энергией распада атомов, с которой люди знакомы. Не окажется ли потеря его в какой-то степени катастрофичной, даже если Солнце не погаснет?
Это вопрос, над которым не надо ломать голову. Он никогда не встанет. Спад радиоактивности и потеря тепла продолжатся с такой малой скоростью, что ко времени, когда Солнце покинет главную последовательность, внутри Земля наверняка останется почти таким же горячим телом, как и сейчас.
Катастрофизм
Перейдем теперь к катастрофам третьего класса, которые не ставят под угрозу целостность Земли, но, тем не менее, сделают планету необитаемой.Основной частью многих мифов является рассказ о мировых бедствиях, которые ведут к уничтожению всей или почти всей жизни. Очень вероятно, что они родились из бедствий меньших размеров, а потом преувеличились в памяти и были еще больше преувеличены в легенде.
Например, самые ранние цивилизации возникли в долинах рек, а долины рек иногда подвергаются сильным наводнениям. Особенно бедственное наводнение, которое смыло весь район, с которым люди были знакомы (а люди ранних цивилизаций имели ограниченное представление о протяженности Земли), могло показаться им гибелью мира.
Древние шумеры, которые проживали в долинах Тигра и Евфрата, там, где теперь Ирак, по-видимому, подверглись особенно страшному наводнению около 2800 года до н. э. Оно произвело на них такое сильное впечатление и так потрясло их мир, что последующие события они датировали, как «до Потопа» и «после Потопа».
В конце концов шумерская легенда о Потопе выросла в то, что содержится в первом известном миру эпическом произведении: «Сказании о Гильгамеше», властителе шумерского города Урук. В своих приключениях он сталкивается с Ут-Напиштим, семья которого одна спаслась от Потопа на большом корабле, построенном им самим.
Эпос был популярен и распространился за пределы шумерской культуры и сохранился у наследников шумеров, которые продолжали жить в долинах Тигра и Евфрата. Он достиг иудеев и, возможно, греков, и те, и другие включили историю о Потопе в свои мифы о возникновении Земли. Версия, лучше всего известная на Западе, библейская история, изложенная в главах 6-9 Книги Бытия. Рассказ о Ное и ковчеге слишком хорошо известен, чтобы стоило его здесь пересказывать.
В течение многих веков события Библии были приняты почти всеми евреями и христианами как божественное откровение и, следовательно, как незыблемая истина. Словом, предполагалось, что в третьем тысячелетии до н. э. был всемирный потоп, который уничтожил практически всю жизнь на суше.
Это расположило ученых считать, что различные свидетельства изменений, которые они обнаружили в коре Земли, являются результатом резких катаклизмов планетарного Потопа. Когда оказалось, что Потопа недостаточно, чтобы объяснить все изменения, возникло искушение предположить, что периодически происходили другие катастрофы. Убеждение в этом получило название «катастрофизм"(Или, как принято в российской науке, „Теория катастроф“.).
Соответствующее объяснение ископаемых остатков вымерших видов и разработка теории эволюции были задержаны существованием катастрофизма. Швейцарский натуралист Шарль Бонне (1720—1793) придерживался, например, взгляда, что окаменелые ископаемые являются остатками вымерших видов, которые погибли в результате той или иной планетарной катастрофы, периодически происходившей в мире. Ноев Потоп был лишь самой последней из них. После всякой катастрофы семена или другие остатки жизни, существовавшей до катастрофы, развивались в новые, более высокие формы. Словом, будто Земля была грифельной доской, а жизнь – сообщением, которое то и дело стирали и переписывали.
Такой взгляд был принят и французским анатомом Байроном Жоржем Кювье (1749—1832), который решил, что четыре катастрофы, в том числе последняя – Потоп, объясняют все ископаемые находки. Но их находили все больше и больше, и нужно было все больше и больше катастроф, чтобы разобраться с одними и подготовить почву для других. В 1849 году ученик Кювье Альсид д'Орбиньи (1802—1857) решил, что требуется не меньше двадцати семи катастроф.
Д'Орбиньи был последним вздохом катастрофизма. Действительно, по мере того как все больше и больше обнаруживали ископаемых останков и история прошлого жизни вырисовывалась все более детально, стало ясно, что не было катастроф типа Бонне-Кювье.
Бедствия в истории Земли были не раз, и, как мы увидим, жизнь испытывала на себе их драматические последствия, но не было такой катастрофы, чтобы положить конец всей жизни и заставить ее начаться снова. Не имеет значения, где провести черту и сказать: «Вот катастрофа»; всегда можно найти большое количество видов, которые проживали в этот период без изменений и без какого-либо воздействия на них.
Жизнь, без сомнения, непрерывна, и ни в какое время, с тех пор как она появилась свыше трех миллиардов лет назад, не было какого-нибудь четкого знака полного ее прерывания. В любой момент за весь этот период Земля, как представляется, была в изобилии заполнена живущими созданиями.
В 1859 году, лишь десять лет спустя после заявления д'Орбиньи, английский натуралист Чарлз Роберт Дарвин (1809—1882) опубликовал свою книгу «О происхождении видов путем естественного отбора». Она продвинула вперед то, что мы называем «теорией эволюции», и она имела в виду постепенное изменение видов, без катастроф и возрождения. Книга была встречена значительной оппозицией прежде всего со стороны тех, кто был шокирован тем, что новая теория опровергает утверждения Книги Бытия, но она победила.
Даже сегодня огромное количество людей, приверженных буквальной интерпретации Библии и совершенно не знакомых с научными свидетельствами, из-за невежества остаются враждебно настроенными к концепции эволюции. Тем не менее нет научных сомнений в том, что эволюция является фактом, хотя остается много возможностей для дискуссий относительно того, каковы точные механизмы, благодаря которым она происходила (Те, кто предпочитает отрицать эволюцию, часто утверждают, что это «просто теория», но очевидность слишком далека от этого. Мы можем также сказать, что закон всемирного тяготения Исаака Ньютона (1643—1727) – тоже «просто теория».). При всем том история Потопа и пристрастие многих людей к драматическим выдумкам в том или ином виде сохраняют идею катастрофизма за пределами науки.
Сохраняющаяся привлекательность идей Иммануила Великовского обязана, по крайней мере частично, катастрофизму, который он проповедует. Есть нечто драматическое и волнующее в видении Венеры, летящей к нам, и в прекращении вращения Земли. Тот факт, что это не согласуется ни с какими законами небесной механики, не беспокоит человека, которого волнуют подобные истории.
Великовский поначалу выдвинул свои идеи, чтобы объяснить библейскую легенду о том, как Джошуа останавливает Солнце и Луну. Великовский принимает то, что Земля вращается, потому что решил остановить вращение. Если бы вращение вдруг остановилось, как подразумевает библейский рассказ, все, что есть на Земле, со свистом бы улетело.
Даже если вращение прекратить постепенно, в течение дня (чтобы объяснить, почему все осталось на месте), то энергия вращения преобразуется в тепло и закипят океаны. Если бы океаны Земли вскипели во время Исхода, трудно понять, почему они так богаты морской жизнью сейчас.
Даже если проигнорировать кипение, какова вероятность того, что Венера так воздействует на Землю, что возобновит ее вращение в том же самом направлении и с тем же самым периодом – до секунды, – который существовал ранее?
Разумеется, многих астрономов ставит в тупик и расстраивает влияние подобных бессмысленных взглядов на множество людей, но они недооценивают притягательность катастрофизма. Они также недооценивают недостаток у большинства людей опыта в научных вопросах – особенно у людей, которые прекрасно образованы в иных областях. Действительно, образованные неученые гораздо легче поддаются псевдонауке, чем другие люди, поскольку простой факт образования, скажем, в области литературы способен возбудить у человека ложное мнение о его способности разобраться в чужой сфере.