II. ОГНЕННО-ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЛИ

II. ОГНЕННО-ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЛИ

Склубившись из кольца в шар, земля в первое время после образования своего, имела огромный размер. Окружность лунной орбиты показывает величину земли во время отделения ею кольца, из которого образовалась луна. В это время радиус шара земли равнялся, следовательно, 52,000 миль, так как эту величину имеет радиус лунной орбиты или расстояние луны от земли.

Но газообразное вещество шара продолжало сгущаться, и ныне радиус земли имеет только 859 миль[2].

Отсюда видно, как громадно было сжатие материи земного шара, пока он не уменьшился до настоящих размеров.

Всякому известно, что монета, при сжатии ее штампом, от одного удара уже разогревается так, что ее неохотно можно взять в руки. Холодное железо при ковке, вследствие сжатия, накаливается до того, что может зажечь дерево. Воздух, будучи сжат только в 10 раз менее своего объема, как например, в воздушном огниве, уже зажигает трут. Очевидно, что материя при сжатии нагревается и даже при незначительном уменьшении объема нагревается так, что происходит горение.

Как же должны были нагреться частицы газообразной материи земли, когда она от сгущения сжалась так сильно, что уменьшилась по радиусу в 52 раза!

О температуре, которая развилась при этом, мы не можем составить и понятия. Может быть это была температура солнца, лучи которого, пройдя до земли 21 миллион миль, плавят золото, если будут собраны в фокусе зажигательного стекла в 2 квадратные фута.

При такой степени жара частицы газообразной материи земли превратились в расплавленные капли и земля приняла вид огненно-жидкого шара. При этом состоянии земли расплавленные частицы первичной материи должны были вступить между собою в химическое соединение и образовать металлы и материалы для тех минералов, которые впоследствии составили основу твердой коры земной. Те из этих веществ, которые, при существовавшей тогда температуре, могли находиться, не испаряясь, в жидком состоянии, входили в состав расплавленной массы, расположившись в ней по их весу, а именно тяжелейшие ближе к центру, более легкие ближе к поверхности; другие же, не выдержавшие этой температуры, облегали землю в виде светящейся атмосферы. Было, следовательно, время, когда земля наша горела на небе подобно солнцу.

Огненно-жидкое состояние земли не есть только последствие одной теории образования ее из газообразной материи. Это подтверждается непосредственными наблюдениями над землей в настоящем ее положении.

Положительными опытами найдено, что кроме теплоты, доставляемой земле солнцем, она имеет еще и собственно принадлежащую ей теплоту, и что солнце согревает ее только до известной глубины. Так в рудниках и каменоломнях и летом и зимою температура одна и та же, и чем глубже рудник или каменоломня, тем выше эта постоянная Температура, так что в глубоких рудниках температура доходит до 20 градусов, хотя бы они лежали в холодных странах. Определено, что с углублением в землю на каждые 48 сажень глубины, температура возрастает на один градус по Реомюру. При таком увеличении температуры, на глубине 5 верст вода должна быть уже в виде пара; на глубине же 70 верст температура должна достигать 2,000 градусов, а при таком жаре все известные нам металлы и горные породы должны быть в расплавленном состоянии.

Огнедышащие горы (вулканы), как известно, извергают из недр земли, вместе с дымом и пламенем, огненную реку растопленных камней и лавы. Вулканы эти, уничтожающие иногда целые окрестности, представляются таким образом как бы предохранительными клапанами между внутренностью земли и ее атмосферою, без которых все земное погибло бы в страшном взрыве.

Землетрясения — тоже действие внутреннего огня земли. Образуемые им пары и газы скопляются между расплавленною внутренностью земли и твердою ее корою. При огромной упругости, которую пары и газы имеют при высокой температуре, сила их должна быть чрезвычайна; с этой силой ища себе выхода, они на далекое пространство потрясают землю, производя в одну секунду еще страшнейшие опустошения, чем продолжительное действие вулканов.

Во многих местностях из земли бьют источники кипящей воды, как например исландский Гейзер, выбрасывающий струю воды до 100 футов, или Кумский источник близ Неаполя, в воде которого брошенное яйцо сваривается в одну минуту.

Многие из находящихся на земле минералов, каковы граниты, базальт и др. носят на себе видимые следы плавления. Известно также, что если мы расплавим напр. серу и дадим ей остынуть, то она примет кристаллическое сложение, структура же многих горных пород также всегда кристаллична. В виду всех этих фактов теория огненно-жидкого состояния земли, так называемая теория плутоническая, признается за истину большинством ученого мира, со времен Буха и Гумбольдта. Но рядом с этой теорией существует издавна другая, противоположная ей — теория нептуническая, развитая в новейшее время Бишофом и Фольгером. По этой теории земное вещество было растворено в текучей жидкости и твердый остов земного шара образовался из нее осаждением. Все явления, в которых плутонисты видят действие огненного ядра земли, нептунисты объясняют последствием той теплоты, которая развивается вследствие химических процессов, происходящих в земле от действия воды и растворенных в ней веществ на осевшие прежде пласты; а землетрясения, по их объяснению, происходят часто от прямого действия воды; она размывает нижние слои земли, отчего опиравшиеся на них верхние пласты опускаются и обрушиваются. Теория нептунистов имеет, без всякого сомнения, свое большое значение. В природе сходные действия происходят часто от не одинаковых причин. Таким образом землетрясения могут происходить как от вулканических извержений, так и от обвалов пластов. Во всяком случае, при настоящих геологических сведениях, вопрос об огненно-жидком состоянии ядра земли далеко нерешенный, да и едва ли может быть решен когда нибудь положительно. Мы излагаем в настоящем очерке общепринятую теорию, которой всего легче объясняются все вулканические явления на земле.

И так земля наша из газообразного шара перешла в огненно-жидкий. Мы знаем, что высокие горы даже под экватором покрыты вечным снегом; по рассказам воздухоплавателей, чем выше аэростат поднимается к пределам атмосферы, тем более уменьшается температура ее и воздух становится реже и реже. При опыте с воздушным насосом можно в разреженном под колоколом воздухе заморозить жидкость. Все это свидетельствует о низкой температуре на пределах атмосферы земли.

Посредством анализа явлений, какие должны бы происходить на земле, окруженной пространством лишенным всякого тепла, французский ученый Фурье вычислил, что температура небесного пространства около 60° ниже нуля но Цельсиевому термометру (стоградусному).

Носясь в таком холоде, расплавленная масса земли необходимо должна была охлаждаться, испуская лучистый теплород свой в небесное пространство. При охлаждении же все тела твердеют. Отвердение это или застывание происходит всегда от поверхности к центру. На поверхности является сначала тонкая пленка; пленка превращается в более плотную кору, которая и утолщается постепенно. Пока кора эта еще тонка, застывание идет быстро, но когда она достигает известной толщины — что зависит от массы нагретого тела и от разности его температуры с температурой окружающего пространства — тогда застывание идет медленнее, и наконец утолщение коры прекращается, хотя бы еще оставалась не застывшая жидкость. Пример этому можем видеть в образовании льда на реках: реки не замерзают до самого дна, а покрываются только сверху ледяною корою. Точно также образовалась кора и на расплавленной массе земли. Но находившаяся под корою жидкая масса, подчиняясь притягательному действию солнца и луны, подверглась таким же изменениям, какие испытывает вода в настоящее время. Известно, что в береговых странах океана вода ежедневно поднимается и, достигнув наибольшей высоты, опускается к прежнему уровню. Такое движение жидкой массы земли подвергало едва образовавшуюся кору разрушению; кора растрескивалась, взламывалась в куски, куски эти сближаясь, соединялись в большие массы; жидкая же масса снова застывала и снова ломалась; число отдельных кусков увеличивалось; наконец из спекшихся кусков образовалась настолько прочная кора, что она не разламывалась уже в отдельные куски, а давала только трещины. Таким образом земля достигла до состояния расплавленного ядра, окруженного со всех сторон твердою корою, которая, в свою очередь окружена была атмосферой.

Несмотря на значительное охлаждение, степень жара в земле была еще очень высока, так что большое число веществ, находящихся теперь в жидком или твердом состоянии, были тогда в парообразном виде и входили, поэтому в состав тогдашней атмосферы, которая была несравненно сложнее нынешней. В состав ее должны были входить не только вся вода, но ртуть, цинк, мышьяк и множество кислот.

Наконец температура земли понизилась до такой степени, что носившаяся над нею огромная масса водяных паров перешла в капельно-жидкое состояние и стала падать на землю целыми потоками горячей воды.

При высоком давлении тогдашней атмосферы, вследствие большей ее плотности, вода в то время могла оставаться не испаряясь, при температуре вышей той, при которой она кипит ныне, т. е. 80 градусов, а потому образование воды произошло когда кора земли имела еще более 100 градусов. Поэтому, падавшая вода, от прикосновения с достаточно еще горячей корою земли, снова превращалась в пары. Пары эти, более легкие, чем остальная атмосфера, поднимались громадными тучами до самых высших ее слоев, на границе с холодным пространством; там они снова обращались в воду и снова падали на землю. Развивавшееся при этом электричество производило такие раскаты грома, такие потоки молний, которых не в состоянии представить наше воображение. Падая на землю, вода превращалась в пары, как мы видели, от теплоты раскаленной коры земли; от этого последняя все более и более охлаждалась, и температура ее понизилась до такой степени, что образование паров должно было прекратиться: тогда покрыл землю один безбрежный океан, из которого кое где выдавались более высокие точки земли, состоявшие из взгромоздившихся друг на друга кусков ее коры.

С появлением на земле воды, начался для земли тот период ее образования, в который она постепенно принимала настоящий свой вид и который продолжается и поныне.

Кора, покрывшая расплавленную массу земли, представляет, сравнительно с последней, слой весьма тонкий. Судя потому, на сколько увеличивается теплота с углублением в землю по вертикальной линии, кора эта должна быть едва ли толще 5 миль (35 верст); при величине радиуса земли в 859 миль это составит ¹/₁₇₂ его часть. Мы получим ясное понятие о величине этого отношения между твердою корою земли и жидкою ее внутренностью, если возьмем такой стеклянный сосуд, стенки которого толщиною в одну линию (толщина стенки обыкновенного стакана), диаметр 1 ¹/₄ аршина. Но равномерное увеличение температуры с углублением внутрь земли, по несогласию между собою наблюдений, представляет мало вероятия; и потому многие геологи принимают толщину земной коры от 20 до 50 миль.

Какое же время необходимо было для того, чтобы земля могла охладиться до образования на ней такого слоя?

Здесь следует заметить, что хотя кора земная с появлением воды значительно уже остыла, но тем не менее температура ее была так высока, что долго еще после того на земле не было различия существующих ныне климатов: тропического, умеренного и холодного, а был на всей земле только один тропический климат. На основании опытов над остыванием раскаленных камней, составляющих кору земли, Фурье нашел, что для охлаждения земли от 1,200 — 1,600 градусов температуры, которую должна была иметь земля, чтобы быть в расплавленном состоянии, до 27° под экватором, необходимо 49 миллионов лет! Бишоф же вывел для охлаждения земли от 2,000 градусов до температуры, при которой еще на всей земле был тропический климат, число еще громаднейшее — 353 миллиона лет.

Разница в вычислениях без сомнения громадная; но все-таки вычисления эти дают понятие о громадности времени, необходимого для охлаждения земли; так оба вычисления согласны в том, что охлаждение происходило не годами, не столетиями, не даже тысячелетиями, а миллионами лет!

Такая продолжительность остывания земли едва ли может казаться невероятной. Чем больше масса тела, тем оно стынет медленнее. В пример медленности остывания больших масс можно указать на лаву мексиканского вулкана Хорулло. После бывшего в 1750 г. извержения его, чрез 44 года Гумбольдт закуривал еще сигару горячей лавой, а Шлюдер в 1846 г., почти чрез 100 лет, видел еще выделявшиеся из лавы пары. Между тем, как ничтожна эта масса лавы в сравнении с массой земли!

Охлаждение земли продолжается и в настоящее время, так как каждый поток лавы, выброшенный вулканом, каждый горячий источник, бегущий из земли, уносят непрерывно из ее глубины известное количество теплоты. Существовало даже прежде мнение, что от этого охлаждения со временем вся земля должна покрыться льдом, как под полюсами. Но метеорология показала неосновательность этого предположения, так как теплота земли на ее поверхности зависит единственно от солнечных лучей, но нисколько не от собственного внутреннего жара. Мы видим, например, что в Якутске, не смотря на то, что земля оттаивает летом едва на одну сажень, зреют многие растения.