Вселенная

Royal Observatory, Edinburgh с 1980

Вселенная - это все, что
существует: материя, прост-
ранство, энергия и время. В нее
входят все звезды, планеты
и другие космические тела.

Вселенная столь огромна, что ее раз-
меры невозможно осознать. Та часть
Вселенной, которую мы видим, про-
стирается на 1,6 млн. млн. млн. млн. км, -
и никому нс ведомо, насколько она вели-
ка за пределами видимого.

Многие теории пытаются объяснить,
из чего возникла Вселенная и как она
приобрела свой сегодняшний вид. Со-
гласно самой распространенной, Вселен-
ная родилась в результате гигантского
взрыва около 15 тыс. млн. лет назад.
Вследствие этого феноменального взры-
ва возникла не только материя, но и энер-

гия, и космос, и даже время! Говорить о
том, что было до так называемого «боль-
шого взрыва», бессмысленно: до «большо-
го взрыва» не было ничего!

Астрономы полагают, что после большо-
го взрыва Вселенная была невероятно рас-
калена и полна радиации. Приблизительно
через 10 секунд сформировались атомные
частицы - протоны, нейтроны и электро-
ны; сами же атомы - атомы водорода и ге-
лия - образовались лишь несколько сотен
тысяч лег спустя, когда Вселенная значи-
тельно расширилась в размерах и остыла.

Отголоски большого взрыва
Если большой взрыв произошел 15 тыс.
млн. лет назад, Вселенная должна была
бы к настоящему времени охладеть до
температуры около трех градусов по шка-
ле Кельвина, то есть трех градусов выше
абсолютного нуля. Используя радиотелес-
копы, ученые зарегистрировали фоновые

О Эта туманность в виде лошадиной головы
проступает отчетливым силуэтом на более
светлом небесном фоне к югу от звезды Зета
в созвездии Ориона. Туманности представляют
собой светящиеся облаковидные образования
из газа и пыли.

радиошумы, соответствующие этой тем-
пературе, по всему звездному небу и счи-
тают их до сих пор доходящими до нас
отголосками большого взрыва.

Согласно одной из самых популяр-
ных научных легенд, Исаак Ньютон уви-
дел, как яблоко упало на землю, и понял,
что это случилось под действием силы,
исходящей от самой Земли, - силы тя-
жести. Действительно, каждое тело во
Вселенной имеет собственную силу тя-
жести. Величина этой силы зависит от
массы тела. Яблоко имеет малую массу и
его сила тяжести не влияет на движение
нашей планеты; Земля же имеет боль-
ОО Космический телескоп «Хаббл» перед
запуском на орбиту в 1990 г. Диаметр его
зеркала, направленного в глубины Вселен-
ной, составляет 2,4 м.

Q Сфотографиро-
ванная с помощью
космического теле-
скопа «Хаббл» сверх-
новая звезда 1987А
(в центре) взорвалась
в 1987 году в 170 ты-
сячах световых лет от
Земли. Нимб газа во-
круг звезды появился
до взрыва.

О На этой иллюстрации из голландской книги
XVIII в. отражены древние представления о гео-
центрической модели Вселенной; находящаяся
в ее центре Земля окружена планетами,
а далее - сферой из звезд.

шую массу и притягивает яблоко к себе.

Силы притяжения удерживают все не-
бесные тела на их космических орбитах.
Луна движется по орбите Земли, а не от-
даляется от нее; сила притяжения Солнца
удерживает на околосолнечных орбитах
планеты, а сила, намного большая грави-
тационной силы Солнца, удерживает на-
ше светило в его положении по отноше-
нию к иным звездам.

Наше Солнце - звезда, причем до-
вольно обычная и самых средних раз-
меров. Как и все остальные звезды,
Солнце представляет собой шар из све-
тящегося газа и подобно колоссальной а?
печи, выделяющей свет, тепло и другие |
формы энергии. Солнце и планеты на 5
его орбите образуют Солнечную систе- S
му. Другие звезды на небе кажутся кро-
шечными, но это потому, что они очень
далеки от нас: на самом деле некоторые
из них в диаметре в сотни раз превыша-
ют наше Солнце!

Звезды и галактики

Астрономы определяют местоположение
звезд, располагая их в созвездия или по
отношению к ним. Созвездие - это груп-
па звезд, видимых на определенном уча-
стке ночного неба и в действительности
не всегда находящихся поблизости.

В безбрежных космических просторах
звезды группируются в звездные архипе-
лаги, именуемые галактиками. Наше
Солнце и его планеты входят в нашу Га-

виды	1. Гигантская эллип- совидная галактика	2. Галактика М104 «Сомбреро» являет-	3. Обычная спирале- видная галактика;	4. На этом фото вид- но, что галактики мо-
ГАЛАКТИК	М87. В таких галакти- ках почти нет види- мых газов и пыли.	ся спиралевидной с крупной ступицей оси вращения.	возможно, что своей структурой она похо- жа на нашу.	гут менять свою фор- му под воздействием гравитационных сил.
гих, а сколько их всего, не знает никто.
Уже открыты более миллиарда галактик: в
каждой из них - многие миллионы звезд.
Наиболее далекие из уже известных га-
лактик находятся в сотнях миллионов
световых лет от землян; следовательно,
изучая их, мы вглядываемся в самое отда-
ленное прошлое Вселенной. Все галакти-
ки удаляются от нас и друг от друга; похо-
же, что Вселенная все еще расширяется и
что ученые не зря пришли к выводу о
большом взрыве как ее первоначале.

О Орион, одно из самых заметных созвездий,
и туманность Розетта, увиденная в инфракрас-
ном диапазоне. Самые яркие звезды в созвез-
дии Ориона - желтовато-красная Бетельгейзе,
Ригель, Беллатрикс и Тета Ориона.

лактику, которая называется Млечным
Путем. Млечный Путь - далеко не самая
большая галактика, но она столь огромна,
что представить ее вряд ли возможно.

Расстояния во Вселенной измеряются
по отношению к скорости света, быстрее s
которой человечество не знает ничего. =
Скорость света равна 300 тыс. км/сек. Ас- 2
трономы пользуются такой единицей, 8
как световой год: это расстояние, которое
луч света прошел бы за год, то есть 1
9,46 млн. млн. км! Ближайшая к нам звез- J
да - Проксима в созвездии Кентавра - на- с
ходится на отдалении 4,3 световых лет; |
глядя на эту' звезду, мы видим ее такой, ка- |
кой она была более четырех лет назад. A s
свет нашего Солнца доходит до нас за 8 <2
минут и 20 секунд!

Млечный Путь, с его сотнями тысяч
миллионов звезд, имеет форму гигант-
ского вращающегося колеса с выступаю-
щей осью - ступицей. Солнце расположе-
но ближе к ободу' этого колеса, в 250 тыс.
световых лет от его оси. Солнце оборачи-
вается по своей орбите вокруг центра Га-
лактики за 250 млн. лет.

Наша Галактика - лишь одна из мно-

Какие бывают звезды?

Звезды бывают разные, но все они когда-то
возникли и все через миллионы лет исчез-
нут. Нашему Солнцу почти 5 млрд, лег и, по
подсче там астрономов, оно просуществует
еще столько же, а потом начнет умирать.
Солнце - одинарная звезда; многие же дру-
гие звезды являются бинарными, т. е., по
сути, состоят из двух звезд, вращающихся
вокруг друг друга. Астрономам также изве-
стны тройные и так называемые кратные
звезды, состоящие из многих звездных тел.

Самые крупные звезды называются
сверхгигантами. К ним принадлежит Ан-
тарес; его диаметр в 350 раз больше диа-
метра Солнца. Впрочем, все сверхгиганты
имеют очень малую плотность. Менее
крупные звезды - гиганты - имеют диа-

7. Эту галактику, на-
поминающую водово-
рот, сопровождает
связанная галактика-
попутчик.

s. V этой галактики в
форме спирали дале-
ко отстоящие края
и слабо выраженная
ось вращения.

6. Туго переплетенные
рога этой галактики
могут свидетельство-
вать о ее быстром
вращении.

8. Ступица оси враще-

имеет вытянутую
форму, а от ее краев
отходят рога.

8..СПИРАЛЕОБРАЗНАЯ ТРАПЕЦИЕВИДНАЯ

7. ОМУТОВИДНАЯ
Q Газовые облака в
созвездиях Скорпиона
и Змея. Справа внизу
хорошо видны газовые
облака, освещенные
красным гигантом Ан-
таресом; слева четко
различима туманность
вокруг звезды Ро в со-
звездии Змея.

метры в 10-100 раз больше солнечного;
их плотность тоже мала, но больше, чем у
сверхгигантов. Большинство видимых
звезд, включая Солнце, классифицируют-
ся как звезды главной последовательнос-
ти, или средние звезды. Их диаметр мо-
жет быть как в десять раз больше, так и в
десять раз меньше диаметра Солнца.

Самые малые звезды главной последо-
вательности называются красными кар-
ликами, а еще меньшие тела, уже не отно-

сящиеся к звездам главной последова-
тельности, - белыми карликами. Белые
карлики (размерами с нашу Землю)
очень тусклы, но чрезмерно плотны: их
плотность выше плотности воды в
100 тыс.-20 млн. раз. Только в Млечном
Пути белых карликов может быть до
5 миллиардов, хотя до сих пор ученые от-
крыли лишь несколько сотен таких тел.

Жизнь звезды

Каждая звезда рождается из облака водоро-
да и пыли; Вселенная полна таких облаков.
Формирование звезды начинается, когда
под влиянием какой-то (еще никем не по-
нятой) силы и под действием тяготения
происходит, как говорят астрономы, кол-
лапс, или сжатие небесного тела: облако
начинает вращаться, а его центр нагревает-
ся. Когда температура внутри звездного об-
лака достигает многих миллионов граду-
сов, начинаются ядерпые реакции, в ходе
которых ядра атомов водорода соединяют-
ся и образуют гелий. Производимая реак-
циями энергия высвобождается в виде теп-
ла и света, и загорается новая звезда.

Вокруг новых звезд наблюдаются оста-
точные газы и звездная пыль. Из этой ма-
терии образуются планеты.

Звездные взрывы

Судьба звезды во многом зависит от ее
массы. Когда звезда вроде нашего Солнца
использует все свое водородное «топли-
во», ее гелиевая оболочка сжимается, а
внешние слои расширяются. На этом эта-
пе своего существования звезда стано-
вится красным гигантом. Со временем се

внешние слои резко отходят, оставляя за
собой малое яркое ядро звезды - белого
карлика. Постепенно звезда охладится,
превратившись в черного карлика, -
огромную массу из углерода.

Звезды, масса которых в несколько раз
превышает массу Земли, ожидает более
драматическая судьба. По мере истоще-
ния их ядерного топлива они расширя-
ются и превращаются в сверхгигантов,
которые намного крупнее красных ги-
гантов; затем, под воздействием тяготе-
ния, происходит резкое сжатие их ядер.
Высвобожденная энергия невообрази-
мым взрывом разносит звезду на куски.
Такой взрыв астрономы называют рожде-

Q Пульсар (черная точка) на этом радиосним-
ке - ядро звезды, взорвавшейся около 11 тысяч
лет назад. Совершает 13 вращений в секунду,
излучая свет и радиоволны. Цветовые полосы
соответствуют выбросам газа и пыли.

Q Оцифрованное цветное изображение взры-
вающейся звезды (сверхновой); ультрафиолето-
вый снимок сделан с международного исследо-
вательского спутника «Эксплорер».

нием сверхновой. Какое-то время сверх-
новая светит в миллионы раз ярче Солн-
ца. После сверхновой в зависимости от
исходной массы звезды может остаться
небольшое тело, называемое нейтронной
звездой. Такая звезда с диаметром не бо-
лее нескольких десятков километров со-
стоит из твердых нейтронов, отчего ее
плотность во много раз превышает
огромную плотность белых карликов.

О Графическое изо-
бражение черной ды-
ры - участка, где
произошел коллапс
тяжелой звезды.

Сила притяжения
черной дыры так ве-
лика, что из нее не
исходят ни излуче-
ние, ни материя,

Черные дыры

В некоторых сверхновых сила коллапса
ядра столь велика, что сжатие материи
практически приводит к ее исчезнове-
нию. Вместо материи остается участок
космического пространства с невероятно
высокой гравитацией - черная дыра.

В силу своей природы черные дыры не
могут быть видимы; тем не менее, астро-
номы установили их местонахождение.

Вселенная также таит в себе загадочные
образования - квазары. Наверное, это яр-
ко светящиеся ядра далеких галактик.

Не менее таинственны пульсары - об-
разования, регулярно испускающие пуч-
ки энергии; по мнению ученых, они явля-
ются быстро вращающимися звездами, от
которых исходят световые лучи.
Галактика

В широком смысле слова,
Вселенная - это звезды и косми-
ческое пространство. Однако
звезды не беспорядочно разбро-
саны в космосе, они объединены
в огромные «звездные острова »,
или галактики.

у--J, се звезды, которые мы видим ночью,
ки Солнце принадлежат к нашей га-
йглактикс, известной под названием
Галактика, или Млечный Путь. Млечным
Путем также называется бледная сереб-
ристая полоса, изгибающаяся на ночном
небе. Сама Галактика имеет форму диска
с выпуклостью посредине. Эта выпук-
лость называется ядром. На карте звезд-
ного неба оно находится в направлении
созвездия Стрельца, в самой плотной час-
ти Млечного Пути. Заглянуть в глубь ядра
невозможно из-за плотных скоплений

О Уильям Гершель (1738-1822),
пионер звездной астрономии,
открыл планету Уран.

0 Шаровые скопления окружают центр нашей
Галактики. В каждом из них - до миллиона
старых красных звезд, но ни одной молодой.

& О Большое Магелланово Облако, одна из двух

-g малых галактик, вращающихся вокруг нашего

2 Млечного Пути, состоит из материала, подобного
Ь спиральным ветвям нашей Галактики.

| звездной пыли. В самом диске группы
5. звезд располагаются вдоль изогнутых
| ветвей, спиралями отходящих от ядра.
§ Наша Галактика - одна из многочислен-
s. пых спиральных галактик во Вселенной,
я Как и остальные галактики, она вращает-
ся в космическом пространстве.

I Путем изучения расположения звезд и
й направления их движения астрономам
э удалось обнаружить некоторые из спи-

О Панорамная карта Млечного Пути,
составленная путем нанесения на нее
координат 7000 самых ярких звезд и переноса
туманностей с фотографий.

ральных ветвей Галактики. При помощи
радиотелескопов они отслеживают скоп-
ления водорода в этих ветвях. Три бли-
жайших к Земле называются: ветвь Орио-
на, ветвь Персея и ветвь Стрельца. Ближе
к ядру расположена ветвь Карины. Кроме
того, есть основания полагать, что суще-
ствует еще одна ветвь, Кентавра. Все они
были названы по созвездиям, в которых
их можно наблюдать.
Q Светящийся водород в нашей Галактике -
такие участки водорода в горячей ионизи-
рованной форме называются участками Н II.

Q Объективный призматический спектр получают
путем помещения призмы перед телескопом,
чтобы разделить свет на цветовые компоненты.
Элементы выглядят как горизонтальные линии.

0 Важные открытия
в области изучения звезд
нашей Галактики
были совершены при
помощи телескопичес-
кой камеры Шмидта,
созданной в 1975 году.
При помощи сферичес-
кого зеркала с коррек-
тирующей линзой через
этот телескоп можно
увидеть сравнительно
широкий участок
звездного неба под
углом.

Размер Галактики

Говоря о размерах галактик, следует отме-
тить, что наша Галактика несколько круп-
нее среднего. В пей находится порядка
100 000 миллионов звезд, и в ширину ее
размер достигает около 100 000 световых
лет. Диаметр центральной выпуклости
составляет примерно 15 000 световых

лет, в то время как толщина диска - всего
лишь 3000 световых лет.

Солнце расположено в диске Галакти-
ки на спирали Ориона, примерно в
30 000 световых лет от центра. Для того
чтобы один раз обогнуть Галактику, тре-
буется 225 миллионов лет. Этот период
называется космическим годом.

Подобно тому, как звезды образуют га-
лактики, галактики образуют скопления.
Наша Галактика входит в состав скопления
под названием Локальная Группа. Сюда же
входят и наши ближайшие галактические
соседи, Большое и Малое Магеллановы
Облака, небольшие, неправильной формы
галактики. Знаменитая туманность Андро-
меды тоже входит в Локальную Группу;
Она представляет собой спиралевидную
галактику чуть больше нашей.

Процессы, происходящие в диске Га-
лактики и в ее ядре, заметно отличаются
друг от друта. Звезды, расположенные в
диске, сравнительно молоды. Здесь много
ярко-голубых и бело-голубых звезд. Неко-
торые слились воедино и образуют от-
крытые скопления, такие как, например,
Плеяды, или Семь Сестер, в созвездии
Тельца. Между звездами в диске находят-
ся облака пыли и газа, которые называ-

ются туманностями. Именно из этих ту- °
манностей рождаются звезды. Считается, |
что почти одна десятая массы всей Галак- $
тики приходится на долю туманностей. g

Облака газа и пыли также содержат ма- g
терию, разлетевшуюся в пространстве
при разрыве гигантских умирающих |
звезд и рождении супернов. Часть этой °

материи состоит из металлов. Поэтому
звезды, рождающиеся в этих облаках, со-
держат частицы металлов.

Таким образом, типичная звезда, рас-
положенная в диске, - это молодая и го-
рячая звезда, содержащая значительное
количество различных металлов. В астро-
номии такие звезды называются звезда-
ми плоской составляющей.

В ядре

Звезды, плотно «населяющие» ядро Галак-
тики, принадлежат в основном к разряду
старых красных гигантов. Большинство
из них образовались при космическом
взрыве, во время которого возникла и са-
ма Галактика, примерно 12 000 миллио-
нов лет назад. Звезды дисковой составля-
ющей значительно моложе: Солнцу, на-
пример, всего 5 000 миллионов лег.

Красные гиганты ядра называются
звездами сферической составляющей.
Они образовались из туманностей водо-
рода и гелия до того, как туда попали тяже-
лые элементы после взрыва супернов, по-
этому в них мало металлов.

Красные гиганты также находятся и на
некотором расстоянии от сферической
выпуклости, где они образуют своеобраз-

ное сферическое кольцо вокруг всей Га-
лактики. Тут и там разбросаны любопыт-
ные образования, состоящие из сотен ты-
сяч таких звезд, по форме напоминаю-
щие перчатку, которые называются шаро-
выми скоплениями.

Два самых ярких шаровых скопления,
Омегу Центавра и 47 Тукана, можно уви-
деть невооруженным глазом в Южном
полушарии. В общей сложности нам из-
вестно 200 шаровых скоплений.

Как ни странно, шаровые скопления и
другие звезды в кольце не вращаются вме-
сте с остальной частью Галактики. Они
движутся по своим орбитам вокруг галак-
тического центра. Считается, что они до
сих пор движутся по тем траекториям, ко-
торые прочертили в момент своего рож-
дения одновременно с Галактикой.

Из самого сердца Галактики исходят
очень мощные радиосигналы: их источ-
ник известен под названием «Стрелец
А». Этот же участок излучает и рентге-
новские лучи. Астрономы полагают, что
только черная дыра способна вырабаты-
вать такую энергию. Считается, что в
центре большинства галактик находятся
черные дыры.

см. также

Планета Земля 4 - ЗВЕЗДНЫЕ СИСТЕМЫ

Планета Земля 5 - СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА |
Эволюция звезд

Среди множества звезд,
которыми усеяно небо, раз-
бросаны огромные облака пыли
и газов, в основном водорода.
Именно в таких межзвездных
облаках, или туманностях,
рождаются звезды.

Продолжительность жизни звезд на-
столько велика (до десятков милли-
ардов лет), что астрономы не могут
проследить жизнь хотя бы одной из них
от начала до конца. Зато они могут
наблюдать за звездами, находящимися на
разных стадиях развития. Объединив
полученные данные, ученые проследили
основные этапы жизни типичных звезд.

Рождение звезды

Возникновение звезды начинается с
уплотнения вещества внутри туманнос-
ти. Образовавшееся уплотнение посте-
пенно уменьшается в размерах, сжимаясь
под воздействием гравитации. Во время

этого сжатия, или коллапса, выделяется
энергия, разогревающая газ и пыль и вы-
зывающая их свечение. Возникает так на-
зываемая протозвезда. В ее центре, или
ядре, плотность и температура вещества
максимальные. Достигнув температуры
около 10 000 000°С, в газе начинают про-
текать термоядерные реакции. Ядра ато-
мов водорода соединяются, превращаясь
в ядра атомов гелия. При таком синтезе

[

выделяется огромное количество энер-
гии. В процессе конвекции эта энергия
переносится в поверхностный слой, а за-
тем излучается в космос в виде света
и тепла. Таким образом, протозвезда
превращается в настоящую звезду.

Излучение, исходящее из ядра, разогре-
вает газовую среду; создавая давление, на-
правленное вовне, и, таким образом, пре-

0 На этом участке
неба, видимом
в декабре, можно
наблюдать, иногда
невооруженным
глазом, разные
стадии жизни звезды.
Исследователи
в Южном полушарии
видят другие
созвездия небесного
свода.

0 Планетарная
туманность -
оболочка звезды,
сброшенная ею под
конец существования.
Такие туманности
расширяются. Они
живут около

10 000 лет. Для звезды
это очень короткий
период. Возможно,
многие звезды,
включая Солнце,
пройдут через эту
стадию.

О Возраст звездного скопления Плеяд, види-
мого невооруженным глазом, - около

60 млн. лет. Голубой цвет входящих в него звезд
говорит об их молодости и высокой плотности.

пятствуя гравитационному коллапсу звез-
ды. В результате, она обретает равновесие,
'го есть имеет постоянные размеры, посто-
янную поверхностную температуру и по-
стоянное количество выделяемой энергии.
Звезду на этой стадии развития астрономы
называют звездой главной последователь-
ности. указывая, таким образом, на занима-
емое ею место на диаграмме Герцшпрунга-
Ресселла. Эта диаграмма выражает связь
между' светимостью и температурой звезды.

Протозвезды с небольшой массой ни-
когда не разогреваются до температур,
необходимых для начала термоядерных
реакций. В результате сжатия эти звезды
превращаются в тусклых красных и даже
Q Туманность
Вуаль - часть газовой
оболочки, сброшенной
взрывом
со сверхновой звезды.
Тяжелые элементы -
например, цинк -
образуются только
при очень высоких
температурах при
вспышках этих звезд.

Q Данные, получен-
ные при помощи ней-
тринного детектора,
свидетельствуют
о том, что эти крохот-
ные безмассовые
частицы, способные
проникать сквозь
Землю, возможно,
не являются продук-
том термоядерных
реакций на Солнце.

более тусклых коричневых карликов.
Первая коричневая звезда-карлик была
открыта лишь в 1987 г.

Гиганты и карлики
Диаметр Солнца равен приблизительно
1 400 000 км, температура поверхности -
около 6000’С. Солнце излучает желтоватый
свет. На протяжении 5 млрд, лет оно вхо-
дит в главную последовательность звезд.

Приблизительно за 10 млрд, лет водо-
родное «топливо» на такой звезде исчер-
пывается, и в ее ядре остается главным
образом гелий. Когда «горсть» больше не-
чему, интенсивность направленного от
ядра излучения уже недостаточна для
уравновешивания гравитационного кол-
лапса ядра. Но выделяемой при этом
энергии достаточно для того, чтобы разо-
греть окружающее вещество. В этой обо-
лочке начинается синтез ядер водорода,
выделяется больше энергии. Звезда све-
тится ярче, но теперь уже красноватым
светом. Одновременно она расширяется,
увеличиваясь в десятки раз. Теперь она
называется красным гигантом.

Ядро красного гиганта сжимается, а его
температура возрастает до 100 000 000°С и
более. Здесь происходят реакции синтеза
ядер гелия, превращая его в углерод. Бла-
годаря выделяемой при этом энергии
звезда светится еще каких-нибудь
100 млн. лет. Когда гелий заканчивается, и
реакции затухают, вся звезда под влияни-
ем гравитации постепенно сжимается
почти до размеров Земли. Выделяемой
при этом энергии достаточно, чтобы звез-
да (теперь уже белый карлик) продолжала
ярко светиться некоторое время. Степень
сжатия вещества в белом карлике очень
высока и, следовательно, плотность его
очень большая - вес одной столовой лож-
ки может достигать тысячи тонн.

Жизненный цикл звезды с массой, в
пять раз превышающей массу Солнца,
значительно короче, и эволюционирует
она несколько иначе. Такая звезда намно-
го ярче, температура ее поверхности
25 000°С и более, период пребывания в
главной последовательности звезд всего

лишь около 100 млн. лет. На стадии крас-
ного гиганта температура в ядре превы-
шает 600 000 000°С. В нем происходят ре-
акции синтеза ядер углерода, который
превращается в более тяжелые элементы,
включая железо. Под воздействием выде-
ляемой энергии звезда расширяется до
размеров, в сотни раз превышающих
первоначальные. На этой стадии ее назы-
вают уже сверхгигантом.

Процесс производства энергии в ядре
внезапно прекращается, и оно сжимается в
течение считанных секунд. При этом выде-
ляется огромное количество энергии, обра-
зуя катастрофическую ударпуто волщ; Она
проходит через всю звезду и силой взрыва
выбрасывает значительную ее часть в кос-
мическое пространство, вызывая явление,
известное как вспышка сверхновой звезды.
Подобная вспышка наблюдалась в феврале
1987 г. в соседней тактике - Большом Ма-
геллановом облаке. В течение короткого
времени эта сверхновая звезда светилась
ярче цечого триллиона солнц.

Ядро сверхгиганта сжимается, образуя
небесное тело диаметром всего 10-20 км и
настолько плотное, что чайная ложка его
вещества может весить 100 миллионов
тонн! Это небесное тело состоит из ней-
тронов и называется нейтронной звездой.
Вновь образовавшаяся нейтронная звезда
отличается очень сильным магнетизмом
и большой скоростью вращения. В резуль-
тате создается мощное электромагнитное
поле, испускающее радиоволны и другие
виды излучения. Они распространяются
из магнитных полюсов звезды в форме
лучей. Когда они проносятся мимо наших
радиотелескопов, мы воспринимаем их
как короткие вспышки, или импульсы
(англ, pulse). Поэтому мы называем такие
звезды пульсарами.

Первый световой пульсар был обнару-
жен в Крабовидной туманности. Его
импульсы повторяются с периодичнос-
тью 30 раз в секунду. Импульсы других
пульсаров повторяются гораздо чаще:
ПИР (пульсирующий источник радиоиз-
лучения) 19,37 + 21 вспыхивает 642 раза
в секунду:

Звезды с наибольшей массой, в десятки
раз превышающей массу Солнца, тоже
вспыхивают, как сверхновые. Но благода-
ря огромной массе их коллапс имеет
гораздо более катастрофический харак-
тер. Разрушительное сжатие не прекраща-
ется даже на стадии образования нейтрон-
ной звезды, создавая область, в которой
обычное вещество прекращает свое суще-
ствование. Остается лишь одна гравита-
ция - настолько сильная, что ничто, даже
свет, не может избежать ее воздействия.
Эта область называется черной дырой.

О Туманность N16. Эти газовые водородные
облака - основное вещество, из которого
формируются звезды. Красный цвет указывает
на присутствие водорода, ядра которого
соединяются, превращаясь в гелий.
Звездные системы

Большая часть материи
видимой Вселенной сосредото-
чена в звездах,которые распо-
лагаются не отдельно, а группа
ми, образуя звездные системы.

Самые большие скопления, насчиты-
вающие миллиарды звезд, объеди-
нены в огромные эллиптические
или спиральные галактики - звездные ос-
трова, разделенные космическим прост-
ранством. В пределах типичной галакти-
ки группы из сотен тысяч звезд иногда
перемещаются в виде плотных шаровых
скоплений. Менее плотные группы, вклю-
чающие сотни звезд, называются рассе-
янными скоплениями.

Наименьшие скопления - до шести
звезд - образуют кратные звезды. Чаще
всего такая система состоит из двух звезд и
называется двойной звездой. В среднем, из
каждых 100 звезд около 30 являются оди-
ночными, 47 - двойными, 23 - кратными.

Кратные звезды

В отличие от созвездий, кратные звезды
расположены относительно близко друг
к другу и связаны взаимным тяготением.
Двигаясь вместе в пространстве, они вра-
щаются вокруг друг друга, то есть вокруг
центра масс звездной системы, который
именуется барицентром.

Средняя звезда на ручке ковша созвез-
дия Большой Медведицы называется Ми-
цар. Присмотревшись к ней, вы увидите
рядом более тусклую звезду - Алькор.

Пара Мицар-Алькор является приме-

> О Англо-австралийский телескоп следил

£ за этой звездой (центр снимка), двигаясь

с по спирали. Из-за изменений состояния земной
е атмосферы линии на снимке часто

расплывались, утолщаясь в два раза.

В данном масштабе изображение Луны

< в 4 раза превысило бы высоту этой страницы.

Bridgeman Art Library

0 Карта XVIII в. со знаками зодиака. Созвездия
показаны зеркально в соответствии с небесными
глобусами того времени. Данные фигуры созвез-
дий использовались еще во времена Вавилона.

0 С помощью такого линзового телескопа (ди-
аметр линз 61 см, длина трубы 11м) получают
точные данные о положении звезды, а на их ос-
новании - о расстоянии до нее и ее движении.

ром двойной звезды, видимой невоору-
женным глазом. Посмотрев на Мицар
в телескоп, вы заметите, что она тоже
состоит из двух звезд - Мицар А и В.
Следовательно, эта звезда тоже двойная.

Визуально-двойные звезды
Двойные звезды, видимые невооружен-
ным глазом или в телескоп, называются
визуально-двойными звездами. Приме-
ров таких звезд на небе много. При на-
блюдении в телескоп ближайшая к нам
яркая звезда - Альфа Центавра - оказыва-
ется двойной и, следовательно, тоже от-
носится к визуально-двойным звездам.
Очень тусклая третья звезда этой систе-
мы, Проксима Центавра, - это ближай-
шая к Земле звезда.

«Половинки» многих визуально-двой-
ных звезд различаются по цвету. У Анта-
реса, например, они красного и зеленого
цвета; у Бета Лебедя - желтого и зеленого
цвета; у Альбирео - оранжевого и голубо-
го цвета. Эти звезды видны в линзовый
телескоп, позволяющий астрономам точ-
О Звезда Сириус
(остроконечный
объект) в созвездии
Большого Пса имеет
спутника -
белого карлика,
который когда-то
был большей из двух

звезд.



но определять их координаты, скорость и
направление движения.

Спектрально-двойные звезды
В некоторых системах двойных звезд оба
компонента расположены так близко, что
их невозможно разделить даже при на-
блюдении в очень мощные телескопы. Но
ученые обнаруживают их на основе ана-
лиза их излучения с помощью спектро-
скопа. При прохождении через этот при-
бор свет звезды разлагается на спектр, в
котором видны темные линии.

Эти линии смещаются в зависимости
от того, удаляется звезда от нас или при-
ближается к нам. На спектре двойной
звезды имеется два вида линий, смещаю-
щихся в зависимости от приближения
или удаления ее компонентов при обра-
щении друг вокруг друга.

Двойные звезды, компоненты которых
различаются таким способом, называют-
ся спектрально-двойными. Алькор, Мицар
А и Мицар В, объединенные в систему Ми-
цар-Алькор, являются спектрально-двой-
ными звездами, составляющими систему
из шести звезд. И оба компонента визу-
ально-двойной звезды Кастор в созвездии
Близнецов тоже спектрально-двойные.

Затменно-двойные звезды
Компоненты некоторых двойных звезд
обращаются друг вокруг друга так, что
плоскость их орбиты близка лучу зрения
земного наблюдателя - т. е. компоненты
периодически заслоняют друг друга, то
есть, происходят взаимные затмения. Пока
длится фаза затмения, мы видим только
однут звезду, так что суммарный блеск сис-
темы уменьшается. Если одна звезда зна-
чительно слабее или больше, уменьшение
блеска может оказаться значительным.

Наиболее известна затменно-двойная
звезда Алголь в созвездии Персея. Каждые
двое суток и 21 час ее яркость ослабевает от
второй до третьей величины, но за следую-
щие семь часов усиливается до прежнего
уровня. Эту звезду часто называют «Подми-
гивающим дьяволом». Ее открыл в 1782 г.
английский астроном Джон Гудрайк.

С Земли мы видим затменно-двойную
звезду как переменную, яркость которой
колеблется с точностью часового меха-
низма в соответствии с периодом обра-
щения обоих компонентов. Ее относят
к классу затменно-переменных звезд.

У физически переменных звезд, таких
как цефеиды, изменение блеска зависит
от внутренних процессов.

Эволюция двойных звезд
Обычно один из компонентов двойной си-
стемы больше другого и проходит свой
жизненный цикл быстрее. Он успевает
превратиться в красного гиганта, затем в
белого карлика, а его спутник все еще оста-
ется обычной звездой. Но когда спутник,

Q По параллаксу (изменению положения небес-
ного светила вследствие перемещения наблюда-
теля) определяют расстояние до ближайшей звез-
ды. Эффект Доплера (сдвиг частоты колебаний)
позволяет астрономам определить, приближает-
ся или удаляется звезда, и с какой скоростью.

спектр в точке В

удвоение линий в точке А (увеличено) показывает
орбитальную скорость - 100 км/сек.

W Спектральные типы звезд различной темпе-
ратуры. Линии соответствуют состоянию газов
в атмосферах звезд. Спектры более холодных
звезд, расположенные ниже, имеют больше
линий в соответствии с наличием в газах опре-
деленных молекул и химических элементов.

в свою очередь, превращается в красного
гиганта, вот тут-то все и начинается. Белый
карлик притягивает к себе газы расширяю-
щегося гиганта, которые, накапливаясь, все
§ время сжимаются и разогреваются.

Я	Приблизительно через 100 000 лет тем-

| пература и давление достигают уровня,
g необходимого для начала реакции слия-
й ния ядер. Газовая оболочка взрывается с
* огромной силой, в результате чего блеск
S. звезды-карлика усиливается почти в мил-
лион раз. Наблюдая это явление с Земли,

мы говорим о рождении повой звезды.

Иногда астрономы обнаруживают, что
один компонент двойной звезды является
обычной звездой, другой - невидимой, но
очень массивной и, к тому’ же, вероятным
источником сильного рентгеновского из-
лучения. Этот компонент нс может быть
обычной звездой, иначе его было бы видно.
Поэтому предполагают, что это - черная
дыра, то есть остатки массивной звезды.

По мнению астрономов, в этом случае
происходит следующее: благодаря мощ-
ной гравитации черная дыра притягива-
ет к себе газы обычной звезды; втягиваясь
по спирали с невероятной скоростью,
они сильно разогреваются и, прежде чем
исчезнуть в дыре, выделяют энергию в
виде рентгеновского излучения.
Солнечная система

Земля входит в систему планет
и других небесных тел,
вращающихся вокруг звезды,
названной Солнцем. Солнечная
система - лишь одна из многих
подобных систем во Вселенной.

Земля - одно из девяти небесных тез
(планет), движущихся в космическом
пространстве вокруг Солнца. Планеты
составляют основу Солнечной системы.

Идею Солнечной системы выдвинул
в 1543 году польский астроном Николай
Коперник, опровергнув господствовав-
шее на протяжении многих веков пред-
ставление, что Земля - центр Вселенной.

Планеты находятся на разных расстоя-
ниях от Солнца и вращаются вокруг него
по эллиптическим орбитам с разной ско-
ростью, в одном направлении и почти в од-
ной плоскости. Они расположены в следу-
ющем порядке от светила: Меркурий, Вене-
ра, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран,
Нептун, Плутон. Плутон иногда удаляется

от Солнца более чем на 7 млрд, км, но оста-
ется в сфере его притяжения из-за огром-
ной массы Солнца, почти в 750 раз превы-
шающей массу всех остальных планет.

Ближайшие к Солнцу планеты (Мерку-
рий, Венера, Земля, Марс) довольно сильно
отличаются от следующих четырех. Так как
они состоят, подобно Земле, из твердых по-
род, то называются планетами земного ти-
па. В отличие от них, Юпитер, Сатурн, Уран
и Нептун, состоящие в основном из водо-
рода, называют планетами юпитерианско-
го типа, а также планетами-гигантами.

Юпитер - крупнейшая из планет. Его
диаметр (142 800 км) в 11 раз превышает

0 Солнце влияет
на жизнь всей
солнечной системы.
Если бы ядерная
«топка» в его центре
потухла, то на Земле
это отразилось
бы лишь через
10 млн. лет.

Q Солнце
выбрасывает
в пространство
огромные багряные
протуберанцы
из водорода.
Они видны только
во время затмения.

О Плутон - наиболее
удаленная от Солнца
планета - был
впервые замечен
только в 1929 г.

земной. Плутон (девятая от Солнца
планета) - самая маленькая, диаметром
всего 2284 км.

Между планетами земного и юпитери-
анского типов существуют и другие разли-
чия. «Юпитерианцы» вместе с многочис-
ленными спутниками образуют собствен-
ные «солнечные системы». У Сатурна по
меныпей мере 22 спутника. А у всех планет
земного типа их только три (включая Лу-
ну). Кроме того, планеты юпитерианского
типа окружены кольцами.

Обломки планет

Между орбитами Марса и Юпитера есть
большой промежуток, где могла бы размес-
титься еще одна планета. На самом деле это
пространство заполнено массой неболь-
ших небесных тел, называемых астероида-
ми, или малыми планетами. Самый круп-
ный астероид - Церера (диаметр около
1000 км). Однако большинство из 2500 от-
крытых к настоящему7 моменту астероидов
имеют значительно меньшие размеры. Это
глыбы с поперечниками, не превышающи-
ми нескольких километров. Большинство
астероидов вращается вокрут Солнца в ши-
роком «астероидном поясе» между Марсом
и Юпитером. Орбиты некоторых астерои-
дов выходят далеко за его пределы, иногда
довольно близко приближаясь к Земле.

Астероиды слишком малы и слишком
удалены от нас, чтобы их можно было уви-
деть невооруженным глазом. Но другие об-
ломки - например, кометы - бывают вид-
ны в ночном небе благодаря их яркому си-
янию. Комета - это небесное тело, состоя-
щее из твердых частиц, ныли и льда. Неви-
димая доя человеческого глаза, большую
часть времени она движется в отдаленных
участках Солнечной системы. И только
приблизившись к Солнцу, начинает све-
титься. Под воздействием солнечного теп-
ла лед частично испаряется, превращаясь в
газ и высвобождая частички пыли. Газопы-
левое облако отражает солнечный свет,
и комета становится видимой. Под давле-
нием солнечного ветра (потока частиц, из-
лучаемых Солнцем) облако превращается
в длинный развевающийся хвост.

Существуют также космические объек-
ты. которые можно наблюдать почти каж-
дый вечер. При попадании в земную атмо-
сферу они сгорают, оставляя в небе узкий
светящийся след - метеор. Эти тела, разме-
рами нс больше песчинки, называются ме-
теорными. Крупные метеорные тела - ме-
теориты - достигают поверхности плане-
ты. В далеком прошлом из-за столкнове-
ния огромных метеоритов с Землей на ее
поверхности образовались огромные кра-
теры. Каждый год на земле оседает почти
один миллион тонн метеоритной пыли.

Рождение Солнечной системы

Среди звезд нашей галактики разбросаны

большие газопылевые туманности, или об-
лака. Около 4600 миллионов лет тому назад

в таком облаке родилась наша Солнечная

система в результате коллапса (сжатия) это-

го облака под воздействием сил гравитации.

Затем облако начало вращаться. Со
временем оно превратилось во вращаю-
щийся диск, основная масса вещества ко-
торого сосредоточилась в центре. Грави-
тационный коллапс продолжался, цент-

О Сатурн и его
кольца (вернее,
тысячи «колечек»).
Снимок сделан «Вояд-
жером-1». Оранже-
вым цветом показан
газообразный
аммиак, голубо-
ватым - очевидно,
кристаллы аммиака.

рождаются во Вселенной повсеместно и
постоянно. Несколько ближайших к нам

Q Аризонский метеоритный кратер.

Диаметр 1,2 км, глубина 180 м.

легкие газы (водород и гелий), входящие с
в состав аккреционного диска.	|

Дальше от центра диска температура i
была значительно ниже, и образовавшие-
ся там планеты притягивали к себе газы. |
Вот почему планеты юпитерианского ти- £
па окружены обширными атмосферами. ?

Образование Солнечной системы было |
обычным явлением - подобные системы о

звезд образуют сложные планетарные сис-

темы, включая звезду Барнарда и Эпсилон

Эридана. Двигаясь в пространстве, эти
звезды слегка < колеблются» под влиянием
вращающихся вокруг них планет. В 198.3 г.
вокруг яркой звезды Вега обнаружен
аккреционный диск, который, вероятно,
является «солнечной системой».

Образовался ок. 50 000 лет тому назад.

Q Осколок метеорита из «Ущелья Дьявола»
(Аризонского кратера).



ральное уплотнение постоянно уменьша-
лось и разогревалось. При внутренней
температуре в десятки миллионов граду-
сов началась термоядерная реакция, и
центральное уплотнение вещества
вспыхнуло новой звездой - Солнцем.

Тем временем из газа и пыли, находив-
шихся в диске, сформировались планеты.
Во внутренних разогретых областях про-
исходили столкновения пылевых частиц и
их превращение в большие глыбы. Этот
процесс известен как аккреция - прира-
щение. Столкновения и взаимное притя-
жение этих глыб привело к образованию
планет земного типа. Они были слишком
малы и имели слишком слабое гравитаци-
онное поле, чтобы притягивать к себе

Размер ллвиет
(диаме>р * им>
Планеты-гиганты

Земля представляется нам
огромной, но она очень мала по
сравнению с четырьмя плане-
тами-гигантами, находящими-
ся на окраине Солнечной систе-
мы. Этими планетами, в поряд-
ке их удаленности от Солнца,
являются Юпитер, Сатурн,
Уран и Нептун.

Еще совсем недавно - в 1979-
99 гг. - самой удаленной плане-
той Солнечной системы был Неп-
тун: ее обычный аутсайдер Плутон из-
за траектории своей орбиты находил-
ся в тот период ближе к Солнцу. В от-
личие от своих огромных соседей,
Плутон - крошечная, покрытая льдом
планета, самая маленькая в Солнеч-
ной системе. Юпитер же поистине
огромен: его диаметр в 11 раз превы-
шает земной, а масса вдвое больше
общей массы всех остальных планет
системы. Сатурн лишь немного усту-
пает ему в размерах. Уран и Нетутт
еще меньше, по все же и они в диаме-
тре в четыре раза больше Земли.

Планеты-гиганты коренным обра-
зом отличаются от четырех планет
земной группы (Меркурия, Венеры,
Марса и Земли), находящихся ближе
к Солнцу, нс только размерами, но и
газообразным составом: их основны-
ми «компонентами» являются водо-
род и гелий.

Новые планеты

Юпитер и Сатурн были известны еще
древним астрономам, поскольку их
яркий свет на ночном небе виден не-
вооруженным взглядом. Уран и Нептун
удалены от нас настолько, что рассмо-
треть их можно лишь в телескоп, а по-
этому об их существовании не знали
вплоть до ХУ1П-Х1Х вв. Уильям Гершель

О Полагают, что Большое Красное Пятно
Юпитера (вверху слева) - это антициклон,
в котором возникают огромные бури и вихри.

(Q Светлые зоны
Юпитера - подни-
мающиеся из его
недр газы. Темные
пояса - более
холодные области.

Q Испещренный вул-
каническими кратера-
ми Ганимед - самый
большой спутник Юпи-
тера. Он превышает по
размерам Меркурий.

в 1781 г. открыл Уран, а Нептун был
обнаружен Иоганном Галле в 1846 г.

Юпитер

Юпитер отстоит на 778 млн. км от
Солнца и оборачивается вокруг него
почти за 12 лет. Экваториальный диа-
метр этого гигантского шара состав-
ляет около 143 тыс. км. В телескоп
видно, что его диск пересечен свет-
лыми и темными полосами. Эта кар-
тина создается облаками, принимаю-
щими такие формы из-за неистового
вращения планеты и атмосферы.
Юпитер делает оборот вокруг своей
оси за 10 часов и по скорости собст-
венного вращения превосходит
любую другую планету;

На более подробном снимке диск
Юпитера представляется ярко-крас-
ным и оранжевым. В атмосфере раз-
личимы огромные завихрения, внеш-
не напоминающие белые и темные
овалы и пятна. Самое значительное из
них - Большое Красное Пятно (БКП),
за которым уже столетиями наблюда-
ют с Земли. Атмосфера планеты состо-
ит из водорода и гелия, ниже находит-
ся обширный океан жидкого водоро-
ОТКРЫТИЕ КОЛЕЦ УРАНА



Q Во время покрытия (затмения) отдаленной
звезды САО 158687 Ураном в 1977 г. она пять
раз меняла свой блеск. Очевидно, это
объясняется тем, что перед звездой прошли
5 колец Урана.

да, еще ниже - слой водорода в жид-
ком металлическом состоянии. И
лишь в самом центре расположено
небольшое ядро из твердого вещества.
Аналогичен и состав Сатурна.

Юпитер является центром собст-
венной небольшой «солнечной сис-
темы», так как вокруг него вращаются
по крайней мере 16 спутников. Четы-
ре наиболее крупных различимы в
бинокль. Среди них Ганимед - самый
большой спутник во всей Солнечной
системе (диаметр 5267 км). Безуслов-
но, наиболее интересна Ио: ее
поверхность покрыта вулканами,
извергающими расплавленную серу.

Сатурн

Сатурн - вторая по величине планета
Солнечной системы (диаметр -
120 тыс. км). По сравнению с Юпите-
ром, он находится в два раза дальше
от Солнца, вокруг которого оборачи-
вается почти за 30 лет. Сатурн пред-
ставляет собой огромный газовый
шар, заметно приплюснутый у полю-
сов и настолько легкий, что мог бы
удерживаться на поверхности воды.
Пятна и овалы указывают на атмо-

сферные бури, в которых ветры до-
стигают скорости 1800 км/час.

Впечатляющая система колец Са-
турна более чем вдвое превышает ди-
аметр планеты. С Земли видны три
основных кольца - А, В и С. Среднее
кольцо В самое яркое, и от внешнего
кольца А его отделяет темный проме-
жуток, называемый щелью Кассини.
Внутреннее кольцо С бледное и до-
вольно прозрачное. Автоматические
научно-исследовательские станции
обнаружили еще несколько колец и
установили, что они включают тыся-
чи отдельных колечек из твердых
частиц и льда, на огромной скорости
вращающихся вокруг планеты. Вся
система колец, похоже, не превышает
1 км в толщину. У Сатурна имеется
28 спутников.

Уран

Уран - третья по размеру планета
(диаметр 51,2 тыс. км). Он’ располо-
жен вдвое дальше, чем Сатурн, от
Солнца, вокруг которого совершает
полный оборот за 84 года. Отличи-
тельная черта Урана - наклон его
оси. У большинства планет опа почти

перпендикулярна плоскости эклип-
тики (вращения вокруг Солнца), а
ось Урана практически лежит в ней.

Диск Урана имеет ровный сине-зеле-
ный цвет, что объясняется наличием
метана в его внешней газовой оболоч-
ке, состоящей в основном из водорода
и гелия. Полагают, что ниже атмосфе-
ры находится глубокий океан из горя-
чей воды и аммиака. «Вояджер-2» обна-
ружил десять колец вокруг Урана, а так-
же 10 новых спутников. Из 5 ранее из-
вестных наиболее интересна Миранда
(диаметр 485 км), чья поверхность как
бы соткана из разнообразных лоску-
тов. Астрономы полагают, что она пе-
режила столкновение с другим косми-
ческим объектом и обломки катастро-
фы слились воедино, что и создало ту
диковинного вида поверхность, кото-
рую мы наблюдаем сегодня.

Нептун

По размеру Нептун приходится поч-
ти близнецом Урану, уступая ему в
диаметре лишь 2000 км. Он находит-
ся па расстоянии 4500 млн. км от
Солнца и совершает полный оборот
вокруг него за 165 лет.

«Вояджер-2» предоставил нам пер-
вые четкие снимки планеты, которая,
как выяснилось, имеет насыщенный
синий цвег. В атмосфере видны облака
и эпицентры ураганов. Экватор опоя-
сывают два ярких и два бледных коль-
ца. Помимо видимых с Земли спутни-
ков (Нереиды и Тритона), у Нептуна их
еще по крайней мерс шесть.

О Поскольку ось вращения Урана лежит в плос-
кости эклиптики, каждый из его полюсов в тече-
ние 42 лет пребывает в кромешной тьме. Уран со-
вершает полный оборот вокруг Солнца за 84 года.
МерКурИИ, Марс и Венера

Земля - одна из четырех в чем-
то схожих планет на внутрен-
них орбитах Солнечной систе-
мы. Ее соседи -Меркурий, Марс
и Венера. Меркурий и Венера
вращаются по более близким
к Солнцу орбитам, чем Земля,
Марс - по более дальней.

Все три небесных тела сходны с
Землей в том, что состоят глав-
ным образом из скалистой по-
роды, поэтому их часто называют
планетами земной группы. Большая
часть информации об этих плане-
тах поступает на Землю с космичес-
ких зондов.

По величине Меркурий - «вторая с
конца» планета Солнечной системы,
его диаметр равен 4860 км. Он движет-
ся вокруг Солнца на среднем удалении
57,9 млн. км (среднее расстояние от
Земли до Солнца - 149,6 млн. км). Пе-
риод обращения Меркурия вокруг
Солнца равен 88 земным суткам.

Вокруг своей оси Меркурий делает
полный оборот за 59 земных суток.
Такое медленное вращение приводит
к тому, что одна и та же точка его по-
верхности может освещаться Солнцем
три земных месяца подряд. Поверх-
ность планеты в этом месте может рас-
каляться до 425°С, достаточных для

Сочетание мерку-
рианского года, равно-
го 88 земным суткам,
с 59-суточным перио-
дом вращения вокруг
своей оси дает стран-
ный эффект. Любая
точка поверхности
планеты находится
в практически том же
положении по отноше-
нию к звездам в тече-
ние 59 дней, а к Солн-
цу «возвращается»
лишь спустя 176 суток
(через 2 «года»),
В момент максималь-
ной близости к Солнцу
скорость прохождения
Меркурия по орбите
превышает скорость
его вращения вокруг
собственной оси, что
приводит к такому яв-
лению, как два рассве-
та и два заката.

О Поверхность
Меркурия, как и Луны,
испещрена кратерами.

О Венера в измененных для нагляднос-
ти цветах. Темные и светлые области
показывают циркуляцию атмосферы.
Облачный покров Венеры вращается
в 60 раз быстрее самой планеты!

плавления свинца. И наоборот, облас-
ти на обратной стороне Меркурия па
три месяца погружаются в космичес-
кий холод, и температура там может
падать до -170’С.

Загадочная Венера

Венера немногим уступает Земле в
размерах, ее диаметр равен 12 104 км
(0,97 земного). Венера отстоит от

I 0 Поскольку Земля находится на «пра-
вильном» удалении от Солнца, ей удалось
избежать судьбы раскаленной Венеры
и «замороженного» Марса: поверхность

| нашей планеты на 2/3 покрыта водой.
Солнца в среднем на 108 млн. км, а об-
ращается она вокруг него за 225 зем-
ных суток. Удивительно, но ее период
обращения вокруг собственной оси
на 18 суток больше! Из-за этого «день»
на Венере длится дольше венериан-
ского «года». Более того. Венера вра-
щается по часовой стрелке, а осталь-
ные планеты «четверки» - против.

Временами расстояние между
Венерой и Землей сокращается до «ка-
ких-нибудь» 42 млн. км. Однако это
совершенно разные миры. На Земле в
широком, но комфортном диапазоне
температур и богатой кислородом ат-
мосфере процветают разнообразные
формы жизни, а на Венере, где сред-
няя температура превышает 4б4°С, ат-
мосфера состоит из углекислого газа,
облака - из серной кислоты, а давле-
ние на поверхности в 92 раза выше
земного, жизнь вряд ли возможна.

Температура на Венере так высока
из-за близости к Солнцу и «парнико-
вого эффекта». Ее атмосфера удержи-
вает солнечное тепло так же,’как это
происходит в оранжерее.

Фотопанорама, переданная на
Землю спускаемыми аппаратами со-
ветских станций «Венсра-9’> и «Вене-
ра-10» (1975), показала места раз-
дробленной породы, а американский
зонд «Магеллан», прощупывая плане-
ту с орбиты при помощи радара, в
1990-94 гг. составил карты 98% вене-
рианской поверхности. В основном
это пустынные равнины, хотя есть
горные области высотой до 10 км и
две крупные возвышенности, услов-
но называемые материками (если па
Венере когда-нибудь были океаны,
то они давно испарились). Одна из
этих возвышенностей, Земля Афро-
диты, расположена на экваторе и по
площади сопоставима с Африкой;
Земля Иштар меньше по размерам и
лежит в северных широтах.

Красная планета

Марс гораздо меньше Земли, его диа-
метр равен лишь 6794 км. Среднее
расстояние до Солнца 228 млн. км,
период обращения вокруг Солнца -
687 земных суток. У Марса два не-
больших спутника: Фобос и Деймос.
На первый взгляд он больше похож
на Землю, чем Венера. У него есть ат-
мосфера, а на полюсах - ледовые
шапки; период обращения вокруг
оси примерно такой же, как у Земли
(немногим более 24 ч). Поскольку
плоскость экватора Марса наклонена
к плоскости орбиты, на этой планете,
как и на Земле, существуют заметные
сезонные изменения. Полагают, что
па Марсе возможна жизнь.

На экваторе температура достигает
точки замерзания, однако на полю-
сах температура «зимой» может па-
дать до -140°С. Атмосфера в основ-
ном состоит из углекислого газа, дав-
ление в 100 раз меньше земного. Во-
да в свободном состоянии не обнару-
жена, но присутствует в виде льда на
полюсах; се следы найдены и в парах

О При восходе Солн-
ца над марсианскими
каньонами можно
увидеть туман. Сни-
мок области около
100 км в ширину сви-
детельствует о нали-
чии на Марсе воды.
Туман - это, видимо,
облака, состоящие из
паров воды и частичек
льда, а каньоны, похо-
же, образовались
в далеком прошлом
под действием пото-
ков воды.

О Градации в оттен-
ках характерного для
Марса красного цвета
на данном изображе-
нии одного из полуша-
рий специально усиле-
ны компьютером. Вул-
каны видны в виде
«пуговиц». Самый
высокий из них носит
имя Олимп и возвы-
шается над окружаю-
щей равниной на	g

25 км.	z

атмосферы. Другая особенность мар-
сианской погоды, несмотря на разре-
женность атмосферы - это ураган-
ные ветры. Ветер вздымает с поверх-
ности красную пыль, из-за чего небо
-кажется розоватым.

Поверхность испещрена кратерами
и разломами. Самый большой «шрам»
на лице Марса - Долина Маринера -
имеет 4000 км в длину и до 600 км в

ширину, а глубина местами достигает
8 км. Считается, что это разлом коры
планеты, образовавшийся миллиарды
лет назад, когда Марс начал остывать.
Названная в честь серии американ-
ских АКС, исследовавших Марс, доли-
на находится на экваторе недалеко от
четырех исполинских вулканов. Са-
мый высокий из них имеет в высоту
25 км, а в основании 600 км!
Земля и Луна

Земля и ее единственный
естественный спутникЛуна
несутся в просторах космоса,
неразрывно связанные силой
притяжения. Примерно за
месяц Луна совершает полный
оборот вокруг Земли.

туна - ближайший сосед Земли в
I 1 космосе и отстоит от нее в сред-
ж 1нем па 385 000 км. Нам кажется,
что в течение лунного месяца форма
Луны меняется от тонкой серповид-
ной дуги до полного круга и обратно.
Сама Луна не излучает свет, а кажу-
щееся изменение ее формы объясня-
ется тем, что во время ее вращения
вокруг Земли мы видим лишь осве-
щенную Солнцем часть ее поверхно-
сти. Разные формы Луны называются
фазами, и она проходит полный
цикл этих фаз за 29,5 дней.

Двойная планета

В отличие от большинства спутников
других планет Солнечной системы,
выглядящих крошечными на фоне
своих плаиет-гигантов, Луна велика
относительно материнской планеты:
ее диаметр равен 3476 км - больше
74 диаметра Земли (12 756 км). Для
сравнения: Ганимед (самый большой
спутник Юпитера) в 25 с лишним раз
меньше этой планеты.

По этой причине многие астроно-
мы считают Землю и Луну двойной
планетой. Действительно, Луна вдвое
меньше, чем самая далекая планета
Плутон, и немногихМ уступает размера-
ми Меркурию. Ее масса 'меньше одной
восьмой массы Земли, а сила притяже-
ния составляет одну шестую земного
притяжения. Несмотря на это, лунное

0 Ближайшие
соседи Земли -
Луна и Венера.
Вращаясь вокруг
Земли, Луна (вернее,
ее видимая часть)
меняет форму от
тонкой серповидной
дуги до полного круга
в зависимости
от того, насколько
и с какой стороны
она освещена

2 Солнцем.

На этом расцвеченном снимке, сделанном
через телескоп, Луна - каменистая,
лишенная жизни и воздуха - выглядит
весьма привлекательно. Судя по
доставленным на Землю образцам,
лунные породы образовались из остывшей
и кристаллизовавшейся расплавленной
массы примерно 3-4,5 млрд, лет назад.

С точки зрения геологии. Земля еще молода.
Возраст нескольких поверхностных пород
превышает 1,5 млрд, лет, хотя вся планета
в 3 раза старше.

0 На этом снимке
песчаных дюн и доли-
ны реки в Саудовской
Аравии отчетливо
видна водная эрозия.
Изучая космические
снимки, можно также
сделать вывод о нали-
чии атмосферы и вла-
ги на Земле.

Q Этот кратер диа-
метром ок. 80 км
находится на обрат-
ной стороне Луны.
Сформированные
позже кратеры не
столь велики и мень-
ше пострадали от
метеоритной бомбар-
дировки.
0 Земля имеет многослойную структуру.
Под корой находится мантия, состоящая из
магмы - расплавленной породы. Давление
внутри центрального ядра так велико, что оно
должно представлять собой твердое тело.

притяжение влияет на ситуацию на
Земле, вызывая морские приливы и от-
ливы. Прилив начинается, когда Луна
находится в зените, и сила его одина-
кова на обеих сторонах Земли.

Внутреннее строение

Земля и Луна имеют во многом сход-
ное строение. Как и ближайшие к
ним планеты - Меркурий, Венера и
Марс, - они представляют собой ска-
листые шаровидные тела. У них мно-
гослойная структура: богатое желе-
зом ядро в центре, далее идет плот-
ная мантия из полужидких пород, а
сверху - более легкая и твердая кора.

Кора Луны толще земной коры, тол-
щина которой под океанами не превы-
шает 10 км. Лунная мантия твердая по
всей глубине," в то время как верхняя
часть мантии Земли штастична, т. е. она
течет и увлекает за собой находящуюся
над ней твердую кору. Этот процесс на-
зывают дрейфом материков.

Однако нс вся земная кора переме-
щается. Она разбита примерно на
15 крупных фрагментов, или плит,
движущихся в разных направлениях.
При столкновении плит друг с дру-
гом их поверхность сжимается в
складки и поднимается, образуя го-
ры, в том числе и вулканы, извергаю-
щие расплавленную породу’, прорвав-
шуюся через слабые участки коры.
Скольжение одной плиты вдоль дру-
гой может привести к их сцеплению,
а затем к резкому высвобождению из
«сцепки». В результате по коре прохо-
дят ударные волны, воспринимаемые
нами как землетрясения.

Формирование поверхности
Сегодня мы знаем, что движение плит
сыграло важнейшую роль в формиро-
вании поверхности Земли, по с Луной
все обстоит иначе. Здесь основным
фактором явилась бомбардировка по-
верхности метеоритами, и она покры-
лась множеством больших и малых
кратеров. В результате ударов распла-
вилась первичная кора, и образова-
лись большие лавовые равнины. На
этих более поздних равнинах крате-
ров меньше, чем на древней коре.

С Земли эти равнины и участки
древней коры можно увидеть нево-
оруженным глазом. Равнины выгля-
дят как темные места, а кора - как бо-
лее светлые. Мы называем лунные
равнины «морями». Древние астроно-
мы считали их частью океана,
но на самом деле вода на Луне если и
есть (в виде льда), то только на дне
самых глубоких кратеров.

Видимый нами узор из светлых и
темных участков на поверхности Лу-
ны остаётся неизменным, так как к
нам всегда обращена только одна ее
сторона. Это объясняется тем, что Лу-
на совершает оборот вокруг своей
оси за то же время, что и оборот во-
круг Земли, а именно за 27'Д суток.

Вода и воздух

На Луче нет не только воды, но и воз-
духа. Лунное притяжение недостаточ-
но мощное, чтобы удержать газовую
атмосферу. Это значит, что Луча абсо-
лютно не защищена от жара Солнца,
когда на протяжении длящегося две
недели «дня» температура на ее по-
верхности подскакивает до 120°С. И
наоборот, ничто не может изолиро-
вать Луну от космического холода,
когда в течение двухнедельной «ночи»
температура резко падает до -180°С.

В отличие от крайне «сухой» Лучы,

0 Сейсмические трассы, переданные специаль-
ными приборами, оставленными на Луне, срав-
ниваются с трассами, получаемыми сейсмогра-
фами на Земле. Эта лунная трасса была вызвана
толчком на расстоянии около 100 км от прибора.

на Земле очень много влаги. Более
70% поверхности планеты покрыто
водами океанов. Так как масса Земли
намного больше, чем у Лучы, сила ее
притяжения позволяет удерживать
атмосферу. Атмосфера служит своего
рода одеялом, помогая распределять
солнечное тепло днем и не позволяя
слишком большому его количеству
улетучиваться в космос в течение
ночи. Благодаря этому на Земле нет
таких резких перепадов температу-
ры, как на Луче: разница между днев-
ными и ночными температурами
здесь относительно невелика.

Воздушная атмосфера Земли со-
стоит из смеси газов, главным обра-
зом азота (около 78%) и кислорода
(21%). Присутствие в атмосфере кис-
лорода плюс обилие воды на поверх-
ности сделали возможным существо-
вание самых разнообразных форм
жизни на Земле. На Луне не должно
быть жизни, поскольку пока не обна-
ружены воздух и вода.

Вода и воздух также играют важную
роль в формировании земной поверх-
ности. Именно они главные виновни-
ки эрозии (вымывания и выветрива-
ния пород), чреватой постепенным
изменением ландшафта. Речные тече-
ния, океански?! прибой, разрушитель-,
ное воздействие замерзающей воды,
пескоструйный эффект ветра - все
это мощные инструменты эрозии, ко-
торые со временем могут превратить
самые твердые скалы в пыль.

А вот Луча не активна, т. е. ее по-
верхность намного старше - па пей
мало что изменилось за 3 млрд. лет.
Дрейф континентов

Океанический желоб

Вулканический
остров

и на другие аспекты
биологических наук -
например, какова
причина землетрясений
или как

эволюционировали
животные в разных
частях света.

0 Разлом Сан-
Андреас

в Калифорнии
разделяет две плиты.
Смещение плит
приводит

к землетрясениям.

Сближающиеся плиты

Давние карты обеих Америк
позволили обнаружить порази-
тельное сходство между бере-
говыми линиями Нового и Ста-
рого Света. Возник вопрос: а не
были ли когда-то одним целым
эти далеко лежащие сегодня
друг от друга континенты?

середине XIX века ученые начали
|МЕ собирать свидетельства сходства
riF окаменелых останков (следов доис-
торической жизни) в породах континен-
тов, разделенных большим расстоянием.
В начале XX века американский геолог
Фрэнк Б. Тейлор высказал предположе-
ние, что континенты могут медленно уда-
ляться друг от друга. Он полагал, что
дрейф континентов мог вызвать горизон-
тальное (боковое) давление, которое
вытеснило вверх породы и превратило
их в длинные горные хребты.

Теории Вегенера
Независимо от Тейлора работал немец-
кий метеоролог, геофизик и астроном
Альфред Вегенер. Он особо интересовал-
ся изменениями глобального климата на
протяжении геологического периода и
хотел разгадать многочисленные загадки,
возникшие при изучении ископаемых ма-
териалов. Например, окаменелые остатки
тропических растений были найдены под
слоем льда и снега в Гренландии, а, с дру-
гой стороны, образцы пород показывали,
что в старину ледниковые щиты покрыва-
ли юг Африки и Южной Америки.

Вегенер дал ответы на эти вопросы в
своей книге «Die Enstehung der Kontinente
und Ozeane» («Происхождение континен-
тов и океанов», 1915). Он утверждал, что в
те времена, когда тропические растения
росли в Гренландии, она должна была рас-
полагаться вблизи экватора. А когда боль-
шие пространства Африки и Южной Аме-
рики были покрыты льдом, эти части
суши должны были находиться вокруг
Южного полюса. Другими словами, дол-
жен был иметь место дрейф материков.

Однако общепринятой теория дрейфа
континентов стала лишь в 1950-60-е го-
ды, когда никто уже не мог игнорировать
огромный массив данных, свидетельству-
ющих в ее пользу. Появился новый тер-
мин - тектоника плит. Согласно теории
тектоники плит, континенты перемеща-
ются со скоростью от 1 до 10 см в год,
«сидя верхом» на огромных плитах, на
которые разбита литосфера.

Мозаика из континентов
Изначальные представления о дрейфе
континентов основывались на сходстве
очертаний Северной и Южной Америк
с очертаниями Европы и Африки.

Однако береговые линии не являются
реальными границами континентов.
Каждый из них окружен мелководной
зоной, называемой континентальным
шельфом, фактически являющейся час-
тью континента. Их истинная граница
проходит по верху крутого континен-
тального склона, ведущего в абиссаль-
ную зону (глубинные участки океана).
Компьютерное моделирование на базе

очертаний континентального шельфа
на глубине примерно 1000 м продемон-
стрировало гораздо более точное совпа-
дение форм континентов.

Еще одно подтверждение дрейфа кон-
тинентов было получено в ходе изуче-
ния горных пород, их структуры и ока-
менелостей. К примеру, Вегенер знал,
что в прошлом имели место несколько
больших ледниковых периодов. При по-
холодании глобального климата огром-
ные ледниковые щиты (подобные тем,

О Из космоса видны
Северная Америка,
выступ Африки
(слева), большая
часть Африки
и Антарктида (справа).

ф На этой карте
показано, как Аме-
рика и Африка могли
быть соединены

в прошлом.

МИОЦЕН

ПЛИОЦЕН

ОЛИГОЦЕН

ЭОЦЕН

ПАЛЕОЦЕН

МЛ - миллионов лет

АНТАРКТИДА

Мир сегодня:
Кажущаяся
неподвижной, земная
поверхность на самом
деле движется.
Бросается в глаза
соответствие очертаний
материков,
разделенных
Атлантическим
океаном.

50 миллионов лет назад:
Австралия находилась
рядом с Антарктидой,
а Индия дрейфовала
на север, пока не стала
частью Азии.

Дрейф был
медленным -
Атлантический океан
ежегодно увеличивался
менее чем на 10 см.

Австр^я

АНТАРКТИДА




которые сегодня покрывают Антарктиду
и Гренландию) охватывали большие тер-
ритории. Ледники распространялись
под действием силы тяжести, а камни,
вмерзшие в нижний слой льда, царапали
поверхность земли, оставляя борозды,
называемые ледниковой штриховкой.
Кроме того, ледник оставляет за собой
морену - слои обломков твердой поро-
ды, - которая образует отложения, име-
нуемые тиллитами.

Структура горных пород
Структура горных пород также под-
тверждала эту теорию. Так, большинство
пород в зоне Сахары в Северной Африке
имеют солидный возраст - около 2 Map-
д. лет. Рядом лежат породы, которым все-
го 550 миллионов лет. Есть очень четкая
линия раздела между старыми и новыми
породами, достигающая берегов Атлан-
тического океана в районе г. Аккра в Га-
нс. Эта линия прослеживается и по ту
сторону океана в Сан-Луисе (Бразилия),
в точности там, где и предсказывали сто-
ронники дрейфа континентов. Этот
факт явно свидетельствует в пользу
справедливости данной теории.

Q Вид сверху на
рудник Айрон Ноб
в Южной Австралии.
Сходство структуры
пород очень важно
для геологов-
разведчиков.

К примеру, поскольку
когда-то Австралия
и Антарктида были
одним целым,
полезные
ископаемые,
найденные

в Австралии, могут
залегать под слоем
льда в Антарктиде.

Теория тектоники плит получила под-
держку' и в ходе изучения палеомагнетиз-
ма, что означает «древний магнетизм».
Когда новые породы формировались из
расплавленных пород, железистые мине-
ралы намагничивались. При отвердении
жидких пород эти минералы выстраива-
лись в направлении магнитного поля
Земли, указывая его местонахождение на

момент формирования пород. Как только
частицы руды затвердевали в породе, на
их расположение уже не влияли дальней-
шие изменения магнитного поля Земли.
Это означает, что магнитные частицы,
обнаруженные в горных породах, могут
служить для определения положения маг-
нитного полюса Земли в эпоху' формиро-
вания этих пород.

700 миллионов лет
назад: Индия
располагалась между
Африкой и
Антарктидой. Эти три
части суши были
объединены с Южной
Америкой и
Австралазией и
образовывали Гондвану.

170 миллионов лет
назад: Мир представлял
собой единый
гигантский континент -
Пангею. Море Тетис,
отделявшее Евразию
от Африки, позднее
превратилось
в Средиземное
море.

Marshall Cavendish
Свидетельствует морское дно
С помощью метода радиоизотопного да-
тирования ученыё установили, что воз-
раст пи одной из океанических пород не
превышал 200 млн. лет, в то время как
древнейшим из известных континен-
тальных пород около 3,8 млрд. лет. Сле-
довательно, океаны являются поздними
формациями.

Электронная топографическая съемка
дна океана выявила ряд важных призна-
ков, включая длинные океанические
хребты, для которых характерна
сейсмическая и вулканическая деятель-
ность. В недрах именно этих хребтов об-
наруживают самые молодые океаничес-
кие породы. Геологи убеждены, что но-
вые породы формируются в центре
хребтов при разъединении и отдалении
плит друг от друга. Они также обнаружи-
ли, что по мере удаления от хребтов
встречаются все более старые породы,
образующие океаническую кору.

Четыре континента

Сегодня ученые знают, что земная поверх-
ность постоянно изменяется. Около
420 миллионов лет назад космолетчик с
далекой планеты увидел бы четыре конти-
нента. Один из них был бы частью нынеш-
ней Северной Америки, второй - частью
современной Европы. Третий континент,
называемый геологами Ангарой, представ-
лял собой тогда часть сегодняшней Азии,
а четвертый объединял южные континен-
ты. Ему геологи дали имя Гондвана.

Перемещение плит привело к столкнове-
нию североамериканской и европейской
континентальных плит, в результате чего из
смятых в складки пород па краях континен-
тов образовались горные хребты. К фраг-
ментам этого хребта сегодня относятся се-
верные отроги Аппалачей в Северной Аме-
рике, горы на востоке Гренландии, па запа-
де Ирландии и Шотландии, а также горы в
Норвегии и Швеции. Этот новый континен-
тальный массив называется Еврамерика.

Распад Пангеи

Около 275 миллионов лет назад про-
изошло столкновение Еврамерики и
Ангары, на месте которого возникли
Уральские горы. Тогда соединились три
плиты, образовав при этом гигантскую
часть суши под названием Лавразия.
Вначале Лавразию и Гондвану разделя-
ло древнее морс Тетис, но вскоре оба
континента соединились и образовали
единый континентальный массив -
Пангею.

В течение последних 180 миллионов
лет Пангея распалась, и в результате
перемещения плит континенты заняли
свое нынешнее положение. Но переме-
щение все еще продолжается, и ученые
сегодня могут делать предположения
о том, как будет выглядеть наша плане-
та в будущем. Поэтому современная
карта мира - это всего лишь снимок
одного момента в геологическом
времени Земли.

135 МЛ

w Найденные в Авст-
ралии ископаемые ос-
танки листрозавра -
рептилии, некогда на-
селявшей Африку и
Азию, - доказывают
существование древне-
го материка Гондвана.

W Ископаемые
останки мезозавра
были найдены в
Бразилии и Африке, -
а ведь эти пресно-
водные рептилии
не могли переплыть
Атлантический океан.

ЮРСКИЙ ПЕРИОД

[Листрозавр

Мезозавр

g ПЕРМСКИЙ ПЕРИОД

Коралловые рифы

Листрозавр
Глоссоптерис;

Мезозавр

Оледенение каменноугольного
периода

АНТАРКТИДА15

ЭКВАТОР °'

На современной карте
мира показаны места
обнаружения образцов
живой природы
и ледниковых
отложений,
подтверждающих
данную теорию.
Некоторые ученые
считают, что
существовали
сухопутные перемычки,
по которым
распространялись
животные. Но такие
перемычки не могли
бесследно исчезнуть.

Древняя

Предполагаемые

Гондваны

Направление движения
ледника

ГОНДВАНА В ПЕРМСКОМ
ПЕРИОДЕ

О Дрейф континентов объясняет неожиданное
распространение некоторых ископаемых
организмов, обнаруженных в рифах мелового
периода.

|Планета Земля 12 - ВУЛКАНЫ |
Расширение океанического дна

Данные, позволившие разгадать
одну из величайших загадок
природы, были получены
в 60-х гг. XX века, причем
не на суше, как можно было бы
ожидать, а под толщей воды -
на дне океана.

Сегодня мы знаем о Земле многое из
того, что было непонятно ученым
еще каких-нибудь 40 лет назад. Нам
известны причины землетрясений и из-
вержений вулканов. Мы знаем, почему
в недрах покрытой снегами и льдами
Аляски находятся богатейшие залежи
нефти, образовавшиеся из останков кро-
шечных морских животных и растений.
Мы понимаем также, откуда на севере
Европы взялись крупные месторождения
угля, источником которого была окаме-
невшая тропическая растительность.

Дрейфующие континенты

Ответы на все эти загадки были получе-
ны, когда в 60-е гг. большинство ученых
приняли, наконец, теорию дрейфующих
континентов, выдвинутую немецким
метеорологом Альфредом Вегенером еще
в 1915 г. Почему же научной обществен-

ности понадобилось столько времени,
чтобы согласиться с его теорией?

На это было несколько причин. Во-
первых, Вегенер не являлся геологом.
По словам геофизика Эдуарда Булларда,
он был членом не того профсоюза, и по-
этОхМу геологи не приняли его всерьез.
Во-вторых, хотя Вегенер считал, что кон-
тиненты движутся, или дрейфуют, он не
предложил никакого объяснения причи-
нам этого процесса.

Океаническая кора

В 60-е годы были получены убедительные
данные, позволившие, в конечном итоге,
«утвердить» теорию дрейфующих конти-
нентов и установить механизм этого
явления. Причем доказательства были
найдены не на самих континентах, а
в океанах и под их дном.

Верхняя твердая оболочка Земли - ли-
тосфера - представляет собой твердый
слой толщиной около 100 км и включает
земную кору (океаническую и континен-
тальную) и верхнюю часть мантии (слой,
находящийся непосредственно под
земной корой). Граница раздела между
земной корой и мантией известна как

© Данный разрез Земли показывает ее строе-
ние. Литосфера включает океаническую и кон-
тинентальную кору и верхнюю часть мантии.

О На этом разрезе Земли видна постоянная
активность. Дно Атлантического океана
расширяется, а Тихого - сжимается. В районе
океанических хребтов образуется новая
океаническая кора, переносимая
раздвигающимися плитами и разрушаемая
в зонах субдукции. Южно-Американская плита
состоит из континентальной и из океанической
коры, частей литосферы (твердой оболочки
планеты), дрейфующей по поверхности
частично расплавленной астеносферы на запад
поверх более плотной Тихоокеанской плиты.
Г; W

О На снимках, полученных со спутника,
видны океанические хребты и впадины,
которые гораздо больше материковых.
На компьютерном изображении морского дна
показан Филиппинский желоб в Тихом океане
длиной 1325 км. Вулкан высотой 1500 м был
обнаружен и с помощью гидролокатора
бокового обзора на глубине 4000 м.

поверхность Мохоровичича (сокращен-
но Мохо), названная так в честь ее перво-
открывателя, югославского геолога Анд-
рея Мохоровичича (1857-1936).

Океаническая кора сильно отличается от
континентальной. Она намного тоньше и
сформировалась практически полностью
за последние 200 млн. лет - очень малый
срок в истории Земли, насчитывающей
4 600 млн. лет. В отличие от нее, континен-

тальная кора гораздо толще, а ее возраст в
отдельных местах достигает 3 000 млн. лет.

Срединно-океанические
хребты

Хотя большей частью поверхность океа-
нического дна плоская, здесь выделяют
два элемента рельефа: хребты и желоба.

ло. Гесс считал, что океаническая кора

Спрединг
океанического
дна был подтвер-
жден его магнит-
ными линиями.
Специальные
приборы могут
определить
отклонения от
существовавшей

Трансформный
разлом

Океаническая
кора

Лава застывает
и образует
вулканическую

разрушалась с той же скоростью, что
и формировалась. Но где и как?

Вскоре он получил ответ. Вдоль берего-
вых линий океанов проходит ряд глубо-
ководных желобов. Так, 9дин из них

ранее полярности
палеомагнетизма,
сохранившегося

в породах
океанической коры

Срединно-океанический хребет - это
горная цепь длиной около 80 000 км
и пиками высотой до 4500 м.

Среди первых исследованных участков
этой подводной гряды был Атлантичес-
кий хребет. Он тянется от Исландии на
севере до крохотного вулканического

Направление

ВОЗРАСТ В МЛН. ЛЕТ

острова Тристан-да-Кунья’на юге, затем
огибает мыс Доброй Надежды и соединя-
ется с хребтами Индийского и Тихого
оксанов. Как и в других элементах систе-
мы, в Атлантическом хребте выделяют
центральную рифтовую долину шири-
ной около 50 км и глубиной 2 км. На всей
протяженности Средишю-океанического
хребта доминируют подводные вулканы.

Местами океанические хребты выхо-
дят на поверхность в виде островов.
Крупнейшим из островов такого рода яв-
ляется Исландия. Вдали от хребтов встре-
чаются отдельные вулканические верши-
ны, называемые подводными горами.
Многие из них поднимаются над поверх-
ностью океана и образуют острова, при-
мером которых служит Гавайская цепь.

Подводные хребты были обнаружены в
50-е гг. морскими геологами Колумбий-
ского университета (США). Они также
выяснили, что толщина земной коры под
океанами составляет всего 6-7 км, тогда
как под континентами она достигает
30-40 км. Данный факт послужил пер-
вым указанием на то, что ложе океана
«моложе» континентального.

Новая теория

В 1950 г. Гарри Гесс, профессор Прин-
стонского университета (США), на осно-
вании этих двух открытий выдвинул тео-
рию спрединга (расширения) океаничес-
кого дна, согласно которой океаническое
дно постоянно раздвигается в стороны
от подводных хребтов. По его подсчетам,
новое океаническое дно создавалось со

скоростью нескольких сантиметров
в год - достаточно быстро, чтобы все глу-
бинное океаническое ложе сформирова-
лось за последние 200 млн. лет.

При таких темпах либо Земля исклю-
чительно быстро увеличивалась в разме-
рах (что, очевидно, не так), либо с новой
океанической корой что-то происходи-

МАГНИТНЫЕ ЛИНИИ
НА ОКЕАНИЧЕСКОМ
ДНЕ
w Внешняя оболоч-
ка Земли состоит из
твердых плит. Грани-
цы плит обозначены
вулканической
деятельностью, земле-
трясениями
и процессами горо-
образования.

Материал плит созда-
ется в районах раз-
двигающихся хребтов.
В зонах субдукции
одна плита раз-
рушается под другой.
Плиты свободно
скользят вдоль транс-
4 формных разломов,
> но в зонах столкно-
= вения они сжимаются
5 в складки и образуют
s высокие горы.

тянется вдоль всего тихоокеанского побе-
режья Южной Америки, а самым глубо-
ким является Марианский желоб глуби-
ной 11 022 м, расположенный недалеко
от острова Гуам в Тихом океане. Гесс счи-
тал, что океаническая кора в этих жело-
бах опускается обратно в мантию.

Он высказал предположение о связи
движения коры с конвекционными тече-
ниями в мантии. Конвекционные тече-
ния - это круговые движения в жидкости
или пластичном материале, наподобие
тех, которые можно видеть в кипящей ка-
ше. Они возникают под действием восхо-

О Красное море -
это будущий океан.
По его дну проходит
срединный хребет, а
скорость спрединга
достигает 2 см в год с
отдалением Аравий-
ского п-ова от Афри-
канского континента.

0 Разлом Сан-
Андреас в
Калифорнии (США) -
сейсмичная граница
между двумя
плитами. Поток
направляется на
север Тихоокеанской
плитой.

дящих тепловых потоков. Теория профес-
сора Гесса подтверждается фактом, что
интенсивность теплового потока, или
скорость подъема тепла, из ядра Земли к
поверхности в районах хребтов очень ве-
лика. Опа уменьшается по мере удаления
от них и достигает минимума в желобах.

Но для доказательства теории требова-
лось больше фактов, и их предоставила
сама Земля. Наша планета является ги-
гантским магнитом, и именно ее магнит-
ное поле заставляет стрелку компаса ука-
зывать на север. При образовании из
потоков вулканической лавы новая поро-
да всегда немного намагничивается в
соответствии с магнитным полем Земли.

Магнитные подсказки

В начале 60-х ученые сделали важное
открытие. При буксировании научно-
исследовательскими судами магнитных
детекторов по дну7 океана были обнару-
жены чередующиеся полосы слабого и
сильного магнетизма. На борту7 одного из
судов, исследовавших Индийский океан,
$ находился ученый Кембриджского
z университета Драммонд Мэтьюз.

Он рассказал об открытии аспиранту7
университета Фреду7 Вайну. Вайи понял, что
магнитные полосы являются важным дока-
зательством состоятельности теории Гесса
о енрединге океанического дна. В сентябре
1963 г. Вайн и Мэтьюз предложили гипоте-
зу о связи чередующихся магнитных полос
с периодическим изменением магнитных
полюсов Земли, когда магнитный север
становится магнитным югом.

Применив данную теорию к океаничес-
ким хребтам, они сделали вывод: при рас-
ширении океанического дна чередующие-
ся блоки противоположно намагниченно-
го материала расходятся от центра хребта
и залегают параллельно его гребню.

Скорость спрединга

В то время лишь немногие ученые призна-
вали, что магнитное поле планеты дейст-
вительно меняет свою полярность. Вскоре
s после опубликования теории Вайна и
й Мэтьюза группа ученых геологической
с службы США, возглавляемая Аланом Кок-
д сом, выявила следы перемагничивания в

континентальных породах практически
на всех материках и обнаружила, что
полярность пород, сформированных в
один и тот же период времени, одинакова.

Определяя возраст подводных скал вбли-
зи Срединно-Атлантического хребта, ученые
выяснили, что по обе его стороны океаниче-
ское дно раздвигается со скоростью 2 см в
год, т. с. Атлантический оксан расширяется
со скоростью 4 см в год, и сегодня он па 80 м
шире, чем во времена Иисуса Христа.

В других океанах скорость спрединга вы-
ше, например, в ю.-в. части Тихого океана в
полтора раза. Тем не менее, океан не стано-

0 Восточно-Афри-
канская рифтовая
система, являющаяся
вулканической зоной,
может в будущем
стать линией разрыва
Африканской плиты,
а затем, возможно, и
превратиться в море.

0 Остров Исландия
увеличивается. Он был
образован раздви-
гающимся Северо-
Атлантическим хреб-
том. Здесь распо-
ложена рифтовая сис-
тема - зона вулкани-
ческой активности.
О Ученый определяет последовательности
и слои ископаемых осадочных пород, которые
могут многое поведать об эволюции и древних
геологических условиях океанов.

Q Два простейших
вида одноклеточных
помогают определить
возраст дна океана.
Метод датирования
по остаткам этих
микроскопических

- V

организмов,
оседающих в виде
донных отложений,
позволил доказать,
что по геологическим
меркам старейшее
океаническое дно еще
очень молодо - ему
менее 200 млн. лет.

попож^н'е на ворел гак как при
г ./Даком глуби

'Невозможно. 'У/.У/ ://</•/

вится шире, так как у окраин континентов
океаническое дно опускается в мантию.

Красное море - одно из самых молодых
на Земле. Как и в Атлантическом океане,
в нем есть срединный хребет, и скорость
спрединга здесь достигает =2 см в год, по-
этому Аравийский полуостров постепенно
отдаляется от Африки. Это же море - часть
большого разрыва в литосфере, тянущего-
ся от Восточно-Африканской рифтовой
системы до впадины Мертвого моря в Из-
раиле. Ученые считают, что в будущем
эта система может превратиться в море.

Тектоника плит

маяк -  . . 
сигналы;пб^в'оЛяющие

Qioii отложений"

Сегодня общепризнанным является тот
факт, что континенты и океаническое

Q) Буровая установка «Гломар Челленджер»
позволила получить геологические образцы
океанического дна с не доступных ранее глубин.

дно - это отдельные плиты, перемещаю-
щиеся по поверхности мантии относи-
тельно друг друга. Данный процесс извес-
тен под названием тектоника плит и
описывает структурные особенности
земной коры. Термин «тектоника*
буквально означает «образование».

Плиты представляют собой преимуще-
ственно твердые блоки, состоящие из зем-
ной коры и верхней твердой части мантии,
другими словами - литосферы. Под твер-
дой мантией находится астеносфера -
пластичная или полурасплавленная часть
мантии, залегающая на глубине между
~ 100 км и 200 км от земной поверхности.

Существует примерно 15 крупных
плит и большое количество малых. Пли-
ты разделены океаническими хребтами.
Хребты и их долины являются зонами
тектонических разломов. По обе стороны
от хребта плиты отдаляются в противо-
положных направлениях.

Океанические желоба возникают при
столкновении двух плит. Когда одна из
плит опускается и уходит в нижнюю
часть мантии, она пододвигается под дру-
гую плиту. Такой район желобов называ-
ется зоной субдукции.

Границы раздела плит
Существуют три вида границ между пли-
тами. Помимо двух уже рассмотренных
нами (граница по хребту; или конструк-
тивная граница, и граница зоны субдук-
ции) есть еще граница трансформного
разлома. Ее также называют консерватив-
ной границей, так как в данном случае
масса литосферы остается неизменной -
не растет и не уменьшается.

Трансформный разлом - это разрыв
конструктивной границы под прямым уг-
лом. Океанические хребты не тянутся бес-
прерывной нитью - время от времени они
отклоняются вправо или влево, когда пли-
та меняет направление своего движения.

Границы плит не всегда проходят па-
раллельно стыку океанической и конти-
нентальной коры. Плиты часто включают
оба вида коры, и многие из них пересека-
ются под углом. Некоторые плиты сколь-
зят одна по другой при столкновении.
Наиболее известным примером является
район у западного побережья Северной
Америки, где граница между плитами
обозначена разломом Сан-Андреас.

Сжатие или растяжение
Когда Вайн и Мэтьюз впервые доказали, что
имеет место спрединг дна океана, предпо-
лагалось, что движущая сила, перемещаю-
щая плиты, исходит от океанических хреб-
тов, где постоянно образуется новая кора.

Последующие исследования показа-
ли, что главной движущей силой являет-
ся не растяжение поверхности океани-
ческих хребтов, а сжатие зон субдук-
ции - мест, где старая кора втягивается
назад в мантию и переплавляется. Дру-
гими словами, литосфера растягивается
у океанических хребтов, а не раскалыва-
ется под действием внутренних сил.
Землетрясения

В результате внезапных
смещений и разрывов в земной
коре возникает могучая при-
родная стихия - землетрясение.
Разрушительная сила
землетрясений наиболее
заметна в больших городах.

жц емлетрясения принадлежат к самым
С разрушительным природным силам.

Самое могучее землетрясение может
быть в 10 тысяч раз мощнее атомной бом-
бы, сброшенной на Хиросиму в 1945 году:

Подчас во время землегрясения земля
под ногами напоминает палубу судна во
время морской качки. В зависимости от си-
лы землетрясения участки земной поверх-
ности покрываются мелкой рябью или, на-
оборот, резко кренятся и заваливаются в
разные стороны. В отдельных случаях при
землетрясении кажется, что по земной по-
верхности идут волны. Очевидцы подзем-
ных толчков 1906 года в Сап-Франциско
рассказывали, что видели земные волны
высотой до метра. Когда толчки прекрати-
лись, выяснилось, что разлом земной коры
(Сан-Андреас), вдоль которого произойти
толчки, сместился на 6 с лишним метров.

Большинство землетрясений длится
лишь несколько секунд, но в отдельных
случаях продолжительность подземных
толчков превышает минуту. К примеру,
землетрясение 1906 года в Сан-Францис-
ко длилось всего 40 секунд, а толчки, по-
трясшие Аляску 24 января 1964 года, не
унимались 7 минут: три из них привели к
значительным разрушениям.

Во многих случаях вслед за главным
толчком землетрясения идут последую-
щие; их сила постепенно затухает. Эти ос-
таточные толчки, которые геологи называ-
ют афтершоками, происходят в результате
смещения и осадки поднятых землетрясе-
нием горных пород и также могут причи-
нить огромный ущерб. В 1985 году на мек-

О Подземный толчок приподнял и обвалил
500-метровый участок этой автоэстакады
в г. Кобе во время землетрясения в 1995 году.
Дорога была построена до введения в жестких
строительных стандартов 1971 г.

О В 1989 г. землетрясение нанесло значитель-
ные разрушения в Сан-Франциско, когда под
воздействием подземных толчков обвалились
старые деревянные сооружения, возведенные на
насыпных грунтах.

сиканскую столицу Мехико обрушилось
землетрясение силой в XI баллов по шкале
Меркалли. На следующий день произошел
афтершок, сила которого достигла X бал-
лов. В результате этих двух ударов подзем-
ной стихии погибло около 10 000 человек,
а город остался лежать в руинах.

ШКАЛА МЕРКАЛЛИ

Шкала, названная в
честь Джузеппе Меркал-
ли, определяет силу
землетрясения в кон-
кретной местности.
Уровни колебания
коры оцениваются
по 12-балльной системе.
Например:

II балла: очень слабые
толчки и колебания;
покачивание висящих
предметов.

VIII баллов

V баллов: достаточно
сильные и вполне ощути-
мые толчки; проливается
жидкость, падают пред-
меты, бьются окна.

VII баллов: очень силь-
ные толчки; с крыш сры-
вается покрытие; в здани-
ях появляются трещины.

VIII баллов: разруши-
тельное землетрясение;
обвал непрочных строе-
ний, памятников.

XII баллов

X баллов: тяжкие по-
следствия; значительные
разрушения застройки
и ландшафта; возможны
оползни и цунами.

XII баллов: катастрофи-
ческое землетрясение;
значительные измене-
ния земной поверхнос-
ти; земля идет волнами;
незакрепленные пред-
меты разлетаются во
все стороны.
Китаи

ОСНОВНЫЕ

РАЗЛОМЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Зарождение землетрясения
Землетрясения зарождаются глубоко в не-
драх земной коры. Внешняя оболочка на-
шей планеты состоит из находящихся в
движении тектонических плит. Большин-
ство крупных землетрясений происходят
в земных глубинах, на краях тектоничес-
ких плит, когда эти плиты меняют свое
положение не постепенно, а резко, под
воздействием силы, которая давит на их
края, проламывает горную породу и сдви-
гает участки земной тверди; накопившая-
ся энергия высвобождается в виде под-
земных толчков различной мощности.

ЛИНИЯ РАЗЛОМА

Поверхность земли ''
до начала сейсми-
ческой активности

Возрастание
напряжения

Линии разломов представляют собой гигантские тре-
щины. Они могут тянуться на несколько километров
по земной поверхности или под землей. Землетрясе-
ние происходит при перемещении горных пород по
линии разлома вследствие избыточного давления,
возникающего при столкновении тектонических плит.

Последствия землетрясения зависят от
его силы, глубины подземных толчков и
характера земной поверхности, которая
может разверзнуться пропастью, припод-
няться или образовать впадины. В горной
местности землетрясения приводят к ла-
винам и оползням; подчас даже глинистые
почвы на пологих склонах холмов начи-
нают стекать вниз, подобно вулканичес-
кой лаве. Рыхлые песчаники и глиноземы
под действием землетрясения могут при-
обрести жидкую консистенцию и превра-
титься в зыбучие породы. Такое, в частнос-
ти, наблюдалось на Аляске в 1964 году.

Моретрясения

При моретрясениях возникают гигант-
ские волны - цунами. На океанских про-
сторах такие волны едва различимы; они
несутся по водной поверхности со скоро-
стью 790 км в час. По мере приближения
к берегу они замедляются, но растут
ввысь; море отступает от берегов, чтобы
потом обрушить на них несколько валов
громадных (до 20 метров) волн.

После моретрясения 1755 года на пор-
тугальскую столицу Лиссабон обрушился
17-метровый вал воды. Последующие
толчки привели к обвалам и пожарам. Три
четверти сооружений города рухнуло, по-
гребя под обломками 60 000 человек.

Поверхность Земли пребывает в посто-
янном движении. Хотя катастрофические
по своим последствиям землетрясения слу-
чаются не столь часто, специалисты по зем-
летрясениям - сейсмологи - ежегодно ре-
гистрируют около полумиллиона толчков.

В прошлом сейсмологи измеряли силу
землетрясения (т. е. количество высво-
бождаемой им энергии) по шкале Рихте-
ра, названной в честь американского уче-
ного, применившего свой метод на прак-
тике в 1935 году. В настоящее время они
чаще пользуются шкалой Меркалли. Ее
разработал итальянский сейсмолог' Джу-
зеппе Меркалли в 1902 году.

При землетрясении ударная волна дви-
жется из эпицентра - точки земной по-

верхности над участком земной толщи,

ГРАНИЦЫ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПЛИТ

Землетрясения случаются по всему миру, но чаще
происходят неподалеку от краев тектонических
плит. Особая сейсмическая активность присуща
разлому Сан-Андреас, который простирается вдоль
юго-западного побережья США: именно здесь за-
рождались подземные толчки, потрясавшие Кали-
форнию. Немало разломов находится под террито-
риями Китая и Японии. В частности, г. Кобе стоит
над разломом Нодзима.

где возникаю'!' толчки. Различают не-
сколько типов волн. Волны сжатия, Р-вол-
ны, или продольные волны, заставляют
частицы пород колебаться подобно спи-
ральной пружине. P-волны вызывают ко-
лебания частиц вдоль направления рас-
пространения волны путем чередования
участков сжатия и разрежения в породах.
Волны сдвига, S-волны, или поперечные

сейсмические волны, заставляют части-
цы пород колебаться перпендикулярно
направлению распространения волны

В СЛУЧАЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

 В городах, где землетрясения часты,
проводится регулярное обучение населе-
ния: каждый житель должен знать, что
делать при подземных толчках.

	Детям желательно иметь рядом с кро-
ватью фонарь и пару прочной обуви для
эвакуации в безопасное место при толч-
ках в ночное время.

	Поскольку при землетрясениях возникает
опасность падения строительных конструк-
ций, гражданам рекомендуется не поки-
дать дом и расположиться под надежным
укрытием из мебели или в дверях, чтобы
избежать травмы от падающих предметов.
Дверной проем почти всегда является са-
мой прочной в квартире конструкцией и
вряд ли обвалится (см. фото выше).

	При землетрясении необходимо пога-
сить газ: возгорание труб может привес-
ти к взрыву.
О Землетрясения часто приводят к пожарам.

В случае повреждения водопроводных сетей
пожары могут бушевать несколько дней,
приводя к разрушениям и жертвам.

подобно вибрирующей гитарной струне.
Третий тип толчковых волн - поверх-
ностные, или L-волны, которые заставля-
ют земную поверхность идти рябью
и вызывают самые сильные разрушения.

Сейсмически активные зоны
Ученые стали обозначать на картах сейс-
мически активные участки земной поверх-
ности еще до того, как поняли природу
землетрясений. Подземные толчки могут
произойти повсюду, где горные породы
перемещаются вдоль разломов земной ко-
ры, но сильные землетрясения, как прави-
ло, возникают в четко определенных
зонах. Наиболее часто они слушаются
в вулканических районах - например,
в Тихоокеанском вулканическом поясе.

По мере совершенствования методов
определения и точного обнаружения мест
подземных толчков стало возможным бо-
лее надежное картографирование сейсми-
чески акгивных зон. В результате ученые
получили более полную картину сейсми-
ческой активности Земли.

Сейсмология была поставлена на под-

линно научную основу в 1960-е годы, когда
ученые приступили к исследованиям по
определению небольших подземных ядер-
ных взрывов после договора о запрещении
испытаний ядерного оружия. Специалисты
установили немало станций сейсмическо-
го наблюдения. Составленные впоследст-
вии карты сейсмической активности пока-
зали, что землетрясения чаще всего проис-
ходят вдоль линий океанических хребтов,
вокруг океанских впадин, на участках раз-
ломов земной коры и вблизи молодых гор-
ных и вулканических массивов.

Полученные данные подтвердили тео-
рию о том, что 100-километровая внешняя
земная кора и ее твердая геологическая
мантия состоят из восьми основных тек-
тонических плит, лежащих на поверхнос-
ти полужидкой внутренней оболочки -
астеносферы. Постоянная активность
астеносферы приводит тектонические
плиты в движение. Они сближаются, стал-
киваются. расходятся, сцепляются и т, д.

Движение под землей

Перемещения тектонических плит проис-
ходят медленно, и редко имеют постоян-
ный характер. Иногда кажется, что на про-
тяжении длительного времени тектониче-
ских смещений вообще нет. Трение гор-
ной породы о такую же породу7 удержива-

О Землетрясение
в марте 1964 г., обру-
шившееся на Анко-
ридж, главный город
штата Аляска, было
одним из самых
больших в истории
человечества; ущерб
исчислялся миллио-
нами долларов. Наи-
большие разрушения
произошли из-за
превращения мягких
грунтов в смертельно
опасные зыбучие
песчаные массивы.

ет плиты на месте. Когда растущая сила
движения начинаег превышать прочность
породы, тектонические плиты внезапно и
резко приходят в движение, и на поверх-
ности земли ощущаются толчки.

Никто не может точно предсказать, когда
именно произойдет землетрясение. Тща-
тельное картографирование и отслежива-
ние подземной активности позволили уче-
ным определить сейсмически опасные уча-
стки земной поверхности и выдвинуть ги-
потезы о частотности крупных землетрясе-
ний. Многие мощные землетрясения давали
о себе знать небольшими, но четко разли-
чимыми предшествующими толчками, а
российские ученые доказали, что измене-
ния в скорости распространения незначи-
тельных подземных толчков часто влекут за
собой мощные землетрясения. Сейсмологи
полагают, что проводимые в настоящее вре-
мя исследования незначительных измене-
ний в географической поверхности и мест-
ных по характеру колебаний магнитного
поля Земли позволят получать и друтие сиг-
налы о надвигающихся землетрясениях.

Признаки землетрясения
Некоторые особенности в поведении
животных могут подсказать человеку,
что приближается землетрясение. Чувст-
вуя неизбежные земные толчки, собаки
воютс, лошадь может понести, а птицы
беспокойно описывают в небе круги.
В 1975 году жители одного китайского
города обратили внимание на странное
поведение животных и вовремя остави-

0 Город Сан-Франциско в Калифорнии дважды
оказывался в эпицентре мощных землетрясе-
ний. Первые же толчки в 1989 году буквально
разорвали этот мост пополам, и сквозь провал
падали в воду автомобили.
ли свои дома - через несколько часов
случилось землетрясение.

В сейсмически опасных зонах ученые
регулярно берут пробы воды из колодцев
и скважин. Разрывам подземных пород
может предшествовать ломка их кристал-
лической структуры, когда через образо-
вавшиеся щели в подземные воды (и от-
туда - в скважины) попадает газ радон.
Повышение уровня содержания радона в
колодезной воде говорит о возможности
скорого землетрясения.

Землетрясению может предшествовать
высвобождение электрически заряжен-
ных газов. Такие газы могут иметь харак-
терное свечение. Ученые также обнару-
жили, что перед землетрясением над ли-
нией разлома может выделяться газооб-
разный водород - в количествах, превы-
шающих обычные в десять раз.

Специальные приборы - тензодатчи-
ки - помогают обнаружить любые откло-
нения в силе напряжения по линиям раз-
ломов и возникающие в результате этих
процессов гигантские трещины, которые
могут тянуться на несколько километров
под землей и на ее поверхности. Инклино-
метр, похожий на плотницкий уровень, оп-

ределяет перемещения земной коры, а по-
мещаемые под линией разлома проводные
датчики оповещают о любых необычных
движениях в земной толще.

Самым точным прибором для обнару-
жения приближающегося землетрясения
является сейсмограф.

Уменьшение последствий
Ни один из описанных методов не исклю-
чает ошибки, по каждый из них позволил
человечеству лучше понять природу и ха-
рактер землетрясений. Кроме того, ученые
изучают возможности уменьшения мас-
штабов причиняемых разрушений. Неко-
торые специалисты полагают, что разру-
шительных последствий сдвигов земной

СЕЙСМОГРАФ

горной породе

О Землетрясение 1985 года в Мехико не
повредило эти многоэтажные здания. В зонах
частых землетрясений многие сооружения
построены по специальным проектам, предпо-
лагающим дополнительную сейсмостойкость.

коры можно избежать при помощи не-
больших искусственных толчков, произ-
водимых взрывчатыми материалами.

В отдельных районах небольшие зем-
летрясения были предотвращены за счет
затопления разломов. В частности, запол-
нение сточными водами глубоких сква-
жин недалеко от Денвера (штат Колорадо,
США) вызвало несколько незначитель-
ных толчков в ранее сейсмически спо-

Сейсмограф регистри-
рует сейсмические вол-
ны. Груз подвешен на
шнуре над механичес-
ки вращаемым бараба-
ном. Корпус прибора
устанавливается на по-
верхности коренной
породы. Сейсмические
P-волны приближаю-
щегося землетрясения
производят колебания
в горизонтальной плос-
кости и приводят рам-
ку в движение. Само-
писец на маятнике по-
вторяет зти движения,
вычерчивая на враща-
ющемся барабане кри-
вую - сейсмограмму.

Q Землетрясение, обрушившееся на Армению
в 1988 году, унесло 25 000 человеческих жизней.

Многие погибли под обломками. В отдельных
случаях спасатели извлекали пострадавших,
пробывших в завалах целую неделю.

койном районе, предотвратив естествен-
ные сейсмические процессы вдоль разло-
ма Сан-Андреас в соседней Калифорнии.

Архитекторы Америки и Японии уделя-
ют особое внимание проектированию на-
дежных, сейсмически прочных зданий. Об-
рушения во время землетрясений строи-
тельных конструкций приводит к ужасным
человеческим жертвам. Следовательно, по-
стройки в сейсмически опасных районах
должны быть лишены излишнего декора и
дымовых труб и возводиться на специаль-
ных фундаментах, снижающих амплитуду
сейсмических колебаний на треть.

см. также

Планета Земля 9 - ДРЕЙФ КОНТИНЕНТОВ

Планета Земля 10 - РАСШИРЕНИЕ МОРСКОГО ДНА |
Вулканы

Извергающийся вулкан выбра-
сывает комки раскаленной ла-
вы, устраивая красочный фей-
ерверк. Из его жерла могут из-
ливаться лавовые потоки или
взлетать в небеса тучи пепла,
полностью закрывая солнце.

Когда гавайский вулкан Маупа-Лоа
извергает фонтан жидкой лавы,
небо над ним вспыхивает ярким
огненно-оранжевым светом. Так Земля
демонстрирует один из своих самых
могучих источников энергии. Мауна-
Лоа зародился в морских глубинах, но
за миллионы лет бесчисленных извер-
жений он так вырос, что теперь огром-
ной горой возвышается над поверхнос-
тью океана.

Что такое вулкан?

Вулкан - это отверстие в земной коре,
через которое на поверхность с огромной
силой выбрасывается огненная смесь
газов, пара, пепла и наполовину расплав-
ленной породы (лавы). Частицы пепла
падают на землю, покрывая ее толстым
слоем и спекаясь в легкий серый камень.
За миллионы лет из слоев лавы формиру-
ются вулканические горы. Часто они
весьма высоки и имеют форму конуса с
кратером на вершине. Многие вулканы
находятся на морском дне.

Некоторым вулканам всего несколько
лет от роду. В феврале 1943 г. в Мексике
появился на свет новый вулкан. Однажды

О Лавовый фонтан из жерла Мауна-Лоа,
крупнейшего действующего вулкана
на Земле. Длина его основания 120 км,
а ширина - 50 км.

посреди кукурузного поля открылась
небольшая трещина. Всего за 24 часа она
превратилась в 25-метровый провал,
полный раскаленной лавы и камней.
В скором времени на этом месте образо-
вался холм высотой 10 метров. Спустя
9 лет вулкан, получивший имя Парикутин,
вырос до 405 метров.

Благодаря подводным вулканам сформи-
ровались целые острова. Так, в 19бЗ г.
внезапно начал извергаться подводный
вулкан близ южных берегов Исландии,
выбрасывая в воздух клубы пара и дыма.
Из хлынувших на поверхность потоков

Этот невероятный снимок отнюдь не
негатив. Перед вами филиппинский городок,
сплошь серый от пепла, выброшенного при
извержении вулкана Пинатубо в 1991 г.
КРАКАТАУ

В 1883 году извержение полностью
уничтожило вулканический остров
Кракатау, что между Суматрой и
Явой. Около 4 месяцев из недр
вулкана доносился глухой гул. И
вот 27 августа его верхушка была
сорвана «самым громким взры-
вом на Земле». Грохот услышали
даже в Австралии, на расстоянии
4000 км. В небо взметнулись
миллионы тонн дыма и пепла,
затмившие солнце и вызвавшие во
всем мире необычайно красочные
закаты. Гигантские волны, называе-
мые цунами, обрушились на берега
Явы и Суматры, уничтожив свыше
36 000 человек.

Когда небо прояснилось, большей
части Кракатау уже не было. Вскоре
над поверхностью моря возник
новый остров, получивший название
Анак Кракатау - «дитя Кракатау».
Сегодня это вулкан высотой 200 м.

лавы образовался новый остров. Ему дали
имя Сюртсей в честь скандинавского бога
огня Сюртра. Извержение прекратилось
лишь спустя три года, и к этому время
площадь острова достигла 1,9 км2.

Огонь подземных недр
Вулканы образуются в сейсмически актив-
ных зонах земной коры. Земля заключена
в твердую внешнюю оболочку, или
литосферу, состоящую из коры и твердого
верхнего слоя мантии. Литосфера раско-
лота на огромные блоки, или плиты.

Под давлением могучих подземных сил
эти плиты непрерывно движутся. В одних
местах их движение приводит к возник-
новению горных хребтов, в других края

© Гора Этна на
Сицилии - один из
самых активных
на Земле
вулканов.

За историческое
время, то есть
с 1500 г. до н. э.,
отмечено более
150 извержений.

плит втягиваются в глубокие впадины.
Это явление называется поддвигом, или
субдукцией. Смещаясь, плиты то соединя-
ются, то раскалываются, и зоны их стыков
называют границами. Вот в этих наибо-
лее слабых точках земной коры чаще все-
го и зарождаются вулканы. Под земной
корой начинается мантия. На глубинах
свыше 100 км находится астеносфера.
Здесь цари т такой жар, что многие поро-
ды плавятся. Эта полужидкая каменная
масса (магма), содержащая воду и газы,
собирается в очагах. Поскольку магма го-
рячее и легче соседних с нею горных по-

О В 1973 г. ожил
дремавший 5000 лет
вулкан на исландском
острове Хеймаэй.
Мощное извержение
похоронило под
слоем пепла городок
Вестманмаэйяр.

КАК ФОРМИРУЮТСЯ ВУЛКАНЫ

род, она ио мере подъема расплавляет их
и образует вулканический канал. Захвачен-
ные в толще магмы газы, стремясь вы-
рваться, постепенно наращивают давле-
ние и, наконец, выталкивают ее на по-
верхность через слабые точки земной ко-
ры в виде лавы.

Горячие точки

Некоторые вулканы формируются над
так называемыми «горячими точками».
Это нс слабые места земной коры, а
точки, в которых находит выход подзем-
ный жар, выбрасывая огромные потоки
магмы. Магма поднимается к поверхности,
как и повсюду, но здесь она образует
вулкан, пробив отверстие в толще плиты.
Остывая, она опускается вглубь, а со
временем поднимается снова.

Несмотря на постоянное перемещение
плит, горячие точки мантии остаются
на одном месте. Поэтому над ними за
миллионы лет вместо одних вулканов
образуются другие. Именно так сформиро-
вались Гавайские острова в Тихом океане.

Типы лавы

Температура лавы может достигать
1000°С, а скорость потока — 165 м/сек.
Не все вулканы извергаются одинаково.
Характер извержения определяется
типами газов и количеством содержа-
щейся в магме воды.

Гавайский, или щитовидный, тип
вулкана отличается спокойным характе-
ром извержений. Из кратера изливается
раскаленная докрасна жидкая и текучая
лава. Содержащиеся в магме газы легко
выходят наружу, выбрасывая огненные
фонтаны лавовых комков. Этот тип
извержения назван по имени двух
I

гавайских вулканов - Мауна-Лоа и Килауэа.

При стромболианском типе газы
вырываются в атмосферу мелкими взрыва-
ми. При каждом взрыве в воздух взлетают
горящие комки полужидкой лавы, которые
бомбами падают на землю и скатываются
по склонам, превращаясь в настоящий
камнепад. Этот тип назван по имени италь-
янского вулкана Стромболи, который регу-
лярно извергается по сей день.

Вулканский тип

Итальянская гора Вулькано дала название
гораздо более опасному типу извержения.

Вулканское извержение разбрасывает
огромные куски лавы на несколько
километров от кратера. Очень вязкая
магма препятствует свободном}' выходу
газов, и они скапливаются внутри под
таким огромным давлением, что время от
времени раздаются мощные взрывы.

Наиболее взрывоопасным считается
плинианский тип. Именно к нему
принадлежит одно из самых знамени-
тых извержений в мировой истории.
Оно произошло в 79 году н.э., когда го-
ра Везувий в Южной Италии разрази-
лась могучим взрывом, похоронившим

ВУЛКАНЫ МИРА

Многие вулканы входят в «Тихоокеанское
огненное кольцо» (выделено голубым
цветом), окаймляющее границы конти-
нентальных плит вдоль восточных берегов
Азии и западных берегов обеих Америк.
В других регионах вулканы тоже часто
расположены вблизи крупных тектони-
ческих разломов.

под слоем пепла города Помпеи и
Геркуланум.

Чрезвычайно вязкая магма вулкана
была перенасыщена газами, которые не
находили выхода, что и привело к
ужасным последствиям. Мощное газовое

водный

1й хребет

Земная кора

Батолиты, сформированные
застывшей магмой

Складчатый горный хребет

Истечение базальта
из горячей точки

Долина

Многие вулканы находятся в зонах стыка
двух или нескольких плит. Астеносфера -
это полурасплавленный слой, расположен-
ный ниже литосферы. На дне океанов воз-
вышаются горные хребты, сформированные
из лавы, которая заполняет разломы,
образовавшиеся при расхождении плит.

В местах столкновений одна плита пододви-
гается под другую вдоль зон субдукции.
Оказавшаяся внизу плита расплавляется,

Литосфера

Зона поддвига

Астеносфера

становясь источником магмы для вулканов.

200 км —
давление выстрелило магму из жерла
вулкана, словно пушечное ядро.

Смертоносная пыль

При плинианских извержениях вырвав-
шиеся на волю подземные силы способ-
ны преодолевать звуковой барьер и вы-
брасывать огромные столбы пепла, кам-
ней и газов, достигающих высоты 30 км.
Эти обломки, называемые пирокластами,
разрываются в воздухе на мелкие части-
цы, покрывая все вокруг толстым слоем
смертоносной пыли.

Иногда плинианское извержение дости-
гает такой мощи, что разрушает сам вулкан.
В лучшем случае стенки основного жерла
западают внутрь, образуя боковые кратеры,
или кальдеры (по-испански «кипящий ко-
тел»). В худшем - разрушается весь вулкан,
как это было с островом Кракатау в 1883 г.

ф Это кратер вул-
кана Эль Чичон на юге
Мексики после
извержений 1982 г.,
взметнувших столб
сернистых газов
и пепла на высоту
16,8 км.

О Река жидкой
лавы из сицилийско-
го вулкана Этна
освещает ночное
небо, медленно
прожигая себе путь
по склону горы.

34

см. также

Тучи пепла

Если магма вязкая, но давление газов в
ней невелико, то из жерла извергаются
тучи горячего пепла и газов, повисающие
в воздухе, прежде чем обрушиться на зем-
лю «огненной лавиной». Раскаленные га-
зы и пепел несутся вниз по склону страш-
ным пирокластическим валом, или
«огненной тучей» (по-французски «писе
ardente»), уничтожая все на своем пути.
Этот тип извержения называют пелей-
ским по имени вулкана Мон-Пеле на ост-
рове Мартиника в Карибском море, кото-
рый 8 мая 1902 г. похоронил под слоем
пепла городок Сен-Пьер, погубив
30 000 жизней. Уцелел лишь один чело-

О Когда археологи залили гипсом углубле-
ние в слое пепла над Помпеями, перед ними
оказался слепок тела ребенка, погибшего
при извержении Везувия в 79 г. н. э.

Знаете ли вы?

	Вулканы названы по имени
римского бога огня Вулкана.

	На Земле насчитывается около
1300 действующих вулканов.
Действующим называют вулкан,
периодически извергающийся в
настоящее время или хотя бы один
раз за последние 10 000 лет.

	Вулкан, ни разу не извергав-
шийся за 10 000 лет, называют
спящим. В таком состоянии вулкан
может оставаться до 25 000 лет. Если
и до этого он ни разу не извергался,
его считают потухшим.

	Большинство вулканов планеты
скрыты на дне океанов, но около
500 находятся на поверхности.

	Самый крупный кратер на Земле
принадлежит вулкану Тоба на
острове Суматра, Индонезия.
Его площадь 1775 км2.

век, сидевший в тот момент в тюрьме.
В его камере было лишь одно маленькое
окошко под потолком, и «огненная туча»

его не засыпала.

Гора Сент-Хеленс

18 мая 1980 г. в штате Вашингтон (США)
началось извержение вулкана Сент-
Хеленс, снеся напрочь боковой склон.
Оно продолжалось 9 ч., выбрасывая в воз-
дух миллионы тонн пепла. Начавшаяся
затем ураганная гроза превратила пыль
и пепел в потоки жидкой грязи. Изверже-
ние было спрогнозировано заранее, но
многие пренебрегли опасностью, из-за
чего погибло 57 человек.

В январе 2002 года извержение вулкана
Найронго в Демократической Республике
Конго перерезало надвое город Гома
и разрушило около 20% соседних
населенных пунктов. Десятки жителей
погибли, около 350 тысяч конголезцев
остались без пищи и средств к существо-
ванию. Первую помощь пострадавшим
предоставило мировое сообщество.

Планета Земля 9 - ДРЕЙФ КОНТИНЕНТОВ	11ланета Земля 10 - РАСШИРЕНИЕ МОРСКОГО ДНА
Образование гор

Было время, когда горы
считались местом опасным
и таинственным. Однако
в последние два десятилетия
многие тайны, с которыми
связывалось появление гор,
удалось разгадать благодаря
революционной теории -
тектонике литосферных плит.

Некоторые горы своим происхожде-
нием обязаны вулканической дея-
тельности, другие - давлению, из-за
которого ранее плоские слои горной по-
роды деформируются и смещаются, а
встречаются на тех участках, где земная
кора неустойчива - вдоль краев образую-
щих ее жестких плит.

Вулканические горы

Там, где вблизи срединно-океанических
хребтов литосферные плиты расходятся
в стороны (спрединг), магма (расплав-
ленная порода), стремясь заполнить рас-
щелину, поднимается вверх, со временем
формируя новую кристаллическую поро-
ду. Иногда она нагромождается на мор-
ском дне - так появляются подводные
вулканы, вершины которых островами
возносятся над поверхностью волн.

В глубоководных желобах одна плита
подвигается под другую (субдукция),
поглощается мантией и расплавляется до
состояния магмы, часть которой вытал-
кивается на поверхность, создавая цепи
островов вулканического происхожде-
ния: так, например, возникли Япония,
Филиппины, Индонезия.

Поднимающаяся магма не всегда излива-

ется на поверхность через жерло вулкана;
она может вспучивать перекрывающие по-
S роды, формируя куполообразные горы -
с например, Блэк-Хиллс в Дакоте (США). Ос-
я тывая, магма превращается в гранит.

Самые протяженные и величественные
горные цепи на суше, включая Гималаи,
Анды, Скалистые горы и Альпы, представ-
ляют собой складки скальной породы,
преимущественно образованные сильно
деформированными слоями материала,
осаждавшегося на дне древних оксанов.
Некоторые осадочные породы образова-
лись на дне морского мелководья из гря-
зи, песка и ила, принесенных течением
рек. На большей же глубине из окаменев-
ших останков организмов формирова-
лись известняковые породы.

Складчатые горы

Сегодня большинство специалистов по-
лагают, что причиной складчатости явля-
ется давление, возникающее при дрейфе
тектонических плит.

Q Гранитная поверхность калифорнийской
Майти-Хафдом гораздо труднее поддается
эрозии, чем порода, когда-то ее окружавшая.

0 Вид с Эвереста на высочайший горный
хребет мира - Гималаи. Характерные для этой
области многочисленные землетрясения свиде-
тельствуют, что Гималаи продолжают расти.

Лишь на несколько сантиметров в год
перемещаются плиты, на которых покоят-
ся континенты, но их схождение заставля-
ет породы на окраинах этих плит, а также
слои отложений на дне оксанов, разделя-
ющих континенты, постепенно подни-
маться вверх гребнями горных цепей.

При движении плит образуется тепло и
давление, под воздействием которых од-
ни слои породы деформируются, утрачи-
вают прочность и, словно пластмасса, из-
гибаются в гигантские складки, а другие,
не столь разогретые или более прочные,
разламываются и нередко отрываются от
своего основания. Тепло во время горооб-
разования также приводит к появлению
магмы вблизи слоя, подстилающего кон-
тинентальные участки земной коры. Ог-
КАК ФОРМИРУЮТСЯ ГОРЫ

© В результате
вулканической деятель-
ности часто рождаются
величественные
вершины. Форму пика
они приобретают в
процессе постоянного
извержения из
центральной части
вулкана пепла,
пирокластической
породы и вязкой лавы.

О Гора Осорно
в Андах - великолеп-
ный образец
конусовидной
вершины вулкана.

© Складчатые
горные хребты рож-
даются там, где плиты
земной коры сбли-
жаются, заставляя
слои породы взды-
маться над морем
гигантскими сводами.

(Q Гималаи
появились около
50 миллионов лет
тому назад, когда
п-ов Индостан начал
давить на Азиатскую
плиту.

О В результате
сильнейшего сжатия
блоки породы на
поверхности треска-
ются и образуют
сбросы, а не складки.
Обычно в результате
сбрасывания на
равнинной местности
появляется отвесная
поверхность разлома.

О Сьерра-Невада
в США - наклонный
горст, ограниченный
по бокам сбросами.

ромные массы магмы поднимаются и,
отвердевая, формируют гранитную серд-
цевину складчатых гор.

Свидетельством былых столкновений
континентов являются старые, уже давно
прекратившие расти, но еще не успевшие
разрушиться складчатые горы. Например,
на северо-востоке Северной Америки,
востоке Гренландии, западе Ирландии и
Шотландии, а также в Норвегии и Шве-
ции они появились еще в то время, когда
Северная Америка и Европа, сойдясь, ста-
ли одним огромным материком. Позднее,
где-то 100 миллионов лет тому назад, эта
громадная горная цепь разорвалась из-за
образования Атлантического океана.

Складки часто доступны взгляду на об-
наженных утесах в гористой местности,
но не только там. Простейшими из скла-
док являются антиклинали (купола) и
синклинали (прогибы). Некоторые склад-
ки бывают опрокинутыми (лежачими).
Иные смещаются по отношению к своему
основанию так, что верхние части скла-
док выдвигаются - иногда на несколько
километров, и их называют покровами.

Движение плит приводит к разламыва-
нию гор у краев плиты с образованием в
породе длинных сдвигов (расщелин). Бло-
ки суши иногда выдвигаются кверху вдоль
плоскости сбросов, создавая наклонные
горы - как Сьерра-Невада в Калифорнии.

А бывает, что блок высовывается вверх
между двумя почти параллельными лини-
ями разломов. Кряжи таких гор круто воз-
вышаются над окружающим рельефом.

Эрозия

Уже в то время, когда горы растут, начина-
ется процесс их разрушения. Эрозия в го-
рах особенно сильна из-за большой
крутизны склонов.

Вследствие этого, разрушающиеся от
мороза глыбы скатываются вниз и уносят-
ся прочь ледниками или бурными водами
горных потоков. Эти силы природы, вмес-
те с тектоникой плит, и формируют впе-
чатляющий горный ландшафт.
Минералы

Земная кора состоит в основ-
ном из веществ, называемых
минералами - от редких
и чрезвычайно ценных алмазов
до различных руд, из которых
получают металлы для наших
повседневных нужд.

Минералы сыграли важнейшую
роль в развитии человека и созда-
нии цивилизаций. В каменном ве-
ке люди пользовались кремниевыми ору-
диями труда. Около 10 000 лет назад чело-
век освоил способ получения меди из ру-
ды. а с изобретением бронзы (сплава меди
и олова) начался новый век - бронзовый.

С начала железного века, 3300 лет на-
зад, человек осваивал все новые и новые
способы использования полезных иско-
паемых, добытых из земной коры. Совре-
менная промышленность по-прежнему
зависит от минеральных ресурсов Земли.

Ученые насчитывают около 3000 видов
минералов, по только 100 из них доста-
точно широко распространены. Минера-
лы относятся к неорганическому (нежи-

Q 1. При застывании
магмы образуются
магматические
породы, а также
минералы. Кристал-
лические минералы,
например, кварц,
полевой шпат и
пириты, встречаются
в пустотах породы.

2.	Аллювиальные
отложения рек
привлекают геологов
потому, что в этих
местах скапливаются
драгоценные камни и
металлы из-за
выветривания и
эрозии различных
пород.

3.	Известняк, изме-
ненный под воздей-
ствием температуры
и магматических
газов, является
источником руд
некоторых металлов,
например, меди.

4.	Там, где глинистый
сланец подвергся

воздействию высоких
температур, образуется
темно-красный гранат.

5.	В гидротермических
жилах добывают
золото и серебро.

6.	Отложения песка,
гравия и галечника
эродировали из извест-
няка и песчаника.

7.	Метаморфическая
порода, подвергшаяся
огромному давлению
и претерпевшая
большие изменения,
таит в себе бирюзу, а
иногда и изумруды.

8.	Осадочные
напластования часто
содержат доломит.

@ Золото, один из
самых дорогих мине-
ралов, добывают
в виде песка, пластин
и самородков. Часто
золотодобывающие
шахты уходят на много
километров под
землю. Золоту часто
сопутствует уран.
О Пример флюоресценции - свойства, которое
позволяет некоторым минералам, таким как
флюорит, испускать видимый свет под
воздействием облучения.

вому) миру. Чаще всего они являются
твердыми веществами. Исключение
составляет ртуть.

Органические

и неорганические вещества I
Многие называют минералами все, что |
добывают из земли. Они относят к этому f
разряду также ископаемое топливо, на- и
пример, уголь. Однако, минералоги - лю- <3
ди, которые профессионально изучают I
минералы, - считают, что уголь, нефть и S
природный газ - органические субстан-
ции, поскольку образовались из остатков
когда-то живых растений и животных,
а потому минералами не являются.

У минералов определенный химичес-
кий состав. Они всегда однородны, дру-
гими словами, все части минерала
одинаковы. Этим они отличаются от
горных пород, включающих несколько
минералов.

Минералы состоят из химических эле-
ментов, т. е. веществ, которые уже нельзя
разложить на другие вещества химичес-
ким путем. Из 107 известных науке эле-
ментов 90 встречаются в естественном
виде в земной коре. Некоторые, их назы-
вают самородными элементами, пребы-
вают в земной коре в чистом или почти
чистом виде. Существует 22 самородных
элемента, среди них - золото, серебро
и алмазы (одна из форм углерода).

Земная кора

Два элемента, кислород и кремний, со-
ставляют 74% массы земной коры. Алю-
миний, железо, кальций, натрий, калий
и магний - еще 24,27%. Все вместе они
формируют почти 99% земной коры.

Самые распространенные минералы -
это силикаты, химическое соединение
кислорода и кремния, часто с примесью
одного или более из остальных шести
элементов. Преобладают такие силикаты,
как кварц, слюда и полевые шпаты. Все
три в разных пропорциях являются
основными компонентами разных типов
гранита. Кварц, эродированный из
гранита, накапливается на побережье
и образует песчаные пляжи.

@ Солевые отложения в Эфиопии. Горячие ис-
точники выносят на поверхность минералы, рас-
творенные в воде; вода испаряется, соль остается.

Определение минералов
Часто встречающиеся минералы, такие
как полевые шпаты, кварц и слюда, назы-
ваются породообразующими. Это отлича-
ет их от минералов, которые находят толь-
ко в небольших количествах. Кальцит -
еще один породообразующий минерал.
Он формирует известняковые породы.

В природе существует так много мине-
ралов, что минералогам пришлось выра-
ботать целую систему-' их определения, ос-
нованную на физических и химических
свойствах. Иногда распознать минерал по-
могают очень простые свойства, напри-
мер, цвет или твердость, а порой для этого
требуются сложные тесты в лабораторных
условиях с применением реагентов.

Некоторые минералы, такие как лазу-
рит (синий) и малахит (зеленый), можно
распознать по цвету. Но цвет часто об-
манчив, потому' что у' многих минералов
он довольно широко варьируется. Разли-
чия в цвете зависят от примесей, темпе-
ратуры, освещения, радиации и эрозии.

Черта минерала и твердость
Если поскрести минерал, у нас получится
порошок, называемый чертой минерала.
Черта является важной характерной осо-
бенностью; она иногда отличается от цве-
та минерала в образце и обычно постоян-
на для одного и того же минерала.

Еще минералы различаются по твердо-

противоположные
углы, куб повторяется
трижды за полный
оборот, показывая
четыре тройные оси.

Четыре оси

симметрии проходят
через центры граней
куба.

(Q Атомы слюды
образуют слои, связь
между слоями
непрочная. Кристалл
ломается поперек
горизонтального
пласта, но мягко
расслаивается между
пластами,
демонстрируя
тем самым свою
спайность.

Q Образование
из магнетита,
представителя
магнетических
минералов, которые
притягиваются
магнитом.
СИСТЕМА КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ
СИММЕТРИИ (СИНГОНИЯ)

ПРИМЕРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МИНЕРАЛОВ
В КАЖДОЙ СИСТЕМЕ

ОСИ СИММЕТРИИ КРИСТАЛЛОВ,
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ДЛЯ КАЖДОЙ СИСТЕМЫ

Пирит относится к
кубической сингонии.
У него 12 или 6 граней.
Еще один пример этой
системы - алмаз.

Вульфенит относится
к тетрагональной
сингонии, у него
красивые желто-
оранжевые кристаллы.
Минерал находят
в местах отложений
свинца. Блеск
варьируется.

Ортоклаз

Топаз относится к
ромбическим кристал-
лам. Этот красивый
драгоценный камень,
обычно желтого цвета,
иногда может быть
бесцветным, небесно-
голубым и даже
розовым, если
подвергся воздействию
высокой температуры.

Ортоклаз - это
моносимметричный
кристалл. Он бывает
белым, розовым,
желтым или
коричневым. Важный
компонент
магматической
породы.

Бирюза - хороший
пример триклинной
сингонии, хотя
правильные кристаллы
образует редко.
Обычно ее находят
в виде аморфного
минерала.

Кальцит

Из берилла (внизу)
получится изумруд,
если он окрашен
примесью хрома.
Виды кварца (вверху),
рубин и сапфир, могут
кристаллизоваться
как гексагональные
минералы.

Высокотемпературный
кварц (слева) относится
к тригональным
кристаллам типа
драгоценных камней.
Встречается как
в тригональной,
так и в гексагональной
сингониях. Доломит
тоже может иметь
любую из этих сингоний.
О Хризотил встре-
чается в виде длинных
волокнистых
кристаллов, из которых
получают асбестовую
пряжу. Выдерживает
высокие температуры.

сти, оцениваемой по шкале Мооса (по
имени австрийского минералога) от 1 до
10. Мягкий минерал тальк по ней соответ-
ствует 1, а алмаз, самый твердый из при-
родных материалов, - 10.

Удельный вес

Удельный вес, или плотность, - это соот-
ношение между весом вещества и одина-
кового количества воды. Если мы примем
удельный вес воды за 1, то у большинства
минералов он варьируется от 2,2 до 3,2.
У некоторых минералов очень высокий
или очень низкий удельный вес. Напри-
мер, у графита он равен 1,9, а у золота -
от 15 до 20 в зависимости от чистоты.

Еще одним показателем для определе-
ния минералов является кливаж, т. е. то,
как минерал распадается на части при
ударе. Можно получить информацию о
минерале и поднеся его к свету. Прозрач-
ные минералы так легко пропускают свет,
что сквозь них все видно. Полупрозрач-
ные тоже пропускают свет, но сквозь них
уже ничего не видно. Непрозрачные ми-
нералы вовсе не пропускают свет; а, на-
оборот, поглощают его или отражают. Ча-
сто у минералов бывает металлический
или радужный блеск. Например, у галена
(свинцовой руды) - металлический блеск,
он блестит почти как металл, а у большин-
ства силикатов - стекловидный, они на-
поминают блестящее стекло. Существуют
и другие виды блеска - адамантовый (как
у алмаза), жемчужный, шелковистый (или
атласный), землистый (тусклый). У неко-
торых минералов может быть несколько
видов блеска. Так, блеск кальцитов варьи-

© Так алмаз выглядит
в кимберлите, магма-
тической породе.

© Промывание
песка - эффективный
метод поиска алмазов,
которым пользуются
и в наши дни.

g

© Разновидность	3

агата, «мексиканское	8

кружево». Агат -
это разновидность	|

халцедона, смеси	“

кварца и опала.	-5

© Великолепный
бриллиант
Кох-и-нор,
найденный в Индии.
Огранен в 1852 году.
Один из бриллиантов
Британской короны.

ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МООСА  ТВЕРДОСТЬ МИНЕРАЛ	ТЕСТ		
1  2 3  4  5 6  7  8  9  10	Тальк  Гипс Кальцит Флюорит  Апатит  Ортоклаз Кварц  Топаз Корунд Алмаз	Можно поцарапать ногтем  Можно поцарапать острой сталью  Легко царапает стекло  Царапает любой другой материал

руется от стекловидного до землистого.

У многих минералов есть специфичес-
кие свойства, по которым их легко уз-
нать. Например, скородит и самородный
элемент мышьяк при нагревании пахнут
чесноком, а тальк - мыльный на ощупь.

Некоторые минералы флюоресцируют
(светятся или меняют цвет) в ультрафио-
летовых или рентгеновских лучах. Другие
электрически заряжаются при нагрева-
нии или под давлением.

А есть минералы, распознать которые
можно только посредством специальных
тестов в лаборатории. Одни растворяют-
ся только в горячих кислотах, а в холод-
ных - нет, другие - только в концентри-
рованных, но не в разведенных.

Кристаллы

Минералы имеют определенный состав и
свою химическую формулу. Химическая
формула галита (каменной соли) NaCl.
Это значит, что галит - химическое
соединение натрия (Na) и хлора (С1).

Так как у каждого минерала определен-
ный и постоянный состав, атомы его эле-
ментов выстраивают правильную трех-
мерную решетку специфической для не-
го структуры. Эти кристаллические ре-
шетки являются геометрическими фигу-
рами, плоские грани которых располага-
ются симметрично. Если вы на какое-то
время оставите в плоской посуде немного
соленой воды, она испарится, и на дне
образуются кристаллы соли. В увеличи-
тельное стекло видно, что они представ-
ляют собой правильные кубы.

Существует семь основных кристалло-
графических, или изометрических, сис-
тем, называемых сингониями. Алмаз, на-
пример, принадлежит к кубической сис-
теме, рубин - к гексагональной, бирюза -
к триклинной. Каждую систему можно

описать в соответствии со спецификой ее
симметрии - свойства, которое при вра-
щении кристалла вокрут оси позволяет
ему появляться в тождественном виде два
или больше раз за один полный оборот.
Кристалл можно определить по количе-
ству осей симметрии.

Драгоценные минералы
Еще в каменном веке люди делали укра-
шения из золота, в бронзовом веке - из
серебра. Сегодня в распоряжении ювели-
ров множество минералов. Самые доро-
гие драгоценные камни - это алмаз (осо-
бенно бесцветный), а также изумруд, ру-
бин и сапфир, которые ценятся в первую
очередь за цвет. Эти камни настолько до-
рогие, что их вес измеряют в каратах.
Один карат равен 200 миллиграммам.

Алмазы формируются под огромным
давлением в структурах магматической
породы в форме трубы, кимберлитах. Они
зарождаются глубоко в мантии Земли. Ал-
маз - это разновидность химически чис-
того угля и по химическому составу не от-
личается от обыкновенного мягкого мине-
рала графита, знакомого нам по каранда-
шам. Алмаз ценят за твердость и блеск,
приобретаемый при огранке и шлифовке.

Причина такого отличия алмаза от гра-
фита в том, что они имеют разную внут-
реннюю структуру: Способность вещест-
ва существовать в двух и более формах
при одинаковом химическом составе на-
зывается полиморфизмом.

Так, например, изумруд - это редкая
разновидность берилла. Самые красивые
экземпляры находят в Колумбии (Южная
Америка). А самые известные в мире ру-
бины (разновидность твердого минерала
корунда) - в Мьянме (бывшей Бирме).
Прекрасные сапфиры (голубые корунды)
добывают на Шри-Ланке и в Таиланде.
Руды металлов

О В Токвепале
(Перуанские Анды)
добыча медной руды
низкого сорта

© Западный
Драйфонтейн (Южная
Африка) - один из
крупнейших в мире
золотых приисков.

За последние 200 лет спрос
на металлы настолько возрос,
что уже в XXI столетии запасы
руд некоторых из них,
особенно стратегически
важных для промышленности,
могут исчерпаться.

Некоторые металлы, например золо-
то, часто находят в чистом виде, но
большинство выплавляют из руды.
Руда - минеральное образование, содер-
жащее какой-либо металл или несколько
металлов в концентрациях, при которых
экономически целесообразно их извле-
чение. Иногда это могут быть неметалли-
ческие полезные ископаемые.

Образование руд

Многие руды образовались при остыва-
нии магмы (расплавленной массы глу-
бинных зон Земли). В процессе ее охлаж-
дения минералы кристаллизуются (за-
твердевают) в определенном порядке.
Некоторые тяжелые минералы, такие как
хромит (хромовая руда), отделяются и
оседают внизу магмы, где откладываются
отдельным пластом. Затем полевой шпат,
кварц и слюда образуют горные породы.

Концентрация оставшейся жидкости
при этом повышается. Часть ее вдавлива-
ется в трещины новой породы, образуя в
них крупные отложения - пегматиты.
Другие вещества откладываются в

пустотах окружающей породы. Наконец,
остаются только жидкости, называемые
гидротермальными растворами. Эти рас-
творы, часто богатые жидкими элемента-
ми. могут перетекать на большие расстоя-
ния, при застывании образуя т. н. жилы.

Отложения в породах

Вторичные отложения минералов образу-
ются под действием рек, морей и ветра, ко-
торые сообща разрушают почвы и горные
породы, переносят их иногда на значи-
тельные расстояния и откладывают, обыч-
но в дельтах рек или понижениях рельефа.
Здесь сосредотачиваются частицы мине-
ралов. которые потом, цементируясь,
превращаются в осадочные породы.

Иногда среди этих пород скапливается
железо, попадая туда из воды и формируя
железные руды. В тропиках интенсивные
дожди разрушают породы, содержащие
алюмосиликаты, оказывая па них хими-
ческое воздействие. Вымываемые ими
силикаты образуют породы, богатые бок-
ситами (алюминиевыми рудами).
Кислотные дожди растворяют и другие
металлы, которые потом откладываются
вновь в верхних слоях литосферы,
иногда обнажаясь на поверхности.

Когда-то поиск металлов зависел от
случая. Но в наше время в геологоразвед-
ке используются научные методы и со-
временная поисковая техника. Составля-
ются геологические карты, часто с ис-
пользованием космических фотосним-
ков. Геологи, расшифровывая эти карты

О Образец полированного малахита.

Из этой легкоплавкой руды около 7000 лет
назад начали добывать медь.

и снимки, получают необходимую ин-
формацию о породах и их структуре.

Иногда химические вещества, содержа-
щиеся в грунте, воде и растениях, дают
подсказку о местонахождении полезных
ископаемых. Для этих же целей использу-
ются методы геофизики. Измеряя с помо-
щью специальных приборов даже сла-
бейшие электрические, магнитные и гра-
витационные ответные сигналы пород,
ученые могут определить содержание
рудных отложений в породах.
ОСНОВНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД

дао

□ . л

Знаете ли вы?

 Серебро - ценный, но менее редкий
металл, чем золото, его добывают около
13 000 тонн ежегодно. Ведущими постав-
щиками являются Мексика, Перу, быв-
ший СССР, Канада и США

более 20%
5-20%
менее 5%

железо
алюминий
медь

свинец

цинк
олово
уран
серебро
золото

й





О Образец медной
руды из Южной
Африки. Основным
ее поставщиком
являются США

ф Образец минера-
ла полевого шпата
с множеством

0 Боксит - осадоч-
ная порода, содержа-
щая различное коли-
чество глинозема,
основного промыш-
ленного источника
алюминия.

вкраплений золота.

Алюминий - самый распространенный
металл в земной коре, но его производят
только 19 млн. т в год, главным образом
в США бывшем СССР, Канаде и Германии.

	Олово добывают в больших количест-
вах только в нескольких районах Юго-
Восточной Азии и Бразилии. Его дефицит
обусловил дороговизну этого металла.

	Свинец и цинк обычно залегают вместе.
Годовая добыча свинца составляет около
3,4 млн. т, главным образом за счет быв-
шего СССР, Австралии, Канады и США На
эти же страны приходится около полови-
ны мировой добычи цинка (7,2 млн. т).

	Золото добывается в Южной Африке,
на долю которой приходится более
двух пятых мировой добычи, составля-
ющей менее 1500 тонн.

 Железо является одним из самых рас-
пространенных элементов земной коры,
по количеству запасов оно занимает чет-
вертое место. Ежегодно его добывают
более 540 млн. т. Основные экспортеры -
бывший СССР, Китай, Австралия, Брази-
лия и США

 Добыча меди составляет около
8,6 млн. т в год в США бывшем СССР
и Канаде. Треть поступает из Чили, Зам-
бии, Заира и Перу, экономика которых
в значительной степени зависит от ее
добычи.

Обнаружив месторождение, изыскате-
ли бурят скважины, чтобы установить
размеры и качество рудных залежей и оп-
ределить экономическую целесообраз-
ность их разработки.

Существует три способа добычи руд-
ных месторождений. Там, где руда выхо-
дит на поверхность или расположена не-

далеко от пес, ее добывают открытым (ка-
рьерным) методом. Когда руда обнаруже-
на на дне реки или озера, добыча произ-
водится с помощью драг. И самый доро-
гой вид разработки месторождений -
строительство подземных шахт.

Повторное использование
Сейчас в промышленности используются
около 80 металлов. Некоторые из них
распространены достаточно широко, но
многие встречаются редко. Медь, напри-
мер, составляет 0,007% земной коры, оло-
во - 0,004%, свинец - 0,0016%, уран -
0,0004%, серебро - 0,000001% и золото -
всего 0,0000005%.

Слишком быстро исчерпаются некогда
богатые месторождения. Пройдет немно-
го времени, и многие металлы окажутся
редкими и дорогими. Поэтому в наше
время остро стоит задача повторной не- >,
рсработки металлического лома.

Уже сейчас половину железа и треть “
алюминия, используемых промышлен- £

ностью, получают из лома. Повторная
переработка снижает загрязнение окру-
жающей среды и сберегает энергию, не-
обходимую для выплавки металлов из
руд и их очистки. Для получения тонны
алюминия из лома требуется лишь двад-
цатая часть энергии, которая расходует-
ся на выплавку из руды и обработку7 того

же количества.

Q Образец железа, извлеченного из найденно-
го в Сибири метеорита. Метеориты дают геоло-
гам ценную информацию о материалах и ме-
таллах, из которых состоят космические тела.
Уголь

Spectrum Colour Libre

Уголь считается самой необыч-
ной породой по двум причинам.
Во-первых, он образуется из
органического материала -
некогда живой ткани - и,
во-вторых, в отличие от дру-
гих пород, он может гореть
и выделять тепло.

Уголь был основным видом топлива
во время промышленной револю-
ции и сыграл важную роль в разви-
тии многих стран. Он состоит из углеро-
да (отсюда его черный цвет) и горючих
газов - водорода, азота и кислорода.
Часть углерода и водорода образуют угле-
водород, составляющий также основу
нефти и природного газа.

Происхождение угля

Большая часть залежей угля образовалась
360-286 млн. лет назад, причем его было
так много, что геологи назвали этот пери-
од каменноугольным. Источником уголь-
ных месторождений были доисторичес-

кие тропические леса, произраставшие в
болотистой местности и отличавшиеся
от современных. В большинстве своем
они состояли из гигантских древовидных
папоротников, а также из крупных
хвощей и ряда более мелких растений.

Отмиравшие древовидные папоротни-
ки и прочая растительность осыпались в
болота. В болотной воде очень мало кис-

0 Карьер в восточной части Германии.

В стенках карьера делают ряд ступеней
(уступов), и чем глубже карьер, тем большую
площадь он занимает.

О Нам известны виды растений, произрастав-
шие в лесах каменноугольного периода, благо-
даря окаменелым останкам, обнаруженным
в горных породах рядом с угольными пласта-
ми. Эти ископаемые папоротники были найде-
ны в Йоркшире (Англия).

лорода, ускоряющего процесс разложе-
ния бактериями органического материа-
ла, поэтому медленно гниющие деревья
превращались в торф - первая стадия об-
разования угля. В процессе торфообразо-
вания выделялся метан, или болотный газ.

Торф, уплотняясь, превращался в уголь.
Из слоя торфа толщиной 10-15 м образу-
ется тонкий (около 1 м) пласт угля. Пер-
вый этап уплотнения проходил в древних
болотах по мере того, как появлялись все
новые слои гниющей растительности,
под массой которых спрессовывались
нижние пласты.

В каменноугольный период происхо-
дило поднятие земной коры, в результате
© Торфообразование происходит в условиях
умеренного климата. В этом холмистом районе
Шотландии с недостаточным дренажом из смеси
опавших деревьев, вереска и мхов
образовались толстые пласты торфа.

Q Подъемное устройство на угольной
шахте. Паровые машины сыграли ключевую
роль в развитии угледобычи.

грязь и ил

лигнит (бурый
уголь)

спрессованный

разделенных слоями осадочных пород.

© Торф образуется из опадающей в болото
мертвой растительности. После проседания по-
верхности вода затопляет леса, покрывая торф
слоем грязи и ила. Так появляется уголь. С от-
ступлением воды цикл повторяется сначала.

чего песок и илистые отложения накап-
ливались поверх торфа. Впоследствии
слои грунта и торфа были погребены под
морскими водами, а затем вновь вышли
на поверхность.

Образовывались другие болота, где по-
являлись новые отложения торфа. Этот
процесс, называемый циклическим осад-
конакоплением. повторялся много раз. В
угольных районах имеется ряд располо-
женных один над другим пластов угля.

Толщина этих пластов колеблется от не-
скольких миллиметров до многих метров.

Типы угля

Существуют три основных типа ископае-
мого угля. Степень его изменения по
сравнению с изначальным торфом опре-
деляет уровень его метаморфизма (или
углефикации).

Меньше всего изменился лигнит, или
бурый уголь. В нем содержится наимень-
шее количество углерода (около 30%), а
при его сгорании образуется много дыма
и выделяется мало тепла.

Самым распространенным и теплоем-
ким является битуминозный уголь, отли-
чающийся большим разнообразием сор-
тов. Обычно в пластах этого угля переме-
жаются тусклые и глянцевитые прослой-
ки. Глянцевитые прослойки образовались

из остатков деревьев, а тусклые - из более
мелкой растительности. В битуминозном
угле содержится мягкое вещество, напо-
минающее древесный уголь: именно оно
пачкает нам руки.

У антрацита наивысшая степень мета-
морфизма. Он па 98% состоит из углерода
и отличается высокой твердостью и чис-
тотой. Его трудно зажечь, но при горении
он дает очень горячее пламя с малым
количеством дыма.

Использование угля

Уголь в основном применяется в качестве
топлива. До недавнего времени значи-
тельная его часть сжигалась для обогрева
домов. Сегодня уголь используется пре-
имущественно для получения электро-
энергии или в производственных про-
цессах. Однако до начала широкомас-

штабной добычи природного газа мно-
гие страны получали газ из угля. Этот ме-
тод по-прежнему применяется в странах,
не имеющих газовых месторождений.

Получение каменноугольного газа свя-
зано с производством кокса - бездымно-
го топлива, необходимого для плавления
железной руды. Кокс получают, нагревая
уголь в герметичных печах, где он не го-
рит ввиду отсутствия кислорода. Но при
этом под действием тепла вытесняются
аммиак, каменноугольная смола, газ
и легкие масла, и остается лишь твердое
вещество. Это и есть кокс.

Уголь служит сырьем для различных
изделий. Аммиак, каменноугольная смола
и легкие масла, получаемые при произ-
водстве кокса, используются для изготов-
ления красок, антисептиков, медикамен-
тов. моющих средств, духов, удобрений.
гербицидов, ядохимикатов и бытовой
химии. Из угля можно получать даже
заменитель сахара - сахарин.

Угольные месторождения

Из всех ископаемых видов топлива на
Земле больше всего угля. Его разведанных
запасов хватит более чем на 200 лет при
нынешних темпах потребления, а количе-
ство неразведанных залежей, по оценкам
многих экспертов, в 15 раз превышает из-
вестные запасы. Две трети разведанных
запасов угля сосредоточены в трех стра-
нах: 30% - в США, 25% - в России и других
государствах СНГ и 10% - в Китае. Осталь-
ная часть приходится в основном на Авст-
ралию. Канаду. Германию, Индию, Поль-
шу. ЮАР и Великобританию.

В Южной Америке только на террито-
рии четырех государств находятся значи-
тельные месторождения угля - в Аргенти-
не. Бразилии, Чили и Колумбии. Большая

часть залежей угля этого континента поко-
ится глубоко иод тропическими лесами.
Лишь в 8 из 52 африканских стран добыва-
ют уголь - ЮАР. Зимбабве, а также в Алжи-
ре. Марокко. Мозамбике. Нигерии. Танза-
нии и Демократической Республике Конго.

Разведка угля

Иногда уголь выходит на поверхность на
склонах холмов или на берегах рек. На-
верное. так его впервые и обнаружили
китайцы около 3000 лет назад. Как только
находили уголь, верхний грунт снимали,
а затем рыли туннели в угольных пластах
в глубь земли. Сегодня поиском место-
рождений угля занимаются геологи. Они
знают, в какой местности может залегать
уголь: главным образом там. где есть
породы каменноугольного периода.
Аэро- и спутниковые снимки помогают
определить перспективные районы.

Следующий шаг - сейсмическая раз-

ведка. С помощью взрывчатых веществ и
других средств геологи посылают удар-
ные волны в глубь земли. Чувствительные
ссйсмоприемпики (геофоны) улавливают
эхосигналы этих ударных волн после их
отражения от слоев подземной породы.
Разные породы обладают различной
силой отражения, поэтому анализ отра-
жений позволяет определить виды пород,
их структуру и глубину залегания.

Для точного нахождения пластов угля
и определения глубины их залегания не-
обходимо пробурить скважины. Получен-
ные керны (цилиндрические образцы)
породы изучаются и анализируются.

Еще один метод разведки - каротаж.
Он был разработан в первую очередь для
поиска месторождений нефти и природ-

Q На этой схеме угольной шахты видно, какие
объемы работ с использованием дорогосто-
ящего оборудования необходимо выполнить,
чтобы добыть уголь из глубоких пластов.

Вид в разрезе нетронутого
массива угля показывает
оборудование, используемое
при разработке длинными
забоями. Стрелкой показано
направление выемки в
угольном забое

Вентиляторная с мощным

вентилятором для вытяжки
непригодного для дыхания
воздуха

Верхняя часть вентиляционного
ствола расположена в
герметичном здании, чтобы
ооеспечить эффективность
работы вентилятора при
удалении загрязненного воздуха
со всей территории подземной
выработки

Надшахтный копер ствола для
подачи воздуха выполнен в
виде ажурной решетки из
стальных балок, чтобы
обеспечить доступ свежего
воздуха для вентиляции шахты

Шахтный ствол для
подачи воздуха
оборудован клетью для
доставки людей и
оборудования в шахту
и ооратно
Мировое потребление энергии

О Добыча угля, нефти, природного газа и ура-
на становится нерентабельной. Среди возобнов-
ляемых источников энергии первые два места
занимают ТЭС, сжигающие биомассу, и ГЭС.

пого газа. При этом в скважину вводят
ряд устройств для определения характера
породы. Каротажный зонд опускают в
скважину, а затем поднимают с опреде-
ленной скоростью. Чувствительные при-
боры зонда определяют пористость и ра-
диоактивность пород, обнаруживают
сбросы (разрывы между разными пласта-
ми породы), а также удельное электриче-
ское сопротивление пород - т. е. их
электропроводность.

Карьерная разработка
Толщина пластов угля может быть от не-
скольких сантиметров до нескольких ме-
тров. Независимо от этого применяются
два основных метода сто добычи: откры-
тая (карьерная) и шахтная разработка.
Открытая разработка производится, ког-
да уголь залегает близко от поверхности.
Такой метод часто используется в Австра-
лии и США, а также при добыче лигнита в
Восточной Европе. В большинстве карье-
ров Англии уголь добывают па глубине
примерно 33 м. Самый глубокий нахо-
дится в Германии - 325 м.

Карьерная разработка уродует мест-
ность. Сначала снимают верхние слои
грунта и пород, которые сваливают в кучу
вокруг выработок. Такая насыпь служит
шумоизолирующим экраном и закрывает
неприглядную картину.

Емкость ковша «Большого Маски»
(штат Огайо, США) - 10 000 т. А самый
крупный роторный экскаватор емкос-
тью 13 000 т добывает лигнит в карьере
Гамбах в Германии. После извлечения
всех рентабельных запасов угля произ-
водится рекультивация почвы и благо-
устройство района добычи.

Шахтная разработка
Подземная разработка - основной метод
добычи угля в Европе. Он также использу-
ется для добычи 40% угля в США и более
50% - в Австралии.

Многие пласты угля залегают на очень
большой глубине. Самая глубокая шахта
Англии уходит в глубь земли более чем на
1300 м. Добраться до пластов на такой
глубине можно по вертикальному шахт-
ному стволу. Шахтеры спускаются к месту
работы подъемником - по нему также до-
ставляют уголь на поверхность. Подзем-

46

ные горизонтальные выработки (забои)
могут тянуться на несколько километров,
поэтому электрические вагонетки пере-
возят рабочих и уголь между забоем и
шахтой подъемника.

Там, где к углю есть доступ со стороны
косогора, роют наклонный шахтный
ствол - штольню. Здесь шахтеры перево-
зятся в вагонетках, а уголь подается нару-
жу конвейером.

Есть два основных способа проходки
глубокой шахты. Старый метод, по-преж-
нему чаще других используемый в США,
называется камерно-столбовой системой
разработки. Здесь шахтеры проделывают
ряд штреков в угольных пластах, оставляя
целики (столбы) утля для поддержания
свода. Таким методом можно добыть
только часть угля.

Выемка лавами, или разработка длин-

Q Буровые коронки
для поиска угля. Ко-
ронкой для бурения
без обсадки (слева) бу-
рят шпур в породе.
Керн породы для ана-
лиза берется полой
кольцевой коронкой
для колонкового буре-
ния (справа).

О В этом угольном
забое слоевая выем-
ка производится ба-
рабаном с режущими
кромками.

0 В США произво-
дится широкомас-
штабная добыча
угля. Здесь автопо-
грузчик подбирает
вырубленный
в пласте уголь
и грузит его на транс-
портер, который
доставляет уголь на
центральный ленточ-
ный конвейер.

МИНЕРАЛЫ Планета Земля

см. также

О Электростанция в Гейлбронне (Германия) -
одна из самых современных ТЭС, работающих
на угле. В ее распоряжении богатые угольные
запасы страны.

ными забоями - основной метод
добычи угля в Европе, все чаще приме-
няемый и в США. В этом случае проры-
вают два параллельных туннеля на рас-
стоянии примерно 20 м друг от друга.
Врубовые машины курсируют между
туннелями, подрубая лаву. По мере
подвигания забоя свод обрушивается
позади шахтеров. Так можно извлечь
до 90% запасов угля.

Проблемы угледобычи

Добыча утля связана с риском для жизни,
и, несмотря на строгие меры безопаснос-
ти, ежегодно под землей погибают сотни
шахтеров. Да и сжигание угля чревато
экологическими последствиями и приво-
дит ко многим заболеваниям.

Угольные газы также содержат соеди-
нения серы, вызывающие кислотные
дожди. В результате наносится вред рас-
тительности. гибнет рыба и другие
представители водной фауны, разруша-
ются здания.

Углекислый газ - один из основных
продуктов сжигания утля. Он относится к
газам, являющимся причиной «парнико-
вого эффекта»: тепло поглощается атмо-
сферой, а не уходит в открытый космос,
вследствие чего происходит глобальное
потепление климата.

I
Нефть является основой совре-

менной промышленности

и цивилизации. Она же была
и остается причиной многих
международных конфликтов,
а ее повсеместное использова-
ние наносит серьезный угцерб
окружающей среде.

По своему составу нефть - слож-
ная смесь соединений, среди ко-
торых преобладают углеводоро-
ды. Она встречается в нескольких ви-
дах - жидкая нефть, природный газ и
густая фракция веществ, называемых
асфальтенами или битумами. Нефть -
вещество органическое, образовавше-
еся из останков живой материи, расте-
ний и животных. Поэтому нефть, при-
родный газ, а также уголь, имеющий
то же происхождение, относятся к ис-
копаемым видам топлива.

Нефть и газ

Процессы, в результате которых обра-
зовалась нефть, протекали миллионы
лет. Например, большая часть нефти в
северной и центральной части Север-
ного моря образовалась из останков
одноклеточных морских водорослей

и бактерий, которые осаждались в ил
на морском дне в течение всего
юрского периода (144-213 млй. лет на-
зад). Эти останки перегнивали и мед-
ленно превращались в нефть под воз-
действием температуры и давления,

весьма опасный процесс, часто
сопровождающийся человеческими жертвами.

О Газ из скважин в Северном море подается на
сушу и распределяется по трубопроводам.

О Открытие нефтяных месторождений
у берегов Британии в 1969 г. сделало ее одним
из ведущих нефтедобытчиков в мире.

Однако бурение скважин в Северном море -

пока ил и минеральные осадки под
влиянием этих же факторов спрессо-
вывались в слои горных пород.

Капельки нефти просачивались

вверх сквозь поры или трещины в гор-
ных породах, пока не встречали более
твердые слои, препятствовавшие их
дальнейшему продвижению. Нефть
скапливалась в таких местах, которые
геологи называют «ловушками».

Образование газа проходило в бо-
лее глубоких пластах. Геологи счита-
ют, что в месторождениях южной
части Северного моря оно началось
в каменноугольном периоде (300-
286 млн. лет назад), когда в болотах
уже стали формироваться угольные
пласты из останков мертвых расте-
ний. Угольные пласты затем опусти-
лись и оказались под слоем горных
пород. Под действием внутреннего
тепла Земли на глубине около 4 км
из угля начал выделяться газ. Далее
он двигался вверх через поры и раз-
ломы в горных породах, пока не по-
падал в «ловушку».

Использование нефти

Огромное преимущество нефти со-
стоит в том, что она чище и дешевле,
чем уголь, а транспортируется легче,
чем газ. Нефть имеет массу областей
применения. Ее иногда называют
«черным золотом», поскольку она да-
ет примерно половину энергии, по-
требляемой сегодня во всем мире.
Без нее остановилась бы большая
часть транспорта, прекратили бы ра-
боту фабрики, заводы, системы цент-
рального отопления и т. д.

Сырая нефть используется для по-
лучения разнообразных видов жидко-
го топлива: бензина различной степе-
ни чистоты, дизельного и авиацион-
ного топлива. Также из нефти получа-
ют масла и смазки, обеспечивающие
работу машин и механизмов, асфальт
для дорожных покрытий и огромное
количество соединений, используе-
мых в химической промышленности.
Вещества, полученные из нефти, при-
меняются в косметической, фарма-
цевтической, лакокрасочной промы-

Деньги, полученные от продажи нефти,
позволили Саудовской Аравии построить эти
мощные заводы для опреснения морской воды,
что очень важно для стран Ближнего Востока.

полагает геологораз-
ведку и анализ ее
данных. Для добычи
f нефти как на суше,
о так и в море бурят
g глубокие скважины
в земной коре, пока

9 не достигнут

< нефтяной «ловушки».

тленности, а также для производства
удобрений, взрывчатых веществ, син-
тетических волокон, чернил, инсекти-
цидов, пластмасс и резины.

Мировые запасы

Месторождения нефти и природного
газа обнаружены на каждом конти-
ненте, а также на континентальных
шельфах. Некоторые из них активно
разрабатываются, другие законсерви-
рованы. Оценка того, на какой пери-
од хватит нефтяных запасов, включа-
ет два фактора - объемы известных
месторождений, разработка которых
экономически целесообразна с точ-
ки зрения современной технологии,
и уровень добычи в текущем году. Об-
щемировые запасы нефти в 1989 г.
были определены на 41 год вперед,

Q Поиск нефтяных
месторождений пред-

исходя из уровня производства 1988
г. Однако при увеличении разведан-
ных запасов, изменении интенсивно-
сти добычи и внедрении новых тех-
нологий оценка также меняется.

Самые большие запасы нефти со-
средоточены в странах Ближнего
Востока (около 65% от мировых). В
конце 1980-х гг. Иран, Ирак, Кувейт и
Объединенные Арабские Эмираты
(ОАЭ) обладали разведанными запа-
сами нефти более чем на 100 лет при
уровне добычи 1988 г.

В конце 1989 г. Саудовская Аравия,
месторождения которой составляют
25% мировых, имела запасы, которых
хватило бы на 90 лет при уровне до-
бычи 1988 г. Открытие новых место-
рождений в этой стране в 1990 г. про-
длило этот срок более чем на 50 лет.

Нефтедобыча

В конце 1980-х годов 15 республик, со-
ставлявших Советский Союз,'были ли-
дерами по нефтедобыче (18% от миро-
вой). Среди них первое место занима-
ла и продолжает занимать Россия, хотя
нефть добывается также в Азербайджа-
не, Казахстане, Кыргызстане, Таджики-
стане, Туркменистане, Узбекистане и
Украине. США, занимающим второе
место в мире по нефтедобыче, вместе
с Канадой в 1990 г. принадлежало око-
ло 16% мировой добычи. За ними шли
Саудовская Аравия, Иран, Мексика, Ки-
тай, Венесуэла, Ирак и Британия. Объ-
ем нефтедобычи увеличивают или со-
кращают в зависимости от спроса. Так,
спад мировой экономики в начале
1990-х гг. привел к резкому снижению
потребления нефти.

Ведущее место в добыче природ-
ного газа также принадлежит респуб-
ликам бывшего Советского Союза, в
частности России. За ними следуют
США, Голландия и Канада. Другими
крупными газодобывающими стра-
нами являются Британия, Мексика,
Норвегия и Румыния.

Торговля нефтью

Благодаря широкому применению
нефти ее добыча увеличилась
с 10 миллионов баррелей (158 988 дм5)
в день в 1950-х гг. до 65 миллионов бар-
релей в 1990 г., и за эти 40 лет нефть
стала основным источником топлива и
сырья в мире. В некоторых странах
нефтепродукты были настолько
дешевыми, что нефть нередко исполь-

зовалась недопустимо расточительно.

Развитые страны часто использу-
ют собственные запасы нефти, а по
мере роста потребности вынуждены
импортировать недостающее коли-
чество. Основными экспортерами
нефти в мире являются несколько
развивающихся стран, которые быс-
тро получают большую прибыль за
счет добычи и экспорта нефти в раз-
витые страны. Некоторые развиваю-
щиеся страны направляют доходы
от нефти на решение социальных
проблем - строительство школ,
больниц и повышение уровня жиз-
ни в целом. Другие инвестируют
свои «нефтедоллары» в крупные вы-
сокотехнологичные проекты - на-
пример, сооружение дорогостоящих
заводов по опреснению морской во-
ды в Саудовской Аравии или созда-
ние «Великой рукотворной реки» в
Ливии, по которой вода из подзем-
ных резервуаров, расположенных
под пустыней Сахара, будет перека-
чиваться к густонаселенному побе-
режью Средиземного моря.

Нефтяная политика

Нефть стала играть ключевую роль в
международных отношениях. В 1967 г.
нефтяные государства Ближнего Вос-
тока смогли предоставить гшфокомас-
штабную помощь своим арабским со-
юзникам Египту, Сирии и Иордании
во время их войны с Израилем.

Развивающиеся нефтяные государст-
ва стали оказывать все большее поли-
тическое влияние в мире через Органи-
зацию стран - экспортеров нефти
(ОПЕК). ОПЕК была создана в 1960 г'.
Ираном, Ираком, Кувейтом, Саудовской
Аравией и Венесуэлой. Позднее к ним
присоединились Алжир, Эквадор, Га-
бон, Индонезия, Ливия, Нигерия, Катар
и Объединенные Арабские Эмираты.

В 1973 г., когда Египет и Сирия на-
чали шестидневную войну против
Израиля, ОПЕК резко взвинтила це-
ны на нефть. Ряд стран договорились
о совместном регулировании экспор-
та нефти, чтобы иметь в своих руках
рычаг для давления на США и другие
страны, поддержавшие Израиль.

С середины 1970-х гг. большинство
На специально
окрашенной фото-
графии (вверху)
показаны выхлопные
газы. Свинец - один из
их наиболее вредных
компонентов -
добавляется
в бензин в составе
этиловой жидкости для
более плавной работы
двигателя.

Использование
бензина, не
содержащего
свинца,
и применение
катализатора -
это два основных
пути
повышения

О После аварии тан-
кера «Эксон Вальдес»
нефть разлилась
в море на площади
4800 км2. Позже она
была вынесена на
берег, что привело
к масштабному эколо-
гическому бедствию.

О В Лос-Анджелесе
только верхние этажи
небоскребов находят-
ся над полосой смога.

морских нефтедобывающих платфор-
мах и при ее транспортировке супер-
танкерами. По поверхности воды тон-
кой пленкой разливается т. н. нефтя-
ное пятно, что ведет к массовой гибе-
ли морских птиц, животных и рыбы.

Когда в 1989 г. нефтяной танкер
«Эксон Вальдес» напоролся на под-
водный риф в заливе Принца Уилья-
ма па Аляске, в море вылилось около
240 000 баррелей нефти, что привело
к загрязнению 1600 км береговой ли-
нии, включая побережье трех нацио-
нальных парков и пяти заповедников.
Компания «Эксон» предприняла бес-
прецедентную операцию по очистке,
однако к тому моменту окружающей
среде уже был причинен непоправи-
мый ущерб. Но гораздо хуже и мас-
штабнее, хотя и не так заметно, за-
грязнение океана, происходящее при
сливе нефтепродуктов в реки или не-
посредственно в море из прибреж-
ных промышленных предприятий.

Нефть и загрязнение воздуха
Использование бензина в качестве
топлива приводит к сильному загряз-
нению атмосферы во многих круп-
ных городах. Выхлопные газы авто-
мобилей и других установок, работа-
ющих на жидком топливе, содержат
ядовитые соединения - окись углеро-

экологической
безопасности
автомобилей.

нефтедобывающих стран Ближнего
Востока стремились установить по-
средством ОПЕК «Новый экономичес-
кий порядок», который придал бы раз-
вивающимся государствам больший
вес в международных отношениях.

Политика ОПЕК поставила многие
страны - импортеры нефти в трудное
положение, создав дефицит топлива и
породив инфляционные процессы.
Но в начале 1980-х гг. развитые стра-
ны увеличили собственную добычу
нефти. Наряду с общим спадом эконо-
мики это привело к снижению спроса
на импортную нефть и к падению
цен. Тем не менее, хотя ОПЕК была «на
коне» недолго, у многих ближневос-
точных правительств появилось чув-
ство уверенности в своих силах.

Нефть становилась причиной но-

вых конфликтов. В 1990 г. Ирак за-
явил, что Кувейт добывает нефть,
принадлежащую Ираку, и что, по-
скольку экспорт Кувейта превышает
квоту', установленную ОПЕК, это при-
вело к снижению мировых цен. В ре-
зультате, в августе 1990 г. Ирак вторг-
ся в Кувейт, но уже в 1991 г. был из-
гнан оттуда войсками ООН. В ходе
войны в Персидском заливе Ирак
слил в его воды огромное количество
нефти и поджег более половины всех
нефтяных вышек на территории Ку-
вейта. Черные тучи дыма затмили
солнце на несколько месяцев, пока
пожар не был потушен.

Выбросы в море

Выбросы нефти в море происходят
при мойке танкеров, при авариях на

да, продукты неполного сгорания уг-
леводородов, окислы азота, свинец.
Некоторые из них под действием
солнечного света образуют соедине-
ния, вызывающие смог, который и се-
годня висит над многими столицами
мира - например, Мехико. Окислы
азота при взаимодействии с капель-
ками воды в облаках приводят к вы-
падению кислотных дождей, загряз-
няющих озера и реки и ведущих к ги-
бели лесов. В большинстве стран уже
проведены или проводятся меропри-
ятия по уменьшению вредных вы-
бросов в атмосферу. Это и использо-
вание неэтилированного (нс содер-
жащего свинца) бензина, и оборудо-
вание автомобилей катализаторами,
превращающими вредные выхлоп-
ные газы в безвредные.

см. также

Наука и техника 144 - УГЛЕРОД, НЕОРГАНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ |
Геологическое время

Уже многие годы геологи, опираясь
на данные исследований горных
пород, пытаются установить
возраст Земли, но еще
сравнительно недавно они были
весьма далеки от успеха.

Отцом современной геологии боль-
шинство геологов считает Джеймса
Геттона (1726-97), шотландского
врача и ученого, создавшего в 1785 г. на
основе исследований и наблюдений есте-
ственных процессов труд «Теория Земли».
Он одним из первых понял, что поверх-
ность Земли все время изменяется. Под
воздействием погодных явлений - напри-
мер, мороза - горная порода постепенно

О Шотландский врач
Джеймс Геттон был
первым, кто отметил
цикличность геологи-
ческих изменений.

Q Свой принцип
несогласного залега-
ния Джеймс Геттон
сформулировал на
основе наблюдений
в шотландском Сик-
кар-Пойнте (внизу)
и Арране (справа вни-
зу). И на фотокопии
раннего труда по
геологии, написанно-
го Чарлзом Лайелем,
и на фото видны
слегка наклонные
слои песчаника,
опирающиеся на
вертикальный пласт
кристаллического
сланца. Геттон считал
это доказательством
длительного перерыва
в осадконакоплении.

разрушается, а реки несут ее обломки в
озера и моря, где из накапливающихся
слоями таких отложений, как песок и ил,
образуются новые породы - осадочные.

Тепло и давление

Он утверждал, что высокая температура и
давление трансформируют находящиеся
на большой глубине слои осадочных по-
род, меняя их природу и превращая в ме-
таморфические. Он также охарактеризо-
вал третий тип горных пород (магмати-
ческие), включающий базальт и гранит,
сформированные из расплавленного
материала - например, лавы.

Геттон заинтересовался относитель-
ным возрастом горных пород. Исследо-
вав некоторые породы в Шотландии, он
обнаружил, что верхний пласт одной гор-

О После разработки реалистической хронологии
геологических процессов оказалось возможным
датировать ископаемые остатки - например, вот
этого динозавра, найденного в штате Юта (США).

ной породы от нижнего пласта другой
подчас отделяет огромный промежуток
времени. Эта граница была названа
поверхностью несогласия. Несогласные
напластования являются результатом об-
нажения и эрозии уже образовавшейся
горной породы. Намного позже, когда та-
кие породы еще раз скроются под гладью
моря, над ними начинают формировать-
ся намного более молодые пласты.

Геттон понимал, что исследуемые им
процессы происходят медленно, а поэто-
му история Земли должна быть чрезвы-
чайно долгой. И хотя оценить ее возраст
ОО В случае косой слоистости тонкие слои
залегают под наклоном к поверхности главного
напластования и обычно резко обрываются у
кровли последующих пластов. Горизонтальные
пласты датировать обычно намного легче.

Выветрившаяся порода Несогласно

он не мог, Геттон заключил, что «никаких
указаний ни на начало Земли, ни на ее
конец у нас не имеется».

Геологическое
картографирование

Важный вклад в понимание геологичес-
кого времени внес еще один британец -
инженер Уильям Смит (1769-1839). Смит
работал на строительстве каналов. Пока
работники рыли траншеи, Смит собирал
окаменелости, попадавшиеся в подзем-
ных пластах. Он заметил, что многие ока-
менелости встречаются в строго опреде-
ленных слоях горной породы, а слои все-
гда идут в одном и том же порядке и со-
держат ту же самую последовательность
ископаемых останков.

Смит пришел к выводу, что встречаю-
щиеся в разных местах породы, которые
содержат одни и те же окаменелости,
имеют одинаковый возраст. А еще он ре-
шил, что породы можно расположить в
относительной временной последова-
тельности, то есть утверждать, что тот
или иной слой более ранний или более
поздний, хотя сказать, насколько именно,
нельзя. Собрав всю эту информацию,

Обнажение гранитов Измененные

О В случае складчатых
пород пласты могут
запрокидываться так,
что более древние
оказываются над более
молодыми. Раз-
вернутые слои, встреча-
ющиеся выше несо-
гласия со складчатыми
слоями, являются более
молодыми, чем
измененные.

© Дердл-Дор
в Дорсете образует
естественную арку.
Как известно
современным
геологам, такую
форму порода может
приобретать после
миллионов лет
воздействия на нее
выветривания
и эрозии.

Смит в 1815 г. издает геологическую кар-
чу Англии и Уэльса.

Когда камни говорят
Шкалу относительного возраста пород
геологи создавали, исходя из закона
порядка напластования, в соответствии с
которым в ненарушенных осадочных по-
родах более молодые пласты всегда рас-
полагаются поверх более старых. Впро-
чем, к классификации нарушенных слоев

© Когда пласты залегают вертикально, не
сразу поймешь, какие породы являются более
древними. Однако датировать их намного
проще, если выяснить, «где верх».

породы приходится подходить очень ос-
мотрительно. Например, в складчатых
породах одни слои лежат наклонно, кое-
где почти вертикально. Другие же запро-
кинуты, и более древние пласты оказыва-
ются выше более поздних.

Геологи, однако, научились определять,
как формируются складчатые породы. На
поверхности некоторых слоев горной
породы можно, например, заметить сле-
ды ряби, оставленные течением, волнами
ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА:
геологическая колонка с пояснением
используемых названий
(возраст в миллионах лет)

О Возраст этих
складчатых пластов
известняка оценить
не так просто,
поскольку более
древние слои могут
лежать поверх более
молодых.

О Пласты,
сохранившие
первичный порядок
залегания. За многие
миллионы лет слои
сланцев, мергелей
и песчаников
выветрились.

или ветрами. Есть и другие характерные
признаки, отличающие поверхность слоя
твердой породы - отверстия, прорытые
червями и другими животными в те вре-
мена. когда она еще была почвой.

Геологическая колонка

Применяя такие методы, геологи разобра-
лись в последовательности, в которой про-
исходило образование слоистых пород на

планете. Это позволило построить шкалу
истории Земли (геологическую колонку).

В породах возрастом более 590 милли-
онов лет окаменелостей немного. До не-
давнего времени эти древнейшие породы
было принято делить на две основные
группы. Самые старые, не содержащие
каких-либо ископаемых остатков, назы-
вали археозойскими, более поздние, в ко-
торых окаменелости хоть и попадались,
но чрезвычайно редко - протерозойски-
ми. Породы же, сформированные в по-
следние 590 миллионов лет, где окамене-
лости встречаются повсеместно, называ-
лись фанерозойскими.

Три долгие эры

Из-за изобилия различных окаменелос-
тей в фанерозойских породах время их
появления подразделяют на три эры -
палеозой (букв, «древняя жизнь»), мезо-
зой («средняя жизнь») и кайнозой («новая
жизнь»). Каждая эра делится на периоды.
Первый период палеозойской эры - кем-
брийский. Современные геологи теперь,
как правило, относят все породы, образо-
вавшиеся ранее кембрийского периода
(протерозойские и археозойские), к до-
кембрийским.

Наименования некоторых периодов от-
ражают названия местностей, в которых
были впервые изучены породы соответст-
вующей системы. Например, кембрий был
назван в честь Кембрии (латинское назва-
ние Уэльса), а пермский - российской
Перми. Ордовикский и силурийский пе-
риоды обязаны своими названиями древ-
ним племенам, населявшим Британию.

Каменноугольный и меловой периоды
названы по имени связанных с ними по-
род. Кроме того, американские геологи

О В этой геологической колонке приведен
относительный возраст пород и названия эр,
периодов и эпох, которые в наши дни
используются всеми геологами.

ЭПОХА
ОТДЕЛ

ПЕРИОД

ЭРА СИСТЕМА

g	ФАНЕРОЗОЙ («видимая жизнь»)	g;	КАЙНОЗОЙ («новая жизнь»)	ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ - добавлен к суще- ствовавшей в XVIII в. трехчаст- ной системе классификации 2	ГОЛОЦЕН  («совсем новая эпоха»)
			ПЛЕЙСТОЦЕН  («наиболее новая»)
		ТРЕТИЧНЫЙ [третий) - по 5 классифика- ции XVIII в. 25  38  55	ПЛИОЦЕН  («очень новая»)
			МИОЦЕН  («сравнительно новая»)
			ОЛИГОЦЕН («не очень новая»)
			ЭОЦЕН  («заря новой эпохи»)
			ПАЛЕОЦЕН («давнейшая часть новой эпохи»)
	МЕЗОЗОЙ («средняя жизнь»)	МЕЛОВОЙ  (от слова «мел»)	
		ЮРСКИЙ  (от гор в Европе)	
		ТРИАСОВЫЙ  (от трехчастного деления периода, предложенного в Германии)	
	ПАЛЕОЗОЙ («древняя жизнь») 'л	о	о!	и  о	О	00	о	о	ПЕРМСКИЙ  (от российского г. Пермь)	
		КАМЕННО-  УГОЛЬНЫЙ (от обилия угля в пластах)	ВЕРХНИЙ  (пенсильванский в США)
			НИЖНИЙ  (миссисипский в США)
		ДЕВОНСКИЙ  (от графства Девоншир в Англии)	
		СИЛУРИЙСКИЙ  (от британского племени силуров)	
		ОРДОВИКСКИЙ  (от британского племени ордовиков)	
		КЕМБРИЙСКИЙ  (от латинского названия Уэльса)	
	ДОКЕМБРИЙ	ПРОТЕРОЗОЙ	
		АРХЕОЗОЙ	
© Большой Каньон
в Аризоне - это
глубокий (1,6 км)
разрез в земной коре,
обнажающий
12 мощных пластов
горной породы,
некогда
находившихся под
поверхностью моря.

О В течение
миллионов лет
огромное давление
спрессовало
вулканическую
породу в глубокие
складки и столбы.

дробят каменноугольный период на два:
миссисипский (нижний каменноуголь-
ный) и пенсильванский (верхний камен-
ноугольный) периоды.

Системы

Кайнозойская эра делится на два перио-
да: третичный и четверичный. Эти назва-
ния - пережиток старой классификации,
в которой все отложения были отнесены
к четырем основным категориям: первич-
ным, вторичным, третичным и четверич-
ным. Термины «первичный» и «вторич-
ный» вышли из употребления, но двум
другим повезло больше.

Породы, образовавшиеся в третичном и
четверичном периодах, содержат так мно-
го органических останков, что эти отрез-
ки также разделили на более дробные, на-
зываемые эпохами, а те в свою очередь на
несколько веков: так, геологи пишут о лед-
никовье (англ. Ice Age - «ледниковый век»),
наступившем во времена плейстоцена -
первой эпохи четверичного периода.

Стратиграфическая шкала дала пред-
ставление об относительном возрасте гор-
ных пород и установила названия эр, пе-
риодов и эпох, которые могли бы приме-
няться во всем мире, но сколько длился
каждый из этих отрезков, геологи не знали.

А сколько ей лет?

Научные попытки определить возраст
пород стали предприниматься в конце
XIX столетия. Чарлз Лайель (1797-
1875), выдающийся геолог и друг Чарл-
за Дарвина, исходил из того, на каком
этапе эволюции находились ископае-
мые организмы. Так, по его оценкам, от-
резок между началом кембрийского пе-
риода, когда они впервые стали появ-
ляться в изобилии, и нашим временем
был равен примерно 240 миллионам
лет. Но его подсчеты были неточны и
ценности не имели.

Известный британский физик Кельвин
(1824-1907) пытался определить возраст
Земли несколькими методами. Один из
них опирался на скорость вращения Зем-
ли и количество тепла, излучаемого Солн-
цем. В основание другого была положена
гипотеза о том, что поначалу Земля пред-
ставляла собой расплавленный шар, так
что потом оставалось подсчитать, как дол-
го ей нужно было охлаждаться до нынеш-
ней температуры. По расчетам выходило,
что Земле не более 100 миллионов лет. Но
и они были далеки от истины.

Абсолютный возраст

Ошибочность подсчетов Кельвина уда-
лось доказать после открытия в 1896 г.
явления радиоактивности. Радиоактив-
ные вещества, обнаруживаемые в неко-
торых породах, испускают частицы вы-
сокой энергии и вследствие этого распа-
даются с постоянной скоростью. Напри-
мер, конечным продуктом распада ра-
диоактивного элемента урана является
свинец, поэтому возраст образца урана
можно установить, измерив количество
содержащегося в нем свинца.

Радиоизотопное датирование позво-
лило геологам установить абсолютный
возраст горных пород, начало и дли-
тельность эр, периодов и эпох. Впрочем,
время от времени, когда находят и дати-
руют новые образцы радиоактивной
породы, привычные цифры приходится
£ пересматривать. Радиометрические
§ методы показали также, что возраст
с планеты Земля измеряется даже не мил-
5 лионами, а миллиардами лет.

Планета Земля 19 - ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ Планета Земля 23 - ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И РЕЛЬЕФ [
Возраст Земли

Возраст Земли так велик, что
его трудно себе вообразить.
Но если предположить,
что нашей планете всего один
год, то человечество просуще-
ствовало менее пяти часов.

Человечество веками пыталось опре-
делить возраст Земли. В начале
XVII века архиепископ Армы
Джеймс Ашер вычислил дату сотворения
мира по Библии. Он определил ее как
4004 год до н. э.; эту хронологию можно
найти в старых изданиях Библии.

Теперь мы знаем, что Ашер ошибся -
более чем в миллион раз! На сегодня при-
нятый учеными возраст Земли составляет
4600 миллионов лет. Он приблизительно
такой же, как и возраст Солнца и осталь-
ных планет.

В конце XVII века датский врач и естест-
воиспытатель Николаус Стено (который со
временем тоже стал епископом) заключил,
что верхние слои осадочных пород, накап-
ливающиеся под водой, моложе, чем ниж-
ние. В XIX веке это открытие помогло уче-

ным разработать относительную хроноло-
гию пород и, таким образом, частично оп-
ределить возрастную структуру Земли. На-
ука о датировании пород известна под на-
званием геохронология. Однако лишь в на-
чале XX века британские и американские
ученые обнаружили, что некоторые радио-
активные элементы можно использовать

РАСПАД
VPAHA-235



55,700 лет - остаток 0,1%

Диаграмма,
иллюстрирующая
постоянную скорость
(показана кривой)
полураспада всех
радиоактивных веществ.

Как радиоактивные
изотопы углерода
разлагаются, превраща-
ясь в изотопы азота. Эти
знания позволяют нам
определить возраст
органического вещества.

16,710 лет - остаток 12,5%



22,280 лет - остаток 6,25%

как «часы» для фиксации огромных перио-
дов времени. Атомы этих элементов со вре-
менем разлагаются, образуя другие элемен-
ты. Так, например, по истечении довольно
длительного периода уран превращается в
свинец, излучая при этом радиацию.

Девять тяжелых элементов, встречаю-
щихся в естественном виде, включая радий
и уран, являются радиоактивными. То же
самое касается некоторых изотопов (раз-

0 Изображение Земли (возраст 4,5 миллиарда
лет), на котором видны Африка, Европа, Ближний
Восток и часть Южной Америки. Снято
метеоспутником «Meteosat».

новидпостсй одних и тех же элементов,
отличающихся массой атомов) легких эле-
ментов, таких как рубидий и стронций.

Ученые открыли часы, но не знали, как
определять по ним время. В этом им по-
могло создание во время и после Второй
мировой войны прибора под названием
масс-спектрометр. Он разделяет атомы по
их массам и электрическим зарядам и
позволяет определять ничтожные коли-
чества радиоактивных веществ в породах.

Периоды полураспада
Радиоактивные вещества распадаются с оп-
ределенной скоростью. Единицей се изме-
рения является период полураспада - вре-
мя, за которое распадается половина пер-
воначального количества радиоактивного
вещества. Второй период полураспада -
это половина оставшегося вещества, и так с
каждым разом этот период уменьшается.

Наиболее известным методом датиро-
вания является датирование по радиоуг-
лероду, с помощью которого можно опре-
делить возраст любого органического ве-
щества, дошедшего до нас из прошлого
(такого как кости или древесина). Так, на-
пример, этот метод применили в 1988 г.
для датирования Туринской Плащаницы,
в которую, как полагают, в свое время за-
вернули Иисуса Христа. Однако датиро-
вать по радиоуглероду неорганические
породы невозможно, для этого применя-
ются другие методы. Они включают рас-
пад с превращением радиоактивного изо-
топа калия в радиоактивный аргон; рас-
пад радиоактивного изотопа рубидия в
радиоактивный стронций; и распад урана
и тория с превращением в свинец.

Подтверждение возраста Земли пришло
из космоса. Некоторые упавшие на Землю
метеориты содержат минерал под названи-

О Метеорит,
найденный в бывшем
Советском Союзе.
Некоторые метеориты
содержат минерал
троилит, анализ
которого привел
ученых к заключению,
что Земля
образовалась около
4,5 миллиарда лет тому
назад. Очевидно, в это
время во всей
Солнечной системе
произошли существен-
ные перемены.

ем троилит. В нем мало или совсем нет ура-
на, поэтому7 полагают, что найденный в нем
свинец представляет первоначальное его
количество на планетах, включая Землю. Та-
ким образом, удалось проверить правиль-
ность уран-свинцового датирования. Были
также проанализированы лунные породы,

© Геологическая шкала, охватывающая главные
этапы развития жизни на Земле - от кембрийского
периода, начавшегося 570 миллионов лет тому
назад до четвертичного периода, который начался
два миллиона лет тому назад.

доставленные на Землю американскими ас-
тронавтами в 1970-х годах. Из этих пород и
образцов метеоритов получены данные о
возрасте Луны и метеоритов, подобных тем,
по которым определяли возраст Земли.

Следы примитивной жизни обнаруже-
ны в породах, которым почти 3,5 милли-
арда лет, - самых старых из известных

пород на Земле. Жизнь эта представлена
бактериями и водорослями, т. е. простей-
шими одноклеточными организмами.

Вероятно, на протяжении предшествую-
щих 1000 миллионов лет на Земле посте-
пенно образовались океаны из воды ман-
тии, выбрасываемой вулканами на поверх-
ность при извержении. Первоначально ат-
мосфера состояла, очевидно, главным
образом из водорода. Кислород в воздухе
образовался либо в результате воздействия
света на водные пары, либо его выделяли
растениевидные морские организмы.

Вспышка жизни

Около 570 миллионов лег тому назад на
Земле началось бурное развитие жизни.
Около 400 миллионов лет тому назад в ат-
мосфере уже было достаточно кислорода
для роста растений на суше, а за последую-
щие 50 миллионов лет появились и начали
эволюционировать наземные животные.

Геологи делят историю последних
570 млн. лет на ряд периодов. Самый ран-
ний из них называется кембрийским. Гео-
логическое время с начала кембрия
(590 миллионов лет тому назад) до нынеш-
него четвертичного периода известно как
фанерозойский эон. Остальная часть исто-
рии Земли обычно объединяется под об-
щим названием докембрий. Если предста-
вить себе, что Земля существует один год,
то самые ранние формы жизни появились
в начале мая, а кембрийский период начал-
ся в ноябре. Первые люди возникли около
7 часов вечера 31 декабря, а современный
человек сформировался приблизительно
за пять минут до полуночи.

0 Каждую весну в стволах деревьев образуются
годичные кольца, которые показывают прирост
древесины за год. В Калифорнии обнаружены
сосны, возраст которых составляет около 5000 лет.

1	“UW3£I	4600	ДОКЕМБРИЙ  Докембрий охватывает наибольшую часть Г, геологического времени. Образовались :	земная кора, участки суши и моря,  происходила активная вулканическая деятельность. Из докембрийских пород сложены щиты всех континентов. Следы fl жизни обычно встречаются редко.
	590	КЕМБРИЙ  Переход к кембрию отмечен появлением огромного количества ископаемых форм жизни. Это признак начала палеозойской эры. В многочисленных мелководных морях процветали морская фауна и флора.  Особенно широко были распространены трилобиты.
	500	ОРДОВИК  На значительной части Земли был мягкий климат, большую площадь поверхности еще покрывали моря. Продолжалось накопление осадочных пород, происхо- дило горообразование. Существовали рифообразующие водоросли. Отмечено изобилие кораллов, губок и моллюсков.
	440	СИЛУР  Драматические события в истории Земли начались с развитием бесчелюстных рыбообразных (первых позвоночных), которые появились в ордовике. Еще одним значительным событием было появление в позднем силуре первых наземных растений.
	408	ДЕВОН  В раннем девоне достигли своего пика горообразовательные процессы, но в основном зто был период скачкообразного : развития. На суше расселились первые семенные растения. Отмечено большое разнообразие рыбообразных, развились первые наземные животные - амфибии.
	360	КАРБОН  Продолжались горообразование, осадконакопление, эрозия. В Северной Америке и Европе произошло затопление заболоченных лесов и речных дельт, образовались большие каменноугольные бассейны. Южные континенты были покрьпы ледником. Бурно распростра- нялись насекомые, появились первые рептилии.
I	ИСТОРИИ	286	ПЕРМЬ  На значительной части Пангеи - суперконти- нента, объединившего все дрейфующие материки, - преобладали условия пустыни. Широко распространились рептилии, эволюционировали современные насекомые. Развивалась новая наземная флора, включая хвойные. Исчезли несколько морских видов.
	248	ТРИАС  С наступлением мезозойской эры Пангея начала раскапываться на отдельные матери- ки. На суше утвердились хвойные. Отмечено разнообразие рептилий, появились первые динозавры и гигантские морские рептилии. Развились примитивные млекопитающие.
	213	ЮРА  Значительная вулканическая деятельность была связана с образованием Атлантического океана. На суше господствовали динозавры, «воздушный океан» покорили летающие рептилии и примитивные птицы. Имеются следы первых цветковых растений.
	144	МЕЛ  Во время максимального расширения морей происходили отложения мела, особенно в Британии. Продолжалось господство динозавров до исчезновения их и других видов в конце периода.
	65	ТРЕТИЧНЫЙ ериод  С наступлением кайнозойской эры (новой жизни) происходит скачкообразное распространение млекопитающих. Развились крупные виды, хотя многие вымерли. Резко возросло количество цветковых растений. С похолоданием климата появились травянистые растения. Произошло значительное поднятие суши.
	2мпн. лет ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД  Это последний геологический период, вклю- чающий настоящее время. Четыре основных оледенения перемежались с потеплениями. Возросла численность млекопитающих; они настоящее приспособились к климатическим время	изменениям. Произошло становление  человека - будущего властелина Земли.
Природная среда древности

Исследуя пласты горных
пород, геологи получают
сведения о состоянии природ-
ной среды на различных этапах
истории нашей планеты.

Ключом к изучению далекого про-
шлого Земли являются современ-
ные геофизические процессы.
Взять, скажем, вулканические бомбы -
глыбы извергнутой вулканами застывшей
лавы. Их присутствие в древних породах
позволяет геологам прийти к заключе-
нию, что извержения вулканов происхо-
дили во времена образования этих пород.

Аналогично, в прибрежных топях и на

песчаных отмелях часто встречаются зна-
ки ряби и трещины усыхания. Обнаруже-
ние их в древних осадочных породах (та-
ких как песчаник или аргиллит) дает ос-
нование предположить, что они форми-
ровались в условиях, сходных с современ-
ными условиями прибрежных районов.

Дополнительную информацию черпа-
ют из окаменелостей (древних органиче-
ских останков), которые находят в оса-
дочных породах.

Морские отложения

В морских отложениях (осадочных поро-
дах, образовавшихся на морском дне) с
присутствуют самые разнообразные ока- |
менслости. Многие из этих ископаемых |

ф Знаки ряби образуются текучими водами.

На слепке видны знаки ряби и следы дождевых ка-
пель, оставившие отпечатки в осадочной породе.
Рябь характерна для топей и песчаных отмелей.

о Знаки ряби формируются на современных
пляжах под воздействием приливных волн.

Их присутствие является признаком
существования илистых и песчаных равнин.

0 Ископаемые
кораллы,найденные
в графстве Дербишир.
Слои, содержащие
большое их количест-
во, доказывают суще-
ствование чистого,
мелкого моря - необ-
ходимого условия
образования коралло-
вых рифов.

ф Обилие этих мол-
люсков (графство
Линкольншир, Англия)
указывает на то, что
более 150 млн. лет на-
зад здесь было море.

организмов имеют сходство с современ-
ными обитателями оксанов. Некоторые из
них способны жить только в особых усло-
виях. Так, кораллы живуч в чистых, теплых
и неглубоких морях, в то время как их ока-
менелости часто находят в известняковых
породах современных холодных районов.
Можно сделать вывод, что эти окаменелос-
ти образовались в теплых морях, а затем
содержащие их породы переместились
в результате дрейфа континентов.

Материковые отложения
Эти отложения сформировались на суше
и включают песчаные дюны, в которых
уплотненные и сцементированные пес-
чинки образуют твердый песчаник. Дру-
гие материковые отложения сформиро-
вались на дне озер и рек, или в дельтах
рек, в местах их впадения в море.

Материковые отложения обычно со-
держат меньше окаменелостей, чем мор-
ские, так как постоянно подвергаются
климатическому, биологическому и хими-
ческому воздействию. Исключением яв-
ляются лишь некоторые слои, богатые ос-
танками рыб и динозавров, а также уголь-
ные пласты, состоящие из сильно спрес-
сованных останков болотных растений.
Но отсутствие ископаемых организмов
еще пс говорит о том, что породы образо-
вались из материковых отложений. Поро-
ды докембрия (более 590 млн. лет назад)
содержат небольшое количество окаме-
нелостей, поскольку большинство орга-
низмов того времени были мягкотелые.
Их останки быстро разлагались и только
в редких случаях превращались в окаме-
нелости. Кроме того, растения вышли из
моря на сушу только в силурийский пе-
риод (408-440 млн. лет назад), а первые
позвоночные появились лишь в девоне
(360-408 млн. лет назад).

Древний климат

Древние почвы, сохранившиеся в горных
породах, предоставляют информацию о
климатических условиях, в которых они
образовались. Например, латеритные
почвы, богатые бокситами, должны были
образоваться, как и сегодня, во влажных
тропиках.

О древней природной среде можно так-
же судить по цветуг некоторых пород. Так,
красные песчаники (получившие свою
окраску благодаря гематиту) сформиро-
вались в условиях засушливого климата.

Горные породы сохранили следы лед-
никовых периодов. Ледники с вмерзши-
ми в их края и основания фрагментами
породы перемещались по суше, оставляя
борозды (штриховки) на породах, кото-
рые впоследствии оказались погребен-
ными под наносами.

Массивы льда переносили на большие
расстояния и крупные валуны. Такие при-

несенные ледниками валуны называются
эрратическими. Благодаря свидетельст-
вам такого рода геологи узнали, что ледо-
вые щиты покрывали южные окраины
Южной Америки, Южной Африки, Авст-
ралии и Индии в поздний каменноуголь-
ный и ранний пермский периоды (при-
мерно 286 млн. лет назад).

Картины прошлого

Геологи, воссоздающие картину7 древней
природной среды в конкретном районе в
определенный момент времени, коррели-
руют пласты пород, т. е. определяют поро-
ды одного возраста. Легче всего это можно
сделать с породами, образовавшимися в до-
статочно неизменных морских условиях.

Например, меловые холмы в Англии
состоят из пластов породы, сформиро-

вавшихся в основном на дне глубокого
моря в меловой период (65-144 млн. лет
назад). ЧехМ ближе к Шотландии, тем
больше песка встречается в этих меловых
отложениях. Это говорит о том, что плас-
ты породы на севере образовались на
мелководье и ближе к суше, чем южные.

Такие изменения называются фациаль-
ными. Термин «фация» относится к под-
стилающим породам, имеющим схожие
физические, химические и биологичес-
кие характеристики.

Наибольшие трудности при корреляции
фаций возникают при отсутствии окаме-
нелостей или когда геологи хотят скорре-
лировать морские и наземные фации.

Британия в девоне

Породы девонского периода на юго-вос-
токе Англии содержат окаменелости мор-
ских организмов, включая брахиоподов,
головоногих и трилобитов. Их напласто-
вания свидетельствуют о том, что в опре-
деленный период времени моря были
мелкими и мутными, и пласты ила и пес-
ка скапливались на морском дне. В дру-
гих местах в чистой воде вырастали
коралловые рифы.

Чем ближе к северу, тем больше изменя-
ется характер девонских пластов. Здешним
пластам присущи многие особенности бе-
реговых отложений. В пограничной облас-
ти Уэльса и дальше на север (вплоть до
Оркнейских островов) в Шотландии нахо-
дятся породы девонского периода, кото-
рые называются фацией древнего красно-
го песчаника. Это материковые отложения,

Q В девоне холмы,
состоящие из песчани-
ка, были окружены
пресной водой, кото-
рая покрывала значи-
тельную часть Цент-
ральной Британии.
Северная Шотландия
входила в состав
другой части суши.

Q Останки этого рас-
тения были унесены
из «родных мест»
илистым водным
потоком. Это свиде-
тельство материко-
вых отложений.

0 Трещины усыхания образуются при сжатии
и высыхании земли и обычно указывают на
пересохшие озера или ручьи, что характерно
для регионов, страдающих от жестоких засух.

содержащие окаменелые останки пресно-
водных рыб, вулканическую лаву и золу.

На основании таких фактов была вос-
создана следутощая картина прошлого: на
севере располагался район вулканической
активности с полузасушливым климатом,
редкой растительностью и пересыхающи-
ми реками, в которых водилось мало ры-
бы. На юге плескались волны мелкого мо-
ря. Немногочисленные организмы жили в
мутной воде, при изобилии морской фло-
ры и фауны в акваториях чистой воды, где
формировались коралловые рифы.

58

см. также

Планета Земля 21 - ЛЕТОПИСЬ В КАМНЕ Планета Земля 23 - ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И РЕЛЬЁФ~|
Летопись в камне

Ископаемые остатки организ-
мов приоткрывают тайны
бесчисленных форм жизни,
некогда населявших Землю.

Изучая окаменелости, ученые
прослеживают пути развития
животного и растительного
мира на протяжении многих
миллионов лет.

Ископаемые остатки организмов слу-
жат документальным свидетельством
жизни на Земле. Их спектр весьма
широк - от окаменевших фрагментов жи-
вотных и растений до насекомых, увязших
в смоле хвойных деревьев, которая за мил-
лионы лет превратилась в кусочки янтаря.
К следам жизнедеятельности ископаемых
организмов относят отпечатки следов жи-
вотных и ходы, прорытые водными обита-
телями в морском грунте. Если громадные

скелеты динозавров поражают воображе-
ние, то микроокаменелости столь малы,
что разглядеть их можно только под мик-
роскопом, но именно они помогают геоло-
гам находить месторождения нефти и газа.

Однако в первую очередь изучение ока-
менелостей проливает свет на пути разви-
тия разных форм жизни на протяжении
долгой истории пашей планеты. На осно-
ве крайне неполных сведений палеонто-
логи (изучающие древние формы жизни)

Бес

Двупарноногие

Палеонискум

Кладоселахия

Земноводные

Кольчатые черви

Биркения

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ
ВРЕМЯ

Главный ствол показывает
геологические эпохи и их
продолжительность в млн. лет.
По мере изменения
окружающих условий
появлялись все новые виды
существ, тем самым увеличивая
разнообразие существующих
форм живых организмов.

Эпоха человека

Третичный
период':

65*

Мел

144*

Юра

213*

Триас

248*

Пермь

. 288*

Карбон

360*

Девон

408*

Силур

440*

Ордовик

600*

Кембрий

590*

Докембрий

Птицы Млекопитающие Рептилии

Археоптерикс	Диплодок

ф Эти вымершие
аммониты относятся
к юрскому периоду.
Некоторые из них
прожили почти
полмиллиона лет,
прежде чем
эволюционировали
в другие виды, что
позволяет довольно
точно датировать
юрские и меловые
породы.

- млн. лет назад

ордовика.

Плакодон

Q Трилобиты -
вымершие морские
членистоногие.

Эти руководящие
ископаемые
используются для
определения возраста
пород кембрия и
воссоздают облик давно вымерших расте-
ний и животных, иногда совершая пора-
зительные открытия. Так, изучение костей
динозавров показало, что эти животные
страдали от ревматоидного артрита.

По содержащимся в породах ископае-
мым останкам определяют относитель-
ный возраст различных геологических
пластов, и этот метод является основным
в стратиграфии - науке о формировании
горных пород.

Ископаемые останки помогают восста-
новить климатические условия той или
иной геологической эпохи, изучением

которых занимается палеоклиматология,
а также образ жизни и условия обитания
различных животных и растений - пред-
мет изучения палеоэкологии. Они же
снабжают нас сведениями по палеогео-
графии, в том числе о дрейфе (постепен-
ном смещении) континентов.

Окаменелости и эволюция
Английский естествоиспытатель Чарльз
Дарвин (1809-82) выдвинул эволюцион-
ную теорию в своем знаменитом труде «О
происхождении видов», опубликованном
в 1859 году. Согласно его выводам, мно-
гие ныне живущие на Земле животные и
растения происходят от некоего общего
предка, а первые одноклеточные орга-
низмы - бактерии и простейшие водо-
росли, появившиеся на Земле 3-4 млрд,
лет назад - с течением времени разви-
лись во все более сложные формы жизни.

Естественный отбор

Процесс медленных и постепенных из-
менений Дарвин назвал естественным от-
бором, подразумевая тем самым, что у ор-
ганизмов, сумевших лучше приспосо-
биться к внешним условиям, как правило,
больше шансов выжить.

Чарльз Дарвин понимал, что фактичес-
кое подтверждение справедливости его те-
ории может дать изучение окаменелостей,
но в середине XIX века найденных ископа-

0 V давно
вымершего обитателя
моря ихтиозавра
была длинная голова,
четыре плавника
и огромный хвост.

Q Плезиозавр -
вымершая морская
рептилия с длинной
шеей, коротким
хвостом и четырьмя
плавниками. Свое
имя он получил
от греческих слов
plesios sauros -
т. е. «почти ящерица».

Q Отпечаток лапы	|

игуанодона -	f

громадного
травоядного	§

динозавра - найден	|

в песчанике вблизи	“

Эшдауна (Англия).	-5

емых останков было еще слишком мало,
чтобы составить целостную картину’жизни
древнейших эпох. Благодаря техническому
прогрессу сегодня наши познания в дан-
ной области значительно расширились,
дав толчок появлению целого ряда гипотез
о протекании эволюционных процессов.

В истории Земли было несколько пери-
одов, отмеченных более или менее резки-
ми скачками в эволюции определенных
видов животных и растений. Эти внезап-
ные скачки ученые называют эксплозив-
ной эволюцией.

Подобные взрывы часто следовали за
периодами массового вымирания, сопро-
вождавшимися гибелью многих групп
организмов, либо за резкими изменения-
ми климата и природной среды, и пере-
межались со спокойными периодами
медленного эволюционного развития.

Изменения окружающей среды
Внезапная смена видов растений и жи-
вотных, вызванная изменениями внеш-
них условий - скажем, затоплением
огромных участков суши на окраинах
континентов и образованием неглубоких
морей - называется адаптивной радиаци-
ей и ведет к появлению широкого спект-
ра новых форм, приспособленных к жиз-
ни в данных условиях.

Пытаясь определить темпы эволюци-
онных изменений, особенно в спокой-
ные периоды поступательного развития,
ученые, в частности, обнаружили, что не-
которые виды ископаемых организмов
развивались быстрее остальных.

Группы вымерших организмов, изме-
нявшиеся быстрее прочих, именуются
руководящими ископаемыми, поскольку'
помогают определить возраст тех зон ге-
ологических пород, в которых встреча-
ются. Руководящие ископаемые встреча-
ются только в каком-то одном геологиче-
ском слое. Так, по останкам быстро изме-
нявшихся трилобитов определяют поро-
ды палеозойской эры, тогда как аммони-
ты выполняют ту же функцию в породах
мезозоя. Правда, по мнению ряда ученых,
ускоренная эволюция некоторых групп
может быть лишь кажущейся.

Конвергенция

Не менее важную роль играет теория эво-
люционной конвергенции, объясняю-
щая, почему некоторые относительно
далекие по происхождению группы орга-
низмов приобретают сходство в строе-
нии и функциях. Так, судя по окаменелым
останкам плезиозавров (морских репти-
лий), они очень походили на рыб.

Многие виды животных и растений ис-
чезли с лица планеты, оставив после себя
потомков. Но в истории Земли бывали
периоды, когда бесследно исчезали
целые группы организмов.

Периоды массовой гибели были не
столь уж редким явлением. Границы пале-
озоя (248 млн. лет назад), мезозоя
(65 млн. лет назад) и других геологичес-
ких эпох ученые установили, опираясь
на периоды массовой гибели растений
и животных, за которыми следовали
эволюционные взрывы.

Гипотезы

Ученые давно спорят о причинах неко-
торых разительных примеров вымира-
ния древних форм жизни. Самый

8

известный из них - исчезновение с ли-
ца планеты динозавров и других круп-
ных ящеров в конце мезозойской эры
65 млн. лет назад. Согласно одной из
новейших теорий, Земля испытала удар
громадного метеорита, от которого
в атмосферу поднялись тучи пыли, на
долгое время скрывшие солнце, и все
рептилии погибли из-за наступивших
холодов.

Ранние формы жизни

При всей отрывочности геологической
летописи, ученым удалось собрать огром-
ный объем информации об эволюции
жизни на протяжении всей истории
нашей планеты.

Древнейшие образцы находят в поро-
дах возрастом почти 4 млрд, лет, содержа-
щих микроскопические следы органиче-

0 Когда-то
считалось, что
у латимерии
из семейства
Coelacanithidae
полый спинной
хребет. Все члены
этого семейства,
за исключением
одного вида, давно
вымерли.

ОО Археоптерикс
считается
промежуточной
ступенью между
рептилией и птицей.
V этого существа был
длинный хвост, зубы
и скелет
пресмыкающегося, но
при этом уже
образовались
и перья. Крылья
старожила нашей
планеты
южноамериканского
гоацина вооружены
острыми когтями,
унаследованными
от предков-рептилий.

ских кислот. Обнаруженные в Южной
Африке и Австралии древнейшие бакте-
рии жили 3,5 млрд, лет назад, а водорос-
ли - 3 млрд, лет назад.

Ископаемые останки более высоко-
развитых бесскелетных мягкотелых
животных, в том числе следы жизнедея-
тельности в виде прорытых ими ходов,
находят в различных породах позднего
докембрия. Все это представители древ-
них беспозвоночных, хотя некоторые
из них с трудом поддаются точной клас-
сификации.

Беспозвоночные встречаются, начиная
с кембрийского периода (около 590 млн.
лет назад), т. к. у многих животных той
эпохи появились элементы скелета - на-
пример, раковины. За исключением
Archaeocyatha (группы древних морских
животных), все виды, появившиеся в кон-
це кембрийского периода, живут и в
наши дни. Однако многие древние
формы этих животных заметно отлича-
ются от своих нынешних потомков.
Членистоногие

В докембрии, по-видимому. возник и пер-
вый вид членистоногих. В кембрийском
периоде они поначалу были представле-
ны обитателями морей трилобитами,
которые вымерли в пермском периоде,
длившемся с 286 до 248 млн. лет назад.

Однако к началу пермского периода
группу членистоногих уже представляли
и многие другие формы жизни, в том
числе многочисленные ракообразные
существа. Сегодня опа включает крабов,
омаров и креветок.

Немаловажное значение палеонтологи
придают остракодам, микроскопическим
членистоногим рачкам. Они впервые
появились в позднем кембрии и служат
руководящими ископаемыми для пород,
сформированных в силуре и более позд-
них периодах.

К числу других руководящих ископае-
мых относятся фораминиферы, принад-
лежащие к группе простейших однокле-
точных организмов. Поскольку эти жи-
вотные появились в начале кембрийско-
го периода, можно предположить, что
простейшие организмы прошли длин-
ный этап эволюции в докембрийские
времена.

В группу кишечнополостных живот-
ных входят современные кораллы, акти-
нии и медузы. В кембрийском периоде
эта группа была представлена медузами и
окаменевшими кораллами, из которых
затем сформировались рифы в теплых
тропических водах.

Большим разнообразием ископаемых
остатков отличаются моллюски. Цефало-
поды (существа с многокамерными рако-
винами) появились в конце кембрийско-
го периода и к началу ордовика (500 млн.
лет назад) достигли широкого многооб-
разия форм. В девонском периоде (408-
ЗбО млн. лет назад) от них произошли ам-
моноиды, раковины которых часто
встречаются в отложениях мезозойской
эры (248-265 млн. лет назад).

Еще одни головоногие - белемниты -
появились в каменноугольном периоде



(360-286 млн. лет назад). Это древние пред-
ки современных кальмаров и каракатиц.

Двустворчатые моллюски
Другая группа моллюсков - двустворча-
тые - получила свое название по числу
створок их раковин, скрепленных у вер-
шины. Двустворчатые моллюски редко
встречались до силурийского периода (ок.
400 млн. лет назад), но впоследствии раз-
делились на множество видов, в число
которых входят нынешние мидии и гре-
бешки. У гастроподов, в том числе совре-
менных улиток, слизней и трубачей,
ракушки закручены в спираль. Их геологи-
ческая история имеет много общего с хо-
дом развития их двустворчатых сородичей.

Еще одна форма ракообразных живот-
ных - брахиоподы. В отличие от моллюс-
ков, они в наше время сравнительно
малочисленны, однако в древности
значительно превосходили моллюсков
по численности и значению, особенно
в период между ордовиком и пермью.

Иглокожие существа берут начало
в кембрийском периоде или даже рань-
ше. Две важнейшие группы ископаемых

О Эта древняя рыба-
луна жила
в юрском периоде.
Большинство
окаменелостей
принадлежит
представителям
морской фауны
и флоры.

О Доисторическая
длинноногая муха
сохранилась
до наших дней,
увязнув в капле
смолы,
превратившейся
в кусочек янтаря.

останков представлены морскими лилия-
ми и морскими ежами. Расцвет морских
лилий пришелся па палеозойскую эру,
ибо именно тогда из их скелетов сформи-
ровались мощные донные отложения.

Морские ежи достигли широкого раз-
нообразия форм в эпоху мезозоя, но пик
их развития относится к меловому пери-
оду, начавшемуся 144 млн. лет назад.
Их следы часто попадаются в известняко-
вых породах, особенно меловых отложе-
ниях, сформированных в последующем
третичном периоде.

Загадочные существа

Одна группа животных - граптолиты -
впервые появилась в ордовике, но полно-
стью вымерла в каменноугольном перио-
де. Граптолиты жили колониями, однако
никто не знает, как они выглядели. Одно
время ученые относили их к разряду ки-
шечнополостных, но теперь причисляют
их к самым примитивным хордовым
существам. В группу хордовых входят
и все позвоночные животные.

Первыми настоящими позвоночными
были рыбы, появившиеся около 500 млн.
лет назад. А животными, впервые вышед-
шими на сушу, где в силурийском перио-
де успели обосноваться растения, стали
земноводные, произошедшие от рыб
в девонском периоде. Ящеры появились
в начале каменноугольного периода.

Покорение воздуха

Уже в каменноугольном периоде появи-
лись и достигли расцвета летающие насе-
комые.

Остатки летучих ящеров были обнару-
жены в слоях триасового периода (213-
248 млн. лет назад), а археоптерикс, кото-
рый, по мнению ученых, стал связующим
звеном между рептилиями и птицами, -
породах конца юрского периода, когда
на суше господствовали динозавры. Древ-
нейшая птица появилась около 135 млн.
лет назад. Ее окаменелые останки были
найдены в Китае в 1990 г.

Первые двуногие человекоподобные су-
щества возникли около 4 млн. лег назад,
однако развитие человеческой расы стало
длительным и медленным процессом, про-
текающим последние два миллиона лет.
Формы рельефа

Q) Ейрангер-фьорд
в Норвегии.

Фьорды возникли,
когда в долинах
формировались
огромные ледники
и, сползая в океан,
«выгрызали» своим
весом их дно, делая
его намного ниже
уровня моря.
Некоторые фьорды
невероятно глубоки
и уже в нескольких
метрах от берега
достигают
тысячеметровых
глубин.

О Известняк
подвержен
химическому
выветриванию.
Когда дожди,
содержащие
двуокись углерода,
выпадают на
известняковые
породы, камень
растворяется,
образуя весьма
характерный
ландшафт.

Основную структуру земного
рельефа создают силы,
таящиеся глубоко в недрах
Земли, а внешние процессы изо
дня в день неустанно видо-
изменяют ее, сглаживая горы
и прорезая глубокие долины.

Наука о формах земного рельефа и их
изменениях называется геоморфо-
логией. Геологи знают, что старый
эпитет «вечные горы» далек от истины. Го-
ры отнюдь не вечны, хотя геологическое
время их формирования и разрушения мо-
жет измеряться сотнями миллионов лет.

С начала промышленной революции в
середине XVIII в. деятельность человека
также играет немаловажную роль в пре-
ображении лика Земли, приводя иногда к
неожиданным результатам. Континенты
обрели свой нынешний облик и место на
планете вследствие тектоники, т. е. движе-
ния геологических плит, образующих
твердую внешнюю оболочку Земли. Са-
мые недавние по времени перемещения, в
том числе образование впадины Атланти-
ческого океана и соединение Индии с ос-

тальной частью Азии, произошли в преде-
лах последних 200 миллионов лет. За
4,6 млрд, лет своей истории наша планета
претерпела немало других изменений.

Результатом всех этих перемещений,
расхождений и схождений огромных
массивов стали многочисленные разло-
мы и складки земной коры, а также мощ-
ные нагромождения пород, из которых
сформировались горные системы.

Приведем три ярких примера недавнего
горообразования, или орогенеза, как его
называют геологи. Альпы сформировались
в результате столкновения Африканской
плиты с Европейской. Гималаи взмыли до
небес, когда Индия столкнулась с Азией.
Поддвиг Антарктической плиты и плиты
Наска, вместе образующих часть Тихооке-
анской впадины, под плиту, на которой по-
коится Южная Америка, оставил на боку
континента огромный рубец - Анды.

Все эти горные системы сравнительно
молоды. Физические и химические про-
цессы, которые и сегодня продолжают
изменять облик Земли, еще не успели
сгладить их острые пики.

На формирование сегодняшних конти-
нентов повлияли еще две родственные си-
лы. Это вулканы и землетрясения. Земле-
трясения наносят громадный ущерб, редко

имеют долговременные последствия. Зато
при извержении вулканов к поверхности
поднимается и застывает магма, образуя
новые горизонты магматической породы.

Выветривание горных пород
Земная кора состоит из горных пород. Из
них же образуются более мягкие субстан-
ции, называемые почвами. Основной
процесс, изменяющий облик горных по-
род, называется выветриванием и проис-
ходит под воздействием атмосферных
процессов. Существуют две формы выве-
тривания - механическое, при котором
камень крошится на кусочки, и химичес-
кое, при котором он разлагается.
Воздействие погоды

В горных породах часто встречаются тре-
щины и многослойные горизонтальные
напластования. Со временем они подни-
маются на поверхность земли, где давле-
ние гораздо ниже. По мере снижения дав-
ления камень расширяется, а, соответст-
венно, и все трещины в нем.

Благодаря естественно образованным
трещинам, соединениям и напластовани-
ям камень легко подвергается воздействию
погодных факторов. К примеру, замерзшая
в трещине вода расширяется и раздвигает
ее края. Этот процесс называется мороз-
ным выветриванием. Механическим выве-
триванием можно назвать и действие кор-
ней растений, которые, прорастая в щелях,
раздвигают их, словно клинья.

Химическое выветривание происходит
при посредничестве воды, которая, впи-
тываясь в горную породу или протекая
по поверхности, заносит в нее химичес-
кие вещества. Например, кислород воды
вступает в реакцию с содержащимся в по-

О Этот элегантный пейзаж изваяли
песчаные барханы (нанесенный ветром
песок).

© Отслаивание -
последовательное
слущивание слоев
горной породы -
создает удивительные
фигуры вроде этих
скал в Саудовской
Аравии.

Переносимый ветром
песок также может
придавать камню
самые неожиданные
формы.

Q Яркий пример
действия подземных
вод. Известняк, как
все пористые породы,
впитывает воду, но
главный его
компонент,
углекислый кальций,
растворяется в ней.
Эта пещера во
Франции образована
подземными водами,
действующими как
растворитель.
Частичное испарение
падающих со свода
капель привело
к отложениям
углекислого кальция
и образованию
сталактитов.

роде железом. В дождевой воде присутст-
вует поглощенная из воздуха двуокись уг-
лерода, образующая угольную кислоту’.
Эта слабая кислота растворяет известняк,
формируя характерный карстовый рель-
еф, получивший свое название от мест-
ности в Югославии. Вода растворяет мно-
гие минералы, а те, в свою очередь, всту-
пают в реакцию с горными породами,
разлагая их. Не последнюю роль в этом
процессе играют также атмосферные
кислоты и соли.

Эрозия

Из всех процессов, изменяющих облик
земной поверхности, мы лучше всего зна-
ем эрозию, т. е. разрушение пород водны-
ми потоками, морем, ветрохм или льдом.

Речная эрозия - это сочетание механи-
ческих и химических процессов. Вода не
только перемещает породы и даже огром-
ные валуны, но, как мы видели, растворя-
ет их химические компоненты. Реки раз-
мывают поймы и выносят почву далеко в
океан, где она оседает на дне и со време-
нем превращается в осадочные породы.

Море неустанно трудится над передел-

кой береговой линии, что-то срезая в од-
них местах и наращивая - в других. Ветер
переносит мелкие частицы вроде песка
на невероятно далекие расстояния. На-
пример, время от времени он приносит в
Южную Англию песок из Сахары, покры-
вая крыши автомобилей и домов тончай-
шим слоем красноватой пыли.

Воздействие гравитации

При оползнях гравитация заставляет твер-
дые породы сползать вниз по склону’, из-
меняя рельеф местности. Основную массу
оползня составляют обломки горных по-
род, образовавшиеся в результате вывет-
ривания. Вода же действует как смазка,
уменьшая трение мсящу частицами.

Иногда оползни движутся медленно, а
иногда мчатся во весь опор со скоростью
100 м/сек и больше. Самый медленный
оползень называют крипом. За год он про-
ползает всего несколько сантиметров, и
заметить его можно только через несколь-
ко лет, когда стены, заборы и деревья скло-
нятся под напором ползущей земли.

Перенасыщенность почвы или глины
водой может вызвать грязевой поток, или
сель. Бывает, что земля годами прочно
держится на месте, но достаточно неболь-
шого подземного толчка, чтобы обрушить
ее вниз по склону. В ряде недавних катаст-
роф вроде извержения вулкана Пинатубо
на Филиппинах в июне 1991 г. главной
причиной жертв и разрушений стали гря-
зевые потоки, залившие многие дома до
самой крыши. Аналогичные бедствия

происходят и в результате схода лавин -
снежных, каменных или тех и друтих.

Самой распространенной формой
оползня является грязевой оползень, или
обвал. Иногда его следы можно заметить
на подмытом рекой обрывистом берегу,
где пласт грунта откололся от основы.
Крупный оползень способен привести к
значительным изменениям рельефа.

В горах, ущельях и на крутых камени-
стых склонах нередки камнепады, осо-
бенно там, где преобладают мягкие или
разрушенные горные породы. Сползшая
вниз масса образует пологий склон у
подножия горы. Многие горные склоны
покрыты длинными языками щебнис-
тых осыпей.

Ледниковые периоды

Многовековые климатические колеба-
ния тоже привели к значительным изме-
нениям земного рельефа. Во время по-
следнего ледникового периода огром-
ные массы воды были связаны в ледяных
полярных шапках. Северная шапка про-
стиралась далеко на юг Европейского
континента и Северной Америки. Около
30% земной суши было покрыто льдом
(сегодня только 10%).

В ледниковый период уровень моря
был примерно на 80 м ниже нынешнего.
Таяние льдов привело к колоссальным из-
менениям рельефа. Так, между Сибирью и
Аляской открылся Берингов пролив, ушел
под воду участок суши между Австралией
и Новой Гвинеей, а Ирландия и Велико-
британия оказались островами, отделен-
ными от остальной Европы.

О Инглтон Фолс
в Йоркшире.

Эта сравнительно
юная речка
энергично разрушает
собственное русло.
Большей частью
эрозия происходит во
время паводка, когда
мощный поток
захватывает крупные
камни. С очередным
паводком эти
огромные валуны
покатятся дальше по
течению.

Ледники

Ледники - ледяные реки - находятся в вы-
сокогорных районах планеты и в покры-
тых льдом приполярных регионах. Каж-
дый год ледники Гренландии и Антаркти-
ки сбрасывают в океан огро.мные массы
льда, образуя айсберги, представляющие
грозную опасность для судоходства.

В ледниковый период ледники сыграли

главную роль в придании рельефу север-
ных регионов Земли знакомого нам обли-
ка. Проползая гигантским рубанком по
земной поверхности, они срезали горы и
вытесывали впадины долин. Под тяжелой
десницей ледников старые горы вроде
тех, что на севере Шотландии, растеряли
и былую высоту, и резкость очертаний. Во
многих местах ледники начисто срезали
накопившиеся за миллионы лет многоме-
тровые слои горных пород. По мере дви-
жения ледник захватывает в т. н. область
аккумуляции множество скальных облом-
ков. Туда попадают не только камни, но
и вода в виде снега, которая, превращаясь
в лсд, формирует тело ледника.

Ледниковые наносы

Миновав границу снежного покрова на
склоне горы, ледник смещается в зону7 аб-
ляции, т. е. постепенного таяния и размы-
вания. Ближе к концу этой зоны ледник
начинает оставлять на земле наносы гор-
ных пород. Их называют моренами.

У ледников, как у рек, есть главное рус-
ло и притоки. Ледниковый приток впада-
ет в главное русло из проложенной им
боковой долины. Ее дно обычно располо-
жено выше дна главного русла. Полно-
стью растаявшие ледники оставляют по-
сле себя главную долину7 в форме буквы U

Q Два ледника могучими реками сползают
в море на арктическом острове Шпицберген.
Огромные давления внутри ледниковой массы
вызывают появление трещин. Остроконечные
зубцы гор изъедены полярными морозами.
и несколько боковых, откуда низвергают-
ся живописные водопады. Такие пейзажи
часто встречаются в Альпах.

С геологической точки зрения, озера
являются недолговечными формами ре-
льефа. Со временем они заполняются на-
носами впадающих в них рек, их берега
разрушаются, и вода уходит.

Ледники сформировали бесчисленные
озера в Азии, Европе и Северной Америке,
вытесав ложбины в горных породах, или
перегородив долины конечными морена-
ми. Великое множество ледниковых озер
находится в Канаде и Финляндии.

Другие озера, как, например, Кратер-

Q Возведение в
Неваде (США) плотины
Гувер-Дам привело к
образованию
рукотворной формы
рельефа - озера Мид.

О Из-за более
мощного воздействия
ледниковой эрозии
фьорды гораздо
глубже в верховьях,
нежели в устье.

перекрытия реки Колорадо плотиной
Гувера. Озеро Насер вблизи границы
Египта с Суданом возникло в 1968 г.
после возведения Асуанской плотины на
Ниле. 1лавной ее задачей было регулиро-
вание ежегодных паводков и регулярное
обеспечение водой сельского хозяйства.

Обратная сторона медали
Однако Асуанская плотина служит ярким
примером того, что с природой шутки
плохи: она не терпит необдуманных дей-
ствий. Дело в том, что плотина перекрыла
ежегодные наносы свежего ила, удобряв-
шего сельскохозяйственные угодья и по
сути сформировавшего дельту. Теперь ил
накапливается за стеной Асуанской пло-
тины, ставя под угрозу существование
озера Насер. В рельефе Египта можно
ожидать значительных перемен.

Новые черты облику Земли придают воз-
веденные человеком шоссейные и желез-
ные дороги, а также шахтные терриконы.

Уничтожение растительного покрова,
чья корневая система скрепляет почвы,
приводит к эрозии. Эти непродуманные
действия человека сегодня грозят бедой
бассейну' Амазонки в Южной Америке.

лейк в Орегоне (США), образуются в кра-
терах потухших вулканов по мерс их за-
полнения водой. А Мертвое море между
Израилем и Иорданией и сибирский Бай-
кал возникли в глубоких трещинах зем-
ной коры, образованных доисторически-
ми землетрясениями.

Антропогенный рельеф
Новые формы рельефа создаются труда-
ми инженеров и строителей. Замечатель-
ный пример этого мы видим в Нидерлан-
дах, чей народ с гордостью заявляет, что
создал страну собственными руками. Бла-
годаря мощной системе каналов и дамб,
голландцы сумели отвоевать у моря око-
ло 40% своей территории.

Потребность в пресной воде и гидро-
электроэнергии заставила людей постро-
ить немало водохранилищ, или искусст-
венных озер. Озеро Мид в американском
штате Невада образовалось в результате

О Некогда горы
Шотландии не
уступали нынешним
Альпам, но
выветривание
и ледники сгладили
их острые вершины.
Горные породы и

релье

Все многообразие земных ланд-
шафтов сформировалось под
влиянием трех основных факто-
ров: твердости горных пород,
составляющих поверхность
суши; их структуры; и сил
природы, постоянно изменяю-
щих очертания поверхности.

Относительная крепость (твердость)
горных пород - это их способность
сопротивляться механическому
разрушению. Многие магматические и
метаморфические породы обладают вы-

УСТУП И ДОЛИНА

Консеквентный склон
(по падению)

0 V этих меловых
холмов с уклоном
пород влево склон
обрывистого уступа
обращен к северу.
Из тяжелой глины под
слоем мела

в результате эрозии
образовалась долина.

сокой твердостью, поскольку состоят из
кристаллов. Например, такая кристалли-
ческая магматическая порода, как гранит,
часто залегает на поверхности в горных
районах благодаря сопротивляемости к
эрозии. Гранит образовался из расплав-
ленной магмы, остывшей и затвердевшей
в недрах Земли, и обнажился в результате
выветривания более рыхлых пород, зале-
гавших над нею.

Вулканические породы, включая за-
стывшую лаву и пепел, обычно разруша-
ются намного быстрее гранита. Часто от
потухшего вулкана остается лишь его
некк - своего рода труба, по которой
магма выходила на поверхность.

Осадочные породы также бывают раз-
ной твердости. Так, породы, образовав-
шиеся из глин, неустойчивы и быстро
смываются. Поэтому они часто образуют
долины между обнажившимися песчани-
ками и известняками.

Q Рифтовая долина
ограничена сбросо-
выми уступами.
Из-за движения
поверхности пласты
опустились по обеим
сторонам
и образовали
в центре низину.

0 Долина Памятников в штате Юта (США)
известна своими холмами-останцами - нагляд-
ным примером пород разной твердости.
Крутые склоны песчаников резко контрастиру-
ют с пологими склонами, образованными
обломками выветрившихся глинистых сланцев.

Кристаллические, или горные, известня-
ки противостоят эрозии и часто образуют
крутые утесы. Этот вид известняка покры-
вает подстилающие рыхлые породы у Ни-
агарского водопада в Северной Америке.

Мел, слабо кристаллизованный вид из-
вестняка, менее устойчив. Поэтому мело-
вые холмы обычно бывают пологими.

Структура горных пород
Рельеф зависит и от структуры горных
пород. Когда застывшая лава превращает-
ся в базальт, она часто сжимается в шес-
тигранные колонны. В трещинах между
ними порода открыта разрушающему
действию дождя, льда и водных потоков.

Возникающие в горных известняках
вертикальные трещины дождевая вода со
временем превращает в глубокие колодцы.
Поверхностные воды стекают в эта кар-
стовые воронки, или поноры, вымывая
сеть подземных пещер. Такой вид ланд-
шафта называется карстовым - по назва-
нию района известняков в Югославии.

Движения земной коры разрушают по-
| роду, создавая разломы, или сбросы,
| вдоль которых они сдвигаются, вызывая
s землетрясения. Иногда блоки выдавлива-
ются наверх, образуя крутые склоны -
сбросовые уступы.

Или же блок земной коры может осесть
между двумя практически параллельными
сбросами. Так образуется рифтовая доли-
на, ограниченная двумя крутыми сбросо-
выми уступами. Когда пласты породы рас-
полагаются наклонно в результате сдвига
земной коры, более твердые породы фор-
мируют гряды - куэсты, - а менее устой-
чивые выветриваются и образуют между
ними долины. При небольшом сдвиге пла-
ста породы одна сторона куэсты обычно
образует крутой обрывистый склон, а дру-
МАГМАТИЧЕСКАЯ ПОРОДА ОСАДОЧНАЯ ПОРОДА	МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ПОРОДА

КАК ОБРАЗУЮТСЯ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Три основных вида горных пород - магма-
тические, осадочные и метаморфические -
формировались по-разному.

Магматические породы образовались из
магмы (расплавленной массы внутренней
мантии Земли) в результате ее остывания и
отвердевания. Иногда магма вытесняется на
поверхность и изливается из кратеров вулка-
нов в виде лавы. Базальт - одна из экструзив-
ных горных пород, названных так, поскольку
магма остывает и отвердевает на поверхнос-
ти Земли. Интрузивные породы формируют-
ся при застывании магмы в земной коре.
Наиболее часто встречающейся из таких
пород является гранит.

Осадочные породы состоят из осколков
эродированной породы, а иногда из остат-
ков некогда живой материи. Осколки поро-
ды, включая гальку, песок и глину, перено-
сятся ветром или потоками воды или ледни-
ков и обычно оседают на дне озер и морей,
где постепенно уплотняются. Просачиваясь
через уплотненные частицы, вода оставляет
там цементирующие их минералы. Сюда от-
носятся конгломераты (сцементированный
галечник с примесью более тонкого матери-
ала), песчаники (состоящие из крупиц песка),
а также глинистые сланцы, или аргиллит. Не-
которые виды известняка образовались из
остатков вымерших организмов, таких как

ракушечник. Чистый известняк (мел) состоит
из остатков планктона (микроскопических
морских растений и животных). Уголь отно-
сится к породам, состоящим из окаменев-
ших остатков растительного материала.
Другие осадочные породы образовались
из растворенных в воде химических ве-
ществ. Так появились отдельные виды изве-
стняка, а также каменная соль, образующая-
ся при испарении морской воды.

К метаморфическим относятся магмати-
ческие или осадочные породы, измененные
в результате нагревания, давления или хи-
мических реакций. Так известняк становится
мрамором, а уплотненная глина - сланцем.

гая - пологий. Типичными примерами та-
кого ландшафта являются Котсуолдс-Хилс
и Чилтерн-Хилс, холмы на юге Англии.

Другие характерные виды ландшафта
образуют смятые в складки слои пород.
Например, Уилд на ю.-в. Англии представ-
ляет собой антиклиналь (складка, обра-
щенная выпуклостью вверх). Вершина
антиклинали выветрилась.

О Уступ Оврага дьявола в Саут-Даунсе
(Англия). Обращенные друг к другу крутые
склоны холмов Саут-Даунс и Норт-Даунс
разделяет Уилд, антиклиналь.

Силы природы

Некоторые ландшафты своим обра-
зованием обязаны не столько подсти-
лающим породам и структурам, сколь-
ко внешнему разрушающему воздейст-
вию сил природы. Так. многие горные
районы сформировались под действи-
ем мороза и ледников (ледяных пото-
ков). Этим силам обязаны своим
возникновением многие характерные
виды рельефа, включая U-образные
долины (троги), креслообразные бас-
сейны (кары) и пирамидальные пики
(карлинги).

О Гать Гиганта в Антриме, Северная Ирландия.
Правильные шестигранные базальтовые
колонны были когда-то образованы застывшей
лавой, стекавшей в море.

I
Климат и формы рельефа

Влияют ли на форму рельефа
климатические условия или же
он формируется в результате
выветривания или эрозии?

Некоторые аспекты геоморфоло-
гии (науки, изучающей формы
рельефа) стали предметом меж-
дународных дискуссий. Один из спор-
ных моментов касается роли климата
в формировании земной поверхнос-
ти. В конце XIX в. ученые Франции и
Германии разработали концепцию
климатической геоморфологии, со-
гласно которой существуют пять
основных групп форм рельефа, соот-
ветствующих климатическим зонам.

В двух из них - влажной и полувлаж-
ной зонах - количество осадков пре-
вышает потери влаги при испарении.
Иная картина наблюдается в засушли-
вых и полузасушливых зонах, где влаги
испаряется больше, чем выпадает осад-
ков. К пятой, ледниковой, зоне отно-
сятся холодные районы, где рельеф
формируют массы движущегося льда.

На самом деле рельеф приобрел
свои формы в результате как эндо-
генных (движение плит, магматизм,

сейсмическая активность и т. д.), так
и экзогенных (деятельности ледни-
ков, ветра и воды) процессов.

Ледниковые районы

Ясно, 41'0 некоторые природные про-
цессы присущи только определенным
климатическим зонам. Так, на форми-
рование рельефа ледниковых (гляци-
альных) районов влияет оледенение,
наблюдаемое лишь в местах с низки-
ми температурами, а именно: высоко в
горах или возле полюсов, где движу-
щиеся ледяные массы образуют такие
характерные элементы рельефа, как 11-
образные долины, а унесенный мате-

риал откладывается в виде морен -
осколков горной породы, оседающих
по краям ледника. Ледниковые райо-
ны граничат с перигляциальными зо-
нами, также имеющими своеобразный
рельеф. Здесь тоже холодно, но годо-
вые колебания температур больше.
Типичные элементы рельефа включа-
ют куполообразные холмы - гидро-
лакколиты, - образующиеся при за-
мерзании воды под поверхностью
земли с последующим выталкиванием
вышележащих "слоев почвы и гравия.

Главная причина разрушения пород
в ледниковых районах - механическое
(физическое) выветривание, в частнос-

О Типичная U-образная долина в Швейцар-
ских Альпах - результат экзарации {ледниково-
го разрушения). Ледники создали уникальный
для холодного климата рельеф, но подобную
картину можно встретить и в зонах умеренного
климата, в прошлом покрытых льдом.

О На этой карте, составленной немецким гео-
морфологом Бюделем в 1970 г., показана зависи-
мость типов существующих форм рельефа от кли-
мата с учетом условий прошлого и настоящего.

ти, морозное разрушение в результате
частого замерзания и оттаивания. Дело
в том, что вода, замерзая, увеличивается
в объеме на 9%. Поэтому, когда лед или
снег тают, вода просачивается в трещи-
ны или поры породы, где и замерзает.
Давление образовавшегося льда раска-
лывает в итоге самые твердые породы.

Крутые и пологие склоны

Обычно обломки разрушенной моро-
зом породы имеют остроугольную
форму: Если морозное выветривание
происходит на крутых склонах, такие
обломки - коллювий - переносятся
вниз по склону и нагромождаются в ви-
де шлейфа. Иногда лавины несут по
склонам тысячи тонн снега и породы.

Засушливые зоны

Формы рельефа засушливых (арид-
ных) и ледниковых зон сильно отли-
чаются. Аридные ландшафты вклю-
Q Типичные формы
рельефа засушливых
районов представлены
в местности Дед-Хорс-
пойнт (штат Юта).

О Коралловый риф
в Тихом океане. Такие
рифы растут только
в тех морях, где
температура воды не
опускается ниже 18°С.

просторы песча-

<0 В полузасушливых
зонах поверхностные
и грунтовые воды мо-
гут проникать в трещи-
ны горной породы.

В результате неравно-
мерного выветрива-
ния образуются
подповерхностные
купола. Обнажаясь,
они превращаются
в островные горы.

чают безбрежные

ных дюн, каменистые равнины (га-
мады) и участки голой породы. Здесь
есть и плоские равнины (характер-
ные для значительной части Австра-
лии и Африки), и изрезанные плато
(как на юго-западе Америки).

На формирование рельефа в засуш-
ливых зонах влияют такие факторы,
как сильные ветры, скудная расти-
тельность и ливневые паводки во вре-
мя редких гроз. Кроме того, породы
разрушаются под действием инсоля-
ции - механического выветривания,
связанного с их быстрым нагревани-
ем и остыванием. При этом порода
многократно расширяется и сжима-
ется, что приводит к растрескиванию
и отслаиванию поверхностных слоев.
В таких зонах важную роль в процес-
сах рельефообразования играет и хи-
мическое выветривание - результат
совместного действия высоких тем-
ператур и росы или небольших коли-
честв дождевых осадков.

Для рельефа засушливых районов
характерны столовые холмы-останцы
с крутыми склонами (в Америке их на-

зывают «меса», что по-испански зна-
чит «стол»). Однако в полузасушливых
зонах благодаря большему количеству
влаги формируются более округлые
элементы рельефа, например, вздыма-
ющиеся над равнинами изолирован-
ные холмы (островные горы) и остро-
конечные холмики с зубчатым профи-
лем (груды каменистых валунов).

Зоны влажного климата

В зонах влажного тропического кли-
мата интенсивно протекает процесс
химического выветривания. На мест-
ности с уклоном выветренную породу
не успевают убирать, что приводит к
образованию' глубокого слоя глинис-
той почвы. Формы рельефа здесь оп-
ределяются балансом между продукта-
ми выветривания и последствиями
тропических ливней. Для этих райо-
нов характерны пологие склоны,
округлые конические холмы (т. н.
«сахарные головы») и илистые реки.

Зоны умеренного климата

Это своего рода переходные районы
между зонами засушливого и влаж-
ного климата. Здесь имеет место как
механическое, так и химическое вы-
ветривание, причем их относитель-
ная значимость зависит от местных
условий, а именно: типа горных по-
род, температуры и количества влаги.

Классификация

На картах немецких и французских
геоморфологов мир разбит на зоны
с приблизительно одинаковыми
условиями рельефообразования, где
каждая зона должна иметь прису-
щие лишь ей формы рельефа и
ландшафт. Другие ученые утвержда-
ют, что ни одна подобная классифи-
кация не дает точного распределе-
ния форм рельефа, исходя из того,
что большинство ландшафтов отра-
жают не только современные
процессы, но и происходившие
в прошлом. Так, многие формы
рельефа зон умеренного климата
появились в результате ледниковой
деятельности в древние ледниковые
периоды. Другой контраргумент
связан с тем, что сходные формы
рельефа встречаются в разных
климатических зонах.
Пустынные ландшафты

Примерно треть земной сути
занимают засушливые терри-
тории, к которым относятся
как почти безжизненные песча-
ные пустыни, так и полупус-
тынные степи.

Существование столь обширных
засушливых регионов связано с
планетарной циркуляцией воздуш-
ных масс.

В знойных экваториальных районах
горячий влажный воздух поднимается
вверх и там охлаждается, в результате чего
образуются облака. Значительная часть
содержащейся в воздухе влаги выпадает
во время сильных гроз. В итоге охлажден-
ный и сухой воздух достигает верхних
слоев атмосферы и, вытесняемый восхо-
дящими потоками, перемещается в север-
ном и южном направлениях. Примерно
между 15" и 35" с. ш. и ю. ш. он опускается
к земной поверхности.

Как возникают пустыни
Приближаясь к земле, воздух нагревается,
насыщается влагой и вытесняется более
холодными воздушными массами из вну-
тренних районов континента обратно
к экватору. В результате в этих широтах
образуются сухие районы, такие как пус-
тыня Сахара, с постоянно высоким атмо-
сферным давлением.

0 Эта скала в Долине Смерти (штат
Калифорния, США) образовалась в результате
химического и механического выветривания.

0 Данный ландшафт в районе Бэдлендс (Юж-
ная Дакота, США) сформировался вследствие
вымывания рыхлых отложений паводками.

Q Приближающаяся песчаная буря (самум)
в Сахаре. Сильный ветер может поднять
в воздух не только пыль, но и песок.

Другой вид пустынь характерен для рай-
онов «дождевой тени», защищенных от пе-
реносящих дожди ветров горными хребта-
ми или бескрайними просторами суши.

Еще одна группа пустынных террито-
рий встречается вдоль побережий, где
морские ветры охлаждаются холодными
океаническими течениями. Большая
часть переносимой ветрами влаги выпа-
дает над морем, а воздушные массы, про-
носясь над сушей, нагреваются, впитыва-
ют влагу и уносят ее обратно в море.

Пустыни Земли

В Африке находятся величайшая пустыня
мира - Сахара, прибрежная пустыня На-
миб и полупустыня Калахари (на юге). К
жарким пустыням также относятся Ара-
вийская пустыня, Каракумы (к востоку’ от
Каспийского моря). Тар в Индии и Пакис-
тане, Большая Австралийская пустыня и
прибрежная пустыня Атакама в Южной
Америке. Великая Американская пустыня
в районе Большого Бассейна и пустыня
Мохаве в Северной Америке находятся
в зонах «дождевой тени».

Среднегодовая норма осадков в пусты-
не составляет менее 25 см, а количество
I испаряющейся влаги превышает суммар-
ное выпадение дождя, снега и мокрого
I снега. Но нс все пустыни относятся к жар-
САБЛЕВИДНАЯ ДЮНА

Направление
преобладающего ветра

О 30 м/100 футов

Крутая подветренная
сторона

3 м/10 ф>тж

Рога дю!

САЛЬТАЦИЯ	Траектория скачко-

образного переме-
Переносимая ветром пыль щения песчинки ,

Направление	Свободная поверхность

ветра	песчинок



© Перемещение
переносимых ветром
песчинок по песчаной
поверхности.

ким - в некоторых из них, включая пус-
тыню Гоби в Китае и Монголии, бывает
холодно, в зимнее время температура
здесь может упасть до - 40 "С. К холодным
пустыням относятся Патагония в Арген-
тине, а также ледяные просторы Антарк-
тики и Гренландии, где холодный и тяже-
лый воздух опускается вниз и создает
высокое давление.

Песчаные пустыни

Принято считать, что пустыни - это ог-
ромные территории подвижных песков.
Песчаные пустыни, или «эрги» (слово
арабского происхождения), занимают
лишь около 20% площади. Их рельеф
формируется в основном ветром. Ветры
гонят по поверхности крупные песчинки,
образуя песчаную рябь, а также вызыва-
ют т. н. сальтацию - скачкообразное
движение песчинок.

О Саблевидные
дюны формируются
ветрами разной
направленности.

U Образование бар-
ханов. Песок переме-
щается вперед по ме-
ре того, как гонимые
ветром вверх по на-
ветренной стороне
песчинки скатываются
вниз по подветренной
стороне и образуют
крутой склон. Более
низкие стороны
насыпи пере-
мещаются быстрее.

О Гребни (ярданги)
на севере Чада. Древ-
ние озерные котлови-
ны подверглись хими-
ческому выветрива-
нию, а влекомые вет-
ром песчинки выдол-
били из них причуд-
ливые холмы.

© Корни оазисных
растений укрепляют
песок и не дают ему
развеяться. Но со вре-
менем оазис может
оказаться погребен-
ным под дюнами.

© На полученном со
спутника снимке пус-
тыни Намиб виден
ряд дюн, вытянутых в
параллельные линии
под воздействием бе-
реговых ветров.

Переносимые ветром песчинки, ударя-
ясь о поверхность, выбивают другие пес-
чинки и заставляют их, в свою очередь,
двигаться по ветру. Летучий песок скап-
ливается и образует гряды и холмы
(дюны) высотой до 450 м.

Зачастую песчаные дюны формиру-
ются вокруг неровностей поверхности.
В районах переменных ветров песок ча-
сто ложится бесформенным покровом.
Но при постоянном направлении вет-
ров образуются дюны самых разнооб-
разных форм.

Примером могут служить дюны серпо-
видной формы - барханы, у которых
один склон (наветренный) пологий, а
другой (подветренный) - крутой. Ветры
гонят песчинки вверх по наветренному
склону, пока они не скатываются вниз по
подветренной стороне. В результате бар- ь
ханы медленно перемещаются вперед. £

С наибольшей скоростью песок движется
вдоль краев дюны, образуя длинные рога.

Некоторые дюны и песчаные гряды об-
разуют длинные линии, почти параллель-
ные направлению преобладающего ветра.
Они могут тянуться на десятки и даже сот-
ни километров. Узкие, саблевидные дюны
с острой кромкой формируются под воз-
действием господствующего и бокового
ветров. Эти формации получили свое на-
звание от арабского слова «сиф» (сабля).

Летучий песок

Когда сильные ветры гонят песок по по-
верхности, крупные песчинки подскаки-
вают вверх, но из-за своего веса редко под-
нимаются над землей выше двух метров.
Однако мелкие частицы пыли уносятся
высоко в воздух, являясь причиной опас-
ных для путешественников пыльных бурь.

Пыль может переноситься па большие
расстояния, а затем выпадать на землю
с ливнями. Например, «кровавые» дожди,
которые выпадают в Италии и Альпах, ок-
рашены красной пылью, перенесенной ве-
трами через Средиземное море из Сахары.

В некоторых районах встречаются тол-
стые пласты перенесенного ветром мел-
кодисперсного ила или пыли. Мелкие ча-
стицы склеиваются, образуя лёсс. Часто
конусы выноса
сливаются и
образуют бахаду

Q Соляной ПЭН,
образовавшийся
в холодном
засушливом районе
Боливийского
альтиплано -
высокого плато
в горной цепи Анд
в Южной Америке.

ных пород. В высокогорных районах и в

Примечание: масштаб по вертикали
растянут

слой
устойчивой
породы

эта осадочная порода покрыта твердой
коркой, предотвращающей эрозию.

Специалисты расходятся во мнении от-
носительно происхождения ила и пыли,
образующих лёсс. Значительная часть
желтой массы, из которой состоит лёсс в
долине реки Хуанхэ (Желтой реки) на се-
вере Китая, вероятно, попала туда из пус-
тыни Гоби. Но многие другие лёссовид-
ные отложения состоят из мелкодисперс-
ного ила, образовавшегося под действием

ледников и ледовых щитов во время по-
следнего ледникового периода.

Эрозия в пустынях

Сами по себе ветры не могут разрушать
твердую породу, но переносимые ими
твердые песчинки служат своеобразным
резцом, способным выдалбливать пеще-
ры в отвесных скалах, прорезать прямо-
линейные гряды, разделенные борозда-
ми (ярданги), и обтесывать валуны, об-
разуя т. н. грибовидные скалы. Кроме
того, лету'чий песок шлифует и вычища-
ет поверхность пород.

Около 80% поверхности всех пустынь
мира представляют собой оголенную

скальную породу (хамаду) или покрытые
галькой равнины (реги). Как и слово
«эрг», термины «хамада» и «рег» заимство-
ваны из арабского языка.

Самые разнообразные силы природы
участвуют в процессе разрушения гор-

холодных пустынях мороз вызывает их
расщепление и скалывание, образуя
большие обломки. Действие мороза -
один из видов механического выветри-
вания. Причиной другого вида такого
выветривания являются колебания тем-
пературы. Так. непрерывное нагревание
в течение дня, а затем резкое охлажде-
ние ночью приводят к разрушению гор-
ных пород.

Химическое выветривание
Такой вид выветривания также играет не-
маловажную роль. В некоторых местах со-
ли, скопившиеся на поверхности в резуль-
тате интенсивного испарения, образуют

болыиие кристаллы в трещинах и порах
пород, тем самым увеличивая трещины. Ро-
са тоже способствует разрушению пород.

Механическое и химическое выветри-
вание вызывает отслаивание пород, по-
добно слоям луковицы.

О Доисторические
наскальные рисунки
в нагорье Тибести
в Сахаре. Изображен-
ные на них животные
свидетельствуют
о том, что здесь ког-
да-то была саванна.

ф Ландшафт
пустынь и полу-
пустынь отличается
разнообразием форм
рельефа.

Деятельность человека

Возделывание человеком засушливых зе-
мель также вызывает эрозию. Район пыль-
ных бурь в США возник в 1930-е гг. по ви-
не фермеров, которые, расчищая поля д ля
посева с.-х. культур, удалили раститель-
ность, защищавшую почву от эрозии.

Подобное происходит в сахеле - зоне
засушливой саванны к югу от Сахары.
Здесь почвы разрушаются из-за чрезмер-
ного выпаса скота, усугубленного выруб-
кой деревьев и кустарников.

Этот процесс не был столь критичен,
пока выпадало достаточно осадков для во-
зобновления растительного покрова. Но
сильные засухи в 1970-80-х гг. превратили
обширные пастбищные угодья в пустыню.

«Пустынные мостовые»

Поверхность некоторых пустынных рав-
нин состоит из плотно подогнанных кам-
ней, наподобие элементов мозаики. Такие
«пустынные мостовые» образуются после
выветривания мелкозема. В результате
многократного увлажнения и высыхания
или замораживания и оттаивания окаме-
нелости подстилающей породы выходят
на поверхность, где они иногда связыва-
ются минералами, кристаллизовавшимися
при испарении вышедших на поверх-
ность подземных вод. Примером такого
рода пустынной поверхности могут слу-
жить т. н. каменистые равнины Австралии.

Сами камни часто покрыты «пустынным
загаром», состоящим из тонких слоев окис-
лов железа и марганца. Именно тонкая
пленка окисла железа окрашивает многие
ландшафты пустыни в красный цвет.

А вот горные породы в полузасунтли-
вых районах часто покрыты бледной
коркой карбоната кальция (вещества, из
которого состоит известняковая порода)
и гипса. Они отложились либо в результа-
те редких паводков, либо при выходе
подземных вод на поверхность. Такая
твердая корка препятствует разрушению.

Воздействие воды

Многие черты рельефа засушливых райо-
нов созданы проточной водой еще в те
времена, когда территории нынешних
пустынь были увлажненными, с множест-
вом рек и озер. Так, около 7000 лет назад
Сахара представляла собой саванну, где
обитали разнообразные животные, среди
них слоны, жирафы и львы. Эти живот-
ные изображены на доисторических на-
скальных рисунках, обнаруженных в цен-
тральной части Сахары, где сегодня они
не смогли бы выжить. Фактически, Саха-
ра превратилась в настоящую пустыню
примерно 3200 лет тому назад.

Водная эрозия продолжается по сей
день. Редкие, но сильные ливневые грозы
вызывают паводки в пустыне, когда пото-
ки воды мчатся по существующим доли-
нам, неся с собой огромные массы рых-
лого песка и камней. Сухие русла с отвес-
ными берегами, в которых вода появляет-
ся только после сильных дождей, называ-
ются «вади» (С. Африка) или «арройо»
(Америка). По мере расширения долин,
окружающие их скальные формации
превращаются в изолированные холмы с
крутыми склонами - месы и бьютты.

В пустынных и полупустынных районах
проточная вода часто вымывает в рыхлой
породе лабиринты промоин и оврагов. Та-
кие обычно сухие районы называют «бэд-
ленд» (бесплодные земли) - термин, ис-
пользуемый в штате Южная Дакота (США).

Некоторые реки, берущие начало во
влажных районах, па всем своем протя-
жении текут через засушливые террито-
рии. Они часто вымывают глубокие доли-
ны, или каньоны, самым известным из
которых является Большой Каньон па за-
паде США. Это чудо природы, глубина ко-
торого местами достигает 1,6 км, было
создано рекой Колорадо на своем пути из
Скалистых гор в Мексиканский залив.

Конусы выноса и пэны

В районе пустынь глубокие долины обра-
зуются также за счет эрозии склонов. Рых-
лый материал выветривается из породы,
сползает вниз и накапливается на дне до-
лины, пока во время ливневых паводков

О Такой овраг
с крутыми склонами
в Тунисе называется
«вади». Бурные
паводки, случающие-
ся время от времени
в пустынных вади,
несут с собой боль-
шие массы твердого
материала, что чрева-
то сильной эрозией.
Кроме того, павод-
ковая вода вымывает
ослабленную вы-
ветриванием породу,
оставляя пласты
более твердой
породы.

Долина Смерти
в Калифорнии извест-
на разнообразием
форм рельефа. На
этой фотографии,
снятой с горы
Забриски-Пойнт,
видны серьезные
последствия
паводков для
ландшафта. Были
вымыты глубокие
овраги, а дно долины
было засорено
большой массой
отложений,
принесенных
паводковой водой.

потоки воды не унесут его к выходу из до-
лины или оврага, где он и оседаег. Иногда
этот материал равномерно покрывает
участок земли, а иногда образует веерооб-
разные скопления, называемые конусами
выноса. При слиянии нескольких кону-
сов выноса образуются «бахады» - поло-
гие склоны из рыхлых отложений.

Еще одной особенностью засушливых

районов являются солевые депрессии -
пэны, которые в Северной Америке на-
зывают также «плайя» или «салина». Они
образуются в бессточных бассейнах -
впадинах, куда вода втекает, но не имеет
выхода. Паводковая вода, наполняющая
время от времени эти впадины, испаря-
ется, а содержащаяся в ней соль оседает
и покрывает дно пересыхающего озера.

см. также

Планета Земля 22 - ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

Планета Земля 23 - ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И РЕЛЬЕФ |
Склоны и оползни

Изучение склонов и причин их из-
менений помогло ученым понять,
как формируются ландшафты,
иуглубило наши знания естест-
венных процессов, вызывающих
эрозию почвы и оползни. Понима-
ние этих процессов может
помочь предотвратить крупные
экологические катастрофы.

Склоны присутствуют во всех типах
ландшафтов и дают ключ к пони-
манию незримых процессов ланд-
шафтообразования.

В последние годы геоморфологи (уче-
ные, изучающие рельеф земной поверх-
ности) тщательно следят за изменением
склонов, фиксируя скорость движения
горных пород. Среди прочих использует-
ся метод измерения перемещения вешек,
вбитых в поверхность склона по гори-
зонтали и находящихся на одной высоте.
Перемещения более глубоких пластов

давление зданий на землю

вызванное атмосферными осадками
увлажнение почвы и последующее ее
пересыхание разрыхляют почву

0 Оползни являются результатом нарушения
хрупкого равновесия между силой давления
на склон и силой сопротивления грунта или
горной породы.

они отслеживают, закапывая в грунт
гвозди или деревянные штыри, хотя их
впоследствии бывает трудно отыскать.

Ученые пытаются определить уклон,
или угол откоса, при котором грунт и по-

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА СКЛОН ХОЛМА

0 Один из островов Фиджи в Тихом океане
полностью покрыт холмами. Такой ландшафт
характерен для районов редкого, но
интенсивного выпадения дождей. В результате

Dr Lauri Wright

рода имеют устойчивое положение.
Они также исследуют, как различные виды
горных пород и их структура влияют на
состояние склонов.

Перемещение горных пород
Гравитационное перемещение горных
пород - так геоморфологи называют сме-
щение рыхлого материала вниз по скло-
ну под действием силы тяжести. Такие пе-

поверхностного смыва и выветривания склоны
лишаются своего почвенного покрова.

ремещения обычно происходят, когда вес
породы, грунта и содержащейся в них во-
ды в сочетании с земным притяжением
больше их силы сопротивления. Это оз-
начает, что гравитационные перемеще-
ния случаются либо при увеличении дав-
ления, либо при уменьшении сопротив-
ления. Увеличение давления может быть
вызвано несколькими причинами.

Когда морские волны подмывают ниж-
нюю часть утеса, склон остается без опо-
ры. Это приводит к увеличению давления
на его участки, находящиеся непосредст-
венно над водой, и к их обрушению.
Оползни такого рода - частое явление
вдоль береговой линии.

То же происходит и при увеличении
нагрузки на склон. Например, когда после
сильного ливня вода просачивается в по-
роду, увеличивая ее вес. Или когда боль-
шие движущиеся массивы льда - ледни-
ки - откладывают на склонах морену
(эродированную породу и грунт). Нагруз-
ка растет и в результате движений земной
коры, вызывающих наклон поверхности,
а также человеческой деятельности.

Так, при прокладывании дороги, врезаю-
щейся в холм, приходится взрывать его скло-
ны. В 1966 г. пришлось остановить работы по
строительству автострады в Англии, когда уб-
рали края древних оползней. Материал, на-
ходившийся 11 000 лет в устойчивом состоя-
нии, пришел в движение, и дорожники вы-
нуждены были перенести трассу'.

Шахтные отвалы и даже строительство
больших зданий на краю долин увеличи-
вают нагрузку' на склоны и приводят к на-
рушению устойчивости. Наиболее явно
видны антропогенные изменения, а вот
вызванное естественной эрозией ослабле-
ние внутренней прочности масс горной
породы и грунта, залегающих на большой
глубине, часто остается незамеченным. Во-
да просачивается сквозь толщу' известняка,
разрушая его и вымывая в нем большие пе-
щеры. Этот процесс нельзя наблюдать с
поверхности земли, пока в результате рас-
ширения пещер не обрушатся их своды.

гравитационного перемещения пород.
Причиной большинства откосных раз-
рушений является переувлажнение скло-
нов в результате проливных или затяж-
ных дождей или таяния снега. Вода утя-
желяет склон, а также проникает в поры
пород и грунта, ослабляя связь между
кристаллами минерала.

Иногда поток водь! «смазывает» грунт и
плоскости напластования, отделяющие
одни слои породы от других. Очевидно,
это и было причиной оползня, обрушив-
шегося в водоем у плотины Вайонт. Гео-
логи считают, что из-за ливневых дож-
дей, выпавших примерно за две недели
до катастрофы, увеличился вес круто спа-

дающих пластов известняка, глины и
мергеля. Кроме того, вода сыграла роль
«смазки» между пластами, заставив один
пласт скользить по другому. Однако боль-
шинство геоморфологов считают, что во-
да на самом деле увеличивает трение
между частицами. А это значит, что она
должна препятствовать перемещению.

Лавины

Другой стимулятор - тающий снег. Таяние
приводит к появлению скользких поверх-
ностей, по которым лавинами сходят массы
снега, часто с большой скоростью. Лавины
увлекают за собой рыхлые горные породы
и валуны. Время лавин - весна, особенно

0 Внезапное
обрушение склона
чревато серьезными
последствиями:
гибелью людей,
уничтожением их
собственности, пахот-
ной земли и линий
связи. Этот неболь-
шой обвал в Новой
Зеландии был вызван
землетрясением.

К счастью, обошлось
без жертв, но новый
дом больше не
пригоден для жилья.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

КАМНЕПАД - в результа-
те быстрого обрушения
породы с верхушки
берегового утеса или
крутого косогора у
подножия склона образу-
ется каменистая осыпь.

наклонные
поверхности
напластования

ОБВАЛ происходит, когда
пласты утеса залегают
с крутым уклоном.

В зависимости от высоты
и угла откоса от породы
могут оторваться
большие глыбы.
Наблюдается в горах
и на побережьях.

Дождевая вода разрушает и другие ми-
нералы в горных породах, например, по-
левой шпат в граните. Хотя химическое
выветривание такого рода не приводит к
образованию пещер, оно снижает проч-
ность породы.

Вода и склоны

Резкое перемещение пород, или откос-
ное разрушение, происходит не тогда,
когда сила давления превышает силу со-
противления. Иначе такие явления на-
блюдались бы постоянно и повсеместно.
На самом деле, хотя многие склоны неус-
тойчивы, они начинают «ползти» только
после некоего толчка, каковым может
быть землетрясение или вода.

Вода - один из главных стимуляторов

Q Склоны осыпания
часто являются
результатом
разрушительного
действия мороза.
Обломки породы
скатываются вниз под
действием силы
тяжести и скапли-
ваются у подошвы
склона. Угол покоя
зависит от размеров
и формы обломков.
Часто склон бывает
настолько крутой, что
малейшее нарушение
равновесия может
привести к сползанию
вниз целой толщи
горной породы.

ГЛЫБОВЫЙ ОПОДЗЕНЬ -
большие глыбы коренной
или сцементированной
породы скользят по слег-
ка наклонной подошве

Heather Angel

или менее прочным
пластам. Обычно проис-
ходит боковое переме-
щение, зачастую значи-
тельное по масштабам.

Основные виды перемещения пород, от почти
вертикальных камнепадов до практически
горизонтальных селей. Склоны - далеко не простые
элементы рельефа, поскольку и их форма, и
происходящие здесь процессы постоянно меняются.
при резком потеплении. Их причиной мо-
гут также стать колебания, вызванные зем-
летрясением и даже выстрелом из ружья.

Камнепад и ползучесть
грунта

< Оползень-> - общий термин, обозначаю-
щий резкое смещение грунта по склону7.
А геоморфологи различают разные виды
гравитационного перемещения горных
пород: камнепад, ползучесть грунта,
оплывина и сель.

В холодных горных районах камни
растрескиваются от мороза. Это происхо-
дит, когда вода просачивается в трещины
и замерзает там. Лед занимает большее
пространство, чем образующее его коли-
чество воды, потому при замерзании воз-
никает давление внутри трещин, застав-
ляющее их расширяться вплоть до раска-
лывания породы, и отколовшиеся камни
скатываются вниз по склону. Камнепад -
это быстрое перемещение обрушенной
породы, часто вдоль плоскости ослабле-
ния, приводящее обычно к образованию
неровных, изрезанных склонов.

После камнепадов у подошвы склонов
остается скопление породы - каменистая
осыпь, или делювий. Осыпи неустойчи-
вы, так как продолжается нагромождение
нового материала, сыплющегося па них
сверху, поэтому камни в них продолжают
движение вниз. Обычно осыпи имеют до-
вольно крутой угол естественного откоса.
Однако сильный дождь или таяние снега
могут нарушить это равновесие. Иногда
целая осыпь сцементирована льдом. При §
таянии льда вся осыпь может соскольз- |
нуть вниз, погребая нижнюю часть скло- i
на под грудой породы и камней.

В отличие от камнепадов, ползучесть
грунта - постепенный, более или менее
продолжительный процесс, который
можно обнаружить лишь в результате
тщательных измерений. Ползучесть воз-
никает при расширении или сжатии час-
тиц грунта, вызванных увлажнением и
высыханием, замерзанием и оттаивани-
ем, и даже нагреванием и остыванием.

Движение вниз обусловлено тем, что
частицы грунта вначале выталкиваются
вверх при замерзании и расширении. За-
тем, при оттаивании и сжатии, они откла-
дываются ниже по склону. В результате
ползучести частицы грунта двигаются
вниз зигзагообразно, при этом часто ско-
рость перемещения нс превышает 1 см
за 10 лет. На крутых склонах при частых
морозах и обильном таянии снега весной
эта скорость может достигать 5-Ю см в
год. Поверхность таких склонов часто

0 Явным признаком
ползучести грунта яв-
ляется ряд оползне-
вых террас (подобных
этим, снятым в Новой
Зеландии), которые
часто вытаптываются
животными на скло-
нах холмов.

0 Сход лавины
в Гималаях. На кру-
тых склонах снег мо-
жет начать скользить
под воздействием
собственного веса
или при резкой отте-
пели. Начав движе-
ние, лавина набирает
скорость и может
увлечь за собой тыся-
чи тонн грунта
и породы, прежде
чем остановится.

Q Не все склоны
подвержены возденет- с
вию воды. Песок на	£

этой дюне в пустыне °
Намиб наносился вет- =
ром, пока не обру- “
шился, потеряв устой- 5-
чивость.

растрескивается и образует ряд ступеней,
называемых оползневыми террасами.
Подобные выступы образуются в резуль-
тате постоянного вытаптывания и пере-
рывания склонов животными.

Оплывины

Оплывины связаны с перемещением мел-
козернистого материала, такого как гли-
на или глинистый сланец. Подобные по-
роды иногда так насыщаются дождевой
водой, что малейшее колебание может
привести весь склон к обрушению. Опол-
зень в Аберфапе (Южный Уэльс), самый
разрушительный из когда-либо зарегист-
рированных в Великобритании, пред-
ставлял собой оплывину. Это произошло
в октябре 1966 г., когда отвал пустой
породы из шахты был размыт ливнем.
В результате холм обрушился, и грязевой
поток затопил часть деревни, унеся жиз-
ни 144 человек, включая 116 детей.

Сели

Сели в пустынных и полупустынных рай-
онах сходны с оплывинами, но они обра-
зуются, когда после редких гроз переув-
лажняются обычно сухие, имеющие
уклон долины. В результате песок и пыль
превращаются в грязевой поток, сметаю-
щий все на своем нуги.

Другой вид грязекаменного потока, т. и.
лахар, образуется на склонах вулканов. Это
смесь воды (как правило, после сильных
дождей), рыхлого вулканического пепла и
пыли. Так, в результате извержения на Фи-
липпинах вулкана Пинатубо в 1991 г. земля
Знаете ли вы?

в Гигантские оползни происходят на
дне океанов, особенно на склонах под-
водных вулканов.

	В декабре 1960 г. в китайской провин-
ции Ганьсу жертвами вызванного зем-
летрясением оползня стали около
180 000 человек.

	Лахар поглотил римский город Геркула-
нум при извержении Везувия в 79 г. н. э.

	Более 100 лавин сошло 13 декабря
1916 г. в Доломитах (горная цепь на се-
вере Италии) в ходе Первой мировой
войны. Некоторые из них были вызва-
ны пушечными выстрелами. В результа-
те погибли около 18 000 австрийских
и итальянских солдат.

покрылась толстым слоем серого пепла.
Принесенный тайфуном ливень, смешав-
шись с этим пеплом, образовал огромные
селевые потоки, которые разрушили доро-
ги и мосты и погребли под собой села. Сот-
ни тысяч людей пришлось эвакуировать.

К возникновению лахара может привес-
ти и прорвавшая кратерное озеро вода, вул-
канический пар и таяние снега или льда.

13 ноября 1985 г. произошло извержение §
вулкана Невадо-дель-Руис в Колумбии с вы- §.
бросом горячих газов, пепла и камней, осы- с
павшихся по склону горы, растапливая £
снег и лед и заставляя реки выходить из бе- |
регов. Вода, смешавшись с вулканическим 3
туфом, образовала сель, обрушившийся
на г. Лрмеро и погубивший 20 000 жителей.

Действие дождевой воды

В сухих регионах многие склоны нс за-
щищены растительностью. Капли дождя
бьют по незащищенном}? грунту с ощути-
мой силой, вызывая миниатюрные «взры-
вы». Удары водяных капель выбивают час-
тицы и заставляют их перемещаться во
всех направлениях, в том числе и вниз по
склону. Дождевые брызги особенно раз-
рушительны па крутых склонах, напри-
мер, на гребнях холмов, где в результате
иногда образуется склон нарастания
(немного выпуклый склон).

Незащищенные склоны также подвер-
жены воздействию поверхностного смы-
ва, который вызывает, пользуясь термино-

Q Во многих
районах мира люди
приостанавливали
естественные
процессы
склонообразования.
Яркий пример -
террасирование
склонов в Перу.

Q Сель разрушил
колумбийский город
Армеро в 1985 г.,
«поглотив» все на
своем пути и унеся
жизни 20 000 человек.



логиеи почвоведов, плоскостную эрозию й-
вплоть до образования глубоких оврагов и

смывания плодородного почвенного слоя.

Склоны и сельское хозяйство
Выпас животных на склонах и распашка
стали причиной экологических катастроф
во многих регионах пашей планеты. Это
объясняется тем, что эрозия почв более
интенсивна на оголенных крутых склонах,
чем на плоских, защищенных раститель-
ностью равнинах. Специалисты в этой об-
ласти предложили много методов ведения
сельского хозяйства на склонах, позволяю-
щих снизить интенсивность эрозии поч-
вы. Среди них такие древние приемы, как
устройство плоских ступенчатых террас.
Важное место отводится контурной вспаш-

Q Пологие склоны характерны для регионов
умеренного климата, таких как Великобритания,
где постоянно выпадают небольшие дожди.

ке (поперек склона), так как плужные бо-
розды в таком случае замедляют сток воды
вниз. Благодаря этому можно вдвое умень-
шить темпы разрушения почвенного
покрова. На самых крутых склонах необ-
ходимо строго ограничить площадь расчи-
стки, а сток воды должен быть направлен
в бетонные водопропускные трубы.

Q Туннельная эрозия наблюдается в местах,
где есть сцементированный нижний слой грун-
та, часто состоящий из глины, или при резком
переходе грунта в выветренную породу, пре-
пятствующую просачиванию грунтовых вод в
землю. Такие «туннели» можно увидеть только
после обрушения вышележащего слоя грунта.

ОБРАЗОВАНИЕ ТУННЕЛЬНОЙ ЭРОЗИИ

78

см. также

Планета Земля 11 - ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ Планета Земля 12 - ВУЛКАНЫ
Деятельность рек

Реки участвуют в формиро-
вании ландшафта. Они
смывают почву, разрушают
камни и переносят песок, гальку
и булыжники вниз по течению.
Эти водные артерии могут
даже менять направление,
отрезая изгибы в своем обычном
русле и образуя пресные озера.

Любая река имеет свое начало (исток).
Чаще всего это родник - место, отку-
да она пробивается тоненькой струй-
кой из-под камней. Этот ручеек пополняет-
ся дождевой водой, стекающей с близлежа-
щей территории - бассейна, - и преодоле-
вая многие тысячи километров, полновод-
ной рекой впадает в море.

Течение рек зависит от ландшафта. На
разных участках пути от истока к устью
(месту впадения, например, в море) ско-
рость течения не одинакова. Многие реки
берут свое начало в горной местности,
откуда быстрым потоком стекают вниз. В
Норвегии и вдоль андских прибрежных
территорий Южной Америки реки корот-
кие и быстрые. Молодые горные потоки
настолько бурные, что адаптироваться к
ним удается лишь немногим водным рас-
тениям и рыбам. Довольно распростра-
ненным явлением здесь являются водопа-
ды. Вода там всегда чистая и холодная, а
дно реки покрыто галькой. На этом
участке река обычно течет по дну крутых
V-образных ущелий и долин, образуя
живописнейшие ландшафты.

В средней части река неспешно течет

О Реки, берущие
начало в горной
местности, быстрым
потоком стекают
по крутым склонам,
образуя в скалах
ущелья. Такие
водопады,как этот
в Пертшире
(Шотландия), -
явление обычное.

0 Река Ракаиа
неподалеку от
г. Уиндвисл-Джордж
в Новой Зеландии.
На переднем плане
показана основная
деталь строения
развитой речной
долины: террасы,
образованные
в результате врезания
русла реки в дно
долины.

по равнинной местности, давая приют
многим видам растений и рыб. Ее дно по-
крыто мелким гравием и тиной. Она
становится шире и полноводней, так как
несет в себе воды окрестных ручьев и во-
ды притоков.

Наводнения и эрозия

В своем нижнем течении река еще медлен-
нее. Ее берега становятся пологими, и если
вследствие проливного дождя или таяния
снега значительно поднимается уровень
воды, она выходит из берегов и затаплива-
ет узкую прибрежную зону, называемую
поймой. На своем пути к морю реки разру-
шают камень и прорезают долины. Они пе-
редвигают грунт, камни и друтие породы.
Проточная вода обладает немалой силой,
но несущая способность у нее незначитель-
ная. Камни и мелкие осколки, которые пе-
реносит вода, усиливают ее абразивный
(разрушительный) эффект. Сила проточ-
ной воды поднимает все, что лежит на дне
реки и ее берегах. Камни в воде хаотично
ударяются о другие камни и о берег. В быст-
ром и беспорядочном течении большие
камни крошатся на мелкие части. Даже
мелкий материал, такой как песок или ил,
обладаег абразивными свойствами, подоб-
но используемому в домашних условиях
чистящему порошку: Под их воздействием
острые части камней стачиваются, превра-
щаясь с годами в гладкую гальку.

Мощность реки

Мощность реки в значительной степени
зависит от объема воды и от уклона. На-
пример, маленький горный ручеек иногда
превращается в стремительный поток,
способный ворочать огромными валуна-
ми, когда вследствие таяния снега или бу-
ри объем воды быстро увеличивается.

Неторопливые равнинные реки иногда
становятся быстрыми, когда вследствие
тектонических движений повышается
уровень земли, увеличивая уклон потока.
Такие реки формируют новые глубокие
долины. Возможно, самым ярким приме-
ром деятельности рек является Большой
Каньон на юго-западе США. Это огромное
ущелье в скале протянулось на 450 км, а
максимальная глубина каньона, вырезан-
ного водами Колорадо, составляет 1,6 км.

За миллионы лет уровень поверхности,
по которой течет река, повысился. Так как
р. Колорадо прокладывала себе путь через

ОО В разрезе изображено течение у берегов
прямых русел. При изогнутых руслах эрозия
происходит на внешнем изгибе, а отложения -
на внутреннем, где течение не такое быстрое.

Q Река Агуа-Азул
спадает каскадами
со скальных ступеней
в мексиканских
джунглях.

О Горные породы
на пути ручья
формируют его
извилистое русло.

О Большой
Каньон, созданный
р. Колорадо (США) -
самое длинное
в мире ущелье.

скалы, земля поднималась, а русло
становилось все глубже и глубже. Ученые
считают, что за все это время реке при-
шлось прорезать почти 3 км горной поро-
ды на своем пути, причем 1,4 км верхнего
ее слоя были полностью смыты с плато.

Перенос материалов

Размер кусков породы, переносимых во-
дой, зависит от скорости течения. При
скорости в 30 км/ч река может передви-
гать даже огромные валуны, которые пе-
рекатываются по дну. Вода, текущая со
скоростью 10 км/ч, двигает гальку. При
скорости в 0,5 км/ч река может перено-
сить только песок и ил. Жидкие, т. с. рас-
творенные в воде, материалы также пере-
О Эта долина пересохшей реки в Кашмире име-
ет крутой аллювиальный конус, созданный пото-
ком воды, постепенно осаждающим материал.

нося течением реки. Вода способна рас-
творять породу, особенно такую мягкую и
податливую, как известняк.

Когда река достигает равнинной мест-
ности, силы потока не всегда хватает для
дальнейшей транспортировки собран-
ной породы. Поэтому она постепенно от-
кладывает свою < ношу» на дно. Большие
камни оседают быстрее, мелкие ложатся
на дно позже.

Ветвление

Отложения равнинной реки образовы-
вают отмели, в свою очередь формирую-
щие сеть мелких, перемещающихся рука-
вов. Этот процесс называется вегвлением.
Очень много разветвляющихся рек в райо-
не Великих равнин в Северной Америке.

Еще одна форма отложений наблюда-
ется, когда река с горной местности сте-
кает на равнину. Она может разлиться
и расположить осадки в форме веера.

Такого рода отложения называются ко-
нусами выноса.

Затапливая окрестные земли, река
обычно наслаивает пласты вблизи своих
берегов. В результате выстраиваются бе-
рега, превышающие уровень равнины. Та-
кие берега называют естественными при-
русловыми валами. Очень часто уровень
реки, протекающей между* такими валами,
находится заметно выше уровня равнины.

Ил и дельта

Сотни лет назад, до строительства высот-
ной Асуанской плотины в Египте. Нил
ежегодно затапливал пойменные пахот-
ные земли вдоль своих берегов, оставляя
слой плодородного ила. Не зря древние
египтяне поклонялись Нилу как божест-
ву-кормильцу.

Принесенный Нилом ил достигал мор-
ского побережья. Там он накапливался, со-
здавая дельту - равнинную местность, где
река разливалась по нескольким каналам.
От формы дельты Нила, напоминающей
греческую большую букву А (дельту7), и по-
шло название такого образования. Сегодня
большая часть намытого Нилом ила скап-
ливается на дне озера Насер за Асуанской
гъютиной. В результате этого береговая ли-
ния дельты Нила постепенно отступает.

О Слияние
мутной Амазонки
и темных вод
реки Рио-Негро
в Южной
Америке.

Q Естественные
прирусловые валы
формируются
осадками в течение
нескольких
наводнений.

Типы дельт

Реки могут создавать три вида дельт в за-
висимости от относительной плотности
их воды и плотности воды моря, в которое
они впадают. Если из-за груза осадков реч-
ная вода плотнее морской, то дельта вытя- е
гивается. Если речная вода приблизитель- §
но одинаковой плотности с морской, об-
разуется треугольная дельта, подобная =
нильской. Если же плотность речной воды =
ниже, то образуется многорукавная дельта. §
Такие очертания имеет, например, дельта ±
Миссисипи в Луизиане (США).	|

На аэроснимках больших рек, таких как 2

Q Город Лугано
(Швейцария) распо-
ложен в треугольной
дельте р. Маджа,
выдвинутой в озеро
Лугано.

Q Поперечный разрез
треугольной дельты.
Грубообломочные
отложения
размещаются возле
берега. Придонные
слои формируются
мелкими иловыми
наносами.

ТРЕУГОЛЬНАЯ ДЕЛЬТА

Амазонка и Миссисипи, виден конус обес-
цвеченной воды, протянувшийся в оксан.
Обесцвечивание вызвано взвешенными
частицами грунта. Ежегодно Миссисипи
приносит в Мексиканский залив около
700 тонн материалов. За миллионы лег эти
океанские осадки, вымытые из старых
горных пород, уплотняются и отверде-
вают, образуя новую осадочную породу7.

Большая часть осадков вымывается с по-
верхности материков. Ежегодно реки мира
приносят в море около 8000 млн. тонн ма-
териалов, при этом теряется 77 тонн поч-
вы на 1 км-. Например, реки США переме-
щают достаточно материала для того, что-
бы понизить ландшафт страны по мень-
шей мере на 6 см каждые 1 000 лет.

Меандры

Если бы эрозия длилась с той же скоро-
стью в течение каких-нибудь 14 млн. лет,
вся территория США оказалась бы на од-
ном уровне с морем. К счастью, ландшаф-
тообразие происходит под воздействием
многих геологических процессов, поэто-
му не похоже, чтобы материки исчезли
под океанской водой в результате эрозии.

Q Ветвление
возникает при
достижении горной
рекой плоскогорья.
Рукава формируются
вокруг приносимых
рекой пород.

Здесь изображена
разветвляющаяся
р. Матануска,
Аляска (США).

Q Меандр рек
и Саар (Германия), в
форме гусиной шеи.

Встречая на своем пути преграду; напри-
мер гору, вода меняет свое направление в
обход препятствия. Равнинная река может
делать плавные, правильной формы пово-
роты - меандры. Слово «меандр», впервые
использованное древними греками, пошло
от названия реки Меандр в Трое (совр.
Большой Мендерес в Турции), которая
имеет причудливо извилистую форму.

Старицы

С внешней стороны меандра река размы-
вает берег, а на внутреннюю намывает пес-

Q Старица образуется, когда извилистая река
соединяет расположенные рядом изгибы
и отделяется от основного русла. Озеро
превращается в отдельную водную систему.

чаные и гравиевые осадки. Материал на g
внешней стенке сдвигается вниз по тече-
пию, и со временем меандры перемещают-
ся вниз - блуждают. Они никогда не стоят
на месте, а иногда полностью отрываются
от основного русла реки.

Во время паводков вода, вышедшая из
берегов, иногда соединяет расположенные
рядом изгибы, русло выпрямляется, а один
из изгибов изолируется и превращается в
пойменное озеро - старицу. При тектони-
ческом подъеме местности река углубляет
русло и меандры становятся врезанными.

Круговорот воды

Реки составляют важную часть процесса,
который географы называют круго-во-
ротом воды в природе. Это процесс, на-

0 Река Глендаруэль (Шотландия), извивается
вдоль своей долины. В течение веков меандры
перемещаются, расширяя пойму и создавая
новые элементы ландшафта.

пинающийся с испарения морской воды
под воздействием солнечного тепла и
формирования облаков. Потом они воз-
вращают свою влагу' земле в виде осадков.
Большая их часть выпадает в море.
Остальные попадают на сушу; но, стекая
с возвышенностей или превращаясь в ис-
точник, они со временем возвращаются
в море через речную систему.
Речные системы

Небольшие ручьи, стекая по
склонам, сливаются в реки,
которые впадают в моря или
озера. При всей кажущейся
простоте этой схемы процесс
осложняется многими
факторами.

Площади, охватываемые речными
системами, называются водосбор-
ными (или речными) бассейнами.
Они отделены друг от друга естественны-
ми водораздельными хребтами, или во-
доразделами. Например, Великий конти-
нентальный водораздел в Северной
Америке проходит по Скалистым горам с
севера на юг. По одну его сторону7 реки
текут в западном направлении к Тихому
океану7, а по другую - на северо-восток к
Северному7 Ледовитому океану7 на восток
к Атлантическому оксану7 или на юго-
восток к Мексиканскому7 заливу.

Гидрографические сети

Вместе с притоками, которые вливаются
в них на пути к морю, реки образуют за-
мысловатые, своеобразные рисунки гид-
рографической сети, хорошо видимые с =
воздуха и знакомые нам по картам. В от- В
дельных местах конфигурация этих се- °
тей настолько сложна, что у геоморфоло- =
гов (ученых, изучающих формирование §
и изменение рельефа местности) возни- 1
кают серьезные проблемы с определени- =
ем их происхождения.

Гидрографические сети могуч иметь раз-
ные конфигурации в зависимости от не-
скольких факторов: климата, относитель-
ной твердости и рыхлости поверхностных
пород, уклона местности, а также ее геоло-
гической истории (включая движение зем-
ной коры и периоды горообразования). Ге-
оморфологов также интересует, почему не-
которые районы изобилуют реками, в то

Q На своем пути к морю отдельные ручьи
и реки обычно образуют характерные
гидрографические сети, самыми
распространенными из которых являются
радиальная, прямоугольная и разветвленная.

время как на соседних территориях (при
почти равном количестве выпадения осад-
ков) имеется лишь несколько ручьев.

Существует около десятка различных
конфигураций таких сетей, из них самые
распространенные - разветвленная, пря-
моугольная и радиальная. Простейшей
является разветвленная (древовидная)
сеть, выглядящая на карте как ветвящееся
дерево. Она встречается там, где русло
рек проложено в целом однородной (час-
то глинистой) породе и где в результате
движений земной коры не возникли та-
кие геологические образования, как

О Большой Каньон в штате Аризона (США) был
прорезан рекой Колорадо на глубину 1 км и
окончательно сформировался в процессе омо-
ложения в результате движения земной коры.

сбросы (разломы горных пород), сильно
влияющие на сток поверхностных вод.

Прямоугольная (решетчатая) сеть харак-
терна для скарплендов - районов с обры-
вистыми холмистыми грядами, образован-
ных относительно твердыми породами и
разделенных широкими долинами с выхо-
дящими на поверхность более рыхлыми
породами. Местные речушки впадают в ос-
Q На аэрофотоснимке системы реки
Колорадо видна типичная сеть зрелой реки
(т. е. с устойчивым руслом), протекающей по
засушливой местности. Кружком показано
устье притока этой реки.

новную реку, текущую между холмами, под
прямым углом. В результате в местностях
с таким рельефом возникает четкая прямо-
угольная гидрографическая есть.

Радиальная сеть

Третий тип гидрографической сети по-
хож на спицы колеса, поскольку реки в
этом случае растекаются во всех направ-
лениях от центра. Такая сеть называется
радиальной или центробежной. Она час-
то встречается в районе гор конической
формы (например, вулканов) или купо-
лообразных гор. Купола формируются
либо складками горных пород, либо под
давлением поднимающейся поверхности
магмы (расплавленной породы).

Густота сети

Густота гидрографической сети любой
местности определяется расстоянием
между отдельными водотоками внутри
этой сети.

На густоту^ речной сети влияют несколь-
ко факторов, в том числе климат. В дожд-
ливых районах большая часть дождевой
воды стекает по поверхности и образует
густую сеть водотоков.

Другой фактор - тип подстилающей
породы. Реки чаще встречаются там, где
обнажены непроницаемые породы, через
которые нелегко просачиваться воде.
И наоборот, в местах выхода на поверх-
ность известняка (водопроницаемой
породы) вода просачивается в грунт
через многие трещины (щели) и поры
в породе, называемые карстовыми ворон-
ками или понорами. При этом поверх-
ность земли остается сухой, а вода начи-
нает свой путь по подземным трещинам,
каналам и пещерам.

ОБРАЗОВАНИЕ ОБРАЩЕННОГО
РЕЛЬЕФА

твердый
пласт

твердый
пласт

исходный рельеф

Развитие речной системы
Для появления речной системы нужны
дожди и земля, на которуто они выпадают
и по которой стекают. Все начинается с
момента попадания дождя на вновь обра-
зованную или измененную поверхность
земли. Это происходит, например, в ре-
зультате образования нового вулкана по-
сле серии сильных извержений или если
медленно «выдавливается» горный хре-
бет при столкновении двух плит твердой
оболочки Земли. Как только любая поро-
да соприкасается с воздухом, начинается
ее естественная эрозия. Главной причи-
ной эрозии в районах влажного климата
является дождевая вода, образующая ино-
гда потоки, стекающие по земле при лю-
бом уклоне ее поверхности.

Реки, направление течения которых
обусловлено первичным уклоном поверх-
ности, называются консеквентными. При-
токи основной реки называются латераль-

О Консеквентная
река, питаемая

латерально-консек-
вентным притоком,
течет по синклиналь-
ной ложбине. Субсек-
вентные и обсеквент-
ные водотоки размы-
вают вершину
антиклинали до тех
пор, пока русло
субсеквентного потока
не станет глубже, чем
у консеквентного.

но-консеквентными или, если они впада-
ют в реку' под острым углом (как в случае
разветвленной гидрографической сети) -
инсеквентными. Однако ситуация часто
осложняется тем, что вновь образованная
земная поверхность может состоять из по-
род различной твердости. В результате
консеквентная река ведет себя по-разному
в зависимости от того, протекает ли она
по более рыхлым или более твердым по-
родам. Породы первого типа (например,
глинистые) она вымывает и образует ши-
рокие долины, и лишь узкие долины ей
удастся прорезать в твердых породах, ко-
торые, в конечном итоге, остаются в виде
горных хребтов и холмов. Такие узкие до-
лины часто называют ущельями.

Подобные ландшафты типичны для
Южной Англии с ее грядами холмов из ус-
тойчивых пород известняка и мела. Меж-
ду холмами лежат широкие долы с глини-
стой почвой, ио которым текут притоки

ОБРАЗОВАНИЕ НАЛОЖЕННОГО СТОКА

горизонтальные пласты несогласное напластование

Твердый
пласт

направление течения

исходный рельеф

исходный рельеф	____направление течения

@ Река течет по
породе, покрывающей
складчатые пласты
различной устой-
чивости. Постепенно
река размывает под-
стилающую породу, но
сохраняет изначальное
русло, прорезая узкое
ущелье.

теснина, прорезанная в
твердой породе антиклинали
© До последнего ледникового периода
Британские острова были частью Европейского
континента, а протекающая через Лондон
Темза была притоком Рейна (Германия).

консеквентных рек. Геоморфологи назы-
вают такие притоки субсеквентными во-
дотоками. Консеквентные реки, прореза-
ющие в холмах ущелья и текущие в на-
правлении основного уклона местности,
вместе с субсеквентными водотоками, те-
кущими по глинистым долам перпендику-
лярно основному уклону, часто образуют
прямоугольную гидрографическую сеть.

В субсеквентные водотоки часто впада-
ют другие относительно длинные прито-
ки, стекающие по более пологим скло-
нам, образованным гребнями твердой
породы, и называемые вторичными кон-
секвентными водотоками (текущими па-
раллельно падению пластов). Притоки
короче текут в противоположном на-
правлении по крутому обрывистому
склону и также вливаются в субссквент-
ные водотоки. Их называют обсеквент-
ными или анаклинальными водотоками.

Складки горных пород
Новая земная поверхность формируется
под действием колоссальных боковых дав-
лений, вызванных движением плит наруж-
ной оболочки Земли. При этом плоские
слои горной породы образуют складки по-
добно смятой скатерти, и появляется ряд

Знаете ли вы?

	Справочники дают разную длину рек,
так как мнения ученых относительно
точного места истоков иногда расходят-
ся. Большинство географов считают Нил
самой протяженной рекой в мире - его
длина от наиболее отдаленных вер-
ховий в Бурунди составляет 6670 км.

	Второй по длине рекой является Ама-
зонка, имеющая около 15 000 притоков
и крупнейший в мире речной бассейн.
Она занимает площадь более 7 млн. кв.
км, что в 29 раз превышает территорию
Великобритании.

синклиналей (прогнутых складок) и анти-
клиналей (выгнутых складок). Синклинали
состоят из уплотненных пород, а антикли-
нали - из трещиноватых, раздробленных и
уплощенных пород. В результате послед-
ние более подвержены речной эрозии.

Часто в результате размыва антикли-
налей образуются долины, в то время
как неподдающиеся эрозии синклинали
превращаются в горы. Такое явление,
когда реальные горы и долины «обрат-
ны» по отношению к геологическим
структурам, называется «обращенный
рельеф». Развитие гидрографической
сети на обращенном рельефе начинает-
ся обычным путем: основная консек-
вентная река течет по естественной
ложбине, образованной синклиналью.
Но трещиноватые породы соседней ан-
тиклинали вскоре разрушаются субсек-
вентными водотоками, а обсеквентные
потоки начинают стекать по крутым
внутренним склонам.

Перехват реки

Реки вымывают долины не только в на-
правлении от верховья к устью, но иногда
и от низовья вверх по течению. Это явле-
ние, называемое пятящейся эрозией, час-
то является результатом родникового под-
мыва склонов или выемки каменистого
грунта вокруг источника (истока) реки.

Перехват реки - это форма естествен-
ного захвата стока другой реки, который
имеет место, когда мощный субсеквент-
ный водоток прокладывает путь в обрат-
нОхМ направлении в обнаженных рыхлых
породах. Этот процесс отодвигает водо-
раздел между субсеквентной рекой и со-
предельной речной системой. В конеч-
ном итоге субсеквентный водоток может
пробиться через водораздел и перехва-
тить сток соседней реки, при этом захва-
тывая ее верхние притоки, или верховье,
после чего ее воды направляются в русло
субсеквентного водотока. Обезглавлен-
ная река превращается в умирающий ру-

чей, текущий по долине, которую он ни-
когда не смог бы проложить сам.

Тип дренажной системы в случае пере-
хвата реки можно определить по прито-
кам, впадающим в основную реку в райо-
не обратной петли - крутой излучины.
Геоморфологи называют такие гидрогра-
фические сети бородообразными.

Отвод потока

Перехват реки - лишь один из вариантов
отвода ее вод. Это может быть вызвано и
естественными препятствиями, которые
появились в результате оползней. Да и че-
ловек может направить реки в другую сто-
рон}7 для орошения засушливых земель.

Но главной причиной нарушения про-
цесса стока воды на протяжении всей ге-
_ ологической истории были гляциальные
| процессы - формирование земной по-
| верхности огромными массивами льда.
£ Так, воды верховья реки Миссури в Север-
ной Америке когда-то стремились на се-
вер к Гудзонову заливу. Но во время по-
следнего ледникового периода надвигаю-
щиеся ледовые щиты заставили эту реку7

Q Субсеквентный водоток вызывает пятящую-
ся эрозию и перехватывает соседнюю консек-
вентную реку, после чего обезглавливает ее и
приступает к перехвату следующего водотока.

ПЕРЕХВАТ РЕКИ

консеквентные водотоки

прямоугольная речная сеть
Q Горный кряж между
этими двумя реками
может служить ярким
примером
водораздела.

О Длина и русло рек могут измениться
в результате строительства таких сооружений
как Боулдеровская плотина вблизи Лас-Вегаса
(США) или вследствие природных явлений -
например, перехвата рек.

повернуть свое русло в сторону реки
Миссисипи и далее на юг к Мексиканско-
му заливу.

Наложенный сток

Некоторым речным системам удалось ос-
таться неизменными на протяжении гео-
логической истории. Гидрографические
сети, которые сформировались в услови-
ях давно исчезнувших древних рельефов,
но при этом сохранили свою изначаль-
ную конфигурацию, именуются наложен-
ным стоком. Этот феномен имеет место в
тех случаях, когда почти плоские массивы
суши, расположенные вблизи уровня мо-
ря, начинают медленно подниматься, или
же, наоборот, - при понижении уровня
моря. В результате таких изменений ук-
лон русел рек увеличивается, поток воды

постепенно становится мощнее, и появля-
ются вымытые в породе речные долины.
Этот процесс называется омоложением.

Реки часто продолжают течь по своему
руслу, врезаясь все глубже в подстилаю-
щую породу. Бывшие речные излучины
превращаются в глубокие долины, называ-
емые врезанными меандрами. Оставшиеся
участки прежней долины, находящиеся
теперь высоко над новым руслом реки, на-
зываются «террасами омоложения». Неко-
торые из самых красивых речных долин
(как, например, Большой Каньон в США)



образовались в результате омоложения,
вызванного движением земной коры.

Реки, продолжающие вымывать свои до-
лины, в то время как в результате складчатос-
ти и поднятия медленно возникают горные
хребты, называются антецедентными водо-
токами. Это происходит потому', что возраст
рек больше давности движений земной ко-
ры. Так, антецедентные реки текут через
мощную горную цепь Гималаев, сформиро-
вавшуюся в результате столкновения двух
плит за последние 50 млн. лет. Здесь рекам

@ Долина Шенандоа, по которой течет суб-
секвентная река. В складчатом рельефе такие
реки прорезают широкие и глубокие долины,
поскольку текут по руслу из слабых пород.

пришлось бороться с растущими горами, но,
благодаря своим более крутым уклонам и
увеличенному притоку воды (особенно вес-
ной - в период таяния снега в горах), реки
приобрели необходимую мощь для размы-
вания породы. В некоторых местах они про-
резали теснины глубиной до 1500 м.

см. также

Планета Земля 27 - ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РЕК

Планета Земля 31 - ИЗВЕСТКОВЫЙ ГРУНТ