К нашим читателям
Счастливого пути Вам, путешественники в третье тысячелетие!
Содержание
Иллюстрации, таблицы и карты на отдельных листах
НАША ПЛАНЕТА
Как впервые измерили окружность Земли
Как уточнялись знания о форме и величине Земли
Земля — одна из планет солнечной системы
Движение и обращение Земли
Топографический план, карта и глобус
Глобус и карта
Типы карт
Картографические проекции
Как создается карта
О чем рассказывает карта
Из истории картографии
Советская картография
Внутреннее строение Земли
Таинственный мир под ногами
Земля — большой магнит
В мире кристаллов
Строение кристаллов
Можно ли перестроить кристаллическую структуру
Беспорядок в порядке и порядок в беспорядке
Кристаллы работают
Как образуются минералы и горные породы
Как при кристаллизации магмы образуются полезные ископаемые
Осадочные горные породы
Метаморфические горные породы
Полезные ископаемые
Металлические ископаемые
Цветные и благородные металлы
Редкие и рассеянные металлы
Неметаллические ископаемые
Как ищут полезные ископаемые
Как ищут месторождения
Научно обоснованные поиски
Зачем нужна геологическая карта и как ее составляют
Природа помогает искать месторождения
Химия и геология
Геологам помогают растения и животные
Физика и геология
Месторождение — магнит
Гравиметрическая разведка
Электричество ищет
Разведка взрывами
Найти месторождение — это еще не все
А можно ли обойтись без геологов
Как образуются и разрушаются горы
Землетрясения
Где и почему бывают землетрясения
Как изучают землетрясения
Запись землетрясений
Можно ли ослабить вредные последствия землетрясений
Что такое вулканы
Как действуют гейзеры
Поверхность Земли
Дно Мирового океана
Как термометром измеряют глубины моря
Водная оболочка Земли
Почему вода океанов и морей соленая
Течения
Нагон воды, \
От чего зависит цвет моря
Жизнь в океанах и морях
От поверхности до океанских глубин
По морям и океанам
Слоистость океана
Значение океанов и морей в жизни человека
Снег и Лавины
Лавины
Причины возникновения лавин
Борьба с лавинами
Ледники
Реки и озера
Подземные воды
Круговорот воды на Земле
Воду надо беречь!
Воздушная оболочка Земли
Слои воздушного океана
Чем объясняется расслоение атмосферы
Как возникают воздушные течения
Отклоняющая сила вращения Земли
Основные течения воздушного океана
Циклоны, антициклоны и фронты
Как наблюдают погоду
Грозные и величественные явления в атмосфере
Ливни
Почему бывает град
Штормы, ураганы, тайфуны
Шквалы
Гало
Радуга
Мираж
Можно ли изменять погоду
Климат и его роль в жизни человека
Как формируется климат
Климатические зоны земного шара
Изменения климата
Солнечная активность и ее влияние на погоду
и климат
Оболочка жизни
Моря и океаны — колыбель жизни на Земле
Древнейшие обитатели нашей планеты
Пионеры суши
Древние ящеры
\
Возникновение птиц, млекопитающих, цветковых растений и великое вымирание
ящеров
Эра новой жизни
Как определяют возраст Земли и горных пород
Природные зоны
Тундра
Лесная зона
Степи и лесостепи
Субтропические леса и кустарники
Пустыни
Саванны
Тропические леса
Человек и природа
Население Земли
Расы
Племена, народности, нации
Языки народов мира
Народы мира
Неравномерное заселение Земли
КАК ИЗУЧАЛИ ЗЕМНОЙ ШАР
Путешественники-географы древней Греции
По следам малайских мореходов
Венецианский путешественник Марко Поло
«За три моря»
Самое древнее путешествие
Эпоха великих географических открытий
Первое кругосветное плавание
Завершение открытия Нового Света
Проблема Северо-Восточного морского пути
В поисках Южного материка
Кто открыл Америку?
Географические открытия XVIII века
Вокруг света и в поисках Южного материка
Во внутренних областях континентов
Бутылочная почта
Географические открытия XIX — XX веков
Без имени
На суше
Азия
Америка
Австралия
Советские географические исследования
Исследования высоких широт
К Северному полюсу
Отважная четверка
Исследования Арктики в наши дни
Великий белый материк — Антарктида
Исследования недр Земли
Зарождение геологии
Спор геологов
Определение возраста осадочных пород
Наука о вымерших организмах
Катастрофы или непрерывное развитие?
Древние люди
Эпохи оледенения
Поднятие гор и материков
Геология в дореволюционной России
Геология в Советском Союзе
Юные географы и геологи
В походе
Составление маршрутной ленты
Описание рельефа местности
Геологические наблюдения
Гидрологические наблюдения
Биологические наблюдения
Метеорологические наблюдения
Глазомерная съемка местности
СПРАВОЧНЫЙ ОТДЕЛ
Как узнать, какой это минерал
Как определить горную породу
Краткая хронологическая таблица по истории развития знаний о Земле
Что читать по географии и геологии
Словарь-указатель
Условные обозначения
Текст
                    Коииуннстои
стать
можно
о1
1
иmь тогда, ког111;а обогатишь
свою паиить аиа11иеи всех тех
богатств, которые выработао1
1
0
чео1
1
овечество.
В. И• .JIEHИH


Второе из/1,апие llЗДАTE.JIЬCTBO «ПРОСВЕЩЕНИЕ)> l\lоснва 196.,1,
ат��авДJIН СРЕДНЕГО �'- -1 " И СТАРШЕГО ВОЗРАСТА вц•в�оп��•а
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ Е. И. Афанасенко, Д. Д. Благой, Б. А. Во ро нцов-Вельями­ нов, П. А . Генкель, Ф. В . Герасин, Н. Н. Гончаров, Б. А. Дехтерев, Г. Н. Джибладзе, А. В. Ефимов, Н. А. Ива­ нович, И. А. Наиров, Л. А . Rассиль, М. П . Ким� Н. П . Нуаин, А. Н. Леонтьев, А. Р.Лурия, А. А . Маркосян, А. И. Мар­ кушевич (Главный редактор), 1 С. Я. Маршак I• В. Ф. Натали, М. В. Нечкина, С. В. Об разцов, Б. П. Орлов, О. Н. Писар­ жевский, И. В. Петрянов, С. Д . Сказкин, Ф. Д. Сказкин, А. А. Смирнов, А. И . Соловьев, И. М. Терехов, Л. И . Тимо­ феев, С. Л. Тихвинский, Т. С . Хачатуроо, Ю. В . Ходаков, Е. М. Чехарин, К. И. Чуковский, В. Н. Шацкая, Д. И . Щер­ баков, Д. А. Эпштейn. Научные редакторы 1-го тома Б. П. Орлов, А. И. Соловьев, Д. И. Щербаков Заместители Главного редактора Б. Л. Бараш, И. В. Латышев
К IIAШUM ЧИТATE.JIЯM У школьников часто возникают вопросы из разных областей науки, тех­ ники и искусства, на которые учебники либо совсем 'не отвечают, либо дают неполный ответ. Чтобы оказать учащимся помощь в овладении знаниями, Академия педагогических наук РСФСР издает для детей сред­ него и старшего возраста Детскую энциклопедию (коротко она обозна­ чается двумя буквами - ДЭ). Слово «энциклопедия» взято ив греческого языка, где оно означает «круг :знаний>). Теперь энциклопедиями называются книги, содержащие отобран­ ные в определенной системе научные сведения о явлениях природы и об­ щественной жизни. В них кратко излагается то, что известно людям о природе, народах, хозяйстве, науке, технике, культуре и искусстве. Здесь можно узнать, как люди покоряют и переделывают природу, как выращивают хлеб и хлопок, делают бумагу, выплавляют чугун и сталь, летают в космос; энциклопедии содержат сведения об электровозах, теплоходах, самолетах и метрополитене, о фотографии и кинемато­ графии, телеграфе, радио, телевидении, об умных счетно-электронных ма­ шинах, о насекомых · , птицах, рыбах и зверях, растениях и минералах, планетах и звездах, об ученых, путешественниках, политических деяте­ лях, полководцах, писателях, художниках, артистах, спортсменах, космо­ навтах и о многом, многом другом. Этих сведений набирается столько, что они не умещаются в одну книгу, и энциклопедии' обычно состоят из мно­ гих томов (например, в Большой советской энциклопедии - БСЭ - их 50!). Детская энциклопедия состоит из двенадцати томов. В создании ее принимают участие ученые� опытные педагоги, писатели, художники. Авторы ДЭ старались писать статьи как можно проще и интереснее. Но темы стат!'Й неодинаково просты, поэтому для понимания более слож­ ных и трудных вопросов требуются некоторые предварительные знания. Например, школьникам, которые только начали изучать геометрию, сразу будет трудно понять, как картографы создают различные карты с помощью разнообразных картографических проекций. Все же юные читатели сумеют получить общее представление об этом из статьи в ДЭ. Позже, когда геометрия будет лучше освоена, статью следует прочитать еще раз, и тогда из нее можно будет вынести больше знаний. ДЭ станет вашим спутником на протяжении нескольких лет вашей школьной жизни и постарается ответить на многие ваши вопросы. ДЭ содер­ жит немало статей, которые пригодятся в работе кружков юных тех­ ников, натуралистов, художников и др., а некоторые статьи помогут под­ готовиться к практической деятельности и к выбору профессии по окон­ чании школы. Если же вы проявите интерес к какой-либо определенной науке и захотите узнать о ней больше, чем рассказывается в ДЭ и учеб­ никах, то вы найдете в нашей энциклопедии советы, что еще можно про­ читать по интересующей вас области знания.
Познакомимся вкратце с содержанием отдельных томов ДЭ. Том «Земля» посвящен географии и геологии. Он содержит разно­ образные сведения о фор11 1 е, размерах, физическом и геологическом стро­ ении нашей планеты, о ее воздушной и водной оболочках, богатствах ее недр, природных зонах, населении. Том «Мир небесных тел. Числа и фигуры» знакомит читателей с аст­ рономией и математикой. В первой части книги рассказывается о Вселен­ ной, планетах, звездах и скоплениях звезд, о развитии астрономии, о прак­ тическом использовании этой науки и проникновении человека в космос. Вторая часть дает понятие о том, чем занимается современная математика, о ее значении для других наук и практики, о ее вычислительных сред­ ствах и: математических методах исследования явлений природы. Физике и химии посвящен том «Вещество и энергия». В нем рассказано о современном соl?тояни:и физики и химии, о новейших исследованиях и открытиях и перспективах раз вития этих на ук. В томе есть ста тьи: о моJ1екулярном строении вещества, строении атома и атомного ядра, элемен­ тарных частицах, лучах лазера, большой химии, новейших методах хими­ ческого анализа, чудесных новых материалах для народного хозяй­ ства и быта. Том «Растения и животные» - биологический. В нем рассказано о жизни растений, животных и микроорганизмах, населяющих нашу планету. Много ме�та в томе уделяется важнейшим открытиям современной биологии. В следующем томе - «Техника и производство» идет речь о важ ней­ ших отраслях современной промышленности, о технике и технологии промышленного производства, а также о технике связи, транспорта и строительства, об оснащении искусственных спутников Земли, о ки­ бернетических устройствах, о технике в медицине, спорте и о многом другом. Том «Сельское хозяйство» рассказывает о колхозах и совхоз ах, о на­ учных основах земледелия, о мичуринском учении, о том, как создавать новые сорта растений и породы животных. Много здесь говорится о хи­ мизации сельского хозяйства и о технике, применяемой в сельском хо­ зяйстве. Из тома «Человек» можно узнать о происхождении человека, строении и функциях его организма, о том, как человек чувствует и мыслит, как воспитывает волю, развивает и укрепляет свою память. Один из разделов тома отведен нравственному миру человека, коммунистической морали. В н:ниге освещаются также вопросы физкультуры и спорта. В томе «Из прошлого человечества» повествуется о жизни, борьбе и труде разных народов в различные исторические эпохи, о том, что вся прошлая история человеческого общества, от рабовладельческого до социалистического строя, была историей борьбы классов, что подлинным творцом истории является народ. Том «Наша Советская Родина» посвящается 50-летию Великой Октябрь­ ской социалистической революции. Здесь рассказывается о героическом пути нашего народа, пройденном от Октября до наших дней под руко­ водством Rоммунистической партии, о светлом образе великого вождя трудящихся всего мира В. И. Ленина, о замечательном настоящем нашей Родины и еще более величественном будущем. Читая том «Зарубежные страны», вы совершите увлекательное путе­ шествие по всем континентам земного шара, познакомитесь с новейшей историей, государственным устройством, природой, экономикой, куль­ турой, жизнью народов зарубежных стран, важнейшими международными событиями.
В томе «Язык и литература» ра ссказывается, как развивались язык и письменность, какие основные этапы прошла в своем развитии мировая литература. Большой раздел посвящен литературе социалистического реализма. Специальные очерки знакомят читателя с жизнью и творчеством крупнейших писателей. Наконец, том «Ис1\усств0>> посвящен живописи и графике, скульптуре, архитектуре, музыке, театру, ба .'!ету, кино и цирку. В каждом томе даются полезные советы нашим читателям: юным гео­ графам, полеводам, животноводам, астрономам, художникам, техникам. Детская энциклопедия - не обычная книга для чтения подряд, стра­ ница за страницей. Это справочное издание: к нему можно обращаться по отдельным вопросам, интересующим читателя. В каждом томе ДЭ дается подробное содержание, из которого видно, какие статьи помещены в этом томе и кем они написаны. Кроме того, в �юнце тома помещены различные таблицы и указатели. Цель библио­ графического указателя - назвать наиболее интересные книги по вопро­ сам, ноторым посвящен том. Словарь-указатель содержит в алфавитном порядке имена людей, названия предметов и явлений, описываемых в книге, а танже дает краткое объяснение понятий и слов. Рядом стоя­ щие цифры обозначают страницы, на которых можно найти в томе необ­ ходимые сведения. В целях экономии места в ДЭ некоторые слова даются сокращенно. Читателю необходимо ознакомиться с этими условными обозначениями. •
СЧАСТ.JIИВОГО п�ти ВАМ, П�ТЕШЕСТВЕННИRИ В ТРЕТЬЕ ТЫСЯЧЕ.JIЕТИЕ! Книги Купера, Майи-Рида, а по3же 'lf\юля Верна в детстве производили на меня сильное впечатление. Мы с братьями мысленно одоле­ вали льды Арктики, поднимались на высокие горы, опускались в глубины океанов, охотились на СJiонов, львов и тигров. Мы играли в путе­ шествия, вырезая из бумаги людей и животных, клеили из картона лодки и устраивали охоту на диких зверей, войну беJ1ых с индейцами, ко­ раблекрушения. Мне очень нравились охот­ ники, моряки и жюль-верновские ученые, иног­ да смешные и рассеянные, но великие знатоки природы. Мне тоже хотелось сделаться ученым, естествоиспытателем, путешественником. Одно огорчало меня: Америка была открыта без меня, без меня совершены кругосветные путе­ шест · вия, нанесены на карту материки и острова. Белые пятна нелег1ш было найти в географиче­ ском атласе. Ливингстон уже проник в дебри Центральной Африки, Пржевальский - в пус­ тыни Центральной Азии. Увы, я опоздал родить­ ся! Я знаю, многие из вас тоже мечтают о даль­ них странствиях, открытиях, изобретениях. Многие вздыхают тайком: как жаль, что откры­ ты Америка и полюсы, как жаль, что я не живу во времена Колумба или Пржевальского, жаль, что я не родился раньше Можайского и Попо­ ва, - быть может, самолет и радио изобрел бы я! Возможно, в таких мыслях виновата попу­ лярная литература, которая очень подробно, обстояте.Тiьно и восторженно говорит о дости­ жениях прошлого и мельком, неохотно упоми­ нает о неясном, невидимом, нерешенном. А между тем не отдельные белые пятныш­ ки - огромный океан неведомого окружает нас. И чем больше мы знаем, тем больше за­ гадок задает нам природа. Океанское дно и атмосфера, недра Земли, планеты солнечной системы еще ждут своих Колумбов и Прже­ вальских. Гигантские, еще не решенные зада­ чи стоят перед советской наукой. Требуется: продлить жизнь человека в среднем до 150- 200 лет, уничтожить заразные болезни, свести 8 к минимуму незаразные, победить старость и усталость, научиться возвращать жизнь при несвоевременной, случайной смерти; поставить на службу человеку все силы природы, энергию Солнца, ветра, подземное тепло, применить атомную . энергию в промыш­ ленности, транспорте, строительстве, научиться запасать энергию впрок и доставлять ее в любое место без проводов; предсказывать и обезвредить окончательно стихийные бедствия: наводнения, ураганы, вул­ канические извержения, землетрясения; изготовлять на заводах все известные на Земле вещества вплоть до самых сложных - белков, а также и неизвестные в природе: тверже алмаза, жароупорнее огнеупорного кир­ пича, более тугоплавкие, чем вольфрам и осмий, более гибкие, чем ше:ш, более упругие, чем резина; вывести новые породы животных и расте­ ний, быстрее растущие, дающие больше мяса, молока, шерсти, зерна, фруктов, волокон, дре­ весины для нужд народного хозяйства; потеснить, приспособить для жизни, осво­ ить неудобные районы: болота, горы, пустыни, тайгу, тундру, а может быть, и морское дно; научиться управлять погодой, регулировать ветер и тепло, как сейчас регулируются реки, передвигать облака, распоряжаться дождями и ясной погодой, снегом и жарой. Трудно это? Необычайно трудно. Но это необходимо. Советские люди хотят жить долго, хотят жить в изобилии и безопасности, хотят быть полными хозяевами на своей земле, не зависеть от капризов природы. Значит, все это будет сделано. И все это будете выполнять вы, сегодняшние школьники и ремесленники, и не только те из вас, кто станет великими уче­ ными, но и все остальные: токари и шоферы, трактористы и каменщики, медицинские сест­ ры, ткачи, шахтеры". Великие задачи не ре­ шают одиночки: Волго-Донской капал стро­ или не только авторы проекта. И уж, во всяком случае, все вы, все до единого, примете участие
в выполнении самой великой, самой благород­ ной и гуманной задачи человечества - строи­ тельстве коммунизма, в создании счастливой мирной жизни для всех советских людей. Вы, сегодняшние ремесленники и школь­ ники, только начинаете свое путешествие в ма­ стерство, в творчество, в науку, в жизнь. И мне, старику, который прошел много верст по неис­ следованным землям, много искал в дебрях науки, хочется дать вам, начинающим путеше­ ственникам, несколько напутственных советов. Любите трудиться. Самое большое наслаж­ дение и удовлетворение приносит человеку труд. Добывайте право сказать: «Я делаю нуж­ ное дело, моей работы ждут, я приношу пользу». И если вы встретите трудности, безвыходные, казалось бы, тупики, сопротивление старого, может быть, даже равнодушие и непонимание, вас всегда поддержит мысль: «Я делаю нужное дело». Не отрекайтесь от мечты! Я разумею юно­ шеские мечтания об открытиях, о творчестве. Есть люди, которые легко уступают обстоя­ тельствам, сдаются после неудачного экзамена, при семейных или служебных затруднениях. Но затруднения проходят, а время упущено, и остается горькое сожаление о жизни, прожи­ той без огня, растраченной на мелочи, на труд, лишенный радости. Дерзайте! Беритесь за большие дела, если вы беретесь всерьез. Способности, как и му­ скулы, растут при тренировке. Большие от­ крытия не всякому по плечу, но кто не решается пробовать, наверняка ничего не откроет. Вы должны далеко уйти от своих дедов и прадедов. ... Во времена моей молодости не было са­ молетов, кино, радио, электричества. Ещо не было железной дороги через Сибирь, я ехал в ИркутсI{ в тарантасе. Для меня радиоприем­ ник - великое достижение. Для вас - при­ вычный предмет в комнате. Вы начинаете у нас на плечах, вам надо высоко забраться. Больше пятидесяти лет я прожил при царском режиме. Я тратил силу, энергию, обогащая золотопро­ мышленников, меня уволили из института за мои убеждения. Я мог только мечтать о строе, где труд будет в почете. А вы родюшсь в свободной стране, в стране, где каждый мо­ жет получить образование, где уважают твор­ ческий труд. Так пусть же ваш труд, ваши мечты будут достойны социалистической Ро- дины, пусть ваши достижения будут самыми передовыми в мире! Не скрывайте своих намерений, не держ:Ите замыслы в секрете. Это не скромность, а, на­ оборот, гордость, ложный стыд и жадность старателя-собственника, хранящего для себя золотую жилу. Если ваше предложение на са­ мом деле золотое, вы не сможете разрабатывать его в одиночку, если вы обманулись - зачем вам тратить время, вам сразу укажут ошибку. Меня часто упрекали, что я тороплюсь, пуб­ ликуя наблюдения. Но я не жалел об этом ни разу. Иные находки я н� смог осмотреть как следует сам, за меня довели работу другие. Так, в пустыне Гоби я нашел зуб носорога, а, идя по моим следам, большие экспедиции обна­ ружили целые кладбища вымерших животных. Иногда мои статьи встречали возражения, я вы­ слушивал их, возвращался к теме, искал но­ вые факты, расширял ее. Таким образом, не только советы друзей, но и возражения моих научных противников помогли в работе. Будьте принципиальны. Нам нужна истина, и только истина. Не старайтесь угодить прия­ телям, никого не обидеть. На этом пути вы най­ дете, может быть, спокойствие и даже благо­ получие, но пользы не принесете никакой. Но не рассчитывайте на легкую победу, на открытие с налета, на осенившую вас идею. Все, что лежало под руками, давно уже подоб­ рано и проверено. Только на новых фактах, на новых наблюдениях можно строить новые до­ стижения. Факты - это кирпичи, из которых слагается человеческий опыт, это ваше орудие в творчестве. Неустанно ищите факты, собирайте их в природе и в книгах, читайте хорошие учебники от доски до доски и, кроме того, книги, не вхо­ дящие в программу. Изучайте свою специаль­ ность досконально, но не жалейте времени и на чужую. Геолог, прекрасно знающий геоло­ гию,- ценный человек, а знающий, кроме того, географию, химию или ботанику,- воз­ можный изобретатель. В заключение мне хочется пожелать боль­ ших успехов в труде и науке чудесной совет­ ской молодежи, всем юным читателям - буду­ щим рабочим-новаторам, мастерам высоких урожаев, исследователям, изобретателям. Счастливого пути вам, путешественники в третье тысячелетие!
CO�EP�R·�'-IIИE 1\ нашим читателям . . . . . . • . . . . • . 5 Счастливого пути Вам, путешественники в тре- т1,е тысячеJiетие!- В. А . Об р у ч ев 8 Чем занимаются географы и геологи - Д. И. Щербаков . . . . . . 15 Асуанскан плотина-И .Н . Горс кий . 21 llAШA llo.J1AHETА Зеи.Jiя как п.11анета и et> и:ао61•а жt�ние 11а иа1•те Представленин дренних народон о Зем.11е - М.С. Боднарский . . . . . 25 Как впервые измерили окружность Земли - Д.Л.Арманд.• .. . . . . . . . 27 Как уточняJiись знания о форме и неличине Земли-Д. Л. Арманд .. .....29 ЗемJIН - одна из 1шанет солнечной системы - ю.r.перель... • . . . 31 Место Земли в солнечной системе Движение и обращение З.емли . . 33 Топографический план, карта и глобус - И.И.Заславский. . • . . 36 Что такое топографический план и карта Глобусикарта. . . . . . . 38 Типыкарт..... . . . . 39 Н:артографические проекции 40 Как создается нарта .. . . . 42 О чем рассказывает карта . . 43 Из истории картографии- П. А . Фр умк ин 44 Карта в России . . . . . . 46 Советская картография 47 • ••• =t1i:: •••• ••••• • ••• •• Внутреннее строение Зе11.J1и Путешествие к центру Земли - Д . И. Щ ер- баков.... .... .. . 49 Таинственный мир под ногами - Д. И. Щ е р- баков . . . . . . . . . 54 Земля - большой магнит - И. М. Меттер 55 Ша сколь- В мире кристаллов - М. П. ек ая . ....... . . ......60 Строение кристаллов . . ... .• ..62 Можно ли перестроить кристаллическую структуру . . . •.. . . . . . • .. 64 Беспорядок в порядке и порядок в беспо- рядке......... . . . . . ... 66 Кристаллы работают . . . . • . • . . .. Как образуются минералы и горные породы - r. г. кравченко . . . . . . 68 Магматические (изверженные) горные по- роды ........... Как при кристаллизации магмы образуются полезные ископаемые . . . 71 Осадочные горные породы . . . 72 Метаморфические горные породы . 74 Полезные ископаемые-В. С. Артамо- нов.. . . . . • . . . . 75 Го рючие ископаемые . . . . 76 Металлические ископаемые . 82 Черные металлы и их сплавы Цветные и благородные метаJiлы 84 Редкие и рассеянные металлы 86 Неметаллические ископаемые . . . . 88 • • • • •• •• ••••• •
..�.. . ·� ·· ....... .. . .. .. • ••• Как ищут полезные ископаемые - Г. Г. К р а в- ченко ........ 91 Клады Земли .. .. . . . . Как ищут месторождения . . . 92 Научно обоснованные поиски 93 Зачем нужна геологическая карта и как ее составляют Природа помогает иекать Химия и геология Геологам помогают растения Физика и геология Месторождение - магнит . Гр авиметрическая развед1ш . . месторо;.�щения и животные 96 97 98 99 Электричество ищет . . . . 100 Разведка взрывами . . . .. Най ти месторождение - это еще не все 102 А можно ли обоiiтись без геологов 103 Н:ак образуются и разрушаются горы - Г.П.Горшков...... 104 Землетрясения-Е. Ф. Саваренскиii ..111 Что происходит при си.т1ьных землетрясениях 1'1 2 Где и почему бывают зею1етрясения . 113 Как изучают землетрясения . . 114 Запись землетрясений . .. . . Можно ли ослабить вредные носле;�ствия землетрясений . . . . . . . 115 Что такоевулканы-Е.П.Заварицкая 116 Подводные вулканы- Н. Н. Го ре кий . . . . 122 Н:ак действуют гейзеры-Е . П. Зав а р и цк а я 123 Ilоверх11ость �еи.1и РеJiьеф суши-Г. П. Го р шко в .. . . •. 126 Дно Мирового океана- Г. Б. Уд инц ев 132 ,,Волшебная мельница"- Н. Н.Го рский 137 Как термометром измеряют глубины морн - Н. Н. Горский ..•.... Воf!.11ая обо.J J очка Зеи.Jiи Океаны и моря-Б. П. Орлов. . . . 138 Как образовались моря .. . Почему вода океанов и морей соленая 139 Течения........... . . . . . 140 Нагон воды, "моряна", приливы . . 143 От чего зависит цвет моря-Н.If. Го р с 1' и ii 146 Жизнь в океанах и морях-В.Г.Б о г о р о в Водная среда и ее особенности .. . . От поверхности до океанских глубин 150 Поморямиокеанам........ 152 Слоистость океана - Н . Н.Го р с к ий 155 Значение океанов и мopeii в жизни человека - В.Г. Бого ров . . . • . . . . . . . . 156 Подводное земледелие - I-1. Н. Го р с н 11 ii 161 Снег и лавины - Г . К.Тушинс кий Снег .. ...... . . Jlавины . 164 Причины возникновения лавин Gорьба с лавинами . . . 1 fi5 Леднюш-Н.I-1.Таусен. . . 1Н6 Ги гантские волны- Н.Н. Го р с к и ii 170 Ре1ши озера-Н . I-1. Го рский .. . 171 Под�емные воды - 11 .•Н. Го рский . 180 I\руговорот воды на Земле- Н. Н. Го р с кий 185 Водунадоберечь!-Н.Н.Горсний . 187 Воа,з;�·ш11ая обо.-J:очка �ie11.}JИ Воздушный океан-А. П. Гальцов 190 Тяжесть воздушного океана ... . . Слои воздушного океана .. . . . . . Чем объясняетсн расслоение атмосферы Как возникают воздушные течения . . Отклоняющая сила вращения Земли . Основные течения воздушного океана Цик.тоны, антициклоны и фронты . . 1В1 193 195 196
Инкнаблюдаютпогоду-Н. 13. Нолобков 108 МРтrоро1юг11чrrкая и гидро.�огическая елуж- бн .. . ... .. .. ..... ... Гро:111ыР 11 11r. •111чrственные яш1ения в нтмоr<f,е11Р - 11.н.11:олобко11. 208 Гро:н.1 . . . . . . ,. Jlин1111 . . . .. .... llочему бы11аРт град .. Штормы, урагнны, таiiфуны l\11шалы . . . . . . . . . Смрр•111 (тор11н110, тромfiы) l\1J1б.. . . . . . . . . l'ядуга . . . . • . . . . . Мирнж-И . В . Нолоб1\он . Можно ли и:�меняп, погод�· - 11. В. .1обк ов ... .. ... .... 211 212 214 21.) 211i 217 /-\о- 218 J101щоне1шс тумн11ы-lI. В. 1;о:1оiiко11 220 Ню1мат и l'ГО рош. в ;+;и:и�и Чl'Jtoвt•1н1 - - Л. 11. Гал1.цон Что такоР к.1имат .. . 1\:ак формируется юшмат .. l{лнматичrе/\и е зоны аРмнпг о ша 1'11 . Изменl'ннн юшмата . . . . . . . Солнечная HKTIШllOCТI· и ее ШlllЯHИl' 1111 110/'ОДУ 221 ')')!. --·1 11климат--11. . Н.Нолобков 225 al'Jll'Hhliiлуч-fl.1\. 1\ОЛО(i!\ОН, 227 Обо,11очна . ш1ы1111 Н�ш рн:1111-1 11 нJ1ас1. ;1;изн1. ш1 ;1l'м:11• - IJ. А. Тро- фимов ......... /{аме1111ан ;1"то111н·1, . . . . . .. \lopH И OKl'H/11.J -- KO.lblOl'Jll• ЖИ31Ш НЯ аРМ.1 1 (' ,' ( (11'11Hl'ii111Иf' обитатРЛИ 11a111eii Ш!Юil'ТЫ il11011Pp1.1 суш и .. ;( рР11111н• ящеры . . "Царство" ЯЩРров 22R 2311 232 233 237 238 Впзниюювение 11тиц, млекопитающих, цвет­ ковых растений и велико е F.Ымирание ящеров . ... . . .. .. . . .... 240 Эрановойжи:�ни...... . . . . . . . . 241 Hai< определяют вп:�раст 3смш1 и горных пород - И. М. Нлебанова . . . . . . . . . 244 llрирпдные зоны-Б. И. Хотимскиii, ll. М. Стригин 247 Ледяная (полярная) ;юна 248 Тундра...... 251 Лесная зона .... ... Ст еп и и лесостеrш Субтропические Jieca и куста гнш;и . !Iустыни . . . Сяванны .... Тропические лееа ЧеловРки11pii:oдa- И. М. 3абРлин lfaee.н�1111e Ht•J1.1и Народы ми ра-М. Я. Бер�ин а ЧеJiовек 3асР;1яет планету . Расы .. . ... .. llлемена, народности, нации Нзыки народов мпра .. . Народы мира .. ... . НеравномРрНОР с�асе.'lени е 3Рмли ll..\lt 11a�·ч.\"1Jll aEl\lllOii ШАР Ие(•"1t\�01rn11ия 11ате11 иков 11 онеа11ов Старинные :iРмле11роходцы и мо реп лаватели Плавание Ганнона - А.Б.Д и тмар . . П утешестненники-географы древн ей Гр еции - А. Б. Т(ит мар ...........•.. Последамма лайс1шх мо реходов-Н .М . С в е т. 253 257 260 261 264 265 267 272 273 274 275 277 283 285 287
Венецианский нут е шественник �l а рко Iloлo - А. Б.Дигмар. 28Н «Затриморя»-- Л. J;, Дитмар 291 Самое др евнее 11утешествие - А. М. К о н д- раТОR . , • • • • . . . 293 Эпоха вели1шх географических открытпii - Л.И.Соловпев .. . . . 294 Открытие Америки и «Южного MOJJIO> 296 Первое кругосветное 11люшнис . . . . 29!! Завершение открыт11н 11 оного Свl'та . 300 Проблема Северо- Посточного мо рrкого нути 301 13 поисках Ю жного материка . . . 303 Кто открыл Амс1шку? - А. М. К он др ато н 304 Географические открытия ХVJ1J века � Н.Г. Фрадкин . 305 В Арктике и н северной части Тихого океана Локруг света 11 в поисках Южного материна 312 Uo внутренних областях континентов . . . 316 Бутылочная почта - Н. Н. Г орск и й 318 Географические открытия XIX - ХХ ненон - И. Л.Перваков 319 Мировой океан На суше 328 Африка . Азия.. 332 338 Америка .. Австралия . . • 342 345 Советские географические исследования Исследования высок11х широт - И . Д. Д ви н- с кий .... . . .. Покорение Арктики . К Северному полюсу . . . Отважная четверка . . . . Исследования Арктики в наши дни Великий белый материк -- Антар�;тпда ИссоJ1едова11ия недр �ем"1и Из истории геологической науки-Ф .Д . Б у б- лейников 355 358 359 363 364 370 Горня1ш -- первые геологи Эа ро жд ение гР0Jюп111 Спор геологов . . . . . . . Он редl'л ениl' возраста осадочных 1юро11 . Наука о нымrрших оргапи:змах . Н:а таст рофы 11,1 1 и нrпpPpЫRIIOP ра:шнпн•':' Древние люди . . . Энох11 оледенl'н11н . Поднятие гор 11 матrрикоu . Геолоr11я в дореволюционноii Рщт 1111 Геолог и я в Советском Союзе Юные геог1•афы 11 гео.11оги 370 371 372 373 374 375 37() 37i 378 379 382 Изучайтероднойнрай-Б.Л. Бенлешев387 Под готшша к походу . . . В походе .. . . . . . . . 391 Соста.вление ма р шрутной ленты Описание рельефа местности . 39;1 Геологические наблюдения Гидрологич ески€' наблюденин 3!Н Биологичесние наблюдения 395 Метеорологичесние на блюдения . 391' Глааом ер ная съемка местноети - И. И. За- славскнй СllРАВОЧНЫЙ OTДEJI Общие сведения о Земле - П. ' н:ан у:шать, какой :по минерал за фа ров ....•... Д. Галкин 4U2 - в. r. му- 1\ан определить горную ноμод�· 423 И. А.Преображенскиii 4;�1 Н:раткая хронологическая таблица IIO истор11 1 1 развития знаний о Земле - В. А. Га лиц- киii .. Что читать Р. П. по геог рафии Бамм .. Словарь-указатель - З. с . 433 и геологии - 444 Климова . . 454
И.JI.JIIOCTPАЦИИ, ТАБ.JIИЦЫ И КАРТЫ НА ОТДЕ.JIЬНЫХ .J1ИСТАХ Каталон ская карта XV века ...... . Н а обо роте: 'fопографическая карта (картограф В. М . Соколов и художник Д. И. Смирнов). Поле3ные ископаемые (художник М. О .Гет­ манский) .....• .. .• . Геологическая карта . . ....• ... На обо ро те: Фи3ическая карта мира (картографы И. И. Е.1 1 исова и П. К. Кмдаев). Карымский вулкан во время и�верЖения (художник Р. Ж. Авотин) .•..•. На обороте: Долина гей3еров на Камчатке (художник Р. Ж. Авотин). Карта рельефа дна Мирового океана (картографы Е. И. Раутский и П. К. Ко.1 1 даев) .•.•....... На обороте: Жи3нь мо ря (ху- дожники Н. М. Лебед ев и И. А. Пе­ черский) . СтроениtJ атмосферы (художник В. А . Брюн) На обороте: Виды об лаков (цветные фото). Местные признаки погоды Климатическая карта мира (кар- тограф Б. Я. Сокмова) На об о роте: Карта природных зон 3емного шара (картограф М. К. Бу­ .1 1 имова ). Фауна и флора конца палео3ОЯ (худож­ ники К. К. Флеров и И. А. Печерский) Наобороте: Фауна и флора се­ редины ме303ОЯ (художники К. К . Фле­ ров и И. А. Печерский). 40-41 88-89 96-97 120-121 152-153 192-193 216-217 224-225 232-233 Фауна и флора середины кайноооя (ху­ дожники К. К . Флеров и И. А. Пе- черский).... • • . . • . • • • • • 236-237 На обороте: Схема геохроноло- гического распространения mавнейших гру пп бесПО3ВОНОЧНЫХ, позвоночных и растений (по В. В . Друщицу). Ископаемые животные. Таблицы с 1-8 (художник К. К. Ф.1 1 еров) 240-241 В хвойном лесу . • . . . . . . . . . . . 256-257 Наобороте: Зима. Величест.f!енны и суровы горы Централь- ного Н:авка3а . • . . . . . . . . • . 260-261 На обороте: Авачинская сопка. Фотографии к статье «Народы мирю> (12 стр.) . . . . . . . . . . . . . . . 272-273 Ганнон и его спутники наблюдают И3вер- жение вулкана Феон-Охема (художник С. К. Русаков) . • • • . . • . . • • . 288-289 На обо ро те: Марко По ло на пути к родным венецианским берегам (ху- дожник В. А. Брюн). Участники Великой Северной экспедиции на Таймыре (художник Г. Г. Макаров) 356-357 На обо ро т е: Со ветские теплоходы .в Антарктиде (художник Р. Ж . А вотин). В горах из ледников рождаются реки 396-397 На об о роте: Уссурийская тайга. Минералы. Цветные таблицы 1 - 2 (ху- дожник С.Д.Знойко) . . . . • • • • 424-425 Минералы. Цветные таблицы 3 - 4 (ху:. . дожник С. Д. Знойко) . • • 428-429 Минералы. Цветные таблицы 5 - 6 (ху- дожник С. Д. Знойко) . . . • . . • . 432-433
ЧЕМ аАНИМАЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И ГЕО.JIОГИ Вероятно, при слове «география» вам преж­ де всего представляются дальние страны, тро­ пические леса и саванны, песчаные пустыни и оазисы, тундра или полярные льды. Вы вспоми­ наете об отважных путешественниках, открывав­ ших новые земли. Но многие .'!и из вас знают, какая зто сложная наука, какими путями раз­ вивалась она? :Корни географической науки уходят в глу­ бокую древность. Наши далекие предки не­ плохо знали географию тех мест, в которых обитали, и умели изобразить их на примитив­ IIЫХ картах, нарисованных на песке, вырезан­ ных на дереве, коре, камне. Зачатки настоя­ щих научных географических знаний возникли во времена рабовладельчес1шго строя у древ­ них народов Азии - ассиро-вавилонян, персов, индийцев, финикиян, а также в Египте. Заме­ чательные мореплаватели древности - финики­ яне, жившие на восточном побережье Среди­ земного моря, уже знали не только берега зтого моря, но около 1200 г. до н. з . проникли за Гибралтар и затем доходили на севере до Британских о-вов, а на юге - по крайней мере до :Канарских о-вов. География пережила несколько периодов расцвета, тесно связанных с важными истори­ ческими событиями. Например, в зпоху великих географических открытий, в XV-XVII сто­ летиях, крупнейшие феодальные государства, заинтересованные в открытии и захвате новых земель - колоний, снаряжали одну зкспеди­ цию за другой в далекие страны. Вот тогда-то и была открыта Америка и проложены морские пути из Европы в Индию и другие страны Во­ стока. Долгое время географы занимались откры­ тием и исследованием разных стран: они изуча­ ли пути сообщения, связывающие между собой зти страны, собирали сведения о строении зем­ ной поверхности, растительном и животном мире, населении и хозяйстве. Человека манили к себе еще неизвестные ему земли, открытие которых сулило богатство. Все увиденное путе­ шественники старались подробно описать. Но со временем людей перестали удовлет­ ворять одни описания и они стали искать объяснение явлениям природы. Так география превратилась в науку, исследующую причины и связь природных явлений, а также их влия­ ние на хозяйственную деятельность человека. В наше время познавательное направление в географии сменилось новым. Теперь геогра­ фия стремится активно воздействовать на приро­ ду. Задачей современной географии все больше становится не только изучение вновь открыва­ емых территорий, но и лучшее освоение чело­ веком Земли. Главная цель современной гео­ графии - помогать человеку вести хозяйство на научной основе, как можно лучше исполь­ зовать природные ресурсы, восстанавливать их путем преобразования природы. География как наука распадается на две главныеветви: физическую геогра­ фию и зкономическую геогра­ фию.
ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И ГЕОЛОГИ Физическая география исследует окружа­ ющие нас природные оболочки, т. е. нижнюю часть атмосферы (воздушной оболочки), воды океанов, морей и суши, почвенный покров, растительный и животный мир, поверхность земной коры, их взаимосвязи. Советская физи­ ческая география стремится познать природные свойства ср еды, в которой протекает жизнь че­ лове1ш, чтобы разумно использовать ее и пре­ образовывать в интересах людей. В процессе развития и накопления научны х знаний в XIX и ХХ вв. от физической геогра­ фии отделились и обособились некоторые ветви географической науки, каждая из них изучает теперь отдельные части географической сре­ ды - это геоморфология (наука о ре.чьефе земной поверхности и его развитии), гидро­ логия (наука о водной оболочке Земли), кл:u:ма­ тология, ботаническая география, зоогеография, география почв и др. Однако окружающая нас географическая среда представляет е).l;иное целое. Это еще в конце прошлого века показал замечательный русский ученый-естествоиспытатель В. В . До­ кучаев. Крупнейшие советские географы, про­ должая разработку докучаевских идей, уста­ новили, что в природной географической среде все тесно связано и взаимодействует друг с ,1 1, ругом - рельеф, воздушные массы, воды, почвенный и растительный покров, животный мир. Поэтому, интересуясь отдельными ветвя­ ми географической науки, никогда не надо упускать из виду взаимодействие различных процессов, совершающихся на земном шаре, их влияние на деятельность человека и влия­ ние самого человека на ход этих природных процессов. Экономическая география решает вопрос, как в связи с природными условиями лучше разместить различные отрасли хозяйства - про­ мышленность, сельское хозяйство, транспорт и т. д. Она рассматривает также влияние хозяй­ ственной деятельности человека на окружающую природу. Экономическая география решает и такие общественные задачи, как рациональное (наилучшее) использование земли, борьба с си­ лами природы, причиняющими вред человеку, и т. д. Вместе с другими географами экономико­ географы изучают проблемы наиболее разум­ ного использования природных богатств, спо­ собы их охраны, восстановления, а в ряде слу­ чаев и приумножения. Вместе с тем географы продолжают зани­ маться изучением отдельных стран, или стра­ новедением. Эта задача приобретает особое значение в наши дни, когда происходит распад колониальной системы и освободившиеся от ига империализма народы нуждаются в помощи развитых стран. Многообразные и интересные задачи стоят перед советскими учеными, изучающими гео­ графию нашей великой Родины. Ведь СССР - крупнейшее государство в мире. Его площадь составляет 22,4 млн. км2• С запада на восток СССР простирается на 10 тыс. км . Общая про­ тяженность нашей государственной границы составляет свыше 60 тыс. км! Наша страна обладает всеми природными богатствами, не­ обходимыми для экономического процветания, оборонной :мощи и культурного развития на­ рода. Советский народ, его ученые и инженеры, опираясь на знание законов природы, преобра­ зуют землЮ своей Родины и заставляют служить себе ее колоссальные богатства. Но еще немало их не используется человеком. Отыскивать и изучать новые природные ресурсы - одна из задач наших географов. Используя естественные ресурсы, человек неизбежно преобразует окружающую приро­ ду. Сначала воздействие на природу носило неосознанный характер, люди не учитывали воз­ можные нежелательные резу льтаты. Напри-
мер, леса на многих давно освоенных террито­ риях были полностью уничтожены, а в связи с этим климат стал более сухим, сократились запасы воды в реках и озерах, уменьшились рыбные богатства, пострадало и судоходство. Поэтому наряду с дальнейшим изучением при­ родных богатств перед современной геQграфией уже встала важная научная проблема - всесто­ ронне исследовать про исшедшие изменения в ок­ ружающей нас географической среде, вызванные деяте льностью человека. Географ должен на­ учиться предвидеть результаты того или иного воздействия человека на природу и уметь пре­ дупреждать о возможных в некоторых случаях вр едных последствиях (см. стр. 267). Много работы предстоит советским геогра­ фам. В ближайшие годы необходимо провести полный учет вод на территории СССР и найти способы наилучшего использования водных ре­ сурсов. Большую тревогу вызывают процессы, раз­ рушающие почвенный покров, уносящие из поч­ вы питательные вещества, так называемая эрозия почвы. Однако уже теперь географы и другие ученые разработали существенные меры борьбы с таким бедствием. Но еще много предстоит сделать в этом направлении. Умножение наших лесных богатств - тоже одна из важнейших народнохозяйственных про­ блем. Советские географы с увлечением трудятся над решением задачи преобразования природы на больших территориях нашей страны. Разра­ батывается проект переброски вод северных рек в бассейн Волги и искусственного регули­ рования уровня Каспия; решается проблема орошения и обводнения плодородных земель Средней Азии, коренного осушения и освое­ ния огромной Западно-Сибирской низмен­ ности, постепенного уничтожения вечной мерз­ лоты в Восточной Сибири. Как велико значение этих работ, можно показать на таком примере: переброска север­ ных речных вод из бассейна Печоры и Вычегды в бассейн Волги позволит получить на гидро­ электростанциях Волжско-Камского каскада даже без установки новых агрегатов дополни­ тельно большое rюличество энергии, оросить и обводнить 12-16 млн. га засушливых земель Приволжья и замедлить падение уровня Каспия. Эти примеры показывают, что современная географическая наука, опираясь на богатый опыт, вооружает людей всесторонними знаниями, необходимыми для активного воздействия на 2д.э.т.1 ЧЕМ ЗАНИМ АЮТС Я ГЕОГРАФЫ И ГЕОЛОГИ Ракеты по мо гают метеороло гам исс.яедовать верх ние слон атмо сф еры. природу в интересах развернутого коммунисти­ ческого строительства. Но еще рано утверждать, что на Земле гео­ гра(f>ам уже все известно. Исследователи много нового откроют не только в глубинах океанов, занимающих 2/3 поверхности Земли, но и во многих областях суши. Пока очень слабо изучен огромный Антарктический материк. Мно­ го неизвестного таят горы и пустыни Централь­ ной Азии. Географы еще плохо знают Южную Америку и некоторые другие районы земного шара. Обычно для таких исследований снаряжа­ ются комплексные экспедиции с участием боль­ шого числа разных специалистов. Современные экспедиции богато оснащены новой техникой: они пользуются разнообраз­ ными точными приборами, походными лабо­ раториями, радиоприемниками и передатчи­ ками, механизированным транспортом (само­ летами, вертолетами, вездеходами). Акваланги 17
ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И ГЕОЛОГИ Дночерпатель, опущен ный с нау чно-исслед овательского кораб­ ля, захват ит со дна моря грунт с животными организмами. позволяют ученым исследовать подводное царство вблизи берегов, а батисRафы - опус­ Rаться на дно глубочайших впадин оRеана. ОднаRО дело не ТОЛЬRО в ВЫСОRОЙ техниRе. Изменился сам способ изучения природы: эRс­ педиции превратились RaR бы в исследователь­ сRие институты на Rолесах. Карандаш, полевая сумRа и фотоаппарат, конечно, не потеряли своего значения, но теперь записи в полевой Rниге не ограничиваются тем, что видит участ­ ниR эRспедиции. В своей работе он широRо использует поRазания различных приборов и механизмов. Конечно, и в новых условиях ог ­ ромное значение имеет творчесRая мысль ученого и острота его глаза. Уметь видеть, наблюдать и делать выводы - необходимое и важное Rа­ чество работниRа эRспедиции. ДалеRо не всем выпадает счастье учаGтво­ вать в работах больших эRспедиций. Значит :18 ли это, что для молодого географа не найдется другой интересной работы? Конечно, нет. Не менее важная и увлеRательная задача для мо­ лодого географа - научное исследование при­ родных и эRономичесRих условий своего род­ ного Rрая. ТаRой творчесRий: труд - важное звено в .цепи дел, обеспечивающих строитель­ ство Rоммунизма. Каждый географ должен быть патриотом, горячо любить свою Родину. А любить свою Родину - это значит стараться сделать ее еще более преRрасной, переделать ее природу в лучшую сторон у и подчинить разумной: воле людей. Изучение природы не может ограничиться исследованием поверхности Земли. В недрах планеты хранятся богатства, без которых не­ возможно существование человечесRого обще­ ства. Исследованием недр Земли занимаются геологи. HayRa о недрах Земли и ее богатст­ вах-геология. Она изучает таRже строение земного шара, условия образования нашей планеты и историю развития жизни на ней. Основные знания о Rамне, о минерале RaR полезном исRопаемом необходимы Rаждому со­ ветсRому гражданину, и в особенности нашей молодежи - будущим разведчиRам недр, хи­ миRам и металлургам, создателям городов, участниRам замечательных строеR Rоммунизма. СRольRо интересной: работы отRрывают перед нашей молодежью поис­ RИ минерального сырья и дальнейшее изучение в лаборатории собран­ ного материала, и RaRoe огромное удовлетворе­ ние дает исследовате­ лю недр сознание, что его отRрытие улучшает жизнь советсRих людей. Одна из ветвей геоло­ гии-минералогия, науRа о свойствах мине­ ралов, об условиях их об­ разования и распрост­ ранении в земной Rope. Минералы образуют­ ся в результате разно­ образных природных процессов: из расплав­ ленной магмы при ее остывании, из горячих газов и паров, выделя-
ЧЕМ ЗАНИМ АЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И ГЕОЛОГИ Экспедици и забираются в са мо е се рдце раска.1 1 еи ной пусты ни :Каракумы. ющихся из магмы, из глубинных горячих водных растворов, из холодных вод при их испарении или смешении с водами иного состава. Минералы отлагаются также в ре­ зультате жизнедеятельности бактерий и ор­ ганизм1;ш (см. стр. 72). В зависимости от среды, в которой находятся минералы, они могут разрушаться, менять свой состав, об­ лик и превращаться в другие минералы. Зна­ чительная часть минералов имеет большое прак­ тическое значение. Из минералов или их обломков состоят горные породы. Они слагают земную кору. В них находятся, или, как говорят геологи, залегают, руды железа и цветных металлов, уголь, нефть и т. д. Горные породы изучает особая ветвь геологической науки - п е т р о­ г рафия. Горные породы важны и как документы, рас­ крывающие историю Зем:ли. Каждый слой зем­ ной коры представляет как бы страницу кни­ ги истории природы. Но в этой книге мно­ гие «листы» от времени стали неразборчивы или местами совсем исчезли. Геология учит читать эту книгу природы и отыскивать ее недостающие страницы. Особенно привлека­ тельна для геологов возможность восстано­ вить проршое Земли, несмотря на неполноту 2* «текста» истории нашей планеты и обилие в нем загадочных мест. В пластах осадочных пород нередко можно заметить остатки растений или животных: раз­ личные раковины моллюсков, панцири рако­ образных, кости позвоночных, стволы и сучья деревьев. Встречаются ' также отпечатки на горной породе листьев, стеблей, крыльев насе­ комых. Все эти остатки называются окамене­ лостями. По ним палеонтоло г и я (наука о древних существах) восстанавливает картину постепенного изменения растительного и живот­ ного мира на протяжении миллионов лет (см. стр. 228). В настоящее время геологи с помощью физиков и химиков научились опре­ делять абсолютный возраст минералов и гор­ ных пород, т. е. возраст, выраженный в годах. Многие минералы оказались своеобразными хранителями «времени» (радиоактивные мине­ ралы), и по их составу стало возможным опре­ делить время их образования (см. стр. 244). Важнейшее звено геологической работы, объединяющее теорию с практикой,- геоло­ гическая карта. Она представляет · собой обыкно­ венную топографическую карту, на которой показано распространение различных пород, их геологический возраст и как они залегают. 19
ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И ГЕОЛОГИ Неяегко перебираться ч ерез переваяы Тя нь-Шаня. Таким образом, геологическая карта до неко­ торой степени - документальное отображение горных пород, которые слагают земную поверх­ ность. Все разделы геологической науки, а также геологическая карта,.необходимы для осуществле­ ния успешных поисков и разведки полезных ископаемых. Современная промышленность с ее высокой техюшой и огромными масштабами требует гигантского количества разнообразного мине­ рального сырья. Нельзя себе представить ни одной отрасли хозяйства без железа и угля; без нефти была бы мертва вся «подвижная» техника, а современная химия не имела бы воз­ можности так широко производить различные синтетические материалы. Без редких элемен­ тов невозможно изготовить различные слож­ нейшие машины и точнейшие приборы, кото­ рые используются в металлургии, химии, :ма- 20 шиностроении, авиации, космонавтике. Не мо­ жет обходиться промышленность без цветных металлов - меди, цинка, олова, свинца, алю­ миния и магния. Невозможно повысить и пло­ дородие почв без применения так называемых агрономических руд - фосфоритов, апатита и калийных солей. Нисколько не преувеличивая, можно ска­ зать, что материалы минерального происхож­ дения представляют собой материальную базу всего хозяйства нашего времени. Ежегодно не менее 4-5 млрд. Т различных полезных ископаемых извлекается из недр Земли, подвергается сложнейшим процессам металлургической, химической, электрохими­ ческой и электрометаллургической перера­ ботки. Однако полезных ископаемых для народ­ ного хозяйства требуется с каждым годом все больше и больше. · Программа Коммунистической партии Совет­ ского Союза, принятая XXII съездом, ставит перед нашими геологами огромные практиче­ ские задачи: обеспечить потребности страны на много лет вперед в самых разнообразных видах минерального сырья. В нашей стране широко ведутся поиски и разведка полезных ископаемых. Они осуществляются огромной, постоянно растущей армией геологов, разведчиков и гор­ няков - сотнями тысяч специалистов. Если еще недавно геолог работал в поле один или в сопровождении сборщика образ­ цов (коллектора), то теперь геологическИе пар­ тии представляют собой большие коллективы в десятки и сотни специалистов, снабженных всеми видами транспорта, радиостанциями, гео­ физическими приборами и походными химиче­ скими лабораториями. Геологи пока знают очень мало о строении глубин земной коры, так как непосредствен­ ному наблюдению доступна только самая верх­ няя ее часть. Изучить глубины Земли очень важно по многим причинам. Ученые признают большое влияние глубоких недр Земли на про­ цессы образования месторождений минераль­ ного сырья. С глубинами Земли связаны вулка­ нические явления и землетрясения. Поэтому дальнейшее развитие знаний о строении и со­ ставе Земли, а также решение вопроса, как об­ разуются месторождения полезных ископаемых, невозможно без непосредственного исследова­ ния глубин земной коры и ее подкоровой части. Высокий уровень техники наших дней дает
ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ ГЕОГРАФЫ И fЕОЛОГИ возможность геологам осуществить сверхглу­ бокое бурение до 10-15 км на материке и на океаническом дне. В СССР уже приступили к подготовке та­ кого бурения. Другая важнейшая задача, стоящая перед учеными-геологами и практиками,- это раз­ работка основ научного прогноза (предсказа­ ния) залегания полезных ископаемых в опре­ деленных районах Земли. Установив законы раз­ мещения различных месторождений, геологи создадут прогнозные карты, которые обеспе­ чат успешные поиски так называемых «слепых�> рудных тел, т. е . глубоко залегающих в Земле месторождений. До сих пор геологи интересовались только сушей, но сейчас они начали изучать геологию океанического дна, занимающего около 71 "u всей площади земной поверхности. Геофизиче­ ские исследования показали, что существуют различия в строении и мощности земной коры под континентами и океанами. Такие исследования не только обогащают науку, они приносят важные практические результаты. На дре йфующей станцпи около Северноrо полюс.а теодо­ литом определ яют шпроту 11 долrоту. В ближайшие десятилетия, вероятно, осу­ ществится геологическая съемка материко­ вой отмели и, может быть, даже материкового склона (см. стр. 134). Успехи географических и геологических на­ ук усиливают власть людеii над природой и по­ могают лучше использовать богатства недр Земли. Возрастет мировая добыча нефти с морского дна, начнется разработка марганцевых руд со дна океана и т. д. В нашей стране труд географа 11 геолога ноче­ тен и благороден . Он направлен на пользу вели­ кого дела - строите.r�ьства коммунизма. Асуансиая· п.1 1 оти11а Сто тысяч человек строи.,и пира­ миду Хеопсо 20 лет. В древности ее считали одним из чудес света. Это ве­ личественное, но бес п олезное сооруже­ ние. Асуанскую п лотину на Ниле строят 25 тыс. человек, и все работы б�·д�·т завершены за 8 лет. В нее можно уло­ жить 16 таких пирамид! Высота пло­ тины 111 .м, а объем 4' и.м'. Плотина стала сnмволом дружб ы арабскоrо н советскоrо народов. На строительстве работают 2,5 тыс. со ­ ветсю1х инженеров и мастеров. Труду проектировщиков и строите­ лей предшествовала большая работа rеолоrов и rеоrрафов, которые изучи­ ли rрунты в районе плот1шы, терри­ '!lор ию затоп ления и орошения. Асу анская плотина сооружается по совет1жому проекту, которы й комиссия энспертов признала .11учшим из числа предложенных специалистами ССС Р, США, Анrлии и ФРГ. Нил-река жизни для 27 млн. жи­ те.,ей ОАР. Но зто капризная река. Годовой ее сток в среднем 95 им'. В период разлива она давала по.:�ям в среднем 15 им' воды, а иноrда в два раза меньше. В такие rоды наст упала зас�·ха, а с ней - rо.,од. Если сток Нила в половодье увеличивался вдвое, то ре1ш смывала десятки селений, rиб­ ли тысячи гектаров п ашни. Вскоре человек у пульта управле­ ния, нажав кнопк�-, будет реrулиро­ вать сток нильских вод из искусствен­ но г о озера. Сейчас земледельцы ОАР и с�·дана берут от реки 52 ".". воды. • Водохранилище позволит брать в 2,5 раза бо.,ьше. Площадь в<'Jзделываемых земе.,ь �·величится на одну треть . По мощности, равной 2100 тыс. 1'am, Асуа11ская гидроста11ция за ймет одно из первых мест в мире. 2500 им высоковольтных линий злектропере­ да чи понесут отсюда злектроэнерrию по всей стране. Строительство плотины начали в 1960r" а в мае 1964г. Нилбыл )'Же перекрыт. Река потекла по каналу, высеченному в скале, водохранилище стало заполняться. площадь его бу­ дет равна 2/3 поверхности Ладожского озера. День перекрытия Нила был праздни _ ком араб ского народа, всту­ пивше го в но11ый эта п культурного и хозяйственно го развития. 2:1
паша n.Jian@тa
1:�=: : :: ::::::·::::::1 с: ::::::::: :: ::::::::,] 3EM.JIЯ КАК D.JIAHETА И ЕЕ И30БРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ ПРЕДСТАВ.JIЕНИЯ ДРЕВНИХ НАРОДОВ О ЗЕМЛЕ Правильные сведения о Земле и ее форме появились не сраз.у, не в одно время и не в од­ ном месте. Однако, где именно, когда, у :какого народа они были наиболее правильными, вы­ яснить трудно. Уж очень мало сохранилось об этом до­ стоверных древних документов и материаль­ rых памятников. По преданию, древние индийцы представ­ ляли себе Землю в виде плоскости. Ценные исторические сведения о Земле и ее форме сохранились у древних народов, жив­ ших в бассейне рр. Тигра и Евфрата, дельте Нила и по берегам Средиземного моря (в Ма­ лой Азии и Южной Европе). До нашего вре­ мени дошли письменные документы из древ­ ней Вавилонии. Они имеют давность о:коло 6000 лет. Вавилоняне в свою очередь унаследова­ ли знания от еще более древних народов. 25
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ Вавил оняне представляли Землю в виде горы, на западном скл оне которой находится Вав илония . Они заметили , что к юг у от Вави­ лона - море , а на востоке расположены горы , че рез которые не решались перех одить . По­ этому им и казалось , что Вавилония распо­ ложена на западном скл оне «мировой» горы. Гора эта круглая , и окружена она морем, а на море , как опрокинутая чаша , опир ается тве рдое не бо - небесный мир . На небе , как и на Земле , есть суша , вода и воздух. Небесная суш а - это пояс созвездий Зодиака, как пло­ тина , протянувш аяся среди небесног о моря. По этому поясу суши движутся Солнце , Луна и пять планет . Под Землей находится бездн а - ад , куда спуск аются души умерших; ночью Солнце проходит через это подземелье от западног о края Земли к восточному , чтобы утром опять начать свой дневной путь по небу . Наблюдая заход Солнца за морской горизонт , люди ду- 11шл и, что оно уходит в 11юре и восходить долж­ но также из моря. В основе представлений древних вавилонян о Земле лежали, таким образом , наблюдения за явлениями природы . Однако ог р аниченность знаний не позволял а им правильно объяснять эти явления. Народы , жившие в Палестине , п редставл яли себе Землю ин аче , чем вавилоняне . Древние евреи жили на равнине , и Земля казалась им равниной , на которой кое-где возвыша­ ются горы . Особое место в мироздании ев­ реи отводили ветрам , которые приносят с со­ бой то дождь , то засуху. Обиталище ветров , по их мнению , находится в нижнем поясе неба так представляли се бе Зем лю дРевние вави ло ня не. 26 Земля по представлению древних г реко в. и отдел яет собой Землю от небесных вод : снег а, дождя и гр ада . Под Землей находятся воды , от которых кверху идут каналы, питаю­ щие моря и реки . Предст авления о форме все й Земли у древних евреев , по-види мому , не бы.тю. Известно , что финикияне , а также египтяне был и хорошими мореплавателями : даже на не больших кораблях они смело пуска­ лись в дальние плавания и открыв али новые земли. Очень многим география обязана эллинам , или древним грек ам. Этот немногочисленный народ, живший на юге Балканского и Апен­ нинского п-овов Европы , создал высокую куль­ туру. Самые древние известные нам предст ав­ ления греков о Земле встречаются в поэм ах , приписываемых Гомеру, «Одиссее» и «Илиаде» . Эти поэмы передавались из уст в уста, а позд­ нее, в VI в. до н. э., были записаны. Из этих произведений видно , что греки предст авл яли себе Землю в виде слегка выпуклого диск а, напоминающего щит воина. Сушу со всех сторон обтекает рек а Океан . Над Землей на­ ходится медный небосвод , по которому дви­ жется Солнце , поднимаясь ежедневно из вод Океана на востоке и погружаясь в них на западе . Один из греческих философов ,. по имени Фалес (VI в. до н. э.), предст авл ял Вселенную в виде жидк ой массы , внутри которой нахо­ дится большой пузырь , имеющий форму по­ лушария . Вогнутая поверхность этого пузыря - не ­ бесный свод , а на нижней, плос кой поверхности, наподобие пробки, плавает плоск ая Земля. Нетрудно дог адат ься, что представление о Земле как о пл авающем оС'Грове Фалес осно-
вывал на том факте , что Греция расположена на многочисленных островах . Грек Анаксимандр (VI в. до н. э.) предст ав­ лял Землю в виде отрезк а кодонны или ци­ линдра, на одном из двух оснований которого мы живем. Середину земли занимает суша в виде большого круглого острова - Ойку­ мены (т . е. населенной Земли) . Ее окружает океан. Внутри Ойкумены находится морской бассейн , делящий ее на две приблизительно равные части : Европу и Азию . Греция же расположена в це нтре Европы, а город ).];ель­ фы - в центре Греции («пуп Землю>). Восход Солнца и других светил на восточ­ ной стороне неба, после того как они скрылись за горизонт ом на западе , Анаксимандр объ­ яснял движением их по кругу . Видимый нами небесный свод составляет , по его мнению , половину шара, другое полуша­ рие находится под нашими ногами . Анакси­ мандр считал , что Земля - це нтр Вселенной . Последов атели другого греческого учено­ го - Пифагора - пошли дальше : они призна­ вали , что Земля - шар . Шаровидн ая форма приписывалась ими не только Земле, но и другим пл анетам. Знаменитый ученый древности Аристотел ь (IV в. до н. э .) не только принял учение о ша­ рообразности Земли, но и первый научно доказал это . Аристотель считал , что если бы Земля не имела формы шара, то тень , которую она отбрасывает на Луну прп ее затмениях , не был а бы ограничена дугой окружности . Новым этапом в развитии науки древних греков было учение выдающегося астронома древне го мира Аристарха Самосского (ко­ нец IV - первая половина 111 в. до н. э.). КАК В ПЕРВЫЕ ИЗМЕРИЛИ ОКРУЖНОСТЬ ЗЕМЛ И Картина мира по представлению древних египтян: внизу - Земля, над ней - богиня неба, слева и справа - корабль бога Солнца, показывающий путь Солнца по небу (от восхода до заката). Он высказал мысль, что не Солнце вместе с планетами движется вокруг Земли , а Земля и все пл анеты вращаются вокруг Солнца. Однако он не мог научно обосновать свою мысль; прошло около 1700 лет , прежде чем это удалось сдел ать гениальному польскому ученому Копернику (см. т. 2 ДЭ) . Древние греки пытались даже определить разме р Земли . Знаменитый писатель древности Аристофан (вторая половина V - начало IV в. до н. э.) в своей комедии «Облака» говорил о попытках определить величину Земли. Пер­ вое довольно точное измерение величины зем­ ного шара, послужившее основанием матема­ тической географии , произвел Эратосфен Ки­ ренский (11 в. до н. э.) - древнегреческий ма­ тематик , астроном и географ . Он , как и Ари­ стотель , считал , что Земля имеет форму шара. • КАК ВПЕРВЫЕ ИЗМЕРИЛИ ОКРУЖНОСТЬ ЗЕМЛИ Совершая путешествия из г. Александрии на юг , в г. Сиену (теперь Асуан) , люди заме­ чали , что там летом в тот де нь , когда солнце бывает всего выше на небе (день летнего солнце­ стояния - 21 или 22 июня) , в полдень оно освещает дно глубоких колодцев , т. е. бывает как раз над голов ой, в зените . Вертикально стоящие столбы в этот момент не дают тени . В Александрии же и в этот день солнце в пол- день не доходит до зенита, не освещает дна колодцев , предметы дают тень . Эратосфен измерил , насколько полуденное солнце в Александрии отклонено от зенита, и получил величину, равную 7° 12', что состав­ ляет 1/50 окружности. Это ему удалось сдел ать при помощи прибора, называемого скафисом. Скафис представлял собой чашу в форме по­ лушария . В центре ее отвесно укреплялась 27
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕБ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ 1 1 1 1 ftЛf КСАН�д�Р.и.я_,.""��с. и.�.н.�. 1 1 1 1 1 1 1 Слев а - определение высоты солнца ш:афисом. Н центре - схема направления солнечных лу­ •1ей: в Сиене они падают вертикалы!о, в Алек­ сющр1111 - под углом в 7'12'. Справа - на ­ правление солнечного луча в С11ене в момент летнего солнцестояния. 1 1 1 1 7°12' *\ \ \ \ скафис - древний при бор для определения высоты с олнца над гори зо нто м (в разреаеJ. 28 игла. Тень от иглы падала на внутреннюю поверхность скафиса. ;Для измерения откJ1u­ нения солнца от зенита (в градусах) на выут­ ренней поверхности СI<афиса проводились окружности , помеченные цифрами. Если, на­ пример, тень доходила до окружности, поме­ ченной цифрой 50 , солнце стояло на 50° ниже зенита. Построив чертеж , Эратосфен совершенно правильно заключил, что Александрия отстоит от Сиены на 1/50 окружности Земли. Чтобы узнать окружность Земли , оставалось измерить расстояние между Александрией и Сиеной и умножить его на 50 . Это расстояние было определено по числу дней , которое тратили 1\а­ раваны верблюдов на переход между городами. В единицах того времени оно равнялось 5 тыс. стадий. Если 1/50 окружности Земли равняется 5000 стадий, то вся окружность Земли равна 5000 Х 50 = 250 ООО стадий. В переводе на нашп меры это расстояние приблизительно равно 39 500 км. Зная длину окружности, можно вычислить 11 величину радиуса Земли. Радиус всякой окружности в 6,283 раза меньше ее длины. Поэтому средний радиус Зем­ ли , по Эратосфену, оказался равным круглому числу - 6290 км, а диаметр - 12 580 км. Тю.; Эратосфен нашел приблизительно размеры Земли, близкие I\ тем , которые определены точными приборами в наше время.
КАК: УТОЧНЯЛИСЬ ЗНАНИЯ О ФОРМЕ И ВЕЛИЧИНЕ ЗЕМЛИ КАК УТОЧНЯЛИСЬ ЗНАНИЯ О ФОРМЕ И ВЕ.)JИЧИНЕ ЗЕМЛИ После Эратосфена Киренского (см. стр. 27) на протяжении многях столетий никто из ученых не пытался вновь измерить земную 01>ружность. В XVII в. был изобретен надеж­ ный способ измерения больших расстояний на поверхности Земли - способ триангуляции (ш1званный так от латинского слова «триангу­ люм» - треугольник). Этот способ удобен тем, что встречающиеся на пути препятствия - леса , реки, болота и т. п. - не мешают точному измерению больших расстояний. Измерение производится следующим образом: непосред­ ственно на поверхности Земли очень точно измеряют расстояние между двумя близко расположенными точн:ами А и В, из которых видны удаленные высо1ше предметы - холмы, башни , колокольни и т. п. Если из А и В через зрительную трубу можно разглядеть предмет, находящийся в точке С, то нетрудно измерить в точке А угол между направлениями АВ и АС, а в точкеВ-угол междуВАиВС. После этого по измеренной стороне АВ и двум углам при вершинах А и В можно построить треугольник АВС и, следовательно, найти длины сторон АС и ВС, т. е . расстояния от А до С и от В до С. Такое построение можно выполнить на бумаге, уменьшив все размеры в несколько раз или с помощью вычисления по правилам тригонометрии. Зная расстояние от В до С и наводя из этих точек зрительную трубу измерительного инструмента (теодолита) на предмет в каI\ОЙ-либо новой точке D, тем же Если нам Н)'Жно измер11ть расстояние от А до D (пр11 зтом точ1<у D 11е в11д110 11з точк11 А), то мы измеряем базис АВ 11 в треуголь1111ке АВС измеряем углы, пр11- легиющ11е к бизису (а 11 �). По одиой сто- - ро11е и пр11легиющ11м к нeir двум углам определяем расстояние А С и ВС. Д11лее 11з точк11 с мы с помощью зрительной трубы пзмерительного 11нструме11ти находим точку D, видимую llЗ точки с 11 TOЧKll в. В треугольнике CDB нам известна сторо­ на ('В. Остается измерить прилегающие к ней углы, а зnтем определить расстоя­ ние DB. Зная расстояния DB 11 АВ 11 угол между llтпми л11ниям11, можно оп- �� �--" ределить расстояние от А до D. путем измеряют расстояния от В до D и от С до D. Продолжая мзмерения, как бы покры­ вают часть поверхности Земли сетью треуголь­ ников: АВС, BCD и т. д. В каждом из них можно последовательно определить все стороны и углы (см. рис.) . После того как измерена сторона АВ первого треугольника (базис) , все дело сводится I\ измерению углов между двумя направлениями. Построив сеть треугольнИI\Ов , можно вычисJ1ить по правилам тригонометрии расстояние от вершины одного треугольника до вершины любого другого, как бы далеко друг от др'Уга они ни находились. Так решается вопрос об измерении больши . х расстояний на поверхности Земли. Практическое применение способа триангуляции -дело далеко не простое. Эту работу могут выполнять только опытные наблюдатели, вооруженные очень точными угло­ мерными инструментами. Обычно для наблю­ дений приходится сооружать специальные вышки. Работы такого рода поручаются особым экспедициям , которые продолжаются по не­ скольку месяцев и даже лет. Способ триангуляции помог ученым уточ­ нить знания о форме и величине Земли. Про­ изошло это при следующих обстоятельствах. Знаменитый английский ученый Ньютон (1643-1727) высказал мнение , что Земля не может иметь форму точного шара , потому что она вращается вокруг своей оси. Все частицы Земли находятся под влиянием центробежной силы (силы инерции), которая особенно велика 29
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ Е D с Схема триангул яции: AR-базис; RE- измеряемое рассто- яние. у :экватора и отсутствует у полюсов . Центробежная сила у :экватора действу­ ет против силы тяжести и осл абляет ее . Равновесие между силой тяжести и центробежной силой было достигнуто тогда, когда 3емной шар у :экватора «ра3дулся» , а у полюсов «сплющился» и постепен­ но приобрел форму ман­ дарина , или , выражаясь научным Я3ыком , сфероида . Интересное открытие , сдел анное в то же время , подтвердило пред­ положение Ньютона. В 1672 г. один францу3ский астроном уста­ новил , что если точные часы переве3ти И3 Парижа в Rайенну ( в Южной Америке , вбли3и :экватора) , то они начинmот · · отст авать н а 2,5 минуты в сутки . Это отст ав ание происходит потому , что маятник часов около :экватора качается медл еннее . Стало очевидно , что сила тяжести , которая 3аставляет маятник качаться , в Rайенне меньше , чем в Париже . Ньютон объяснил :это тем , что на :экваторе поверхность Земли находится дальше от ее центра, чем в Париже . Францу3ская академия наук решил а про­ верить правильность рассуждений Н ьютона. Если Земля имеет форму мандарина, то дуга меридиана ра3мером в 1° должна удлиняться при приближении к полюсам. Оставалось при помощи триангуляции и3 мерить длину дуги в 1° на ра3ном расстоянии от :экватора. И3ме­ рить дугу на севере и на юге Франции пору­ чили директору Парижской обсерв атории Джо­ ванни Rассини . Однако южная дуга у него получил ась длиннее северной . Rа3алось , что Ньютон не прав : Земля не сплюснут а, как мандарин , а вытянута подобно лимону . Но Ньютон не отка3ался от своих выводов и уверял , что Rассини ошибся при и3мерениях. Между сторонниками теории «манд арина» и «лимон а>> ра3горелся ученый спор , который длился 50 лет . После смерти Джованни Rас­ сини его сын Жак , также директор Парижской обсерватории , чтобы 3ащит ить мнение своего отца, написал книгу, где дока3ыв ал , что по 3аконам механики Земля должна быть вытя­ нута , как лимон . Чтобы окончательно решить :этот спор , Францу3ск ая ак адемия наук сна­ рядила в 1735 г. одну :экспедицию к :эква­ тору , другую - к се верному полярному кругу. 30 Южная :экспедиция проводил а и3 мерения в Перу . Для и3111ерения была выбрана дуга меридиана дл иной около 3° (330 км) . Она пересек ала :экватор и проходил а чере3 ряд горных долин и высочайших горных хребтов Америки . Работа :экспедиции продолжалась восемь лет и был а сопряжена с бол ьшими трудностями и опасностями . Однако ученые выполни.т1 и свою 3адачу : градус меридиана у экватора был и3 мерен с очень большой точностью. Северная :экспедиция работала в Jl апл андии (так до начал а ХХ в. на3ывалась северная часть Ск андинавского и 3ападная часть Коль­ ского п-ов ов) . После сравнения ре3ультатов работы :экс- ,педиций выяснилось , что полярный градус длиннее :экваториального. Следовательно , Rас­ сини действительно ошибался, а Ньютон был прав , утверждая , что Земля имеет форму ман­ дарина. Так кончился :этот 3атянувшийся спор , и ученые при3нали правильность утверждений Ньютона. В наше время существует особая наука - геодезия, которая3ани11 1 ается определе­ нием величины Земл и при помощи точнейших и3мерений ее поверхности . Данные :этих и3ме­ рений по3волили достаточно точно определить действительную фигуру Земли . Геоде3ические работы по и3мерению Земли проводились и проводятся в ра3личных стра­ нах . Такие работы выполнены и в нашей стране. Еще в прошлом веке русскими геоде­ зистами была продел ана очень точная работа по и3мерению «русско-ск андин авской дуги мериди ана» протяжением более 25° , т. е . длиной почти в 3 тыс . км. Ее назвали «дугой Струве» в честь основателя Пулковской обсер­ ватории (под Ленинг радом) Василия Яковле­ вича Струве, который задумал :эту огромную работу и руководил ею . Градусные И3 мерения имеют большое пр ак­ тическое 3начение прежде всего для составле­ ния точных карт . Как на карте , так и на глобусе вы видите сеть меридианов - кругов , идущих чере3 полюсы , и параллелей - кругов, параллельных плоскости 3емного :экватора. Карта Земли не могл а быть составлена бе3 длительной и кропотливой работы геоде3ис­ тов , определ явших шаг 3а шагом на протяже­ нии многих лет положение ра3ных мест на 3ем­ ной поверхности и 3атем наносивших полу­ ченные ре3ультаты на сеть мериди анов и па­ раллелей. Чтобы иметь точные карты , требо­ валось 3нать действительную форму Земли
ЗЕМЛЯ - ОДНА ИЗ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ Результаты измерений Струве и его сотруд­ ников оказал ись очень важным вкладом в эту работу . Впоследствии другие геодезисты с большой точностью измерили дл ины дуг меридианов и параллелей в разных местах земной поверх­ ности . По этим дуг ам при помощи вычислений удалось определить дл ину поперечников Земли в пл оскости экватора (экваториальный диаметр) и в напр авлении земной оси (полярный диа­ метр). Оказалось, что экваториальный диаметр длиннее полярного примерно на 42,8 1\М. Это еще раз подтвердило , что Земля сжата с по­ люсов . По последним данным советских уче­ ных , пол ярная ось на 1/298 3 короче эквато- риальной . ' Допустим, мы хотели бы изобразить откло­ нение формы Земли от шара на глобусе с по­ перечником в 1 м. Если шар по экватору имеет поперечник точно 1 м, то его полярная ось дол жна быть всего лишь на 3,35 мм короче ! Это столь малая величина, что на глаз ее нельзя обнаружить . Форма Земли , таким образом , очень мало отличается от шара. Можно подумать , что неровности земной поверхности, и особенно горные вершины , вы- сочайшая из которых Джомолунгма (Эверест) достигает почти 9 l'iМ, должны сильно иск ажать форму Земли . Однако это не так . В масштабе глобуса диаметром в 1 м девятикил ометровая гора изобразится в виде прилипшей к нему песчинки диаметром около 3/4 мм. Разве только на ощупь , да и то с трудом , можно обнаружить этот выступ . А с той выс оты , на которой летают наши корабли-спутники , его можно различить разве по черному пятнышку тени , отбрасываемой им при низком стоянии Солнца. В наше время размеры и форма Земли очень точно определены советсними учеными Ф. Н. Красовским, А. А. Изотовым и др . Вот числа, показывающие размер земного шара по измерениям этих ученых : дл ина эква­ ториального диаметра - 12 756 ,5 км, дл ина полярного диаметра - 12 713 ,7 км. Изучение пути , пройденн ого искусствен­ ными спутниками Земли , позволит определить величину силы тяжести в разных мест ах над поверхностью земного шара с такой точностью , которой нел ьзя было достигнуть никаким дру­ гим способом . Это в свою очередь позволит внести дальнейшее уточнение в наши знания о размерах и форме Земли. • ЗЕМ.JI.Я - ОДНА ИЗ П.JIAHET СО.JIНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ М ЕСТО ЗЕМ.JIИ В СО.JIП ЕЧПОЙ СИСТЕМ Е Велика наша Земля . Многообразна ее при­ рода , несметны бог атства ее недр . И вместе с тем огромная Земля - лишь одна из планет , обращающихся вокруг Солнца . Солнце по сравнению с Землей - гигант­ ский раскаленный шар . Его поперечник в 109 раз бол ьше поперечника Земли, а объем в 1301 тыс . раз превышает объем земного шара . Среднее расстояние от Земли до Солнца 149 500 тыс . 1'iМ ( приближенно) . Поэтому Солнце пред­ ставляется на не бе в виде небольшого диска . Солнце излучает в мировое простр анство очень �ного света и тепла. Только ничтожную часть этого тепл а и света - менее одной двух­ миллиардной доли - получает Земля. Но и этого вполне достаточно, чт обы освещать и согревать Землю и все живущее на ней в тече­ ние мцллиардов лет . Все тел а в природе обладают свойством притягивать друг друга. Это св ойство тел называется «тяготением» . Чем больше масса тел а (т . е. чем больше в нем заключено веще­ ства) , тем больше и присущая ему сил а при­ тяжения . Масса Земли очень велика - она состав­ ляет шесть секстиллионов тонн . Могучая сил а земного притяжения уде р­ жив ает все находящееся на Земле . В наше вре­ мя гигантские успехи науки и техники впервые позволили преодолеть земное притяжение и запустить в мировое пространство искусст­ венные спутники Земли и космические корабл и. Масса Солнца в 333 тыс . раз больше массы Земли. Сил а притяжения Солнца так велик а, что подчиняет себе все пл анеты , заставляет их двигаться , или, как говорят , обращаться , вокруг Солнца . Планеты - это «вечные спут, никш> Солнца . Вокруг Солнца обращаются девять пл анет и среди них - Земля. 3:1
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ 'Oy. . \t\_ ЛУНЫ -- - ---- о((,, ,,,, ,,...,. . -.. .. .. ... .. ... / / / ' , ' ' /• � МЕРКУРИЙ 1 • ,. ВЕНЕРА 1 1 САТУРН 1 1 1 1 • 1 1 ЗЕМЛЯ •1 1 1 1 • УРАН 1 1 1 1 МАРС· •1 1 1 \ НЕПТУН / \ '8 / / ." / / ЮПИТЕР ПЛУТОН .. .. _________ ,, ,... ., ,,.. солнuЕ Сра внительные ра:� меры С о лнца, Земли и дРУГИХ планет. Ближе всех к Солнцу (в среднем на рас­ �тоянии 58 млн. км) обращается планета Меркурий.Она значительно меньше Зем­ .ли. На Меркурии нет атмосферы - значит , не может быть и жизни; у Меркурия всегда обра ­ щена к Солнцу одна и та же половина. Мерку­ рий очень трудно наблюдать с Земли , чаще всего он теряется в лучах Солнца. Дальше Меркурия (в среднем на расстоянии 108 млн. км от Солнца) обращается планета Венера-самое яркое светило на небе после Солнца и Луны. По размерам и массе Венера почти равна Земле. Венера окружена воздушной атмосферой. Плотные облака скры­ вают от нас ее поверхность. Третья планета - это наша Земля. За ней , на расстоянии 228 млн. км от Солнца , обращается планета М а р с. Эта планета зна­ чительно меньше Земли , но больше Меркурия. Марс окружен атмосферой , но менее плотной , чем атмосфера Земли. Прозрачность атмосфе­ ры Марса позволила астрономам многое узнать об устройстве его поверхности и выяснить, что на Марсе очень суровый климат. В насто­ ящее время ученые обсуждают вопрос , могут ли существовать на Марсе некоторые виды растений. Есть ли жизнь на Марсе и на Ве­ нере - это один из волнующих вопросов науки. Выяснить его позволят, вероятно, поле- 32 ты человека на эти планеты. Наверно , такие полеты осуществятся еще в нашем веке. Гораздо дальше от Солнца (в 5 раз дальше , чем Земля) обращается планета Ю п и тер. Это самая большая из планет солнечной си­ стемы , по объему в 1312 раз больше Земли. Несколько меньше Юпитера следующая за нимпланета-Сатурн(в9раздальшеот Солнца , чем Земля). Далее идут две планеты: Уран (в 19 раз дальше от Солнца, чем Земля) и Н е птун (в 30 раз дальше). Обе они меньше Сатурна , но гораздо больше Земли. Эти четыре планеты называют «плане­ тами-гигантами)). Они окружены обширными атмосферами из ядовитых газов. На этих плане­ тах господствует холод (температура 150 -220° ниже нуля) , и понятно , что не приходится говорить о возможности жизни на них. И, наконец , очень далеко (в 40 раз дальше , чем Земля от Солнца) обращается вокруг Солнцаещеоднапланета-Плутон,опри­ роде которой еще очень мало известно. Есть ли планеты еще более далекие , чем Плутон , или солнечная система «заканчивает­ сю> Плутоном , мы пока не знаем. В солнечной системе имеется еще множество малых планет (большинство из них обращается вокруг Солнца между Марсом и Юпитером). Вокруг многих больших планет обращаются их спутники , подобные Луне - спутнику Земли (например , у Юпитера известно 12 спут­ ников). Между планетами странствуют , тоже подчиняясь солнечному притяжению , комюы. Солнце - одна из звезд , самая близкая к нам. Ближайшая после Солнца звезда отстоит от Земли на 40 триллионов километров. Све­ товой луч (пробегающий в секунду 300 тыс. км) идет от ближайшей к Земле звезды 4 1/3 го­ да , тогда как от Солнца он приходит за 8 минут, а от Луны за 1 ,4 секунды. Звезды отличаются гораздо большим мно­ гообразием , чем планеты солнечной системы. Есть звезды во много раз больше и массивнее Солнца и звезды меньше его. Известны звезды , излучающие гораздо больше тепла и света , чем Солнце , и звезды сравнительно «холодные>i. Несомненно , что вокруг многих звезд обра­ щаются планеты , что на некоторых из планеr существует жизнь. Но даже в самые мощные современные телескопы нельзя обнаружить планеты у близких звезд. В ясную ночь на небе видна широкая по­ лоса Млечного Пути. Это - огромное множест­ во звезд , не различимых простым глазом в от­ дельности из-за удаленности. Млечный Путь и
ЗЕМЛЯ - ОДНА ИЗ ПЛАНЕТ СОJIНЕЧНОИ СИСТЕМЫ все другие звезды , видимые на небе , образуют нашу Гал а к т и к у - огромную звездную сис­ тему . В ней свыше 150 млрд. звезд , и Солнце­ толыш одна из ни х. Солнце (а вместе с ним Земля и другие планеты) находится не в цент­ ре Галактики , а ближе к ее границе. Через всю нашу звездную систему луч света прохо­ дит приблизител ьно за 100 тыс . лет . В сильные .rелескопы на небе можно уви­ деть очень мелкие туманные пятна. Это - звездные системы , подобные нашей Галактике , некоторые намного больше ее . Отстоят они от Земли так далеко , что свет от них доходпт до нас за мюш ионы , сотни миллионов и даже миллиарды лет . Еще в глубокой древности люди созерцали звездное небо . Уже тогда это был о не простое любов ание величественной картиной неба. На небе подмечались изменения , которые тесно связаны с явлениями , происходящими на Земле. Солнце каждое утро восходит над горизон­ том , подним ается над ним , достигая наиболь­ шей высоты в полдень , а зате111 идет к зака­ ту. Так повторяется каждые сутки. Солнце взошл о - и начался день . Солнце зашл о - кончился день , началась ночь. С давних пор было замечено, что большая часть звезд каждый вечер появляется на во­ сточн ой части неба , поднимается над горизон­ том , достигая наибольшей высоты над ним в южной части неба , и пото111 заходит в запад­ ной части горизонта. В следующий вечер каж­ дая звезда вновь восходит в той же точке неба, что и накануне . Нужны былн , однако , долгие и системати­ ческие · наблюдения неба (они велись уже в глубокой древности) , чтобы подметить , что Солнце изо дня в день , из месяца в месяц перемещается по небу , совершая по нему пол­ ный круг приблизительно за 365 1/4 суток , т. е. за то время , когда на Земле происходит смена времен года. При этом Солнце каждый раз дви­ жется по небу по одному и тому же пути , мимо одних и тех же звезд . Если в тот или иной мо­ мент данного года Сол нце на ходится вблизи таких-то звезд , то так было в это же время го­ да мног о лет назад, так будет и через много лет . Луна появляется в виде узенького серпа, потом «растет» , достигает полнолуния и умень­ шается вновь до серпа, затем в новол уние де­ лается невидимой . И все это происходит за 29 суток . Издавна были замечены «блуждающие» све­ тил а - планеты, которые перемещаются по небу . У людей скл адывалось мнение , что Зем- 3д.э.т.1 ля неподвижна, а вокруг нее ежесуточно обра­ щается весь небесный свод с бесчисленными звездами . Солнце совершает вокруг Земли сложное движение - суточное , вместе с не­ бесным сводом, и годичное , перемещаясь среди звезд. Луна обращается вокруг Земли за 29 суток , а планеты в разные сроки. Ошибочное предст авление , что Земл я по­ коится в центре Вселенной, а небесные тела созданы только для того, чтобы освещать и согревать Землю, поддерживалось рею\'ц ионным учением церкви . ДВИЖЕНИЕ И ОБРАЩЕНИЕ ЗЕМ.JIИ В XVI в. великий польс1ш й ученый Ко­ перник опроверг ложное мнение о неподвиж­ ности Земли и ее центральном положении во Вселенной. Он ДОI{азал , что Земля - одна из пл анет , обращающихся вокруг Солнца. Одно­ временно она вращается вокруг своей оси . В основе открытия Коперника было правиль­ ное убеждение , что не всегда видимые дви­ жения тел являются их действительным дви­ жением. Когда, например , корабль пл авно отходит от берег а, то тем , кто находится на нем , кажется , что движется не судно , а берег . Так же всем нам на Земле кажется, чт о Земля неподвижна, а Солнце и весь небесный свод движутся вокруг Земли. Но когда было установлено , что Земля движется вонруг Солнца и вращается :r�округ своей оси , то на­ блюдаемые движения небесных светил полу­ чили правильное объяснение . Ежедневный: ВQСХОД Солнца на восто1{ е и заход его на западе объясняются тем , что сама Земля вместе с нами ежесуточно вращается с запада на восто к навстречу Солнцу. Годичное движение Солнца по небу - это отражение движения Земл и вокруг Солнца. Видимые дв ижения пл анет - это не 1ш жу­ щиеся , а действительные их движения, но обращаются они не во1{ руг Земли , а вокруг Солнца. И только в отношении Луны ОI{аза­ лось , что она действительно движется вокруг Земли и является ее спутни1\ом. Земля совер­ шает за 23 часа 56 минут 4 , 1 секунды полный оборот вокруг своей оси. Земная ос ь - это прямая линия, вокруг которой вращается ЗемJiя. Он а пересекается с поверхностью Земли в двух точках , называемых полюсами (Северным и Юж­ ным). Время полного оборота Земли вокруг ее оси и есть суТI\И . 33
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ Земля сплюснута у полюсов (см . стр . 30). Такая форма Земли - одно из доказател ьств вращения ее вокруг оси . Наблюдая кажущее ся суточное вращение звездного не ба, можно заметить , что оно Ка}\ бы происходит вокруг не которой оси , которую назвали о с ь ю мир а. Она пе ресекает не бес­ ный свод (небесную сферу) в двух точ ках, кото­ рые называютсяСеверньiм и Южным полюс а ми мира. Севе рный полюс мира находится около Полярной зве зды . Если мы мысленно пе ренесемся в южное полушарие , то там на небесной сфере найдем Южный полюс мира . Плоскость, перпендикулярная оси мира и проходящая через глаз набл юдател я, называется плос1< остью не б есного эквато­ р а. Пе ресечение этой плоскости с не бесной сферой дает линию не бесного экватора . Нетруд­ но заметить , что звезды , расположенные около полюсов мира, движутся по не большим окруж­ ностям; че м ближе к небесному экватору, тем больше их путь по небу . Это кажущееся движение звезд есть отражение враще ния Зе мли вокруг своей оси . При ежесуточных движениях звезды нш< ог­ да не мен яют своего распол ожения . (Более подробно об этом можно прочитать во 2 т. ДЭ) . Знание не бесной сферы имеет большое зна­ чение дл я ге ографической науки. Оно дает воз!\ю жность оп ределять точное положение на зе мном шаре любой точки , т. е. широту и дол­ готу ме ста . Если путешеств овать в се ве рном полуша­ рии Земли в направлении с севера на юг, то Полярная звезда (а с не й и полюс мира) оl'\а­ зывается все ближе к гори зонту . Так было установлено , что высота Полярной звезды над горизонтом, выраженная в угловых ме рах-гра­ дуса х и минутах,- это ге ографическая широта .данного ме ста на Земле . Определение долготы того или иного ме ста 34 Схем а движения Земли вокруг Солнца и сме ны врем ен года. на Земле сложнее , но и оно основано на н аблю­ дениях небесных светил . Земля движется вокруг Солнц а не по кру­ гу, а по замкнутой кривой - эллипсу, 1юто­ рый мало отличается от круга . Эллипс , по которому движется Земл я ВОI<руг Солнца, называется о р бито й Земли. У эл­ липса есть центр , где пересекаются бо.'lьшая и малая оси . На большой оси по обе стороны от центра , на равном расстоянии от него находятся особые точки , так называемые фо кусы. В од­ ном из них расположено Солнце , поэтому рассто­ яние от Земли до Солнца постоянно меняется . Земля ближе к Солнцу· в начале января , а да.'lь­ ше от него-в начале июля . Если бы при движе­ нии Земли ее ось был а бы расположена под прямым углом к орбите , а пл оскость эква­ тора совпадала бы с п.'lоскостью орбиты , то солнечные лучи освещали и согревали бы Землю одинаково в течение всего года. Правда , по поверхности Земли они расп ределялись бы неравномерно . Как и теперь , на экваторе было бы жарко , а че м ближе к полюсам , тем холод­ нее . Но в каждой местности те мпература оста­ валасьбы круглыйгоднеизменной- не было бы ни зимы, ни лета, ни весны, ни осени , а день и ночь имели бы круглый год один аковую продолжител ьность. В де йствител ьности эквато р Земли на:�шо­ нен к ее орбите на 23°27'. Поэтому солнечные лучи в тече ние года по-разному освещают севе р­ ное и южное полушария . На Земле из-за не р ав­ номерности освещения и нагревания ее солн­ це м происходят се зонные изменения погоды , которые мы называем сменой времен года. Но одни и те же времена года в северном и южном полушариях наступают в разные ка­ лендарные сроки . В се ве рном полушарии астрономы считают началом лета 22 июня , потому что это самый дл инный де нь в этом полушарии . В это время
ЗЕМЛЯ - ОДНА ИЗ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ земная ось распол ожена таким образом, что северное полушарие наклонено к Солнцу , а юж­ ное - от Солнца . При таком положении Земли в наибольшей степени освещается и согре­ вается ее северное полуша рие . Южное полуша­ рие «обижено» Солнцем: там 22 июня - нач ало зимы. И в те самые дни, когда мы, жители северного полушария , больше всего избало­ в аны солнечным: светом: и теплом, из далекой Антарктиды приходят известия: о морозах, до­ стигающих 70° , а иногда и более 80°. Совсем противоположная картина наблю­ дается спустя полгода -22 декабря . В это время Земля, двигаясь по своей орбите , будет нахо­ диться в точке , противопол ожной той , в кото­ рой она .была 22 июня. Теперь южное полуша­ рие будет в н а ибольшей степени освещаться Солнцем и получит больше тепла и света . В южном полушарии 22 декабря начинается лето, а в северном - зима. в· северном полушарии 22 ИЮНЯ - самый дл инный день и самая короткая ночь, в юж­ ном - самый короткий день . 22 декабря , наобо­ рот ,- самый корот1шй день в северном полу­ ш а рии и самый длинный в южном. В течение год а в каждом из обоих полуша­ рий зимой и весной постепенно увеличивается де нь и уменьшается ночь , а летом и осенью - уменьшается день и увеличивается ночь . Длина дня зависит от широты места . R северу от по­ лярного круга до полюса Солнце летом не опу­ ск ается за горизонт . По направлению к эква­ тору длина дня уменьшается. Зимой наблю­ дается обратная картина : за полярным кругом Солнце не восходит и н очь уменьшается по на­ правлению к экватору . Два р аза в год - 21 м арт а (начало астрономических весны в север­ ном и осени в южном полушарии) и 23 сентября (нач ало астрономических осени в северном и вес­ ны в южном полушарии) - Земля занимает такое положение , когда ее северное и южное полуша­ рия освещаются одинаково . В эти дни в обоих полушариях день и ночь дл ятся по 12 часов . Эти дни поэтому и называются днями весеннего и о сеннего равноденствия . Таким образом, благодаря движению Земли вокру г Солнца и неизменному наклону земной оси к плоскости ее орбиты происходит смена времен года. Этим же объясняется изменение величины дня и ночи в течение года на разных широтах . Так как солнечные лучи согревают и осве­ щают Землю неравномерно , то на Земле не может быть единого климата, а есть несколько климатических поясов (см. стр . 223). 3* ---- ---- �-- ---- -- : о ' \ 66,°6 ,' ',_ _'----�----------------�:.,/ � · � Прп д вижении Земли вокруг Солнца земная ось наклонена к ПЛОСIШСТИ своего п ут11 llOД одним углом. Вокруг Северного и Южного полюсов рас­ полагаются холодные пояса . Границы их - воображаемые линии , проходящие вокруг Земли на 66 °, 5 от экватора. Эти линии назы­ ваются полярными кругами-се­ верным и южным . Воображаемая линия , проходящая ВОI\ руг Земли и отделяющая жаркий пояс от умерен­ ного пояса северного полушария , называется северным т ропи к ом, а такая же линия в юж­ ном полушарии - южным троп и к о �1 . Оба тропика расположены на расстоянии 23°30' от экватора . *** А не может ли так случиться, что вдруг орби­ та Земли изменится и условия освещения и нагревания нашей планеты станут иными , так и­ · ми , что жизнь на ней будет невозможна ? Нет, это не произойдет . Ведь Земля и другие пла­ �а:еты существуют уже нескол ыю миллиардов лет и движутся по своим орбитам . Эти орбиты , как говорят астрономы , устойчивы , и в солнечной си­ стеме нет та ких сил , которые могли бы «сдвинутм планеты с их орбит . Выг одн о ли расположена Земля в солнеч­ ной системе и выигрываем ли мы от тог о, что живем н а Земле , а не на какой-либо другой планете? Чтобы ответить на этот вопрос , надо вспом­ нить , что для жизни необходимы свет и тепло , которые пл анеты получают от Солнца. И по­ нятно, что, чем дальше планета от Солнц а, тем меньше этих благ она получает от него. Мы знаем , что н а одной стороне Меркурия такая высокая температура, что никакие живые существа не выдержат этого жара, а на другой стороне очень низкая температура. На далеких 33
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ пл анетах , начиная с Юпитера, слиш.к·ом хо­ лодно и слишком мало света, чтобы там могла существовать жизнь . Только три планеты - Венера, 3емля и Марс - находятся на таких расстояниях от Солнца , при :которых получают от него достаточно света и тепл а. Но свет и тепло - это еще не все. Для жизнп нужна атмосфера без излиш:ка вредных газов , с достаточным содержанием :кисл орода , нужн а вода , :которая в большом :количестве входпт в состав живых орг анизмов . На 3емле все это ость . В разреженной атмосфере Марса не обнаружено нислорода и нет призна:ков , что на пл анете есть вода в жид1�0111 состоянии . Венеру о:кружает плотная атмосфера , но мы не знаем, из :ка:ких газов состоят ее нижние слои и что дел ается на ее поверхности , а сле­ довательно , не знаем , может ли там существо, вать жизнь . Та:ким образом , в солнечной сие- теме 3емля занимает очень выгодное положение и имеет , :как говорят , оптимальные (наилуч­ шие) условия для развития жизни . Выгодное ли для земных обитателей поло­ жение занимает Солнце в нашей звездной системе (Гала:кти:ке)? О:казывается , что это положение не имеет для нас значения . "Усл о­ вия жизни на 3емле завпсят от Солнца и совсем не зависят от других звезд. И если бы могло так случиться , что Солнце со своими плане­ тами ушло из нашей звездной системы , то на 3емле ничег о не изменилось бы . Наша 3е11шя как бы песчинка в миров ом простр анстве . Но она занимает во Вселенной свое место. Она существует и будет существо­ вать мшшиарды лет . 3емля - родина и оби­ тель человечества, и поэтому первейшая за­ дача люден - изучать свою планету и ис­ пользовать ее бог атства для своего прогресса. • ТОIIОГРАФИЧЕСКИЙ ПJIAH!I КАРТА И ГЛОБУС ЧТО ТАКО Е ТОПОГРАФИЧЕСКИЙ П.JIAll И RAPTА Люди давно научились изображать терри­ ториюнаподробномплане и карте. Эти изображения показывают местность не так , как мы ее видим в природе и на фотогра­ фии , т. е. не в перспе:ктиве. Мы види111 разве­ систое дерево, пестрые цветы на лугу , озеро с белыми кувшинками и стайкой плавающих уток и т. д. Наш глаз видит , а объектив фото­ а ппарата отображает предметы , находящиеся на переднем плане , :крупными , а дальние предметы - мел:кими . Не то на плане и на :карте. На них все это изображается как бы с птичьег о полета, сверху . Мы знаем , что 3е111ля имеет шарообразную форму , а поэтому земную поверхность не­ возможно изобразить на плос.кости без исн а­ жений, т. е. при полном соблюдении подобия очертания морей , материков , островов и т. п . Однако небольшие территории можно при­ нимать за плос:кость и изображать на бумаге без учет а I{ ривизны земной поверхности . Такое уменьшенное изображение на плоскости от­ дельного небольшого участка земной поверх­ ности , принимаемого за плоскость , называется 36 топографическим плано111 или просто плано11 1 . На нем сохраняется очер­ тание всех элементов участк а, но только в уменьшенном виде . "Уменьшение это зависит от принятого дл я плана 111 асштаба . М а с шта б о 111 называют отношение , пока­ зывающее , во с:ко.'Iько раз уменьшена каждая линия , нанесенн ая на план или карту , против ее действительных размеров на местности. На плане масшт аб одинаков во всех его частях. Чем бо.'Iьше степень уменьшения изобра­ женной на :карте территории , тем более мелким называют масштаб :карты, и наоборот: чем меньше степень уменьшени я, тем более круп­ ным называют масштаб :карты. Поэтому на картах мелкого масштаба все элементы зем­ ной поверхности изображаются с меньшей: подробностью , чем на картах крупного мас­ штаба . Вотличие от плана карто:й принято называть уменьшенное изображение всей зем­ ной поверхности или отдельных ее частей на плоскостп , построенное по определенным ма­ тематическим правилам с учетом шарообраз­ ностп 3емли. На карте масштаб в различных ее частях неод инаков , хотя не на всех :картах эти :коле­ бания масштаба значи'Гел ьны по своей вели-
ллпн ОКРЕСТНОСТЕЙ ПИОНЕРСКОГО ЛRГЕРJ/ Аэрофотоснимок. Рамкой окр3·жсно м есто, rде находился п ионерский лаrерь. План 01:ре стностей пионсрскоrо лаrеря, �ыче рченный шюнер нми. То п ог рафическая карта района, изображе нног о на аэрофотоснимке.
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ чине . Кроме того, на карты всегда наносит­ ся градусная сетка (меридианы и паралле­ ли) , а на планах обычно вычерчивают только стрелку, указывающую направление на север . Ка:к видно из самого определения плана и карты , это прежде всего уменьшенные изо­ бражения того или иног о участка земной поверхности . Поэтому изобразить на них все , что есть на местности , невозможно . Для изо­ бражения на п.riанах и картах тех или иных объентов применяют определенные усл овные знаки . Так , например, на топографических картах для обозначения хвойного леса исполь­ зуют знаки в виде елочки , границы леса выде­ л яют точнами , луговую растител ьность - парными черточнами , плодовый сад - ма­ ленькими кружк ами , расположенными ров" ными рядами, п т. п. На стр. 37 изображен пл ан окрестностей пионерсr:ого .ч:агеря. Кроме того, показаны топографическ ая карта с территорией лагеря и аэрофотоснимон этог о же места. Тан как щ1.рта вычерчена в более мелком масштабе , чем план , то на ней умещается значительно б6л ыuая территория . Составить план сnоег о двора, усадьбы , своей улицы , посел на или лагеря может каждый школьник , знающий географию . Что нужно знать , чтобы читать топографиче­ сную :карту , т. е. разобраться в том , что на ней изображено? Надо прежде всего научиться пони­ мать условные знаки . Посмотрите на рисунки , по­ мещенные между стр. 40 -41. На одном изобра­ жена топографическая нарта в обычных услов­ ных знаках , а на другом та же местность показана в виде картинки. На топог р афичесних картах и планах н е­ ровности земной поверхности - рельеф -изо­ бражаются горизонталями . Горизонталью назыв ащт линию на к арте , соответствующую ли­ нии на земной поверхности , все точки кото­ рой лежат на одной и той же высоте над уровнем моря . Если бы местность был а за­ топлена водой до данного уровня , то очерта­ ния берег ов совпали бы с соответствующей горизонталью . Горпзонтали проводятся через равное число мет ров по отвесной линии . В объяснении к плану или карте - легенде - всегда ука­ зывается расстояние между горизонталями , принятое для данног о плана или карты, т. е. разность их высот , например 2, 5, 10 м. Изображение рельефа горизонталями по­ зволяет по карте решать много различных задач , которые вознинают при изучении страны 38 или местности и при проектировании самых разнообразных инженерных сооружений (до­ рог , каналов , плотин , водохранилищ и т. п.) . Холм или замкнутая впадина изображаются на плане и топографической карте в виде замкнутых горизонталей , одна внутри другой. Для того чтобы на нарте отличить впадину Так при Помощп горизонталей из­ ображаются воз­ вышенно с т и и впадпиы . от холма, на горизонталях впадины ст авятся коротенькие штрихи в сторону понижения склона. Чем выше холм или глубже впадин а, тем больше проводится горизонталей. Зная расстояние между горизонталями по отвесной линии , нетрудно по числу их определить вы­ соту холма или глубину впадины. В тех местах , где склоны земной поверхности круты , горизонтали сближаются, и, наоборот , они удалены друг от друг а там, где склоны более пологи. Кто хорошо разбирается в усл овных знаках топогр афической карты, может читать нарту , т. е . видеть за ней изображение местности и подробно рассr>азать о ней . Если вы попали в незнакомую местность , но у вас есть топографичесная карта , вы легко обойдетесь без проводника. Нужно прежде всег о ориентировать нарту (см. стр . 398) , затем определить на ней место, где находитесь. Тогда станет ясно , куда и откуда идут дороги , какие протекают реки , где начинаются и кон­ чаются леса , что находится за этими лесами и холмами , канне и где распол ожены поселки. Г.ЛОБУС И КАРТА Г л о б у с - уменьшенное изображение земного шара. На глобусе хорошо видно , как распол ожены материки , океаны , моря и их размеры. На глобусе во всех направлениях
сохраняется один и тот же масштаб и поэто­ му получается наиболее правильное изобра­ жение земной поверхности , без каких-либо иск ажений. Но у гл обусов есть крупный недостаток : они всегда делаются в мелком масштабе . Если бы мы захотели сдел ать глобус такого же масштаба , как стенная физич еская карта СССР (1:5ОООООО, или в 1 см50 км), то диаметр его был бы равен примерно 2,55 м. Пользо­ ваться тю;им глобусом , конечно, очень не­ удобно. На обычных глобусах, применяющихся в школ ах , нельзя изобразить мелкие подроб­ ности в очертаниях материков , в строении речной сети , горных хребтов и т. п. Многие государства (например, Дания , Бельгия , Пор­ туг алия) изображаются такими малыми фигу­ рами , что на них едв а хватает места для одног о кружк а - условного знака столицы. Поэтому создаются геогр афические карты , на которых в масшт абе более крупном , чем на глобусе , но более мел ком, чем на топог р афической карте , изображается часть земной поверхности . Одн ако поверхность шара нельзя раз- вернуть , разостлать на плоскости без складок и разрывов . Чтобы это проверить , продел айте сл едующий опыт : возьмите какой-либо шар и оберните ег о бумаг ой так , чтобы по всей его поверхности лег только один слой бумаги . Сдел ат.ь это не удастся : на бумаге неизбежно появятся снладки . Попробуйте срезать их и после этог о разверните бумагу! Она вся будет в вырезах . Поэтому при составлении карты приходится допускать некоторые неточности . Они сводятся к иск ажениям направлений , расстояний и площадей, неодин аковым в раз­ ных частях нарты . Путем сложных математи­ ческих расчет ов и построений :ли искажения ст араются свести н минимуму . ТИПЫ КАРТ Геог р афические карты различаются по со­ держанию и по масштабу . По содержанию картыбываютобщегеографичесние и специ альн ы е, а по назначению - учебные, морские, туристиче­ екпе,справочные. Наибольшее распространение имеют тан назыв аемые общегеографические карты . На них изобража ются формы земной поверхности (рельеф) , гидрография (моря , рени , ТОПОГРАФИЧ ЕСКИИ П ЛАН, К АРТА И ГЛОБ УС озера, болота) , населенные пункты , пути со­ общения , государственные и административные границы , объекты хозяйственног о и нультур­ ного значения и т. п. Специальные картыподробнопере­ дают каную-нибудь часть содержания общег ео­ графических карт (например , плотность насе­ ления , рельеф , растительный покров и т. п.) или показыв ают то, что отсутствует на обще­ географических картах (например , почвенный покров , геологическое строение , 1ш и11шт , жи­ вотный мир) . Кроме того, на специальных картах неко­ торые элементы содержания общегеографиче­ сних нарт мог ут вовсе отсутствовать (напри­ мер , рельеф на политических картах) . В школе на уроках географии вы пользуе­ тесь нак общег еографическими , так и специ­ альными картами : политическими , политико­ админист ративными , физическими и др . Посмотрите на полит и ческ у ю карту мира. Вы увидите на ней раскрашенные раз­ ными цветами площади различных государств . Внимательно рассматривая нарту , нет рудно заметить , что на ней хорошо выделяются вели­ чина и положение СССР среди других госу­ дарств . На политической карте мира очень хорошо видно, каное громадное и вместе с тем целостное государство предст авляет собой Советский Союз и как относительно малы государства Западной Европы . Возьмитеполитино-администра­ тивную картуСССР.Наэтойкартетанже путем раснрасни пок.азаны величина и вза­ имное расположение входящих в состав СССР с0юзных и автономных республик , нраев , об­ ластей, а танже положение их центров , свя­ з анных со столицей железнодорожными и дру­ гими путями сообщения . Физическая нартаотображаетглав­ ным образом рельеф земной поверхности , а танже важнейшие рени и их главные притони . Для изображения рельефа на физичесних нартах служит окрас на. Тан , например , низ­ менности , распол оженные на высоте до 200 м над уровнем моря, занрашив ают зеленым цветом , а самые высоние части горных хреб­ тов - чаще всего различными оттенк ами но­ ричневого цвета. Рени наиболее мощные , а танже имею­ щие важное энономическое значение выделя­ ются на физических картах утолщенными линиями . В зависимости от масштаба общег еографи­ ческие карты подразделяют на топ о г р а - 39
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ фические (масштабы от 1 : 1000 до 1:100ООО),обзорно-топографиче­ екие (масштабдо1:1ОООООО)иобзор­ н ы е (масштаб мельче 1 : 1 ООО ООО). Самые подробные и точные общег еог р афи­ ческие карты - карты топогр афические. Они предназначаются главным образом для исполь­ зования при проектировании и строительстве различных инженерных сооружений (гидро­ станций, дорог , промышленных предприятий) , при поисках полезных иснопаемых , изучении лесов, болот и т. д. КАРТОГРАФИ Ч ЕСКИ Е ПРОЕКЦllИ Без тех или иных иснажений, нан вам уже известно, нельзя изобразить на бумаге значи­ тельную часть поверхности . Земли . Наука создала много различных �пособов приближен­ ного изображения шарообразной поверхности Земли на плосн ости , т. е . построения карт. Каждый из таких способов называется к а р т о­ графической проекцией.Каждая проекция имеет свойственные ей иснажения . Неноторые проенции особенно сильно иска­ жают площади . На такой карте малый участок земной поверхности может изображаться боль­ шей площадью , чем другой, на самом дел е более крупный , чем первый . В основе любой картог р афической проекции лежит тот или иной способ изображения г р а­ дусной сетки. На глобусе градусная сеткаобразуетсямеридианами и па­ р аллелями. Каждый меридиан пересе­ кается со всеми остал ьными в двух точнах­ полюсах . Длины всех меридианов на глобусе равны.Энватор-онружностьнаповерх­ ности глобуса, все точки которой отстоят от обоих полюсов на равных расстояниях. Парал­ лели-танже окружности на поверхности гло­ буса; все точки одн ой какой-либо параллели отстоят от экватора на одн ом и том же рассто­ янии . Длины параллелей различны : они уве­ личив аются при приближении н экватору и уменьшаются к полюсам . Все точки одн ог о и того же меридиана имеют один аковую долг оту , но различную широту . Все точни одной па­ раллели , наоборот , имеют одинаковую широту , но различную долготу. Изображение градусной сетки на плоск ости , т.е.нанарте,называетсякартографи­ ческой сеткой. 4:0 В зависимости от выбранной картографом проенции меридианы и параллели на картах изображаются в виде то прямых , то кривых линий. Приступая к составлению карты той или иной части земной поверхности , картограф должен прежде всего выбрать картографичес­ кую проекцию , в которой он будет дел ать карту . Этот выбор зависит от назначения карты . Например , если составляется полити­ ческ ая карта Европы , то следует выбрать тан:ую проекцию , которая прежде всего давала бы достаточно точное предст авление о размерах территории того или иного государства , т. е . такую проекцию , которая позволяет сравни­ вать территории стран по площади . Поэтому карту следует вычерчивать в про­ екции , при которой все площади умен ьшают ся в одно и то же число раз (не искажаются) . Такиепроекцииназываютсяравновели­ к ими. Для целей навигации (вождения кораблей исамолетов)удобнеевсегоравноуголь­ ные проекции,вкоторыхуглымежду различными направлениями на земной поверх­ ности изображаются в натуральную величину, хотя при этом не сохраняются отношения между площадями . Чтобы яснее предст авить себе приемы , при помощи которых картограф строит такую про­ екцию , мысленно продел аем следующий опыт. Возьмем тонкий полый стеклянный шар , на­ чертим на одн ой половине его географическую сетку и нанесем очертания материнов , границы Схема построени я ци ли ндрической про е кции. Жирная m1 1111я - линия касания шара цилиндром. Карта восточного полушария в меркаторс кой прое кц ии.
&доnо llf.1 Вwсотнu то1�1ка 192,6 Пункт трК8tГУ1111 1 ЦНН li!I Выда�с11 каменно• С'Т'РО8Н И • /д (-ДOllNOCКмl l ·-) +tЦеlм«>о•Н•C-R t4 Смеша-А мс е б8МIО1ф8НМ1 1 МЩ8 � Отдо•но СТОJIЦН8 А-• • Водокачка �Н&рlо8\) IUJ К•ад&tщо .1 1 Каменнстu _. . .. . . Jl f1aMllTнtК .. . 0тд8АNЫ11 К&INНat ' Тренеформаторнu будК8 "G5 5 Торфорааработна �llw w К8 .. ., .._н..__,нонскорост•,. . "_ ре1О4 (ом/� СОКРАЩЕННЯ, ВСТРЕЧАЮЩНЕСЯ НА КАР Т Е +•.� -J.r 1 'Т 11 РС се РТС Б •А. t'М,. .". ".. од••. Вwсота обрыео• и насыnеА} Г11У6мна ll l Mм.. . еt1ок 1 М8ТР8Х ХараКТ8рtСТМК8 IЮСТО8: =:::.}8 М8Тр8Х Ко11МЧ8СТ80 AOMOI • HIC81 1iнн 11DC пунктах РоЯсоо о т С8Jlьсоо о т Ремонтио-т•хннческаи станцм11 Будна ж.- д. Эмкrростанцн• ж.-.. . . �"" Ре1ъеад ВоАQначка 6р•.. ... " Братска• моrим с••· CtaдИot t t:l<A. СнлаА .. Гара Р· Рока ""· Омра пр. Пруд 6р. БрОА ,, , �. Родннк мр. Парам ,,_ Урочищ е к. Коnодоц
отдел ьных стран , моря , реки и горные хребты. Затем с этой же стороны шара поместим экран из прозрачн ой бумаги , кас ающийся шара в одной из точек экватора, а с другой стороны осветим шар лампой, которую будем держать на уровне экватора. На экран будет падать тень от линий , про­ веденных на шаре. Изображен­ ные на поверхности глобуса конти­ ненты, моря и т. п., как гово­ рят , спроектируются па плоскую поверхность экрана. Обведя на эк ране полученное изображение 1< арандашом или тушью , мы по­ лучим карту в так называемой азимутальной эквато­ риальной проекции. В этой проекции обычно строятся карты по.J1ушарий . Если приложить экран I< точ­ ке Северного или Южного полюса глобуса, а лампу держать против другого полюса, то спроектирует­ сякартавазимутальной полярной проекции. Она дает верное представление о припол ярных обл астях . Искажения на этих картах будут возрастать по мере удале­ ния от полюса. Рассмотрим другую проекцию . Наденем на глобус цилиндр из прозрачной бумаги так , чтобы бу­ мага касал ась глобуса по ли­ нии экватора, и осветим глобус изнутри . Тогда на боковой по­ верхности цилиндра мы увидим изображение поверхности шара. Такая проекция назыв ается ц и­ линд · рической. Если мы развернем боковую поверхность цилиндра, то уви­ дим , что меридианы и паралле­ ли превратились в пересек ающие­ ся под прямыми угл ами парал­ лельные линии . Искажения очер­ таний земной поверхности при цилиндрической проекции увели- . чиваются по мере удаления от эк­ ватора к полюсам . Поэтому для изображения полярных стран эту проекцию применять нельзя, однако она удобна для изобра- ТОПОГРАФИЧЕСКИЙ ПЛАН, КАРТА И ГЛОБУС Схе ма построе ния аз11мута11ьной экваториа 11ьной проекц1ш п карта восточного ПО1 1 ушар11я в этой проекц ии. Схема построе ния азпмута11ьной по11ирной проекц ии я карта А нтарктиды • в это8 проекцИ11 . Схема конической проек ц и11 на секущем конусе. Жирными 11иниями обоз начены п11ра1111е11и сечения шара конусом. На этих пара1111е11ях сохраняется точ н ый м асштаб. Справа - к арта СССР в конической равнопромежуточной прое кщrи В. в. К аврайского. 41
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ ' ' 1 1 1 "-.. . ------ : -------- .. . 1 помещенной с противоположной стороны глобуса, а затем развернем конус , то получим карту в форме сектора (см . рис . на стр. 41, внизу). В конической проекции мери­ дианы изображаются . прямыми линиями , которые расходятся лучами из одной точки , а парал­ лели показаны дуг ами кругов с общим центром в той точке , кото­ рая был а вершиной конуса. В этой проекции точный масштаб сохра­ няется на параллели , по которой конус касался глобуса. Чем даль­ ше от этой параллели, тем боль- ше на карте искажаются очер­ тания земной поверхности. Пол о жение глобуса и секущего цилющра , на которо м строится проекция М. д. Соловьева . Жирная линия показ ывает линию пересечения шара с ци­ линдром. По зтой л11ни11 сохраняется точный м асштаб. Справа - карта СССР Для уменьшения искажений очертаний земной поверхности проектиров ание часто ведется не н а кас ательный , а на секущий ко­ н ус , тогда точный масштаб сох­ в проек ц ии м. д. Соловьева. жения стран , расположенных вблизи эква­ тора. В разное время были предл ожены другие виды цилиндрических проекций . Нередно при­ меняетсяцилиндрическаяпр оек ция М ер­ к ато р а, которую нельзя получить таким простым путем , как это было только что объ­ яснено; дл я получения ее картогр афической сетки нужны специ альные вычисл ения . Проекция Меркатора сильно увеличив ает размеры полярных стран , но зато она позво­ ляет легко определять нужное направление, что особенно важно в мореплавании и в авиа­ ции . Одн а�\ о капитан , прокладывая по карте путь судна, всегда должен помнить , что карта Мерн атор а сил ьно искажает расстояние; так, например, расстояние от Мурманска до У элена на Чукотке кажется таким же , как расстояние от Панамы до о-в а Цейлон , а в действительности первое примерно в два с половиной раза меньше . На мернаторской карте мира Гренландия изо­ бражается больше Южной Америки; в дей­ ст вительности же Южная Америка в 8 раз больше Гренландии . Для изображения стран, расположенных 11 ср едних широтах , обычно применяется кони- 11еск ая проекция . Чтобы представить себе способ ее построения , наденем на наш стенлян­ ный глобус бумажный конус , который будет касаться поверхности глобуса по одн ой из параллелей. Если мы вычертим на поверхности конус а изображения, нарисованные светом лампы, 42 раняется по двум параллелям сечения ш ара конусом . Многие карты ССС Р выполнены в ко­ нической проекции . Профессор М. Д. Соловьев разработал особую,косую перспективно-ци- линдрическую проекцию для карты Советского Союза . На этой карте север­ ные части ССС Р растянуты с запада на восток, поэтому она удобна дл я обозрения северных районов нашей страны . В этой проекции сде­ ланы нарты в атласе для начальной школы . Проенция М. Д . Соловьев а менее всего иск а­ жает средние широты . Поэтому она удобна для изображения на карте территории Совет­ ского Союза. Названные выше проекции наиболее про­ стые. В современной картографии употребляется несколько деся тков самых разнообразных слож­ нейших проекций, спец иально вычисленных и построенных применительно к назначению и содержанию карт. RAR СО3ДАЕТСЯ НАРТА Карты создаются либо непосредственно в результате топографических съемок местности, либо на основе других нарт , т. е. в конечном счете опять-таки в результате съемки . В настоящее время подавляющее большин­ ство топографических карт создается с помощью методааэрофотосъемки,которыйпо-
зволяет в короткий срок получить топографи­ ческую карту огромной территории . С летя­ ще го самолета с помощью особых фотографи­ ческих апп аратов дел ается :мн ог о сниl\шов (аэрофотоснимков) местности . Потом эти аэро­ фотоснимки обрабатывают на специальных при­ бор ах. Таким обр азом , прежде чем стать кар­ той , серия аэрофотоснимков проходит очень ДШIННЫЙ И СЛОЖНЫЙ путь . На аэрофотоснимках отображается множе­ ство деталей земной поверхности , из 1юторых далеко не все включаются в содержание топо­ графическ их карт . Поэтому фотоснимки тща­ тел ьно изучают и выделяют на них населенные пункты , различные дороги , реки , озера, леса и другие объекты. Процесс изучения аэрофото­ сю1�ш ов называется топогр афическим д е ш и­ ф р и р о в ани е м аэрофотоснимков. Таким путемполучаютконтурнуючастьсозда­ ваююй карты . Но нак быть с рельефом? Ведь на аэрофотоснимк е не обозначено непосред­ ственно пол ожение горизонталей. Для изобра­ жения рельефа земной поверхности с помощью аэрофотоснимков существуют два метода съемки : контурно-комбиниров анный и стереотопографический. При первом методе на аэрофотоснимках изображают рельеф горизонталями . Для этого в полевых усл овиях, т. е . непосредственно на местности, при помощи особых геодезичесних приборов (мензулы и кипрегеля) опреде­ ляют высоты важнейших точек поверхности и затем на аэрофотоснимки наносят положение rоризонт але:й . Для сокращения объема трудоемких на­ земных работ в поле и повышения их начества примен яется метод стереотопогр афическ ой съемки . Он основывается на том , что два соседних аэрофотоснимка, сдел анных с движу­ щегося самолета, частично перекрываются один другим, т. е. на каждом из них частично изо­ бражается один и тот же участок местности . Если тание снимrш рассматрив ать затем в сте­ реоскоп, можно увидеть стереоскопическое , т. е. рельефное , изображение снятой местности , илп , как говорят , ее стереоскопическую модель. Советские ученые разработали способы опреде­ ления высоты точек местности по стереоскопи­ ческ ой модели и сконструировали для этого специальные приборы. Создание топографи­ ческих карт этим методом называется с т е­ реотопографической съемкой. Все мелкомасштабные общегеографические и специальные карты создаются на основе других � арт , только более крупного масштаба. ТОПОГРАФИЧЕСКИЙ ПЛАН, КАРТА И ГЛОБУС Карта н а к уске моржо вой шкуры, сдела нная жителем Чукотки . Внизу карты - три корабля напра вляются в устье рек11; левее и х - о хота н а медведя, а немного выше - трое чукчей напада ют на чужеземц а . Ряд черных пятен вдоль берега залива изобр ажает холмы. Среди островов к ое-где видны чумы. Навер­ ху - по льду залива идет человек и ведет з а собой пять за­ пряженных в нарты оленей . Справа , на тупом выступе, изобра ­ жено чукотское стой бище. М ежду стойбищем и черной цепоч кой гор - озеро. Ниже, в заливе, чукчи охотятся на китов. О ЧEltl РАССКАЗЫВАЕТ КАРТА Географические карты содержат огромный научный материал. Если сопоставить различ­ ные карты (общегеографические и специальные) одной и той же территории , рассмотреть и изучить их , то можно получить всестороннее и достаточно подробное предст авление об этой местности . Таким образом, географические карты яв­ ляются бог атейшим источником сведений. Но пользоваться им может только тот , кто обл а­ дает определенным запасом географических знаний . Умеющий читать карту , глядя на какой­ либо из ее участков , может ясно представить себе изображенную на нем местность, с го­ рами, долинами, горными или равнинными рек ами, озерами , городами и сел ами , желез­ ными дорогами . Рассматривая, например , физическую карту Кавказа, можно по градусной сетке установить, что Кавказ расположен на шир оте Балкан- 43
ЗЕМЛ Я КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ ск о го, Апеннинского и Пиренейского п-овов . И хотя до жаркого пояса (северного тропик а) ок ол о 2 тыс . км, летнее полуденное солнце поднимается на Кавказе. довольно высоко над горизонтом и летом здесь дол жно быть зна­ чительно жарче , чем , например , в Москве. Зима на Кавказе также долтна быть теплее , чем в Москве . Кавказ далек от Атлантического ок еана, но расположен между значительными водны­ ми пространствами Черного и Каспийского морей. Близость этих морей не может не ок азы­ вать сильного влияния на характер природы Кавказа. Географическое пол ожение и рельеф Кав­ каза позволяют судить о его климате . Хо­ Jюдные ветры , дующие с северо-востока, севера ' и северо-запада , задерживаются высокими го­ рами Большого Кавказского хребта. Значит , в Закавказье должно быть.тепл о. Если теплые влажные ветры дуют с Черного моря , то они встречают препятствие в виде Сурамского хребта . Тот же Сурамский хребет мешает продвижению на запад сухих ветров с востока, направляющихся из Средней Азии . Сопостав- ляя все эти данные , можно, не читая учебника, заключить , что климат Рионской низменности и всего Черноморског о побережья Кав1<аза, над которым собираются обл ака с влагой, за­ несенной западн ыми ветрами , должен быть очень вл ажным . Куринск ая же низменность бедн а осадк а­ ми . Значит , климат западной части Закавназья по своему харантеру приближается I< морено­ му, а восточной - I< нонтинентальному . Дальнейшее вдумчивое изучение физиче­ сной нарты Кавназа позволит составить общее представление о всей его природе . Еще более подробные сведения о Каю< азе можно получить , расс111атривая в дополнение к физичесной 1< арте специальные карты Кавназа (геол огичес1<ие , климатические , политино-административные и другие). Чтобы хорошо знать природную и хозяй­ ственную обстановку местности , надо иметь точную , подробную географическую нарту этого места . В нашем советсно111 социалистичес­ ком хозяйстве географическая I< арта имеет очень большое значение. Для прантических целей нужны подробные нарты рельефа, почв , расти­ тельности, 1ши111атпчес1<ие и другие . • 113 ИСТОРИИ RAPTOГPAФllll "Уже в глубоной древности чел овек хорошо знал ок ружающую его местность и умел ее изобразить с помощью острых обломнов нам­ ней и костей на песке , снегу , бересте , на­ писать на папирусе . По этим картографическим рисунк ам древний человек определял пути кочевок , места охоты и т. д. До нас дошли нарты рабовладельческого Вавилона. Чтобы строить каналы, собирать налоги , нужны были чертежи местности . Ва­ вилоняне писали не на папирусе, а на 111 яг1<ой глине . На одн ой из глиняных табли­ ЧС!{ изображено разветвление реки , которая протен ает между двумя горными цепями . На карте видны города . Эта карта была создана 4500 лет назад . Еще большая территория изо­ бражена на вавилонской карте VII в. до н. э . На ней в виде плоеного круга нарисованы Ва­ вилоюш и Ассирия . Сверху вниз течет Евфрат , по обоим берегам ноторого раскинулся величе­ ственный Вавилон . Карты были известны древним египтянам. После каждого разлива Нила специальные чиновнини фараона восстанавливали смытые гра­ ющы полей. Здесь уж без карты нельзя был о обойтись. Карты рисовали на папирусе. Но папирус боится малейшей сырости и быстро превращается в труху . Вот почему до наших дней дошла только одна древнеегипетск ая нар­ та. Она вычерчена почти 3400 лет назад. На ней показаны рудоносные горы , бассейн для промывки золота, жилища и храм, где хранит ся драгоценный металл. Большого развития достигл а I< артография в древней Греции . Многочисленные бухты и острова, изрезанность побережья способство­ вали развитию мореплавания . "Уже 2500 - 3000 лет назад греки плав али в дальние страны . Они побывали во многих заморских землях . Древние греюr представляли себе Землю в виде выпуклого дисRа , со всех сторон о.мы ваемого рекой Океаном . Об это11 1 свидетел ьствует выре­ занная 2500 лет назад на медной доено карта Гекатея . Дальнейшее развитие картографии связано с изменением представлений о форме Земли.
11 редположение древних греков о том, что Земля шл:оск ая, сменяется учением о ее шарообраз­ ной форме . Вслед за этим появляется понятие о картографических проекциях, меридианах и параллелях . Особенно много в обл асти картографии сделал знаменитый ученый древности , географ и астроном Кл авдий Птолемей. Он жил во 11 в. в египетск ом городе Александрии . Птолемей составил подробную карту Земли , какой до него еще никто не создавал . Во многом его карта мира был а фантастичной, и все же впл оть до XV в. никто не создал лучшей. На этой карте изображены три части свет а: Европа, Азия и Африка. До Ск андин авии на севере , за истоки Нила на юге , до Китая на востоке простирается из­ вестная ему земля. Западные берега Европы омыв ает Атл антический океан , с неведомых гор катит свои волны в Каспийское море р. Ра (Волга) , мощные , причудливо извивающиеся потоки образуют Нил . Индийский океан вы­ глядит на I< арте Птолемея в виде огромного озера, ок руженного со всех сторон сушей . Восточные берега Азии близко подх одят к ев­ ропейским . Возможно , что из-за ошибки Птол емея Колумб смело пустился в плавание через Атлан­ тический океан на поиски «близких» восточных берегов Азии . Нарта Птолемея был а снабжена градусной сеткой. Древний: Рим вел многочисленные войны с соседними и отдаленными странами . Поэтому для военных , а также администр ативных це­ лей были составлены дорожные карты . Этими картами пользовались в пути , поэтому их и называли дорожными . Былп карты до 7 м длины , а шириной - вс его 33 см. Разворачи­ вал путник такой свиток и видел , сколы<о времени ему еще пдти до нужного места. До наших дней сохранил ась дорожная карта, выче рченная более 1700 лет назад. На этой карте изображен маршрут от Англии до Индии . На юге и севере Землю омыв ает океан. Нев аж­ но, что моря и реки вытянуты с зап ада на во­ сток , а берега тоже искажены . Гл авн ое бьыю показать дорогу : она-то уж обя зательно приве­ дет 1; нужному месту . В средние века достижения наук и антич­ но'Го времени былп забыты. Церковь вступил а в борьбу с научными предст авлениями о строе­ нии и происхождении мира. Строго преследо­ валось церковник ами учение о шарообразной форме Земли. Сове ршенно фантастическим ста­ новится изображение Земли . На карте Землю вычерчива.'Iи в виде ИЗ ИСТОРИИ КАРТОГРАФИИ: прямоугольника, ок руженного со всех сторон ок еаном. За ок еаном находится недоступная для людей земля - рай. Основным видом средневековых карт стано­ вятся монастырские . Эти карты иллюстрирова­ ли богословские сочинения . Они были далеки от действител ьности и лишены научной основы . На большинстве карт того времени восток изо­ бражался наверху. Такое расположение осно­ вывалось на религиозных предст авлениях - на востоке находятся святые места и он как бы венчает собой карту . По монастырским карт ам можно было «найти» дорогу только в «рай» или в «ад» . Понятно , что они были совершен­ но непригодны . Упадок картографии в этот период объясняется тем , что тогда образова­ лось множество не свя занных друг с другом государств . Чуть ли не в каждой деревне было свое государство . Точно высокой каменной стеной были отгорожены друг от друга эти владения . Между ними часто не существовало дорог . Ни к чему были и точные карты. Тогда больше всего ценились красивые карты . Они изготовлялись в одном-двух экземплярах . Боль­ ше и не требовалось . Такие карты рассматри­ вали как дорогие картины . Их раскр ашивали яркими красками , океаны ук рашали рыбами и корабЛЯ:\IИ . В XIII-XIV вв . в Европе появл яются комп ас и навиг ационные морские карты -п ор­ т о л аны. Они помогали морепл авателям в от­ крытом море или при плавании близ берегов. На этих картах очень точно изображались берега. Вместо мерид . ианов и параллелей на них чертились компасные сетки , которые ук а­ зьшали положение стран света. Внутренние части стран мореплав ателей не интересов али , поэтому их оставляли пустыми или же заполняли сценами из жизни населяю­ щих их народов . В эпоху великих геогр афических открытий , с конца XV в" морепл аватели отпр авл ялись в дальние страны . Не редк остью стали путе­ шествия в Африку , Азию , Америку . Морепла­ ватели стали нуждаться в точной географиче­ ской: карте с параллелями и меридианами , чтобы можно было определить , где находится корабль , скол ько ему еще плыть, какие земли возможно встретить в пути . Только такие карты могли служить путев одите.'Iями отважным пу­ тешественникам . В этот период картогр афы изобрели много новых способов построения географичес1шх карт . Наибольшую известность приобрела про� екция голландс1<ого картографа XVI в. Герарда
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ Меркатора. Свое собрание карт Г. Меркатор наз­ вал в честь мифического Атласа. На титуль­ ном листе «Атл аса» Мерк атора 1595 г. мы видим Атласа, занятого своим любимым дел ом - изготовлением глобусов . И :теперь собрание :карт мы называем атл асом . С каждым годом все бол ьше и больше уточ­ няются карты . Все меньше и меньше места ост ается для картино:к с ди:ковинными зверями , рыбами с чел овеческими головами , одн о г:1а­ зыми циклоп ами . Наконец , в XVIII в. оци на­ всегда исчезают с географических карт. В XVIII и XIX вв. разрабатываются науч· ные основы картографии . Особое внимание уделяется картографич еским проекциям. Преж­ де чем нарисовать карту , проводятся матема­ тические расчеты . Применение в наше время методов аэрофо­ тосъемки намного облегчил о создание карты . Аэрофотосъемка позвоJшл а нанести на карту оч ертания малодоступных , дл я человека мест . КАРТА В РОССИИ Первые робкие шаги картографии нашей страны следует отнести к 111 тысячелетию до н. э. Во время раскопок у г. Майк опа (Север­ ный Навказ) нашли серебряную вазу. На ней изображена горная цепь , откуда берут начало две реки , впадающие в озеро . На горах растет лес , вокруг озера и у подножия гор бродят различные животные . Уже по этой карте древ­ ний человек узнавал , где он найдет богатые охотничьи угодья . Ногда в Европе еще господств овала отста­ лая средневековая география , больших ус­ пехов достигл а картография в Армении . В Vll в. появил ась «Армянская географию> , исполь зовавшая п�рты Птолемея и местные материалы . Интерес.:ные карты были вычерчены несколько позднее нашими среднеазиатскими географами . В XV в. Московское государство освобо­ дилось от гнета монголов. В XVI в . оно стало многонациональной страной . Хозяйс твенная де­ ятельность государства требовала созданИя подробной карты. Такая карта под названием «Большой Чертеж» была вычерчена, вероятно, во второй половине XVI в. Н сожалению , она не сохранил ась , до нас дошло только прило­ жение к этой 1< арте - «Ннига Большому Чер­ тежу» . Из «Нниги Большому Чертежу» мы зна­ ем, что на карте был о изображено много посе­ рог. «Большой Чертеж» охватывал огром­ ную территорию: от Северного Ледовитого оке­ ана до Черного моря , от Днепра и Западной Двины до Оби. На карту были нанесены Нас­ пийское и Аральское моря . В XVII в. сильно расширилась территория Русского государства. Очень интересовала рус­ сю1х богатая неведом ая Сибирь. Уже к се­ редине этого века отважные землепроходцы и промышленники прошли вдоль всего побе­ режья Северного Ледовитого океана и вошли в воды Тихого оке ана . Множество сибирских лений, оборонительных сооружений, рек , до- Чертеж всей Сибири, состав ленны й с. У. Р емезовым в 1698 r. 46
рек исходил и они . Во время путешествий со­ ставлялись описания и чертежи . Но нужна была карта , на которой можно было увидеть всю обширную Сибирь . По указу царя тобол ь­ ский воевода П. И. Годунов составил в 1667 г. общую карту Сибири . Это первый известный нам чертеж Сибири . На этой карте не найти Таймыра , Чукотки , :Камчатки. В то время эти земли не были известны. На карте мы видим могучие сибирские реки , озера, волоки , соеди­ нявшие реки , по которым шл и на восток отваж­ ные русские люди . По карте можно был о узнать и о насел яющих Сибирь народах . По расспросам <ш амятных быв альцев» , «до­ стоверных писцов» , по отдел ьным картам «ис­ кусный чертежщию> Семен Ремезов вычертил в 1698 г. «В меру убравши» (т. е. в одном мас­ штабе) , по комп асу «Чертеж всей Сибири» . :Карт а был а очень больших размеров : «в вы­ шину трех аршин, поперек четырех аршин» (около2Х3м). В 1701 г. Ремезов выпускает «Чертежную книгу Сибири» . Это был первый русский гео­ графический атл ас из 23 карт . Трудами Семен а Ремезова заканчив ается первый этап в истории русской картографии . За очень короткий срок на карту была нанесен а громадн ая территория России . Эти карты от­ крыли всему миру нашу. необъятную страну. С начала XVIII в. в России начинает быст­ ро развив аться картография . Петр 1 стремил ся овл адеть берег ами Азовского и Черного морей. А дл я этого нужны были карты р. Дона и побе­ режий этих морей . Петр лично участвова л в съемке Дона. По всей стране ра зослали «съемщиков» . Их можно было видеть на берегах Балтики, :Каспия , в Средней Азии , на :Камчатке . Благодаря рабо­ там «съемщиков» очень быстро сост авлялась карта всей страны. :Карт ографию петровского времени подыто­ жил замеч ательный русский картограф Иван :Кирил ов , выпустивший в 1734 г. «Атлас Все­ российской империи» . В это же время началась очень большая работа по составлению карт внутренних ча­ стей стр аны . В 1745 г. вышел «Атлас Российской» , издан­ ный Академией наук . В нем есть карт а всей страны и 19 карт отдел ьных частей России . С именем М. В. Ломоносова связан новый период в ист ории русской картографии . Он удел ял много внимания обучению картогра­ фов . В одной из рукописей М. В. Ломоносова сохранил ась нарта Северного Ледовитого оке- И З ИСТОРИИ КАРТОГРАФИИ Часть чертежа города К унг у ра , составленного С. У. Р емезовым . ана , ·на кот орой намечен морской путь через «Океан Сибирский» на :Камчатку. Мечта М. В . Ломоносов а об освоении этой трассы был а осуществлена только в советс кое время . В XIX в. составлением новых карт России зqнималось в основном военн ое ведомство. В 70- х годах русские картографы начали заме­ нять уст аревшие карты новыми , очен ь точными топографичес кими картами . Нак ануне. Великой ОктябрьСl{ОЙ соци али­ стической революции: отечественные картогра­ фы вычертили: топографические карты чуть ли не пол овины России: . Такими масштабами работ пе могла похвалиться ни: одна другая страна. СОВЕТСКАЯ КАРТОГРАФИЯ С первых лет существования Советской власти картография начала служить народу. Чтобы правильно и разумно использовать при- 47
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА И ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КАРТЕ родные бог атства, нужно дет ально изучить тер­ риторию стр аны и иметь точные подробные то­ пографичес кие карты . 15 марта 1919 г. за подписью В. И . Ленина издан декрет о создании Высшег о геодезического управления . Главная задача этого учреждения состоял а в топогра­ фическом изучении территории молодой Со­ ветской республики в интерес ах развития на­ родн ого хозяйства . "Уже в 1920 г. был о составлено много нарт , 1юторые помогли осуществить гени альный ленин­ сю1й план государственной электрификации страны . Вслед за этим для осуществления инду­ стриализации стр аны были изданы специ аль­ ные карты, нот орые наглядно показали, в чем состоят наши планы строительства соци:али:сти­ чесн:ого общества. :Крупным событием в ист ории советской нар­ тографии явился «Большой советский атлас мира» . :Когда в 1937 г. в Париже открылась Международная выстаюш, буржуазные журна­ листы писали, что русские ничем не удивят мир. Они не могли себе представить, что мы выпустим лучшее в мире собр ание географи­ ческих нарт . А ведь первый том «Большого советского атласа мир а» был создан в невидан­ но нороткий срок - всег о за три с половиной года. В то же время «Большой атлас» в Италии составлялся дес ять лет . :Карт ографы-моряни составили в трех то­ мах прекрасный «М орской атл ас» . Его первый том был удост оен Государственной премии . В 1954 г. был издан одн отомный «Атлас мира» . :Кроме этих атл асов, являющихся блестя­ щим вкл адом в мировую нартографическую науку, издан ряд других великолепных атл асов . Это «Атл ас офицер а» , «Атлас мира» и «Атл ас СССР» карманного формата, школьные атл асы , атласы отдел ьных республ ик , обл астей, нраев . В результате все отрасли науки и хозяйст ва получили нужные им нарты . Партия и Советское правительство всегда уделяли много внимания развитию I\арт огра­ фии нашей Род ины . Советские нартографы обес­ печивают все отр асли науки и народного хозяй­ ст·в а необходимыми картами и атл ас ами . •
ВН�ТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ aEM.JIH ПУТЕШЕСТВИЕ К ЦЕНТРУ ЗЕМЛИ Лет . о обычно открывает перед вами, паши юные читатели, большие возможности для са­ мых интересных наблюдений в природе. В овраге или на речном обрыве можно на­ блюдать, как тонкий слой почвы с корнями растений переходит в более плотную земли­ стую или щебенистую массу - грунт. В него еще проникают :корни растений, а глубже обычно залегают напластования глин, пес:ков или твердых :каменных пород. Эти разнообразные горные породы слагают самую верхнюю твердую оболочку 4Д.э.т.i земного шара, или земную кору. В толще ее залегают сокровища недр: уголь, нефть, руды железа и других металлов, драгоценные и по­ делочные камни. В поисках полезных ископа­ емых люди уже тысячелетия назад научились проникать глубоко в земную кору. При этом рудокопы заметили, что, чем глубже горные выработки, тем выше в них температура. :Кро­ ме того, наблюдения за действующими вулка­ нами привели человека к мысли, что на значи­ тельной глубине горные породы находятся в расплавленном состоянии. Пытаясь объяснить 49
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ грозную деятел ьность вулканов , люди сложили о них много легенд . Древние греки считали вулнаны владением бога огня Гефест а. Особен­ ны й интерес возбуждал вулнан Этна на о-ве Сицилия . Извержение Этны , по предст авлению гречесного поэта Пиндара (V в. до н. э.), вызы­ вает стогл авый Тифон (в древнегречесной ми­ фологии - грозное огнедыш ащее чудовище, по­ рожденное богиней земли Геей) , занлюченный в недра горы в наназание за то , что поднял восст ание против Зевса . Философ Эмпедонл (V в. до н. э.), ссыл аясь на действующие вулнаны и горячие источнини , высназал мысл ь о распл авленном состоянии внутренних частей Земли. Эмпедонл изучал вулнан Этну , но снлонам ноторого временами тен ли мощные пото:и.и лавы, заливавшие онрест­ ности на десятю1 нилометров . Он предпринял отчаянно смел ое путешествие в глубь нратер а Этны и погиб в жерле вулнана. С той даленой поры чел овечество прошло большой путь ра звития . Нанопилось много фантов , I{ оторые ученые начали обобщать в стройные гипотезы . В науне XVIII в. господствовало представ­ ление , что внутри земного шара находится огненно-жидное ядро . Основываясь на этом предп оложен ии , ученые логичн о объясняли по­ вышение темпер атуры при опусн ании в недра Земли, а также вулнаничесние явления . Одн а- 50 но стройное учение о происхождении и устрой­ стве Земли было создано толЬI\о в нонце это ­ го вен а Кантом и Лапласом . Немецний философ Иммануил Rант , а не­ снольно позднее французсний астроном и 11 1 а­ тематин Пьер Симон Лаплас предл ожили ги­ потезу , в ноторой они пытались дать нартину вознинновения планет солнечной системы . Rант полагал , что до образования солнеч­ ной системы сущест вовала туманность , состояв­ шая из отдельных движущихся частиц. Столн­ новения этих частиц между собой привели с течением времени к упорядочению движения . Вследствие сближения частиц и их сжатия туманность постепенно расналялась . Враща­ ющаяся расналенная газовая туманность при­ обрел а сплюснутую форму и по своим размерам прев осходил а пл анетную систему . Затем при увеличении снорости вращения от туманности постепенно отделились слои веществ а и обра­ зовали ряд колец . Каждое из них под дейст­ вием сил взаимного притяжения слагавших его частиц постепенно превратилось в шаро­ видное тел о - планету . Сначала планета был а расн аленной , но потом в результате излучения тепла в мировое пространство стал а остыв ать . Центральная часть туманности после сжатия и отделения от нее ряда нолец ст ал а Солнцем . Согласно гипотез ам Нант а и Лапласа, зем­ ное ядро должно быть огненно-жидним , а зем­ ная нора - продунт остывания нен огда огнен­ но-жидн ого шара . Одн ано неснольно позднее стали раздаваться, правда очень робно, голоса ученых , несогл ас­ ных с гипотез ой Канта-Л апл аса. R этому мень­ шинству у нас в России принадлежал выдаю­ щийся ученый анадемик В. И. Верн адсний. Он считал , что Земл я ниногда не был а огненно­ жидной. В настоящее время эта точн а зрения принята науной. Большинство современных гео­ физинов и геол огов отрицают стадию огнен­ но-жидного состояния Земли при ее образовании и объясняют разогрев земных обол очен в ос­ новном процессами радиоантивного распада . Интересная носмогоничесная1 гипотез а вознинновения пл анет был а разра­ бот ана ноллентивом советсних ученых под ру­ новодством академин а О. Ю. Шмидт а. По этой гипотезе пл анеты образовались из обланов носмичесной пыли , ноторая обращалась неног­ да вонруг Солнца . О. Ю. Шмидт считал , что таное пылев ое облано вследствие столнновения 1 Космогония - наука о происхождении и разви­ тии небесных тел и их систем.
его частиц должно было быстро преобразовать­ ся в спл ющенный сл ой, окружавший Солнце. Под влиянием сил взаимного притяжен ия этот слой превратился в систему отдел ьных сгуст­ ков , а в дальнейшем из них сформировались пл анеты . По предп оложению О. Ю. Шмидт а, Земля всегда была холодной , поэтому земная кора вовсе не «шлаю>, который появился на по­ верхности раскаленной жидк ой массы земного шара. Сост авная часть нашей планеты - зем­ ная кора - сначала была холодной и лишь впоследствии ст ал а нагрев аться в результате различны х, прежде всего радиоактивных , про­ цесс ов . Но не одни гипотезы помогают теперь уче­ ным познавать внутреннее строение земного шара . Для этого разработаны очень точные rе офизические1 мет оды исследования . Они основаны на изучении колебаний земной коры , возник ающих при землетрясениях или искусственных взрыв ах. Их изучением занимает­ ся особая ветвь геофизики , получившая наз­ вание сейсмологи и. При землетрясениях или искусственных взрывах в Земле возникают сейсми ческие в о л н ы. Линии , вдоль которых распространяются сейсмичес кие коле­ бания , назыв аются сейсмическими луча ми. Существуют дв а вида колебаний : продольные и попере чные . Продольные волны распростра­ няются в твердом теле от места взрыв а или цент­ ра землетрясения , вызывая последовател ь­ ные сжатия и разрежения частиц вещества Земл и, при этом частицы колеблются в направ­ лении распространения волны . П опереч н ы е волны - это колебания частицв теле Зем­ ли, происходящие перпендикул ярно направле­ нию сейсмического луча. Очаги землетрясений находятся в глубинах земн ого шара, иногда в нескольких сотнях ки­ лометров от поверхности . Сейсмические волны при ходят на сейсмичес кую станцию и записы­ ваются при помощи приборов , которые назы­ ваются сейсмографами. При этом регистри­ руются не только прямые волны , идущие не­ посредственно от очага землетрясения или мест а взрыв а, но и волны , испытавшие прел ом­ ления или отражения на внутренних границах Земл и, которые раздел яют горные породы с ра зными свойствами . Каждое землетрясение вызывает колеба- 1 Геофизика - наука о физических свойствах Зем­ ли и физических процесса х, происходящих в ее твер­ дой, жидкой и воздушной оболочках. 4* ПУТЕШЕСТВИЕ К ЦЕНТРУ ЗЕМЛИ тельное движение , распространяющеес я от оча­ га во все стороны. Если бы Земл я был а однородным телом, то сейсмичес кие волны распространялись бы пря­ молинейно и с одинаковой скоростью. Изуче­ ние скоростей распространения различных волн в Земле показало, что земной шар состоит нз ряда приблизител ьно концентричес ких зон , име­ ющих различную плотность и, вероятно , раз­ личный состав . Вспомните увле1{ательный роман Жюл я Вер­ на «Путешествие I{ центру Зе . млю> . Ппсатель рассказывает о строении земной коры , состоя­ щей главным образом из пл астов осадочных горных пород, и об истории развития жизни на ней , как представляли это себе ученые во второй половине XIX в. Попробуем и мы совершить путешествие к центру Земл и. Самые верхние слои земн ой коры состоят преимущественно из пл аст ов ос адочных горных пород , образовавшихся путем осажден ия раз­ личных мелких частиц , главным образом в мо­ рях и океанах . В этих пластах захоронены ост атки животных и растений , насел явших в прошл ом земной шар . Они с течением времени превратились в окаменел ости , позволяющие от пласта к пласту восст анавливать историю раз­ вития жизни на Земле. Общая мощность (тол­ щина) ос адочных пород не превыш ает 15-20 км. 51
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ В осадочных породах земной коры встречаются остат к11 ж11вот11 ых орга 1111змов, н асе11явш11х прежде нашу планету. Средняя скорость распространения в них про­ дольных колебаний от 2 до 5 тыс . м/сек,. А что же находится под осад очными горными породами? На этот вопрос дают ответ , с одной стороны , обнажения горных пород или буровые скважины , а с другой стороны - сейсмические волны . Оказалось , что они распространяются в глубине Земли с различными скоростями на континентах и на дне ОI{е ана . Отсюда ученые сдел али вывод , что на Земле существуют два главных типа тверд ой земной коры : континен­ тальный и океанический. Мощностькорыконтинентального типа в среднем 30 -40 км , а под многими гора­ ми достигает местами 80 км. Континентальная часть земной коры распадается на ряд слоев , число и мощность которых изменяются от райо­ на к району . Обычно ниже осадочных пород выделяют два главных слоя: верхний - «г р а­ н и т н ы Й» , близкий по физическим свойст­ вам и сост аву к граниту (он богат кремнекис­ лотой), и нижний, состоящий из более тяжелых пород, -«базальтовый»(предполагает­ ся, что он состоит главным образом из базаль- 52 та). Толщина каждого из этих сл оев в среднем 15- 20 км . Однако во многих местах не удается установить резкую разницу между гранитным и базальтовым слоями , поэтому некоторые ис­ следователи высназали предположение , что со­ став коры меняется с глубиной постепенно . Океаническая кора гораздо тоньше (5- 8 _ км). По составу и свойствам она близна к веществу нижней части базальтового слоя континентов , т. е., видимо , состоит из базаль­ тов или пород , богатых магнием и железом. Но этот тип коры свойствен только глубоким участкам дна океанов , не менее 4 тыс. м . На дне океанов есть обл асти , где земная кора имеет строение континентального или промежут оч­ ного типа. Многие сведения о физических свойствах горных пород и скорости прохождения в них сейсмических волн получены в лаборатория х. Ученые используют эти данньiе для объяснения записей сейсмографов и для установления гра­ ниц между слоями с различными свойствами . Базальтовый слой отделяется от ниже залега­ ющих пород поверхностью , получившей назва­ ние поверхности А.Мохорови- ч и ч а1• Скорость сейсмических волн глубже этой поверхности сразу резко увеличивается до 8,2 км/сек, что обусловлено , вероятно, уве­ личением плотности вещества Земли . Поверхность Мохоровичича, наблюдаемая во всех областях земного шара , условно счи­ тается нижней границей земной коры . Под ней находится оболочка Земли, или мантия. Она идет до глубины 2900 км . Оболочка Земли разделяется на 3 слоя: верхний, промежуточный и нижний . Промежуточный слой характери­ зуется сильным возрастанием скоростей сейс­ мических волн и увеличением электропровод­ ности вещества Земли. Большинство ученых счит ают , что в промежуточном слое изменяется состав вещества или слагающие его минералы пере ходят в иное состояние , с более плотной «упаковкой» атомов. Нижний слой обол очки отличается одно­ родностью по сравнению с верхним слоем. Небольшое понижение скорости сейсмиче­ ских волн наблюдается на глубине 100 -150 км. Предп ол аг ают , что в этом слое температура близка к температуре плавления ; это подтв _ ер­ жд ается очень малым числ ом очагов землетря­ сений. Ученые допуск ают , что верхняя часть мантии по химическому и минералогическому составу близна к горным породам, богатым 1 По имени открывшег о ее югославского ученого.
магнием и железом, имеющим значительную плотность. Вблизи земной поверхности из­ вестны такие породы . Они получили специ­ альное название перидотитов . Мы имеем некоторые доказательства реаль­ ного существования этой подкоровой оболоч­ ки . Так , в алмазных копях Южной Африки и Якутии встречаются в изобилии вынесенные с больших глубин куски перидотитовых пород . На большинство геологических процессов , проис ходящих в верхних частях земной коры, активно влияют. процессы глубинных недр. Ученые все более и более убеждаются, что движения земной коры , вызывающие образо­ вание гор , трещин , разрывов , землетрясения и вулканизм, обусл овлены источниками энер­ гии и выделениями вещества в верхних частях мантии. Поэтому изучение верхних частей ман­ тии имеет огромное научное и практическое значение . В США был разработан проект буре­ ния земной коры под океанами до мантии. Со специ ально построенных барж в 1961 г. в рай­ оне небольшого о-в а , около северо-западного побережья Мексики, было начато бурение . Под слоем морской воды в 3600 м пройдена буровая скважина на глубину около 200 м. · Затем по техническим причинам работы были прекращены . В настоящее время выбирается новое место дл я бурения скв ажины. Современная геофизика разработал а спо­ собы , которые дают возможность исследовать распределение материала Земли по плотности и упругости в глубоких частях недр Земли. Изменение плотности оболочки (мантии) Земли связано , вероятно, не столько с изме­ нением состава" сколько с давлением, которое на глубине достигает огромной величины . Так , например , давление на единицу по­ верхности равно : Глубина в кило­ метрах 5 50 800 3200 Да вление в а тмосферах 1350 13 500 296100 1677 900 Подмантиейнаходитсяземное ядро. Внешняя часть земного ядра обладает свойст­ вами жидкости : через него не проходят попе­ речные волны . Радиус земного · ядра около 3471 км. При переходе от оболочки (мантии) к ядру резко изменяются физические свой­ ст ва вещества. Причина этого , вероят но, изме­ нение атомной структуры вещества Земли под влиянием высоких давлений . ПУТЕШЕСТВИЕ К ЦЕНТРУ ЗЕМЛИ Температура внутри Земли с глубиной по­ вышается до 2000 -3000° , при этом наиболее быстро она возрастает в земной коре , дааее идет замедление , и на больших глубинах темпе­ ратура остается , вероятно , постоянной . Плотность Земли возрастает с 2 ,6 на по­ верхности до 6,8 на границе ядра Земл и. В самом ядре плотность возрастает до 10, а в его центральных частях превышает 12 . До недавнего времени считали , что ядро имеет железны й состав , подобный железным метеорит ам , а оболочка - силикатный , соо1- ветствующий каменным метеоритам. Некоторые ученые предполагали , что причина резного сначна плотностей и ре зного уменьшения твер­ дости у границы ядра Земли объясняется не изменением химического состава вещества , а физико-химическим процессом - частичным разрушением элентронной оболочки атомов при давлении в 1,4 млн . атмосфер. Отрыв элентро­ нов от ядер под действием огромного давления и высоной температуры вызывает резкое упл от­ нение вещества и придает ему новые свойства. Такой процесс ученые назвали переходом вещества в мет аллическую фазу. Однако опы­ ты с давлениями до 3 млн. атмосфер , прове- Схема строения нашей планеты: 1 - атмосфера; 2 - стрD­ т ос фера; .1 - тропосфера; 4 - г1щросфера; б - граиптиый слой; б -·б азальтовый слой; 7 - подкоровая часть внутрен­ ней оболочк и Земл и ( п оверхность М охорович11ча); 8 - вн у т - ренняя оболочка Земли; 9 - ядро Земли ( ядрышко) . us
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ денные недавно в СССР , пока не подтвердили возможность такого изменен ия вещества в яд­ ре Земл11. слой , нижняя мантия , внешнее ядро и внут­ реннее ядро . В ядре на расстоянии 5100 км от поверхно­ стизаключеноеще внутреннее ядро Земли, или ядрышко. Оно , вероятно, находится в тверд ом состоянии . Надо иметь в виду , что условия существования материи в больших глубинах земного шара ре зко от­ личны от усл овий на земн ой поверхности и тех , которые пока мы с11югли создать в лаборато­ риях. До сих пор нет единых общепри знанных взглядов на состав мантии и ядра. Геофизики выск азали предп оложение , что континенты возникли в связи с выделениями огромных количеств энергии , периодичес ки происходящими в земной оболочке (мантии) на глубинах 600 -700 км. Следствием этого яв­ ляется процесс разделения (дифференциация.) вещества Земл и, который приводит к обедне­ нню отдеJiьных участков оболочки Земли крем­ ненисл отой , онисью алюминия , щел очными ме­ таллами и выносу их наверх - в земную кору , где они образуют нонтиненты . Таним образом , в земном шаре , основываясь на сейсмиче­ ских данных, можно выдел ить следующие зо­ ны, отличающиес я по физическим свойствам: земн ая кора , верхняя мантия , переходный Изучая земн ой шар в цел ом, ученые уже давно выдел или ряд присущих ему оболочек : воздушную оболочку, или атмо­ сферу,жидкую оболочку, илигид­ росферу(гидра-вода),и литосферу(ли­ тое - камень) - твердую оболочку , или , как ее теперь называют , земную кору . В начале ХХ в. учение о внешних оболочках Земли раз­ вил выдающийся русский ученый В. И. Вер­ надский. Он выдел ил еще прерывистую л е - дяную оболочку и биосферу­ область , занятую живыми организмами . Гео­ физики разработали, нак вы уже знаете , уче­ ние о внутреннем строении Земл и тоже в виде ряда глубинных оболочек и центрального ядра . С каждым годом данные геофизики позво­ ляют все лучше и лучше разбираться в строе­ нии земн ого шара , а это в свою очередь дает возможность установить связь ряда важней­ ших геологических процесс ов , протен ающи х в земной норе , с процессами , проис ходящими в глубинах земного шара . Вот почему так важно и так интересно изучать строение нашей планеты . Таинственный мир под ногами 54 Ученые да вно стремятся раскрыть ·та йны глубин нашей планеты. Чело­ век проник в космос, подня вшись поч­ ти на 300 "."от Земли, но он не знает, что находится у него под ногам11 на глуб11не даже десят11 километров . Ведь сама я глубокая скваж11на п ро­ н11кла в 11едра на глуб11ну менее 8 хм. Сейчас разра бат ываются проекты с верхглубокого бурен11я земной коры. В СССР предполагается бур11ть сква­ ж11 ны на глубину 10-15 "·" в ряде районов - в Прикаспийской низмен­ ности, в Карел11и, на Кур11льск11х о-вах и в других местах. В США намечено бурение скважины под океаном, где земная кора т оньше, чем на материке. Вблизи берегов Южной Кал ифорнии провели пробное бурение . При этом встретили большие трудности: буро­ вой инструмеит надо 011ускать сквозь слой воды тол щиной в несколько кило­ метров с кора бля, который дол­ жен очень точке стоять на одном месте. В на шей стране для выполнения гигантских планов развит11я хозяйст­ ва, намеченных Программой партии, требуется много разнообразного мине­ рального сырья. Мы зна ем, ч то на большой глубине в Европейской части СССР залега ют слои каменных пород, абсолютный возраст которых свыше 900 млн. лет. В подобных слоях в Юж· ной Африке залегает самое крупное в • мире золоторудное месторождение. Эrо не случайно, так ка к именно золото ча­ ще всего встреча ется в древней ших гор­ ных порода х. Вполне вероятно, ч то в преде.в:ах Европейской ча сти СССР на больших глубинах поя вятся в бу­ дущем золотодобывающие предпри­ ятия. Возможно, что на глубине име-
.:Jr. . MJIJ1 - ЬUJIЬШUn мл1·uит ЗЕМ.;1Я-БО.J J ЬШОЙ MAГHllT Удивительная способн о сть магнита притя­ гивать железо был а известна еще в глубокой древности . Свойство магнита указывать юг и север было открыто позже . Еще в 111 в. изготовляли особые <<Юг оука­ затели» в виде маленького чел овечка с вытя­ нутой рукой. Эта фигурк а - древнейший компас-укреп­ лялась на вращающемся магните. Значительно поздн ее (в VIII-IX вв.) ара­ бы стали применять компас для морепл авания . В то время арабские торговые корабли часто плавали из Азии в Европу . Европейские мореп лаватели пользовались компасом примерно сХПiв. , но не знали , так же как китайцы и арабы , поqему один конец маг­ нитной стрел ки поl\азывает на север , а дру­ гой-наюг. Вплоть до начал а XIX в. на вопрос о при­ чине земного магнетизма часто отвечал и таl\: Земл я сама большой магнит . Внутри Земли как бы «спрятан» очень сильный магнит . Он и управляет поведением стрелки компаса, застав- ляя ее уетан авливаться вдол ь магнитных сило­ вых линий , опоясывающих земн ой шар и создаю­ щих магнитное поле Sемли. Направление этих силовых линий и у1\азы­ вает стрелка компаса. Мореплаватели, правда, давно уже заме­ тили, что северный конец ст релки не совсем точно указывает на север, а южный - на юг . Еще Rолумб , когда плыл в Аме рику, обнару­ жил , что географический меридиан не совпа­ дает с магнитным, вдоль 1\ оторого устанав­ ливается стрел ка компаса. Угол между этими двумя направлениями называется м а г н и т - ным склонением. Rаждое местона Земл е имеет свой угол склонения , и штурман корабля или самолета должен иметь точную карту магцитных склонений . Такая 1> арта со­ ставляется по показаниям компаса. Известно, например , что в районе Москвы угол с1шонения равен 7° к востоку , а в Якутске - около 17° к западу . Это значит , что севе рный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на 7° вправо от географического меридиана, прох одящего через Москву, а в Якутске - на 17° влево от соответствующего мери- диана. ются больm111J скопления редких эле­ ментов, Rоторые широко ирименяются новей шей техникой . р1111 развития жи з н и на Земле, осо­ бенно в наиболее отдаленные эпохи. Магнитная ось Земли на­ кл онен а к геогр афической примерно под углом в 11° ,5, поэ.тому географичес кие по­ люсы также не совпадают с магнитными. Трудно сейчас предсказать, каRие ми нералы могут быть обнаружены сверхглубоким бурением, но, несом­ ненно, это будут ц еннейшие полезные 11скоиаемые . Развитие глубинного бу­ рения подводит нас также вплотиую к mпроRому использованию тепловой энергии 3емлп. Температура гл убин­ н ых подземных источников достигает 200°. Их можно испол ьзовать для вы ­ работки злектроэнергю1, для отопле- ния городов, для щей в теплиц ах. выра щивания ово- Исследова ния глубин 3емлп по­ могут выясни ть закономерность в рас­ простра нении полезных исRопаемых в земной коре и созда ть более точные ка рты прогнозов, обосновываю щие п равильное направление по11сков ми­ нерального сырья . Глубинное бурение позволит от­ вет11ть на многие загадки в истори11 3Рмли . По содержа щимся в сл оях ока­ менелостям животных и растений мож­ но будет с бол ьшей полнотой восста­ новить недостающие страниц ы в исто- Вероятно, ученые смогут от ветит ь на такие важные во11росы : 11очему одни участки суши 11однима ются, а другие 011ускаются; почему происходят земле- трясения; из каю1х слоев изливается на ио верхност ь лава; движутся ли ма- терпки или устойчиво с�оят на месте. .от веты на эти воиросы имеют не толь­ ко иознавательное, но и бол ьшое ирак­ тическое значение. Вот иочему буре­ ние иервой сверхглубокой скважины можно сра внить по значению для на­ уки с зап)·ском первого искусствен­ ного спутника 3емл11 в космос. Магнитную стреш>у мож­ но заставить колебаться и не на острие , как это дел ается в компасе . Ее можно закре­ пить на горизонтальной оси , тогда она будет начаться в вертикальной плоскости. Та­ кую стрелку называют стрелкой наклоне­ н и я. Действительно , она поназывает , под каким уг­ лом к горизонту действует на нее в данном месте магнит­ ная сил а Земли, т. е. нано­ вомагнитноена1\лоне­ н и е. На Северном и Южном магнитных полюсах острие стрешш напр авлено прямо
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ вниз: магнитное наклонение здес ь наибольшее­ оно равно 90° . Углы магнитного наклонения хорошо изучены на всей Земле. Если обнару­ живаются ре зкие изменения углов наклонения , то это указывает , что в данном месте под поверхностью Земли скрыты намагниченные горные породы или железные руды . Земля предст авляет собой большой магнит , от полюсов кото­ рого ра сходятся силовые линии ма гнптного поля. Стрел1ш компаса на поверх ност11 3емл11 ориентируются по направлению к ма гнитным полюсам. Магнитная разведк а (см . стр . 99) залежей железа или других магнитных руд в сущности сводится к поискам мест ре зких магнитных ано­ малий, т. е. таких мест , где магнитн ая сила земного поля по величине или направлению резко отклоняется от нормы. Сейч ас магнитную разведку ведут даже с самолетов . Под Кур­ ском , в Сибири , на Урале, на 1:\ольс1<ом п-ове обнаружены сильные магнитные аномалии , там же найдены залежи железных руд . Стрел ка компаса в течение суток ведет себя неспокойно. Она сдвигается немного в сто­ рону , колеблясь в общем около положения ра вновеси я. Это значит , что магнитное поле Земли за сутки немного меняется . Суточные колебания магнитной стрел ки всегда больше летом , чем зимой . Причина этих изменений магнитного поля Земли - электричес кие токи , текущие в ат­ мосфере на большой высоте . Вызваны они солнечным излучением . Иногда электрические токи в атмосфере становятся особенно сил ьными . Происходит это , когда с повер хности Солнца с огромными скоростями выбрасываются потоки мел ьчайших частиц . Они проникают в земную атмосферу и 56 п орождают в ней электрический ток . Стрел ка компаса начинает вздрагивать и все больше и больше отходит от положения равновесия . Такое явление называют м а F нитной б у­ р е й. Она может продолжаться несколько ча­ сов и даже суток . Когда магнитная буря ути­ хает , стрел ка компаса возвращается к положе­ нию равновесия . Во время сильных магнитных бурь нарушается нормальная работа телегра­ фа , телефона и радио. Магнитные бури часто наблюдаются на ши­ роте 66- 67° (в зоне полярных сияний) и часто возникают одн овременно с полярными сия­ ниями . По-видимому , оба эти явления вызваны одними и теми же причин ами . За изменениями земного магнитного поля нужно постоянно наблюдать . Для этого орга­ низована специальная Служба земн ого магне­ тизма. Вот уже более ста лет по данным мно­ гочисленных экспедиций и по измерlшиям н а магнитных станциях составляются подробные :карты магнитного склонения и накл онения и та­ блицы суточного и годового хода изменений магнитного поля Земли. Многолетние наблюдения показали, что по­ ложение магнитной стрел ки по отношению к географическому меридиану также со вре­ менем меняется : конец стрел ки медл енно пере­ мещается к западу или востоку . Это так назы­ ваемыевековые изменения маг- нитногополя Земли.Ихвсегдапри­ ходится учитывать при составлении магнптных карт . Для вождения кораблей и самолетов , раз­ ведки полезных иск опаемых и дл я очень мно­ гих научных целей нужны точные карты маг­ нитного СI\лонения и наклонения. Магнитные бури и суточные изменения маг­ нитного поля о.бъясняются , как мы знаем , сол­ нечным излучением и выбрасыванием мощны х фонтанов частиц с поверхности Солнца. Но до сих пор остается невыясненной основная при­ чпна, создающая постоянный магнет изм Земли. Наша планета дейст вительно ведет себя как большой магнит . В средние век а поведение магнитной стрел ­ ки объяснялось силами , идущими с неб а, при этом Полярной звезде приписывалось глав­ ное влияние на магнитную стрел ку. Серьезные исследования магнети зма нача­ лись позднее . В 1600 г. в Англии были опуб­ ликованы шесть книг Вильяма Джильберт а «0 магните , магнитных тел ах и о большом маг­ ните- Земле» . Джильберт намагнитил металли­ ческий шар(онназвалего терреллой)
и исследовал показания стрел ки компаса воз­ ле него. И все же ответа на основной вопрос , почему Земля намагничена, Джильберт дать не мог. В начале XIX в. французский физик Ампер выск азал интересную догадку. Он знал, что электрический ток может влиять на магнитную стрелку . Ампер первый понял, что, если внутри Земл и будет течь электрический ток с востока на зап ад, тогда вокруг Земли появится магнит­ ное поле и земн ой шар будет похож на джиль­ берт овскую терреллу. Но течет ли на самом деле ток в Земле и какая причина дел ает его постоянным? Чтобы ответить на эти вопросы, геофизики зарывали глубоко в землю мет алличес кие пл а­ стины и при помощи телеграфных проводов соединяли их над землей, включив в эту цепь гальванометр . Прибор действител ьно обнару­ живал ток, но чрезвычайно сл абый и к тому же непостоянный. Тогда для объяснения источ­ ник а земного магнетизма попытал ись привлечь Гл убоко под землей за коп11 ны две металлические пластины, соединенные про вод11 м11 с телеграфной линией . К од ному из про водов , веду щих к пластине, подкл ючен миллиамперметр . ЗЕМЛЯ - БОЛЬШОЙ МАГНИТ на помощь атмосфер­ ные электрические то­ ки. Они текут из воз­ духа в Землю. Однако известно, что на 1 км2 Земли прих одит атмос­ ферный ток силой всего в 0,000001 ампера . Да- Усло вное изображение а то ­ мов в виде колец. Стрелка- же если учесть, что в :с"ей по 3�;,�зка;�� н���ра �,� ��·�� каждую секунду над всей в 11енам аг11иче1111ом состоя- з 100 нии атомы и оси орбит злек- емлей происходит тронов р а сположены бес п о - р азрядов молний, все рядочно. равно постоянное магнитное поле Земли та­ кими причинами невозможно объяснить . Теоретически удалось доказать, что на 99 % магнитное поле Земли вызывают причины , скрытые внутри планеты . Внешние электри­ ческие токи могут помочь объяснить лишь раз­ личные малые измененйя земного магнитного поля. В самом начале ХХ в. дел алась попытка объяснить магнетизм Земли ее суточным вра­ щением . Известно, что Земл я заряжен.а отри­ цател ьным эле�причест вом. Ее вращение соз­ дает ток, а электрический ток всегда окружен магнитным полем . Но теорет ичес ки вычислен­ ная напряженность такого поля оназалась в де­ сятки миллионов раз слабее истинного магнит­ ного поля Земли. И все же физики попытались спасти гипотезу о самонамагничивании Земли из-за ее вращения . Для этого они привлекли на помощь новые све­ дения о строении атома. Как известно, элен­ троны в атомах вращщотся по замннутым орби­ там. Оси этих ор·бит по-р азному наклонены в различных атомах . На рисунне поназано , нак они расположены внутри ненамагниченного м�таллического стерженька. Но если стер жень привести в быстрое вращение, то оси электрон­ ных орбит будут стремиться стать параллеJr ы10 друг другу - совершенно так же, Raii, подчиня­ ясь занонам механики, это дел ают обычные волчки, запущенные внутри вращающейся I\ О­ робни . В таком случае быстро вращающи йся стержень дол жен намагнититься, так нан электронные токи в атомах окажутся из-за поворота осей одинаково направленными . Их магнитные поля будут снл адываться, уси­ ливая друг друга, и на концах стер жня появятся магнитные полюсы . В 1919 г. удалось намагнитить стержен ь, бы­ стро ег о вращая . Не происх одит ли то же самое в мет алл ах, находящихся в земной коре? Ведь суточное вращение Земли может «навести порядок» в 57
ВНУТ РЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ В11утр11 короб1ш запущены детские нолчки . Слева - коробка неиод вижна . Сир1 ша - коробка враща ется . Оси волчков в ней стали па р аллельно оси вращения коробки . расположении орбит атомов магнитных веществ земной коры. Эл ектронные орбиты должны , по-видимому , повернуться так , чтобы стать параллельными плоскости экватора. Легко бы­ ло проверить , что при этом Южный магнитный полюс появится на географическом севере , как это имеет место на Земле. Зная скорость вращения нашей планеты ·и примерное распределение магнитных материа ­ лов в Земле , уд алось подсчитать интенсивность намагничивани я. Она 01\азалась в миллиарды раз меньше дей­ ствительной . Так еще одн а гипотеза потерпел а неудачу . В 1939 г. американсний физик Эльзассер предл ожил новую теорию происхождения зем­ ного магнетизма : Земля намагничена термоэлек­ трическими тонами , текущи ми в жидком зем­ ном ядре. Температура в нем достигает нескольких тысяч градусов, а давление доходит до миллио­ нов атмосфер . Когда б ы стро враща ют металли ческий стержень, то внутри него атомы расиолагаются так, что оси злектронных орбит ста 1ювятся параллельными друг другу и оси вращения стержня. Вокруг стерж 11я 1щут силовые линии ма гнитного полн . Известно, что термоэлектрический ток воз­ никает , когда один спай двух металлов нагрет бол ьше, чем другой . По мнению Эльзассера, в зем­ ном ядре имеются подходящие условия для воз­ никновения термотока. В ядре перемешаны раз­ личные металл ы, так что всегда имеется кон- 58 такт двух металлов - хотя и в жидком состоя­ нии . Кроме того, температура на различных глубинах в ядре , несомненно , разная . А это как раз и нужно для поддержания термотока в земном ядре: соприкосновение разнородных мет аллов и перепад темпер атуры . Струи распл авленного металл а текут из центра ядра по радиусам к поверхности . Враще­ ние Земли искривл яет путь струи , превращая ее в кольцо , охватывающее земную ось . Механики называют силу, искривляющую пут ь такой струи из-за вращения Земли , к о р и о - лисовой силой. Эльзассер пытался док азать , что вдоль вихря расплавленного металла должен течь с востока на запад термоэлектрический ток , подмагничивающий Землю . На самом деле сложное движение вещества ядр а Земли и циркулирующих в нем термотоков пока не подд ается точному расчету . Да и не все предположения Эльзассера достаточно обо­ снованы . И хотя он на протяжении многих лет пробовал улучшить методы расчета, задача все-т аки оназал ась до конца не решенной. Тем не менее она подготовил а появление современ­ ной , более совершенной теории земного магне­ тизма , предложенной в 1947 г. советским физи­ ком Я. Френкелем . Ученый нашел сходство между процессами , происходящими в земном ядре, и работой динамо-машины с самовозбуж­ дением . Когда такая динамо-машина начинает работать , ее магнит (он называется статором) совсем слабо намагничен . Но по мере того нак якорь машины , ла котором намотаны витки проволоки , быстро вращается в слабом поле статора, в нем вознинает индукционный ток . Он мал и непригоден еще для использован ия . Его заС1Гавляют течь по обмотке машины так , чтобы он намагничивал , т. е . усиливал , поле статора. Витки якоря продолжают вращаться , но теперь уже в более сильном магнитном поле , и в них наводится более сильный индунцион­ ный ток . С каждым новы м оборотом машины проиоходит «подхлестывание» , или самоусиление , поля . Как снеж ный ком , который катится с горы и разрастается до размеров огромной лавины , так и динамо-машина с самовозбуждением доводит поле своего магнита до предел ьного постоянного состояния . С этого момента машина начинает нормально работать . Если якорь машины вращает газовая или водяная турбина , то все устройство в цел ом назыв ают турбогенератором . Френкель счит ает , что земное ядро явл яется
Внутр и Земл 11 как бы дей с тв�· ет турбоге н ератор . с воеобразным природным турбогенератором. Роль турбины в нем играют тепловые потоки : они поднимают из недр ядра во все стороны большие массы расплавленного металла, обла­ дающего свойством жидкости. Кориолисова сил а «закручив ает» их вокруг земной оси , образуя , таким образом, гигантские витки внутри «земной динамо-машины» . В этих зам­ ннутых потоках горячего металл а, нак и в витках · проволони на яноре обычной динамо­ машины , должен был когда-то давно возник­ нуть индукционный ток . Он постепенно под­ магничивал земное ядро. Первоначальное очень слабое магнитное поле усиливалось до тех пор , пока с течением времени не дошло до своего предельного значения. Этот предел был до­ стигнут в далеком прошлом. И хотя земной турбогенератор продолжает свою работу , кине­ тическ ая энергия бурных потоков жидкого металла тратится теперь не на подмагничива­ ние земного ядра, а целиком превращается в теплоту. Что кас ается слабого начального магнитно­ го поля, без которого земной турбогенератор не смог бы начать работать , то его происхож­ дение обосновать нетрудно . Для этого достаточ­ но вспомнить попытку объяснить магнетизм Земли ее суточным вращением. Она был а при­ знана неудачной только потому , что давала ЗЕМЛ Я - БОЛЬШОЙ М А ГНИТ земному шару ничтожно малое намагничив ание . Но в природном «турбогенер аторе» начальное поле может быть как угодно малым, ведь со временем оно увеличится до необходимых раз­ меров . Еще не все трудности новой теории пре­ одолены . Не уд ается, например, подсчитать величину индукционного тона в земном ядре . Не выяснено пока, до какого предела должно усиливаться магнитное поле в ядре. Мало из­ вестны еще законы движения хорошо проводя­ щего электрический ток металл а в магнитном поле земного ядра. Тем не менее идея внутриземного «турбо­ генератора» привлекла много последователей. Настойчиво эту теорию в последние годы раз­ рабатывает и Эльзассер. Теория Френнеля особенно заманчив& по­ тому , что она пригодна для объяснения магнит­ ных полей любых космических тел : Солнца , звезд , пл анет , туманностей и т. д . Быть может , внутри всех этих небесных тел также работают «кос.'\шческие турбогенераторы» с самовозбуж­ дением . Интерес к магнитным полям небесных тел чрезвычайно большой. Именно они управляют движением заря­ женных частиц , пересекающих огромные про­ сторы Вселенной. За пределами земной атмосферы , в магнитных полях далеких туманностей, приобретают колоссальные с1,орости ядра легких атомов - водорода, гелия , лития и др . Происхождение космических лучей связано · именно с этими ча­ стицами . Вот почему в контейнере ракеты , посланной на Луну в 1959 г., и на борту третьего спутнш,а, за.пущенного в 1958 г., были установлены с верх­ чувствительные магнитометры. Они могли изме­ рять магнитные поля на громадных расстояниях от Земли. Магнитометры работали в полете и переда­ вали сведения при помощи телеметрической аппаратуры. Так , например , было обнаружено , что Луна не намагничена. Ученым еще не удалось полностью разгадать истинную причину магнетизма Земли и других небесных тел . Но можно с уверенностью сказать , что сей­ час наука близно подошл а к решению этой трудной задачи . •
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ В МИРЕ RPИCTA.JI.JIOB Начнем с простого опыта. Возьмите четверть стакана воды и сыпьте в него понемногу чи­ стую поваренную соль , помешивая ложечкой . Сначал а соль хорошо будет растворяться в воде , потом все хуже и хуже , и в конце концов новые ш:�рции соли совсем перестанут раство­ ряться , сколько бы ни размешивать раствор . Вылейте раствор соли на блюдце , лучше на мет аллическое , например на жестяную крышку от банки , и подогрейте на плитке или просто поставьте в тепл ое место. Вода постепенно начнет испаряться , а на блюдце появятся крупинки соли . Смотрите внимательнее : эти крупинки р а сту т. Вот уже и вся вода испарил ась . Рассмотрите-к а оставшиеся кру� пинки сол и в лупу . Что удивительного в них? Каждая крупинка - это правильный кубик , ровный , с гранями гладкими и блестящими , какзеркало.Это выресЛикристал- л ы поваренной соли . Посмотрите в лупу на сахарный песок . Каждая крупинка - это тоже кристаллик с ровными , гладкими гранями , но уже не простые кубики , а кристаллик более сложной формы. В лупу да и простым глазом можно разглядеть , как поблескивают в кусковом сахаре отдел ьные гр ани слипшихся вместе многих мелких кри­ сталликов - правильных многогр анник ов . Эти кристаллики сахара тоже выр о с ли с а ми из растворенного или распл авленного сахарно­ го сиропа. Нетрудно вырастить самому и другие Rри­ сталлы . Синий медный :купорос можно достать Мелкие кристаллюш �;васцов, выра щенные из раствора. 80 Кр и ст аллы природн ого флюорита. в хозяйственном магазине ; белые калиевые :квасцьr - в магазине хими:калий . Наверняка найдутся различные вещества в ш:кольной лабо­ ратории . Растворите их в горячей воде - столь­ :ко, с:коль:ко сможет раствориться , а потом по­ ставьте банку с раствором в холодное , спо:кой­ ное место. На следующий день вы увИдите , что в банRе выросли :кристаллы - :красивые ров­ ные многогранни:ки . Опустите в такую банку нит:ку, и :кристаллики нарастут на ней . Такими RристалличесRими бусами хорошо украсить новогоднюю елку - их гл ад:кие , блестящие гра­ ни будут свер:кать и переливаться при свете огней. Такие же правильные многогр анные кри­ сталлы встречаются часто и в мире :камней . Неред:ко в земле находят :камни такой формы , :как будто их вырезал , отшлифовал и отполи­ ровал ис:кусный мастер. Кристаллы- это :камни с природной , т. е. не сдел анной ру:кой челове:ка , правильной , симметричн ой, 11IНого­ гранной формой . НескольRо лет назад наши геологи наш­ ли глубокую пещеру, свод и стены :которой были покрыты огромными голубов атыми :кри­ сталлами флюорита такой пор азительной :кра­ соты и совершенства, каких не видели до тех пор нигде в мире . Вход во фл юоритовый грот находится в отвесной скале над горным озером. Чтобы попасть в него , геологам пришлось ви­ сеть на веревках на 200-метровой высоте . Но тру!l; был вознагражден прекрасной карти­ ной , открывшейся перед их гл азами . Самой за­ мечател ьной: был а группа кристаллов весом
около 200 кГ, она включал а более ста иде аль­ но прозрачных , блестящих , чуть голубова­ тых кубов , ребро каждого было не менее 10-12 см. Кристаллы слюды бывают 7 м ширины при 3 м длины . Кристаллы полудрагоценного мине­ рала берилла достигают 5,5 м длины . Такая колонна толщиной в 1 ,5 м - внушительное зрелище . В Испании огромные крист аллы бе­ рилл а используют как столбы у ворот . Расск а­ зыв ают , что один кристалл полевого шпата был так велик , что в нем была заложена целая ка­ меноломня . Кристаллы горного хрусталя (квар­ ца) - это нередко столбы в полтора-дв а чело­ веческих роста, весом в тонну и больше . Не­ сколько лет назад в «Правде» сообщалось , что геол оги на Алтае нашли самый большой на земле кристалл горного хрусталя. Высота это­ го «крист аллика» с двухэт ажный дом, а весит он 70 Т. Вокруг этого гиганта �астоколом стоя­ ли крист аллы того же горного хрусталя высо­ той в метр и более. Поваренная соль тоже встречается в виде очень больших крист аллов каменной соли . В пустынях Средней Азии и И рана есть целые . горные хребты из нристаллической каменной соли. Причудливы и удивительны формы этих соляных снал , отсвечивающих холодным бле­ ском . Ни кустика, ни травинки нет на склонах соляных гор , лишь иногда по соляному руслу, между соляных берегов журчит соленый ручеек . Раньше кристаллы счит али редкостью , «иг­ рой природы» . Конечно , великаны-многогран­ ники встречаются не так уж часто, но кристал­ лы меньших размеров окружают нас повсюду . В МИРЕ КРИСТАЛЛОВ В граните даже без лупы легко различить пл астинки слюды , кристаллики кварца и поле­ вого шпата. Песчаник и песок состоят из ока­ танных кристаллов кв арца , а мрамор - из кристаллов кальцита. Почти все минералы на земле и почти все горные породы состоят из кристаллов . На свежем изл оме мет алла тоже нетрудно разглядеть простым гл азом или в лупу отдель­ ные зернышки кристаллов . Если эти кристал­ лики слишк о м мелки, тогда , чтобы «разглядеть» Мелкие кри ст алли­ ки, видимые на из­ ломе мета лла . их, привлекают на помощь рентгеновские лучи . С помощью этих замеч ател ьных лучей , проник а­ ющих сквозь предметы , непрозрачные для обычного света, уст ановили, что в с е твердые металлы и почти в с е камни - кристаллы. На Земле нет некристалличесних металлов . Оказалоеь также , ЧТ<? из кристаллов состоят очень многие другие тела: в глине , каучуке, саже , костях, волосах , иглах дикобраза, клы- ках мамонта, в волокнах шерсти , шелк а, целлюл озы обнаружено кристаллическое стр оение . Мы живем в мире кристаллов . Наши дома и города построены из намня и металла, т. е. в ос­ новном из кристаллов . Мы ходим по кристаллам, добываем кристал­ лы из земли , создаем изделия из кристаллич еских материалов , по­ сылаем в носмос кристаллические п р иборы, едим кристаллы, лечим­ ся кристаллами и даже сами час­ тично состоим из кристаллов . Нет такого мест а на Земле, где бы не было кристаллов . И не толь- Кристалл горного хрусталя. 6J.
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ ко на Земле! Из межпл анетного пространства иногда прилет ают к нам осколки небесных тел - метеориты. Они тоже сложены крис­ таллами . Советские астрономы установили недавно, что облака Юпитера и Сатурна со­ стоят , по-видимому , из кристаллов аммиа­ ка, а кольца Сатурна покрыты кристалла­ ми инея . И есть даже данные дл я предпо­ ложения , что сердцевина таких звезд , как «бе­ лые карлики» (см . т. 2 ДЭ) , тоже предст авляет собой кристаллическое вещество. С ТРОЕН ИЕ RPHCTA.JI.JIOB Но как же найти кристалл , если он даже не виден? И как же отличить кристалл от некристалла? Может быть , по многогр анно!I форме? Но у мелких сросшихся вместе кристал­ лических зерен в металле или в булыжнике внешняя форма совсем неправильная . И в то же время стекло может быть многогранным - ну, например , граненые стею1 янные бусы . Од­ нако стекло - вещест во некрист алличес1\ое . В чем же дело? В том , что кристаллы с а ми, без помощи человека, принимают свою форму, они в ы р а - стают многогранниками, астек­ л о должно быть огр анено рукой человека. Это основное различие между I\ ристалл ами и некристалл ами объясняется их внутренним строением , тем , как расположены в них мель­ чайшие частички вещества - атомы , ионы , мо­ лекулы. Все в мире сложено из этих мельч ай­ ших частиц. Везде и во всем, в камнях и ме­ таллах , в дереве и в теле чел овека, в каш1е дождя и в облаке дым а - везде движутся мельчайшие частички . Во всей Вселенной не найдется ни одн ого атома, ни одн ой молекулы, которые бы не двигались непрерывно. Движения эти , однако, не все один аковы. В газе и в жидкости движение частиц беспоря­ дочно. Отдельные частицы сближаются , стал­ киваются , расходятся , опять налетают друг на друга и снова отск акивают в стороны, иногда и очень далеко друг от друга. Быстро двигаю­ щиеся частицы газа или жидкости разлетались бы совсем в разные стороны , если бы не был о сил , которыми они притягив аются друг к другу . В газе эти силы совсем малы. Именно поэтому газ так легко расширяется , частицы его расхо­ дятся . В жидк ости силы притяжения , действу­ ющие между частицами , тоже еще невелики , но все же побольше , чем в газе. 62 Что происходит , когда жидкость ·или газ , застывая , превращаются в твердое тело, на­ пример , когда вода , замер зая , ·становится твер­ дым льдом , когда водяные пары кристаллизу­ ются в узоры инея или в чудесные звездочки снежинок или же когда застывает распл ав­ ленная сталь? Меняется ли при этом движение частиц? Да, меняется , и очень заметно . В твер­ дых тел ах частицы тоже движутся , но уже не бе�порядочно , а строгим , пр авильным , сим­ метричным строем . Нажд ая частица движется только в предел ах отведенного ей участка и не может никуда уйти за его предел ы. Строй частиц в кристаллическом твердом теле похож на пчелиные соты или на строительные леса: вправо и влево , вперед и назад, вверх и вниз тянутся ровные , правильные , бесконечные ряды частиц . Они выстроены, как физкультурники в строю , но не стоят строго неподвижно , а ко­ леблются около своих мест , как физкультур­ ники, переминающиеся с ноги на ногу , нетер­ пеливо ожидая команды : «Разойтись!» Но разойтись , выйти из строя частицы кри­ сталлического твердого тела могут лишь при определенных усл овиях: если, например , на­ греть кристалл так , чтобы он начал пл авиться . Под теплыми луч ами весеннего солнца начнет таять лед, разрушится строй частиц в кристалле льда и осл а беют силы, удерживающи� частицы на их местах . Скрылось солнце , снова подморо­ зило, закружились в воздухе снежинки : это опять частицы собрались пр авильным строем , ровными , симметричными , правильными ря­ дами . Так расположены атомы углерода в кристалле графита (слева) и алмаза (справа). ' Порядок и симметрия - вот что характерно для твердого кристаллического тела. Во всех кристаллах частицы распол ожены пр авиль­ ным , четким строем , выстроены симметричным, правильным узором. П о1\а есть этот порядок - с уществует кристалл . Нарушен порядок , рас-
сыпался строй частиц - это значит , что кри­ сталл расплавился, превратившись в жидк ость , или испарился , перешел в пар . Внутреннее строение кристаллов опреде­ ляет их внешнюю форму . Кристалл растет так, что каждая новая частичка как бы пристраи­ вается к строю , находит свой участок , свое положение в строгой системе . Но кристалл не перестает быть кристаллом и тогда , когда его внешняя форма не много­ гранна. Если обломать у кристалла все углы, обточить , обкатать все его грани , а потом поместить этот обломок снова в раствор или распл ав так , чтобы он мог расти , то кристалл восст анавливает свою многогранную форму , выр астает снова многогр анником. Почему? Потому , чт о, обломав кристалл снаружи , мы почти не нарушили его внутреннее строение , кристалл не перестал быть кристаллом , он не потерялспособностисамоограняться. С помощью лучей Рентгена мы можем убедиться в том , что строение невзрачного обломка или обкатанной песчинки стол ь же удивительно симметрично и закономерно , как строение гиг антского кристалла, найденного в глубинах Земли или выращенного искусственно ученым в лаборатории . Почему же не все кристаллы вырастают мн огогр анными? В глубинах Земли находится магма , т. е. сложный раст вор-расплав множества раз­ личных веществ , из которого при остыв ании образуются разные минералы с разным кри­ сталлическим строением. Почему из однородной магмы получаются разные минералы? Потому , что каждое кристаллическое вещество засты­ вает или пл авится только при строго опреде­ ленной температуре . Вы знаете, конечно , что . вода (при нормальном давлении) замерзает при 0° . Если понижается температура, то точно при 0° вода начнет замерзать , превра­ щаться в кристаллы льда . Пока вся вода не замер знет , температура ее не будет понижаться дальше . Если , наоборот , нагревать кристалл льда до 0° , он останется неизменным. Как только темп ература достигнет 0° , кристалл сразу начнет таять . Скол ько бы мы ни грели дальше , те мпература льда не будет повышаться , пока весь лед не раст ает . Лишь когда весь кристалл , растаяв , превратится в воду (иначе говоря , пока не расп адется строй всех частиц) , температура воды может начать повышаться . Любое кристаллическое вещество пл авится и кристаллизуется при строго определенной температуре плавления : железо - при 1530° , В МИРЕ КРИСТАЛЛОВ олово - при 232° , кварц - при 1713° , ртуть ­ при минус 38° . У некристаллических твердых тел нет по­ стоянной температуры плавления (а значит , и температуры кристаллизации) , при нагре­ вании они постепенно размягчаются . Когда в глубинах Земли магма застывает медл енно, химические вещества, из которых она состоит , затвердевают не все сразу, а по­ очередно, потому что температура их кри­ сталлизации различна. Сначала кристалли­ зуются те , у которых температура кристалли­ зации повыше , потом следующие , и так посте­ пенно магма, застывая , распадается на разно­ родные , почти всегда кристаллические мине­ ралы. Если этим минералам ничто не мешает при росте , то они вырастают в виде правильных многогранников . Но если много кристаллов растет вместе , то, увеличиваясь , они начинают теснить друг друга. Если кристалл столкнулся с соседним кристаллом, то дальше в эту сто­ рону он уже расти не может . В результате кристалл вырастает в одни стороны больше , чем в другие; так получаются не многогран­ ники , а бесформенные зерна . Отдельные кри­ сталлики бывают хорошо видны в микроскоп или даже простым глазом , но правильных многогранников среди них мало, а чаще и совсем нет . Интересно , что одно и то же вещество может встречаться и в кристаллическом и в некри­ сталлическом виде . Расплавим какое-нибудь вещество , ну , ска­ жем , сахар . Что про:Йзойдет , когда этот рас­ плавленный сахар будет остывать и затверде­ вать? Оказывается , что если распл ав застывает медленно, спокойно, то он затвердевает в виде кристаллов . Так образуются те мелкие кри­ сталлики сахара, из которых состоит сахар­ ный песок или кусковой сахар . Если же осты­ вание происходит очень быстро , например , если вылить расплавленный сахар в холодную воду или на очень холодное блюдце , то обра­ зуется сахарный леденец , некристалличес1шй сахар . Легко понять , почему это так происходит . Представьте себе , что нужно построить пра­ вильными рядами беспорядочную толпу быстро двиг ающихся людей. Это легко сдел ать , если дать людям время и возможность разойтись на определенные расстояния , выровнять ряды . Если же сразу крiiкнуть «Стой!» , то, конечно, никаког о порядка не получится . То же про­ исходит и при застыв ании расплава. В жидк ом 83
ВНУТРЕННЕЕ СТР ОЕНИЕ ЗЕМЛИ расплаве частицы движутся совершенно беспо­ рядочно . Если расплав застыв ает медл енно , они постепенно собираются в ряды , в ровный строй : образуются кристаллы . Если же засты­ вание происходит очень быстро , то частицы не успевают построиться правильными рядами и распл ав затвердевает некрист алл ическим. Так , например , образуется обычное стекло. Любопытно, что с течением времени некри­ сталличес:кое вещество может «переродиться» , или ,. точнее говоря , закристаллизоваться . Пусть леденец полежит спокойно месяца два­ три . Он покроется рыхлой корочкой. Посмо­ трите на нее в лупу : это мелкие кристаллики сахара. В некристаллическом сахаре начался рост кристаллов . Подождите еще несколько месяцев - и уже не только короч ка, но и весь леденец закристаллизуется . С течением времени все некристаллические вещества перерождаю тся в кристаллические , ч астицы в них со бираются в правильные ряды . Толькq срок для разНЪiх веществ различен : для сахара это несколько месяцев , а для камня - миллионы лет. Даже наше обыкно­ Еенное оконное стекло может закристаллизо­ nаться . Очень старое стекло становится иногда (',Овершенно мутным , потому что в нем обра­ зуется масса мелких непрозрачных кристаллов . На сте:кольных заводах иногда в печи обра­ зуется <ш озел» , т. е . глыба кристаллического стекл а. Это кристаллическое стекло очень прочное . Легче разрушить печь , чем выбить из нее упрямого «козл ю>. Исследовав кристал­ лическое стекло и расположение атомов в нем , ученые стали создавать новый очень прочный !l l атериал из стекла: кристаллическое стекло, ИЛИ «СИТаЛЛ>>. МОЖНО JIH ПЕРЕСТРОИТЬ RPHCTAJIJIHЧ ECRYIO СТРУКТУРУ Природа бесконечно разнообразна и не любит повторений. Строй атомов железа совсем непохож на структуру кристалла льда. В каж­ дом веществе .своя структура - свой порядо1\ расположения атомов . И от того , каков этот п орядок , зависят свойства веществ а. Одни и те же атомы , частицы одного сорта, распола­ гаясь по-разному , образуют вещества с совсем разными свойств ами . Много лет назад был такой случай в Ленин­ граде (тогда еще Петербурге) : на одном из складов солдатского обмундирования «просту- 84 дилисы и «заболели» солдатские пуговицы . В те времена пуговицы для шинелей делали из олова. На холодном, неотапливаемом складе л ежали большие запасы белых блестящих пу­ говиц. Когда первые несколько пуговиц по­ темнели, никто на это не обратил внимание . Пуговицы продолжали темнеть, теряли блеск и через несколько дней рассыпались в порошок . Но самым стр анным было то , что испорченные пуговицы как бы заражали своих соседей, которые начинали темнеть , тускнеть и рассы­ паться . В ·несколько дней горы ярко блестящи х белых пуговиц превратились в бесформенную груду серого порошка. Все имущество склада погибло от «оловянной чумы» , как прозвали эту «болезны> бел ого олова. Что же это за «болезнь» ? Это всего лишь перестройка порядка атомов в кристаллах олова. Есть два вида кристаллов олова. Пер­ вый - это обыкновенное серебристо-бел ое оло­ во, которое может образовывать большие кристаллы, но те же самые атомы олова могут перестроиться и образовать кристаллы другой разновидности , так называемого серого олова. Свойства этих двух видов олова совершенно различны . Белое олово - ковкий металл , се­ рое - хрупкий. Переходя из белой разновид­ ности в серую , олово рассыпается в порошок . Поэтому белое олово употребляется дл я при­ па ев , лужения и различных изделий, а из серого ничего нельзя сдел ать . И белое и серое олово - это кристаллы олова. Они состоят из одних и тех же атомов . Химические свой­ ства олова остаются те же , но изменяется кристаллическая структура : перестраивается порядок атомов и в результате меняются физи­ ческие свойства вещества. Перестройка кри­ сталлической структуры бел ого олова в струк­ туру серого ол ова может начаться при большом морозе . «Оловянная чума» был а одной из причин гибели экспедиции капитана Скотта на Южный полюс в 1911-1912 гг . Все запасы жидк ого топлива, взятые этой экспедицией , находились в сосудах , паянных оловом . В усло­ виях суровой антарктической зимы белое олово превратилось в порошок серого олова, сосуды распаялись . Отважные исследователи остались без топлива. Вот какие трагические послед­ ствия может вызвать изменение кристалли­ ческой структуры вещества! Возьме м другой пример . Сажа , или копоть ,- мягкий черный порошок . Он скапливается на внешней сто­ роне дна кастрюли, в печных трубах или выбрасывается клубами дыма из труб. Это угле­ род. Уголь тоже состоит из атомов углерода.
Кристалл а лм а за из Якутии ( с1шьио увел 11 чено ) . Графит, мягкий стер­ женек карандаша, ост ав-' ляющий след на бума­ ге , предст авляет собой кристаллы углерода. Посмотрите рисунок на стр . 62. Кристалл ическая структура гр афита со­ стоит как бы из слоев , причем расстояния меж­ ду этими слоями го­ раздо больше , чем между отдел ьными ато- мами внутри кажд ого слоя . Такие слои ср авнительно легко сдвига­ ют ся , скользят один по другому . Именно этим свойств ом кристаллов графита мы поль­ зуемся, когда пишем гр афитовым карандашом: слои кристаллов гр афит а сдвигаются и че­ шуйки графита пристают к бумаге . Только , конечно, каждая такая чешуйка предст авляет собой не один , а очень много атомных слоев : ведь расстояния между слоями атомов в кри­ стаJiле сост авляют стомиллионные доли сан­ тиметра, а оставшиеся на бумаге следы гра­ фит а видны простым глазом. Но есть и другая форма кристаллического углерода - алмаз . Это самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Мал енькие граненые алмазы видел каждый: это крохот­ ный кристаллик , вставленный в оправу режу­ ще го инструмента стекольщик а. Алмаз - самый твердый из всех известных на земле минер алов . Алмазными пил ами рас­ пилив ают камни . Алмазными бурами вгры­ заются в глубь земли при глубоком бурении . Тонкая провол очк а из таких твердых мет аллов , как углеродист ая и хромоникелевая сталь , вольфрам , твердые сплавы, тоже изготовляется с помощью алмаза: чт обы вытянуть в тонкую нить металлическую проволочку , ее нужно проволочить через узкое отверстие , потом через еще более узкое и дальше еще и еще через Искусственно выра щенные крветв плы сегнетовой соли . 5Д.э.т.1 В МИРЕ КРИСТАЛЛОВ все более узкие отверстия . Чтобы проволока получил ась ровной, нужно этц отверст.ил де­ лать в очень тве�эдой основе , иначе металл будет растачивать крал отверстия . Незамени­ мым материал ом для таких волочильных досок (фильеров) оказывается алмаз . Сквозь дырочки в алмазе вытягив ают проволочки диаметром до тысячных долей миллиметра. Так , например , делают вольфрамовые нити длл спир алей электрол амп . Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни , закаленную сталь, твердые и свер хтвердые сплавы. Самые ответственные дет али двигателей в автомобильном, авиационном и многих других производствах обрабатыв аются алмазными резцами и еверлами . Кристалл и _ сландского шпа та. В производстве используют крохотные мутные крист аллики алмаза, потому что про­ зрачные кристаллы алмаза, даже и совсем небольшие , ценятся очень дорого. Вел мировая добыча ал маза за год (без СССР) уместится на одной грузовой машине . Не уди­ вительно , что с давних пор возникл а заман­ чивая идел : превратить графит в алмаз. Казалось , задача проста: нужно только изменить порядок распол ожения атомов угле­ рода. Но оказалось , решить ее не так-то легко. В природе алмаз образуется в глубинах Земли, где температура доходит до 3,5 тыс . градусов , а давление в 200 тыс . раз больше , чем на по­ верхности Земли. Более восьмидес яти лет упорно трудились ученые разных ст ран, но атомные постройки углерода не сдавались 65
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ 3ЕМ.1 1 И человеку . Интересно, что сначала задача был а решена теоретически . Физики рассчит али дав­ ление и темпер атуру , при которых легкая атом­ ная постройка графита перейдет в несокру­ шимую крепость алмаза . При таких усл овиях отказываются служить обыЧ1Ные материалы: массивная сталь перестает быть надежной защи той , водород прох одит сквозь стенки стальной бомбы , как воздух через рогожный мешок . И все же эта трудн ая задача была решена советскими учеными . Теперь в нашей стране организовано промышленное производ­ ство советских искусственных кристаллов ал­ маза и инструмента из них . Искусственные алмазы значительно дешевле натуральных , а по твердости даже превышают их. Срок службы инструмента с алмазной заточк ой в десятки раз больше обычного. Обработк а тр:ущих�я деталей алмазом вдвое увеличивает срок служ­ бы этих деталей. А это зн ачит , что собранные из таких де­ талей автомобиль, трактор , компрессор и мно­ гие другие машины будут работать без капи­ тального ремонта вдвое дольше. БЕСПОРЯДОК В ПОРЯДКЕ И ПОРЯДОК В Б ЕСПОРЯДКЕ У.же много лет ученых тревожил а одна из загадок природы . Зная , каков порядок распо­ ложения атомов в кристалле , ученые рассчи­ тали , какова должна быть прочность атомного «карнаса» . И вдруг оказалось , что все техни­ ческие металлы на самом деле гораздо менее прочны , чем получается по расчету . Так , на­ пример , чистое железо или чистое олово должны быть в сто, а то и в тысячу раз прочнее, чем то железо и то олово, с КО'lорым имеет дело тех­ ника. Но почему же реальный, технический металл не столь прочен , как получается по раечету? Оказалось , что в идеальном порядке атом­ ных построек в каждом кристалле можно вст ретить дефекты , нарушения: либо как бы оборвана, не закончен а атомн ая плоскость , либо как бы сдвинут ее ·порядок . Обнаружи­ лось , что та-кие дефекты всегда существуют в любом кристалле . Очень тоюше, очень малые нарушения , но ведь , (< Где тонко, там и рвется» . Поэтому , если на кристалл снаружи действуют силы , кристалл поддается им прежде всего в тех мест ах , где порядок нарушен . Пред­ с.т авьте себе , что в ажурном карнасе высотного 66 дома одна из балок оказал ась с изъяном : из-з а нее легко может рухнуть вся постройка. Так и в кристалле из-за дефектных мест атом­ ные постройки разрушаются намного .'I егче , чем должно быть по расчету . Техническое жел езо выдерживает вес в 20 кГ на 1 м.м 2, а могло бы оно выдерживать 1400 кГ при том же сечении . И только из-з а того , что какие-то атомы железа сошли со своих мест , приходится тратить семьдесят тонн железа там, где можно было бы обойтись и одной ! Естественно, что техник а крайне заинтересо­ вана в создании высокопрочных криста.11лов . Очевидно, это должны быть кристаллы с со­ вершенно иде альным порядком , без единого нарушения атомного строя . Задача очень трудная , но первые успехи уже есть . Уд алось получить кристаллы железа и других мет аллов , в 100 -1000 раз более прочные , чем природные . Пока такие кристаллы очень малы : это ни­ тевидные кристаллы - (< усики» , тоньше чел овече­ ского волоса. Больших бездефектных кристал­ лов пока выращивают мало , но и высоко­ прочные (< усики» , несомненно , громадное до­ стижение науки . И еще одну задачу в настоящее время решают ученые . Можно научиться , так сказать , наво­ дить порядок в беспоряд ке : так растить кри­ сталлы, чтобы дефекты , нарушения атомных построек располагались не случайно, а в нужном порядке . Так могут быть созданы кристаллы с заранее заданными свойства­ ми - магнитными , электрическими , мех ани­ ческими . KPИCTAJIJIЫ РАБОТАЮТ Строением кристаллов объясняются и мно­ гие удивительные их свойства. У кристалл ов кварца и некот орых других веществ открыто интересноесвойство:пьезоэлектриче­ е т в о. Если сдавить пластию>у , вырезанную из кристалла кварца , то на ней появляются электрические заряды. Усилится давление , и величина заряда возрастает . Когда растяги­ вают пластинку , электрический заряд ее тотчас же меняет знак : там, где был плюс , появится минус . Если приложить к такой пластинке электрический заряд , тогда. все получается наоборот : кр исталл сжимается или расширяется , смотрл по знаку заряда. Если же прикладывать к кварцевой пл астинке попе­ ременно элект рические заряды разных знаков ,
то пл астинка будет то сжиматься , то расши­ ряться , т. е. начнет колебаться . Таким образом, кристалл кварца может превратить механические колебания в элек­ трические , и обратно. Пластинки , специально вырезанные из кри­ сталлов кварца , так называемые пьезокварцы, очень широко применяются в радиотехнике . Они контролируют и поддерживают посто­ янство частоты приемных и передающих радио­ станций. Без них не могли бы работать радио­ станции . Применение таких пл астинок позволило создать прибор невиданной точности , а именно кв арцевые часы. За триста лет эти часы оши­ баются всего лишь на одну секунду ! Пьезокварцевые пластинки мгновенно и точно откликаются на изменения давлен ия , от самых ничтожных до десятков тонн . Поэтому их вставляют в приборы , измеряющие давле­ ние : меняется давление и на пл астинке появ­ ляются электрические заряды , которые улав­ ливаются и усиливаются электрическими при­ бор ами . Приборы с пьезокварцем дают возмож­ ность изучать изменения давления в мощных паровых машинах и двигателях внутреннего сгорания , давление в дуле артиллерийского ствола в момент выстрел а и давление в мо­ мент взрыва бомбы, даже давление крови в кровеносных сосудах человека или давление соков в стеблях растений. Пьезоэлектриче­ ские кристаллы применяются в микрофонах , телефонах и многих других приборах . Промышленности нужно огромное количе­ ство пьезокварцевых пластин . Для этого тре­ буются многие тонны кристаллов кварца . Наша Родина богата месторождениями кварца . И тем не менее еще· недавно кварца в промыш­ л енности не хватало, потому что чистые , прозрачные кристаллы кварца, горного хру­ сталя, нужные для пьезотехники, встречаются в природе ред ко. Уже давно пытались ученые вырастить искусственные кристаллы горного хрусталя. Около 70 лет тому назад од ному итальян­ скому профессору удалось вырастить кристалли­ ки кварца ра змером 11 несколько миллиметров . По тем временам это был колоссальный успех . Но проходили десятки лет, ученые многих стран бились над этой проблемой, а кристаллы квар­ ца больших размеров не полуЧались . Чего 5* В М ИРЕ КРИСJ'АЛЛОВ тольк0 не пробовали, чтобы вырастить эти не­ податливые кристаллы ! Их размер едва дости­ гал двух-трех миллиметров . Ну, а из такой крупинки пьезокварцевую пластинку ведь не сделаеш ь! Несколько лет назад советс1ше ученые раз­ решили и эту задачу . В лабораториях научились создавать и другие кристаллы, которые успешно сеперни­ чают с кварцем в технике . Если открыть крышку любых часов , можно увидеть , что колесики часов опираются на к рохотные красные камушки - крист аллики рубина. Этот драгоценный камень уступает ПРУЖИНА ОХЛl\ДИ ТЕЛЬ источник Р убиновый генера то р света ( лазер). по твердости и красоте только алмазу. Посчи­ тайте , сколько людей носят часы и сколько, значит , нужно кристаллов , чтобы обеспечить советскую часовую промышленность ! В нашей стране есть заводы , которые производят не­ обходимое количество великолепных кристаллов искусственного рубина. Совсем недавно весь мир облетел о сообще­ ние о новом применении кристаллов рубина: если осветить специально приготовленный кри­ сталлик рубина светом несложной газоразряд­ ной лампы , из кристалла вырвется луч света такой ослепительной мощности , что , направив его на Луну , можно разглядеть на ее поверхно­ сти любую деталь . :Красный луч света из руби­ нового генератора пробивает стальные листы . Неисчислимы применения кристаллов в тех­ нике : полупроводниковые приборы, элементы памяти в электронно -счетных машинах , солнеч­ ные батареи , приборы , считающие ядерное из­ лучение , призмы и объективы фотоаппаратов и телескопов и многие , многие другие приборьr и установки . •
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ КАК ОБРАЗУЮТСЯ МИНЕРА.JIЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ На берегу реки или на склоне горы вы встречаете обломки различных горных пород и минералов . В них часто можно видеть плотно прилегающие друг к другу зерна. Обломки некоторых пород по внешнему виду напоминают темное стекло и кажутся одно­ родными . Однако под микроскопом можно обнаружить , что они состоят из очень мелких зерен . Вст речаются такие породы , у которых ярко выражена слоистость . Часто в них замет­ ны окаменевшие раковины . Почему горные породы так отл ич аются друг от друга? Объясняется это различным про­ исхождением их . Одни породы образовались из распл авленной огнецно-жидкой l\� агмы1 почемуиназываютсямагматическими илиизверженными.К примеру, на­ зовем гранит , базальт , туф , пемзу . Другие породы. образовались на ·дне древних морей Батолит Ла кколит -- --��· '1- ---- Дайка Пок ров Пластовое тело Шток Рвзлпчные фермы з алегани я м агмати чески х пород. 68 и озер. Постепенн о, в течение многих миллио­ нов лет , здесь накоплялись толщи песка, глины , остатков организмов . Так обра:ювались о с адо ч н ы е породы. В результате движе­ ний земной коры морское дно стало сушей. Из ос адочных пород вам хорошо знакомы глина, мел , песчаник , известняк . Осадочные и магматпческие породы в связи с движе­ ниями земной коры могли опускаться в глу­ бокие недра и там, подвергаясь сильному давленпю и нагреван ию , изменялись. Так создавались новые породы . Геол оги называют их метаморфическпми1. Книмотносят­ ся мрамор , глинистый сл анец , гнейс . Таким образом, по своему происхождению горные породы разделяются на магматические , осадочные и мет аморфические . Все они состоят из минер алов . Минерал-природное хп11шческое со­ единение элементов с определенными , лишь ему присущими свойств ами . Например , в ре­ зультате соединения натрия и хлора образуется поваренная соль, а при соединении Rремния и кислорода - кварц. В природе встречаются и минералы, состоящие из одн ого элемента, например самородное золото, серебро, сер а и др. Минералы отличаются по цвету , твердо­ сти , плотности и другим свойства11 1 . Количество минералов очень велю.;о: оноло трех тысяч разновидностей. Правда , половина из них встречается р едRо. МАГ1'1АТ ИЧЕСRИЕ (ИЗВЕРЖЕННЫЕ) ГОРНЫЕ ПОРОДЫ На бол ьших глубинах от поверхности Земли находятся очагп расналенной магмы . При образовании гор в земной норе вознинают глубоние трещины , по ноторым поднимается магма , заполняя образов авшиеся пустоты. Постепенно маг11 1 а охлашдается и нристалли­ зуется . Если это происходит на значительной глубине , формируются кристалличесRие зерни­ стые породы . Они называются глубинными магматическими . Когда ше 11 1 аг11 1 а изливается через жерл а вулнанов (с11 1 . стр . 119) или трещины в земной коре , образуются излившиеся магма­ тичесю1е породы . Они предст авляют собой 1 От греческого слова «метамо рфоо» - иа 1t1еняю, превращаю.
КАК ОБРАЗ УЮТСЯ МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ пористую шл акообразную массу (пемза) или стек ловатую (обсидиан) . Магматические горные породы часто со­ вершенно непохожи одна на другую . Они бывают разнообразны и по цвету : почти белые, желтовато-розовые, зеленые, красные, корич­ невые, черные . Одни породы плотные, как стекло, другие состоят из видимых простым глазом зерен минер алов . Откуда такое разнообразие пород, если все . они образовались из магмы? Разобраться в этом вопросе поможет нам состав магмы . В нее входят в основном кислород, кремний, алюминий , железо, Iх альций , натрий, калий и магний. На эти: элементы приходится в общем свыше 97 % сост ава магмы, а на долю осталь­ ных элементов мендел еевс1\0Й таблицы - всего только около 3 % . Различные элементы , из которых состоит расплавленная магма , распространены в ее массе неравномерно . Они постепенно переме­ щаются на значительные расст� яния и ню<ап­ ливаются в отдельных ее . участках . Такие перемещения могут быть связаны с разной плотностью элементов кристаллизующейся магмы : более легкие поднимаются, как бы «вспл ывают», а более тяжелые - погружаются . Возможно также, в силу очень сложных физико- · химических процессов происходит разделение магматических масс на несмешивающиеся рас­ плавы различн ого состав а. Разделению магмы способствуют и перемещения ее летучпх частей (газов), которые переносят отдел ьные элементы. Нроме того, магма, проплавляя породы , обо­ гащается содержащимися в них элементами . В связи с перегруппировкой различных элементов в одних местах обособляется магма одного состава, в других - другого. Проникая в трещины земной коры, разная по составу магма образует различные магматические по­ роды . Например, если магма была богата железом, формируются темно-зеленые, почти черные породы, содержащие черную слюду, а из темно-зеленых породообразующих мине­ ралов - пироксен, роговая обманка и оливин . Если же магма был а бедна железом, то при ее крист аллизации образуются породы серого, розового и других светлых тонов . В них пре­ обл адают такие минералы, как кварц, полевой шпат . Сочет аний минералов очень много, а в связи с этим много и разновидностей магмати­ ческих пород. Глубинные магматические породы образуют­ ся на расстоянии трех и более километров от поверхности Земли. Они имеют ярко выра- женное зернистое строение . Размеры зерен минералов от нескольких миллиметров до 5 см. Обычно, чем больше был а масса остывшей магмы и чем глубже она находил ась, тем лучше закристаллизовыв ались :минералы ( образовы­ вались более крупные зерна) . Наиболее рас­ пространена изверженная глубинная порода - гранит . В нем вы хорошо различаете слюду, зерна розовато-серого полевого шпата и полупрозрачного, похожего на стекло кварца . Зернистому строению гранита вполне отвечает и его название (от латинского слова «гранум» - зерно) . В земной коре распространено много раз­ новидностей глубинных :магматических пород, которые хотя в общем и похожи на граниты, но отличаются по минеральному составу. Та­ ковы , например, сиениты, в ноторых по срав­ нению с гранитами больше полевого шпата, диориты � богатые роговой обманной и био­ титом. Бывают породы промежуточного со­ ст ава - гранодиориты , граносиениты и др . Эти породы онрашены чаще в розовые, серые и темно-серые цвета. Нро:ме того, встречаются более темные явно кристалличесние породы - темно-зеленые габбро, состоящие в основном из плагионл аза 1 и темноонр ашенного ппро­ ксена; темно-зеленые, почти черные пери­ дотиты - древние кристалличесние породы, состоящие в основном из оливина. Объем внедрившейся в земную кору магмы, из которой при остывании образуются горные породы, быв ает очо:;,нь . велин . Выходы гранитов занимают иногда · тысячи квадратных юшо­ мет ров . В неноторых районах СССР, например на Навказе, можно целый день ехать на авто­ машине вдоль Гл авного хребта и почти все время видеть граниты . О ни образовались из магмы, которая поднималась по многим трещинам и расплавлял а встречавшиеся на ее пути породы . При . застывании магматического расплава образуются гранитные тела, похожие на под­ земные горы . Такие массивы гранитов и других изверженных пород называются б а т о л и - тами. Ногда магма не доходит до поверхности Земли, она начинает давить на вышележащие слои, вспучивая их. Так образуются грибо­ образные тела - л а кно литы. В виде небольших гор лакколиты местами уже об­ нажились в результате раз рушения и сноса покрывавших их осадочных пород. Например, 1 Плаrиоклазы - минералы, содержащие о киси алюминия, кремния , натрия и кальция. 89
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Медве!';Ь-ГС>ра (Аю-Даг) в Крыму - лакколи'I'. в :Крыму-Медведь-гора и на :Кавказе в районе Пятигорс1.;а - горы Бештау , Железная , Ма­ шук , :Кинжал , Верблюд . Существует много и других форм круп­ ных гдубинных 111 агматических тел . Напри- 111ер , тела плитообразной формы - дайк и. Обычно они имеют небольшую толщи ну , или мощность (5- 10 м) , но вытягиваются иногда на :-ысячи метров . При образовании даек в трещины проникает в общем небольшое 1.; оличество магмы. Соприкас аясь с хол одными массами горных пород, она быстро охлаждается п, не успевая полностью закристаллизоваться , образует мелкозернистые породы - бесквар­ цевые порфириты , светлые кварцевые пор­ фиры1 и др. Излившиеся магматические породы обра­ з уются из магмы , которая вылилась на поверх­ ность Земли. Ее назыв ают лавой. Магма , те:11пература которой свыше 1000° , на земной поверхности быстро остывает , превращаясь в породу , похожую на темное стекло. Это так назыв аемое вулканпческое сте�шо , или обси­ диан. Еслп лава излиоа ;:� отся в огромном коли­ честве, осты!lание ее замедляется : она успевает частично 1.; рист аллизоваться , образуя стекло­ ватую массу с мелкими кристаллик ами раз­ личных минералов . Правда , мелкокристалли- 1 Порфиры - по роды с отчетливо видимыми кри­ ста ллами, погруженными в основную мелкокристалли- ческое строение излившейся по­ роды. можно обнаружить толь­ ко под микроскопом . Огромные массы излившейся лавы образуют иногда мощные покровы. При этом лава успе­ вает закристаллизоваться , и порода получает зернистое стро­ ение . Таковы , например , ба­ зальты - самая распространен­ ная излившаяся порода на Зем­ ле. В Вост очн ой Сибири на площади . около 1 млн. км2 встречаются покровы темно-зе­ леных , почти черных базаль­ тов мощностью до 200 м . На о-ве Исл андия базальтовые по­ кровы еще внушительнее - 3000 м. Примерно это соот­ ветствует высоте дома в . . . ты­ сячу этажей. Можно себе п ред- . ставить , сколы.;о лавы излилось здееь на поверхность Земли ! Нередк о отдельные массивы базальтов от­ личаются своеобразным строением. Базаль­ товый массив быв ает разбит на столбы с шести­ или пятиуго.11ьным сечением. На о-ве Стаффа, к западу от берегов Шотл андии , находятся выходы базальта в так называемой Фингаловой пещере . Шотландск ая .1 1 егенда повествует , что пещера эта был а сооружена некогда великан ом для своего повелителя - Финг ала. В действи­ тельности Финга.1 1 ова пещера - сооружение древнего исчезнувшего вулкана, из жер.1 1 а ческую или стекловатую массу. Столб ы базальта в Фи нгаловой пещере н а острове Стаффв. '70
КАК ОБРАЗУЮТСЯ МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ которого вылились огромные потоки базальто­ вой лавы , а морение волны постепенно выбили в них глубокий грот . Выходы столбчатого базальта в СССР вст ре­ чаются у побережья Северного Тимана, в Армении около оз . Севан и на склонах потухшего вулнана Арагац ; на Алтае , в районе Забай­ калья и в других местах . Кроме базальтов , среди излившихся пород распространены светлоокрашенные андезиты и лип ариты , состоящие в основном из кварца и полевого шпата. RAR ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МАГll Ы ОБРАЗУIОТСЯ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКО ПАЕltI ЫЕ Магма земных недр содержит разные хи­ мические элементы , из которых образуются минералы . Они начинают выделяться из магмы в самом на�але ее застывания при кристалли­ зации расплава. Вы уже знаете , что при охлаждении магмы кристаллизуются кварц, полевой шпат и дру­ гие так называемые породообразующие мине­ ралы , из которых в основном состоят извер­ женные горные породы . Рудные минералы - минералы хрома, ни­ келя, меди и др ., а танже платин а скопляются в магме , из которой образуются темноокра­ шенные породы - дуниты , пироксениты и др . В силу различных причин (например , по­ вышенной плотности и др .) рудные минералы перемещаются и собираются в нижних частях остыв ающих магматических тел либо концент­ рируются в других мест ах магматических оч агов . Рудных минералов накапливается так мн ого , что образуются месторождения полез­ ных ископ аемых (хромовых, медных и других руд) . Такие месторождения называются маг­ матическими : в них минералы кристаллизуются прямо из магмы , температура которой дости­ гает 800-1000- 1500° . Однако большинство рудных минер алов не формируется при столь высокой темпер атуре, а вытесняется породо­ образующими минерал ами и зачастую скап­ ливается в больших количеств.ах . Если бы мы смогли заглянуть в «лаборато­ рию)> земной коры, то увидели бы такую кар­ тину : магма начинает постепенно охлаждатьс я , кристаллизоваться и из нее образуются гор- ные породы , например граниты. Они состоят в основном из трех минералов - кварца, по­ левого шпата и слюды. :Когда начинают расти зерна мине ралов , то на постройку их идут только одни «кирпичикю>. Н апример, растет зе рно кварца (Si02) . Оно строится из кремния (Si) и кислорода (02) . При этом образуется крепкая пост ройка - кристаллическая решет­ ка (см . ст р. 62). Другие химические элементы словно выталкиваются кварцем . То же самое происходит при формировании полевого шпата и слюды. Элементов-«изгнанником в магме в общем мно го . Среди них отметим рудные эле­ менты - литий , бериллий , бор, цирконий , нио­ бий, а т акже свинец , золото , цинк , вольфрам , серебро , уран, кобальт, висмут и многие дру­ гие . Эти элементы вытесняются из участков закристаллизовавшейся магмы в места , где она еще остается жидкой. Рудных э лементов и газов · накапливается здесь очень много, пока не нач­ нут действовать силы давления , которые при­ водят к сжатию земной коры и образованию трещин. Тогда магма вместе с находящимися в ней рудными элементами и газами устремится в трещины . Там она остывает и при температуре 600 -800° начинает кристаллизоваться , обра­ зуя пегмати т о в ы е жилы. Возле сте­ нок жилы по рода имеет мелкозернистое строе­ ние , а в направлении к центру - более круп­ нозернистое . Изменение зернистости связано с тем , что пегматитовый расплав , попадая в тре­ щины и соприк асаясь с холодными горными породами стенок , быстро остывает . Чем дал ьше от стенок , тем медленнее охлаждается магма и тем лучше она закристаллизовывается . По- Схема строения пегматитовой жилы: в центре полость с криста.1 1 .1 1 ами к варца и других ми нера лов.
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ рода в пегматитовой жиле состоит в основном из кварца и полевого шпата . Оба эти минерала кристаллизуются однов ременно , причем кварц выделяется в виде причудливых угловатых зерен, пронизыв ающих полевой шпат и прида­ ющих породе характерный рисунок , который на­ поминает древнеев рейские письмена . Отсюда и ее назв ание - «письменный гранит)> или «еврей­ ский камены>. В направлении к центральной части пегма­ тито вых жил зерна полевого шпата и кварца ук рупняются . Разме р отдельных зерен бывает более 20 см ! В цент ральной части пегматитовых жил не редко встречаются пустоты , образовав­ шиеся в результате скопления газов в жидком расплаве . Стенки пустот зачастую усеяны про­ зрачными бледно-голубыми или винно-желтыми топазами , зелеными или розовыми турмали­ нами, ярко-к расными гранатами , шестиуголь­ ными пачками светлой или че рной слюды , боль­ шими кристаллами дымчцтого кварца , желто­ ватп-ро зового полевого шпата и другими мине­ ралами. Пустоты достигают иногда более двух метров . В них вырастают гигантские кристаллы. Раньше в пегматитовых жилах искали глав­ ным образом красивые драгоценные камни , а тепе рь так называемые редкоземельные мине­ ралы . Вст речающиеся в них элементы улучша­ ют качество металлов , кото рые широко исполь­ зуются в тех нике . Рудная жила , образовав­ шаяся в трещине гор­ ной пород ы . Среди элементов-«изгнанников)> есть такие , которые не могут кристаллизоваться в пегма­ титовых жилах из-за с лишком высоких темпе­ ратур (600 -800°) . Таковы, наприме р, ртуть, сурьма, свинец, цинк , золото , серебро , медь, кобал ьт, висмут , вольфрам и другие элементы . Они отделяются от пе гматитового расплава и постепенно охл аждаются вместе с остатками кристаллизующейся магмы. Когда температура ·понизится до 600 � 400° и ниже , а в земной коре 72 появятся трещины , в них устремятся газы и пары воды вместе с раство ренными: рудными элементами. Соприк асаясь с холодными стен­ ками трещин , водяные пары начнут конден­ сироваться . Из го рячих водных раств оров выделятся рудные минералы . Такие жилы на­ зывают гидротермальными. Они содержат кварц, кальцит и другие не рудные минералы. В этих жилах концент рируются и ценные рудные минералы, содержащие золото , вольфрам , медь, олово и другие элеме нты . Из гидроте рмальных жил добывают различные металлические и неметаллические полезные ископаемые . ОСАДОЧНЫЕ I'OPllЫE П ОРОДЫ Весной во время таяния сне га или летом после сильного дождя со всех возвышенных мест стекают струйки воды . Они слив аются в ручейки, которые стремительно несут свои воды в реки. Каждый год с поверхности Земли ручьи и реки сносят в моря огромное количество глинистых , п есчаных и других минеральных частиц. В морской воде , кроме глинистого мате риа­ ла, содержится небол ьшое количество химиче­ ских соединений кальция . Этот элемент вхо­ дит в известковые панцири многих обитателей морей и океанов . Ногда морские организмы отмирают , из их остатков обра зуются слои известк овистых пород. П остепенно они уплот­ няются , твердеют, каменеют. Из известкового материала с л агаются пласты известняков , а из глинистых частиц - глинистые gланцы . За­ частую из морской воды выпадают однов ремен­ но глинистые и известковые частицы , образуя мергель. Некоторые осадочные породы почти целиком состоят из скоплений игл морских ежей и чле­ ников морских лилий , раковин , скелетов и пан­ цирей отмиравших морских организмов . Так, наприме р, хорошо известный вам писчий мел, кото рый добывается возле Белго рода и в дру­ гих районах , состоит из остатков мельчайших организмов - фораминифер. Нередко вст реча­ ются пласты известняка-ракушечника - цен­ ного строительного камня . Глубоководные осадки океанов состоят из кремнистого ила , который обра зуется при от­ мирании мельчайших водорослей диатомей (с кремнистым панцирем) , а также простейших
RAR ОБРАЗУЮТСЯ МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ В ыход п ластов осадочны х гор ных пород близ Н овороссий с на. одноклеточных организмов радиоля рий с проч­ ной кремневой оболочкой. При затве рдении диатомовый ил превращается в крепкую гор­ ную по роду диатомит. Из ила , соде ржащего , :кроме диатомей, остатки мельчайших животных организмов , образуется близкая по виду и со­ ставу к диатомиту горная порода - трепел . ПЕСЧ/\НИК КВ/\РЦИТ Слева - расположение зерен нварца в песча нине ; справа -в нварците. Морские отложения , состоящие из остатков растительных и животных организмов , назы­ ваются органогенными осадочными породами. Они образуются обычно в глуб око­ водных частях морских бассейнов , :куда выно­ сятся раств о ренные в воде химические соеди- пения кальция , кремния и других элементов . В мелководных прибрежных частях бассейнов накапливаю тся более :крупные и тяжелые ча­ стицы разрушенных по род - слои песка, а б лиже к б ерегу - хорQшо о.1<атанная морсю1ми вол нами галька. Пласты песка на дне моря под давленпем ле­ жащих над ними по род постепенно у п.;�отняются , промежутки между песчинками заполняются известковым и другим материалом , содержа­ щимся в морской воде . Он плотно цементирует песчинки. Образуются крепкие породы - пес­ чаники. Уплотненные и сцементиров а нные известковыми и другими раство рами крупные обломки пород называются брекчией , а слои уплотненной гальки - конгломератами. На дно океанов выпадают т акже раство рен­ ные в морской воде окислы желе за, марганца , алюминия . Местами из них образуются мощные пласты железных , марганцев ых и боксито­ вых (алюминиевых) руд, которые переслаива­ ю тся пластами различных го рных пород. Среди осадочных пород вст речаются пласты каменного угля . Они образовались из остатков то рфа и древесной растительности, :которые в огромных количествах накапливались в при- 73
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ брежных заболоченных участках. Со временем их пок рыли мощные толщи глин, песчаник ов , известнякоn и других осадочных пород . Расти­ тельные остатки под огромным давлением и без доступа воздух а постепенно изменялись, обо­ гащались угле родом (обуглерожив а лись) и на­ конец прев ратились в каменный уголь. Нефть, ве роятно , тоже органического про­ исхождения . Остатки мельчайших животных и растител ьных организмов накапливались на дне древних морей , образуя органические илы. Они постепенно перекрыв ались другими осадка­ ми, уплотнялись и без доступа воздуха за дли­ тельное время превратились в нефть. Вместе с нефтью часто встречаются большие скопления горючих газов . Не менее интересно возникновение в при­ роде и других полезных ископаемых . В заливах , соединяющихся с морем узким проливом, б ыст ро испаряется вода , повышается насыщенность ее солями , особенно в районах жаркого сухо­ го климата . Когда раствор перенасыщается , соли выпадают на дно залива. Так образуются пласты мирабилита , иначе глауберовой соли, каменной соли, гипса и других полезных иско­ паемых. Ос адочные породы залегают не всегда го ри­ зонтально . Слои осадочных пород можно на­ блюдать в го рных выемках и ущельях, в руслах рек и глубоких ов рагах . В результате мощных давлений, которые возникают в земной коре, осадочные породы во мно гих местах смяты в складки. Отложившиеся на морском дне осадки уплот­ няются под огромным давлением , и в них обра­ зуются из глинистых мине ралов мелкие че­ шуйки прозрачной с люды - се рицит и хлорит. Если в осадках содержался кремнистый мате­ риал , может сформироваться кварц, а из из­ вестковистых частиц - кальцит . Если в осаж­ давшемся известк овистом материа ле б ы л маг­ ний, то возникает уже другая горная порода ­ доломит. Осадки накапливаются также в озерах и бо­ лотах , но мощность пластов здесь в общем невелика . В результате выветривания пород на скло­ нах возвышенностей образуются отл ожения песка, глины и обломков го рных пород. Иначе протекает этот процесс в пустыне . Сильные ветры выносят массы песка. Песчинки ударя­ ются о скалы и трутся одна о другую . Зерна слабых, непрочных минерал ов истираются в тон­ кую пыл ь, которая выдувается ветром далеко за пределы пустыни и там откладывается в виде 74 мягкой породы - лёсса. В пустынях накапли­ ваются пески, состоящие из зерен кварца и других твердых минералов . В северо-западных районах Европейской части нашей страны встречаю тся значительные скопления валунов , которые б ыли принесены сюда ледник ами, пок рывавшими некогда огром­ ные территории не только Европы, но т ак же Азии и Северной Америки. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Горные породы , независимо от того , где они образовались - в глубинах Земли или на ее поверхности , не остаю тся неизменными. Пояс­ ним это приме рами. На дне морей отлагаются различные осадки. За миллионы лет накапли­ ваются огромные толщи осадков в сотни и даже тысячи метров . Породы , которые лежат сверху, давят с огромной силой на нижележащие , и рыхлые осадки постепенно уплотняю тся . Один кубический метр горной породы весит в среднем 2500 кГ . А столб породы высотой в 100 м ока­ зывает давление на 1 м2 лежащих под ним по­ род в 100 раз больше - 250 тыс . кГ! Добавьте к этому еще давление воды морского бассей на. Под действием такого огромного давления оса­ дочные породы не т олько уплотняются и т вер­ де ют, но и частично начинают закристаллизо­ вываться . В земной коре на глубине в несколько ни­ л ометров породы находятся под воздействием высокой температуры , достигающей сотен гра­ дусов . Кроме того , отдельные участки . земной коры подвергаются мощному давлению изнутри , сказывается влияние и других геологиче ских факто ров . В резул ьтате этих процессов пласты мощностью в тысячи метров сминаются в слож­ ные складки. При этом некото рые породы , например известняки, находящиеся в т олще земной коры, начинают медленно течь, как ледник , сполз ающий с высоких гор. В условиях огромного давления и высокой тем пе ратуры горные породы и минералы при­ о бретаю т новые свойства. Этот процесс назы­ вается метаморфизмом. Н априме р , из песчаников , состоящих в основном из зе рен кварца, образуются новые плотные по роды - кварциты . Они состоят из пе рек ристалли­ зовавшегося кварца , зерна которого так плотно с ливаются одно с другим , что между ними не остается промежутков .
Если кварциты образуются из песчаников, в которых содержатся окислы железа, то полу­ чаются железистые кварциты . Огромные место­ рожде ния их находятся в Кривом Роге, в рай­ оне Курской магнитной аномалии и в других мест ах. В процессе метаморфизма известняки пе ре­ кристаллизовываются в мраморы. Гранитные магматические породы превращаются в гней­ сы . В со.став этой наиболее распространенной метаморфической породы входят в общем те же минералы , что и в гранит, от которого она от личается более или менее отчетл иво выра­ женной полосчатостью строения . Иногда го рные породы метаморфизируются то лько под воздействием магмы и горячих рас­ творрв . При внедрении в земную кору магма, соприкасаясь с го рными породами , часть их расплавляет . Горячие растворы, пары воды и газы , которые несут с собой соединения раз- ПОJIЕЗНЫЕ В наш век , век отк рытия атомной энергии и мощной техники , требуется огромное количество всевозможных полезных ископаемых . Полезным ископаемым назы­ вается всякое минеральное вещество нео ргани­ ческ ого или органического происхождения , ко­ торое находится в земной коре и может бы ть ис пол ьзовано чел овеком д.ТIЯ своих нужд в есте­ ст венном состоянии (например, каменный уголь, поваренная соль, некоторые строительные ма­ те риал ы) или после пе реработки (наприме р, руды металлов или апатитовые руды) . Поле зные ископаемые образуют месторожде­ ния , т. е . такие скопления мине рального вещест­ ва в земной коре , которые экономически выгод­ но разрабатывать. Это значит , что минеральное сырье должно быть определенного качества и в достаточном количестве, а для добычи и транспортировки его существовали бы благо­ приятные условия. По физическому состоянию полезные иско­ паемые делятся на т ве рдые (железные руды) , жидкие (нефть) и газообразные (горючие газы) . В зависимости от ос обенностей своего соста­ ва и характе ра использования в различных отраслях народного хо зяйства полезные иско­ паемые разделяются на: 1) го рючие , 2) металли­ ческие , 3). неметаллические (нерудные) . ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ личных элементов, воздействуют на ок ружа­ ющие по роды : они растворяют и выносят одни минералы, а другие отлагают на их место . *** Земная ко ра под воздействием солнца , воз­ духа, воды и организмов непрерывно изме­ няется. За миллионы лет с поверхности Земли сноси лись слои огромной мощности. Рудные мест о рождения постепенно обнажались или ока­ зыв ались на меньшей глубине . В них под воз­ действием атмосферы, грунтовых вод и других факторов также образуются одни минералы из других . Только очень немногие вещества, как золото , платина и некото рые другие , не изм еняют своего химическ ого состава. Таким образом , минералы и го рные породы образу­ ются как в недрах Зем ли, так и на ее поверх- ности . • ИСКОПАЕМЫЕ Значение поле зных ископаемых исключи­ тельно велико для любого государств а. Поэтому можно без преувеличения сказат ь, что состоя­ ние горной промышленности и т есно с ней свя­ занных отраслей промышленного произnодства может служить мерилом национального бо гат­ ства, могущества и.неsависимости страны. Если исходить из общих запасов различных металлов и других важных полезных ископа­ ем�х (угол ь, нефть и др.) в недрах земли, то они , конечно , велики и об их истощении гово­ рить пока не приходится. Важно другое , что эт и грандиозные запасы полезных ископаемых далеко не все могут быть использованы, так как их добыча пока не ве зде возможна . За свою недолгую исто рию человечество добыло из недр земли колоссальное количество различных полезных ископаемых . Люди стали использовать минералы и гор­ ные породы еще на заре своего существ ования . На протяжении многих сотен т ысячелетий п в р­ вобытный чел овек научился пользоваться кам­ нем как орудием труда и защиты . П о данным археологических раскопок установлено , что первыми видами минерально го сырья , кот орые использова л первобытный человек , б ыли не­ металлические полезные ископаемые - кре­ мень, роговик , кварц, кварцит и некоторые
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ другие твердые мине ралы и горные породы . Из камня изготовляли ножи , наконечники стрел и копий, топоры, долота, скребки и пр. Наряду с камнем применялась глина . Ис­ кусные руки первобытного человека лепили из глины гончарную посуду , различные укра­ ш ения и даже фигурки богов . Приме рно в нео­ литическое время человек познакомился с зо­ лотом и медью . Научившись различать наиболее полезные для себя камни , первобытный человек начал их собирать. Горные промыслы были широко ра звиты у наиболее культурных на ролов древнего ми­ ра - индийцев , вавилонян, египтян, греков и других . В нашей стране на "Ук раине , "Урале , Алтае , в Закавказье, Казахстане , Забайкалье и в других местах найдены следы древних руд­ ников , назыв аемых археологами «чудскими копями» . Некоторые из рудников относятся к концу каменного века, В · п ериод б ронзового века , во 11 и1тысячелетиях до н. э ., в Калбин­ ском и Нарымском хребтах уже добывалась оловянная руда . Около 3500 лет на зад в При­ уралье выплавляли медь из малахитовых руд. В 1 тысячелетии до н. э. на территории Север­ ного Казахстана велась добыча золота и мед­ ных руд, а в Средней Азии - серебряно-свин­ цовых руд . В эпоху бронзы наши предки испол ьзо­ вал и для ук рашений различные поделочные и драr<;щенные камни . С началом железного века племена , населяв­ шие лесны е районы средней и северной полосы Русской равнины, научились выплавлять же­ лезо из болот ных железных руд. Следы начала железного века сохранились во многих ме­ стах - в верхов ьях Днеп ра , Волги, среднего т ечения Оки , в Карелии. Таким образом , общее количеств о видов полезных ископаемых, применявшихся в перво­ бытном обществ е и позднее - в древнем мире, было невелико. Из металлов использовались золото , серебро , медь, железо, свинец, олово и цинк . Шире применялис ь неметаллические иск опаемые. Список полезных ископаемых , используемых сов ременной промышленностью , непрерывно расширяется . Многие мине ралы и горные по­ роды, которые еще сравнител ьно недавно не считались <ш оле зными ископаемыми» , теперь приобрели особую ценност ь в связи с достиже­ ниями науки и техники. Так , например, в те­ чение многих веков такие ценные металлы, как никель, кобальт, вольфрам , платина , уран 76 и другие, выбрасыв ались. Можно сказат ь , чтовземныхнедрахнеполезныхиско­ п а емы х нет, любая горная порода или бедная металлом руда может найти применение , если будут изобретены дешевые способы их пе реработки. За годы Советской вл асти в СССР было отк рыто такое множеств о месторождений раз­ личных полезных иско паемых, что теперь наша страна занимает одно из первых мест в мире по запасам важнейших видов минерал ьно го сырья : нефти , железа , ма рганца , меди , свин­ ца, вольфрама, калийных солей и многих других. Недра Советского Союза хранят разнообраз­ ные ископаемые повсюду : от Новой Земли до Памира и от крайних западных областей нашей страны до далекой Колымы . ' В Программе КПСС , принятой: на XXII съе зде , указано, что дальнейшее быст рое уве­ личение производств а металл а и топлива по­ прежнему остается одной из важнейших народ­ нохозяйственных задач . К 1980 г. наша черная металлургия достигнет уровня , позволяющего выпл авлять примерно 250 млн. Т стали в год. Особенно увел ичится производств о легких, цветных и редких металлов . Нефть и газ будут в большом количестве испол ьзов аться химиче­ ской промышленностью . Широко станет при­ меняться атомная эне ргия в народном хо зяй­ стве, :медицине и науке. ГОРЮЧИЕ ll CROПAE!tl ЫE Без горючих ископаемых не мо гут сущест­ вовать промышленность, сельское хо зяйств о и · особенно транспорт. Основные виды го рючих ископаемых - торф, бурые и каменные угли , горючие сланцы, нефть и горючие газы. Го рючие ископаемые часто называют каустобиолитами1• С древних времен известен торф как горю­ чий материал. Крупные разработки то рфа бы­ ли предприняты еще в XII-XIII вв. в Шотлан­ дии и Нидерландах . Значительно позднее (XVI- XVII вв .) добыча торфа началась во Франции , Швеции и Ге рмании . В России первые попытки организовать добычу торфа относятся к XVIII в. 1 Это название происходит от трех греческих слов: «каустос»- горючий, «биос» - жизнь и «литое»- ка­ мень ; дословно - это горючие камни, образовавшиеся в рез ультате жиз недея тельности организмов.
ПОЛЕЗН ЫЕ ИСКОПАЕМ ЫЕ Т о р ф представляет собой по­ лупе регнивmую растительную массу, образовавшуюся на дне болот или заболоченных озер. Торф состоит из неполностью раз.чожившихся расте­ ний (осоки, тростника, камыша , бо­ лотного разнотрав ья , м ха) , часто ос­ татков различных деревьев (ели, ольхи , березы) , п родуктов полного разложения растительных остатков , C'll'OИ'l"EAЬИWE MATl l'HAllW называемых гумусом , и мине раль- пых веществ - песка, глины , ИJia. В естественном состоянии торф соде ржит много воды (приме рно 80 - 90 % ) . Чем выше степень разложения растптеJiьных остатков , тем торф бо­ гаче угJiе родом , а следовательно , и калорийност ь его выше . Лучшие сорта то рфа д ают только 2 % золы. По количеству выдел яемого тепл а торф превосходит дрова , но значи­ тельно уступает каменному углю и нефти , по этому пе рев озить его на дал ьние расстояния экономически нев ыгод но . Удобнее сжигат ь его на месте в топках электростанций, за- водов и фабрик. В Советсrюм Союзе имеется много электро­ станций, I{ Оторые пспо.'!ьзуют в 1>а честве топ­ шша торф . К пх числ у, напрпмер , относятся таю1е элеr,тростанцпи, как Шатурская имени В. И . Лен ина под Мос1шой , «Красный: Октя брь» п «Дуброuская» вбш1зп Ленинграда , БаJrахнпн­ ская у г. Горьного п некоторые другие . За последние годы у нас и за рубежом уде­ ляется большое внимание химической перера­ ботке то рфа. Из него получают много це нных продуктов : газ, к о к с1, бензин, керосин, де­ готь , древесный спирт, аммиак , карболовую и уксусную кислоты , масло для пропитки же­ лезнодорожных шпал , воск и другие веществ а . Торф применяют на строительстве как тепло­ изоляционный мате риал и в сельском хозяй­ стве (подстилка для скота, удобрение и т. п.) . Торфяники распрост ранены почти повсюду (за исключением пустынь) . Обычная мощность торфяных з aJieжeii 2-3 м , но иног�а она до­ сти гает 10-12 .lt . Торф обJi адает замечательным качеством-запасыеговприродевосста- навJIиваются. Этим он отличаетсяот других горю чих ископаемых . Еже годный п ри­ рост торфа на всей площади торфяника равен 1 Кокс - горючий материал, получаеиыii путем сухой перегонки каменного угля и торфа без доступа воздуха. Kai; 11сподьз�·ется торф. 1-3 м.1t . Мировые запасы торфа пока не учтены. Ориентировочно считается , что на т е рритории СССР сосредоточено более 60 % мировых ресур­ сов торфа . Наиболее богаты то рфяными залежами Си­ бирь и Е вропейский Север. Добыча то рфа в СССР полност ью мехаJiизирована. Ископаемы·йуголькактопливобыл известен человек у еще в каменном веке. Упо­ минания о каменном угле вст речаются в сочи­ неНии знаменитого философа древней Греции Аристотеля, жившего в IV в . до н. э. В широких масштабах до быча каменного угля в ев ропейских странах началась примерно в XVII в. В нашей стране основные каменно­ угольные бассейны б ыли отк рыты в XVIII в. В 1721 г. Григорий Капустин нашел уголь в Донбассе , а Иван Палицын - в Подмосков­ ном бассейне . Годом позже Михаил Волков отк рыл уголь Кузбасса. Первоотк рывателями самых крупных в Рос­ сии каменноугольных б ассейнов были простые русские люди. С тех пор Rак изобрели паровую машину и нашли способ плавить руды вместо древесного угля на каменном, последний стал одним из са­ мых важных го рючих ископаемых . В наше вре ­ мя ежедневно тысячи поезд ов везут каменный 77
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ , ЗЕМЛИ МЕСТОРОЖДЕ НИЯ • 8 намекных уг пей 8 бурых yrпеА 12 В- Схема расположен11я гла в н ы х месторождений )'гля на земном ш аре . угол ь на металлургические заводы , где его сжигают в коксовых печах и домнах . :Камен­ ный уголь сжигают в топках па ровозов , паро­ ходов , тепловых элект ростанций и других паросиловых установок . Из каменного угля получают бензин , смолу, пластмассы , светиль­ ный газ , аммиак и мно гие сотни других це нных продуктов . Цвет ископаемых углей изменяется от свет­ ло-бурого до черно го. Угли бывают матовые и блестящие , рыхлые и твердые , как камень. Химический состав ископаемых углей тоже раз­ личен. Все свойств а углей зависят от материала, из кото рого они образовались, и от дальней­ ших изменений. Одни угли образовались из остат­ ков древесной и травянистой растительности , другие - из водоросле й, спор и остатков микроорганизмов . Великий русски й ученый М. В. Ломоносов пе рвый в геологической науке пришел к выво­ ду, что каменный уголь образовался из древних то рфяников при участии «подземног6 огня» . Залежи каменных углей образовыв ались во многие п ериоды жизни Земли - в наме нно­ уго.пьный, пе.рмский, юрск ий, а т акже в т ре- 78 тичное время . По химическому составу, внеш­ ним признакам , теплотв орной способ.н ости и некоторым другим осо бенностям иско паемые угли разделяются на бурые , каменные и ан­ трациты. Бурые угли встречаютсякаквформе плотных , так и землистых рыхлых масс ; цвет их темно-бурый или почти че рный . Блеск в изломе о б ычно матовый или тусклый. Твердость небольшая. Нередко в изломе глыбы бурого угля можно невоо руженным глазом увидеl'ь растительные остатки. :Кало рийность бурых углей от 2000 до 6200 калорий . В большинстве своем бурые угли дают много золы (до 40 % ) и соде ржат много серы (1 -2%). R а менн ы е угли- черные, реже бу­ ровато-че рные массы; иногда они обладают жп рным или смоляным блеском . Излом - рако­ вистый или занозистый . Угли пачкают руки. В мик роскоп видно , что они также об:rазова­ лись из растений . В техническом отношении каменные угли разделяются на спекающиеся (коксовые угли) , слабоспекающиеся (с лабококсовые угли) и не-
спекающиеся (тощие порошков атые угли) . Ка­ лорийность каменных углей колеблется в пре­ де лах 6600 -8750 калорий . Антрациты-это плотные смоляно­ серые или железо-черные массы с металличе­ сю1м блеском . Иногда на поверх ности скола наблюдаются радужные пе реливы. Руки ан­ трациты не пачкают . Твердость значительно выше , чем у каменных углей. Ант рацит заго­ рается очень трудно и го рит только при силь­ ной тяге. Калорийность его достигает 8650 калорий . Советский Союз по запасам угля - бога­ тейшая страна мира . За последние 50-60 лет очень важное промышленное значение приобрели горючие сланцы . Горючими сланцами называют любые сланцевые глинистые по роды, которые соде ржат в своем составе го рючие органические веществ а и имеют зольность свыш е 30-40 % . Горючие сланцы обладают невысокой тепло­ тв орной способностью - 1500 - 3000 калорий. Они сравнительно легко пе рераба- тыв аются в искусств енное жидкое топл иво - нефть, бензин. Го рючие сланцы образовались в разное геологическое время , и неко­ торые из них - самые древние пред­ ст авители тве рдых го рючих иско­ паемых на Земле (наприме р, шунги­ товые сланцы в Карелии и кукер­ ские сланцы в Эстонии) . Цвет го рю­ чих сланцев ра зличный - от жел­ тов атого до коричневого и синевато­ серого . Хороший го рючий сланец обычно легко загорается от спички коптящим желтым пламе нем , распро­ страняя характерный запах смолы. Главная масса добываемых го рючих сланцев поступает на сухую перегон­ ку, при которой получается сырое сланцевое масло, газ и аммиачная вода. Из сырого масла извлекаются не фть или бензин и различные ми­ не рал ьные масла . Газ используется для освещения , отопления и . в эне р­ гети ке. Образующаяся при сжигании зола и дет на изготовление различ­ ных строитешшых материалов - це­ мента, кирпича и т. д. Мировые запасы горючих сланцев (в пе ресчете на жидк ое топливо) во много раз больше запасов природной нефт и и других ее заменителей. П ОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМ ЫЕ Н е ф т ь человечество знает давно. Еще древни е египтяне употребляли нефть как сред­ ство для бальзамирования тел уме рших . В древней Греции нефть также применяли, и она называлась «си цилийским мat.:JIOM» . В на­ шей стране еще в VIII в. жители Апше ронского п-ов а, не имея дров , использовали для отопле­ ния своих жилищ з.емлю, пропитанную нефтью . Земля эта го рела и спасала людей от холода . Хотя нефть уже давно была знакома чело­ веку, однако широко ее использовать начали только со второй половины прошлого столетия . Особое значение нефть и ее продукты получили тепе рь. Неф-гь - маслоподобная жидкость, веролт­ но , органического происхождения . Цвет ее обычно темный, но встречаются нефти светлых и светло-желтых , зеленов ато-коричневых или красновато-ко ричневых оттенков . Запах нефти керосиновый , иногда со слабым или сильным сернистым «душком» . Теплотв орная способность нефти очень вы­ сока -1 кГ при сжигании дает 10 тыс . калорий . ЖИ4.КОI ___ 'l'OR/IH80 � .-. . Кан 11спользуется уголь. 79
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ н· Е-•1'•· ПАРАсрн 8 И МАС/111� ДIW МfДНЦИ Н•I WJ611 1 J'1fl1 ('f. .. , давлением газа; поэтому,· если при бурении не принять предохрани­ тельных мер, может образоваться мощный нефтя ной фонтан и ог­ ромное количество нефти и газа безвозвратно потеряется . Открытый фонтан нефти считается катастро­ фой на нефтяном промысле. Трудно найти такую отрасль на­ родного хозяйства , где бы не при­ меняли нефть и продукты ее пе­ реработки . И действительно, нефть служит источником энергпп, тепла и света , сырьем для химичесной про­ мышленности и т. д. Из нефти вырабатывается много проду r{тов : бензин , газолин, керо­ си н , мазут , ра зличные сма зочные масла, спирт , синтетический нау­ чук , пластмассы и т. д. Советский Союз по запасам нефти :1 1 анимает первое место в мире (боль­ ше половины мировых запасов). о• n11н1нын � ��rr;i�. спички ri''\1�- ------ - .LCBITHll•HЫH 1.·' FAS u.ш.1 :: :: r1l l . В сотни городов и многие ты­ сячи районных посеЛI{ОВ и колхоз­ ных деревень нашей ·страны при­ шел природный горю­ чий газ. Сейчас миллионы квартир газифицированы . На газ переведено большое чис.r r о промы­ шленных предприятий Моснвы , Ленинграда , Харьнова, Киев а , Саратова и других город ов . ·;:;r;:;(l:: :: lDI1 ПJIPcpfOM EPHR СПИРТ РА311 ИЧН•IЕ ВИАЬI М113И Как 11с по л ь3уетс л нефть. В этом отношении она выше антрацитов и к тому же еще сгорает без остатка. В химическом составе нефти основное место занимает сложная смесь углеводородов , причем угле рода в нефти от 84 до 88%, а водорода - около 14%. Кроме того , в состав нефти входят также кислородные , сернистые , азотистые соединения и некоторые неорганпческие (минерал ьные) примеси. Нефти различных месторождений часто имеют и раз­ личный химический состав . Место рождения нефти встречаются во всех отложсппях, начиная с кембрия до третичных включител ьно . Нефть залегает в пористых осадочных по родах морского происхождения - песках и песчаник ах , часто изогнутых в склад­ ки, в форме свода . Встречается нефть и в из­ вестняках , где заполняет пустоты и трещины. Залежи нефти част0 находятся под большим 80 - Горючий природный газ - важный источнин для получения бензина и ценное сырье для мн о­ гих отраслей химической промыш- ленности - производства пл астмасс , искус- ственных тканей и т. д. Горючие природные газы­ это смесь различных газообразных углеводо­ родов , азота , окиси углерода , углекислого газа, кислорода и водорода с неноторой при­ месью сероводорода и фосфористого водорода. Теплотворная способность горючего газа очень большая и достигает 11 400 налорий. Горючий газ доставляется с мест добычи в районы потребления по газопроводам, длина котормх иногда превышает 2 тыс . км (например , Бухара - Урал) . Наша страна обл адает огромными запасами природных горючих газов - самого дешевого высококалорийного топлива и ценнейшего ис­ точника сырья для химической промышленно- сти .
_ мватор МЕСТОРОЖ.ДЕНИЯ: а нефти а nрнро.1 1. ноrо raaa МЕСТОРОЖД ЕНИ f1 ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ .& Железо u Маргамеu 11 1 хромиты 6д.э.т.j ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ 120 о 18 Схема расположения главных месторождений нефти и газа на земном шаре. 80 60 Схема расположения главных месторождений черных метаппов на з�мноu щ,в))е. 8:1
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ 1. 2. МЕТА.Л.ЛИЧЕСRИЕ ИСКОПАЕМЫЕ Черные иeтa.JI.JIЫ и их сп.Jiавы Ж е л е з о - наибол�е распространенный металл в земной :коре, но его начали применять позднее не:которых других металлов , например золота , меди , олова, св инца, цин:ка . Это, по-ви ­ димому, объясняется тем , что руды железа мало похожи на металл . Первобытному челове:ку бьшо трудно догадаться, что из них можно получить металл, пригодный для изготовления нужных ему вещей . Прошло очень много времени, по:ка чело­ ве1< научился извле:кать железо из руд и делать из него чугун и сталь . В настоящее время железные руды отно­ сятся :к тем полезным иснопаемы]\[, без :которых не может обходиться ни одна сноль но-нибудь развитая в промышлен ном отношении страна . Железные руды служат сыр ьем для черной ме­ таллургии . Мировая добыча этих руд примерно 350 млн. т в год. Из железных руд выплавляются чугун (с содержанием 2,5- 4% углерода) , сталь (1,5- 0,2% углерода) и железо (0 ,2 -0,4% углерода), а та:кже сталистые чугуны (2 ,5 - 1,5% углерода). Наиболее широ:ко применяется в промыш­ ленности сталь, значительно меньше - чугун и железо . Чугун выплавляется из железных руд в домнах , работающих на нонсе или :каменном угле; сталь и железо переплавляются из чугуна в бессемеровс:ких :конверторах , в отражатель­ ных мартеновс:ких печах или по способу Томаса (см. т. 5 ДЭ). Значение черных металлов и их сплавов в жизни человечес:кого общества ис:ключительно вели:ко . Сотни миллионов тонн чугуна и стали 82 3. 1. Распредепение газа, не ф ти И ВUДЫ В 8HTllKJIИH8JIИ. 2. Ловушка дпя нефти в раз­ битых трещинами извест­ няках с пустотамJI. 3. CJioи песка переходят в глины. В местах их выкли­ иивания образуется Jlо­ вушка ДJIЯ 11ефт11. используются для строительства железных дор ог, мостов, железобетонных зданий, для производ­ ства различных машин , элентровозов, вагонов, автомобилей, тра:кторов, нораблей . Из железа изготовляются всевозможные предметы широ­ :кого потребления . Нет та:кой отрасли промыш­ ленности и сельс:кого хозяйства , где не применя­ лись бы железо и его сплавы . В природе встречаются сотни минералов, в состав :которых входит железо, но лишь не­ многие из них являются железной рудой . Это магнетит , гематит , бурый железнян и неноторые другие , :которые образуют :крупные месторожде­ ния, занимающие площади в десятни и сотни :квадратных :километров . Магнитныйжелезнян,илимаг­ н е т и т, в химичес1<ом отношении представ­ ляет соединение о:киси железа с за:кисью железа . В природе он встречается и в форме хорошо образованных :кристаллов, и особенно часто в виде сплошных или зернистых масс . Цвет магнетита железо-черный . Замечательное свой­ ство этого минерала - магнитность . По содержанию металличесного железа маг­ нетит наиболее богатая железная руда (до 72% железа) . :Крупные месторождения магнетитовых руд в нашей стране известны на Урале (горы Маг­ нитная, Высоная, Благодать), на :Кольс:ком п-ове , в ряде районов Сибири (Горная Шория, в бассейне р. Ангары и др .). За последние годы в :Казахстане были от­ :крыты и разведаны :крупные месторождения богатых магнетитовых руд в :Кустанайсной области: Со:коловс:ко-Сарбайс:кое , :Качнанарс:кое и многие другие. Гематит, или :красный желез­ н я :к, имеет большее значение для черной металлургии, чем магнетит . В химичесном от-
ношении гематит - окись железа . В природе он образует ряд разновидностей (кристаллИче­ ские, чешуйчатые и плотные скрытокристал­ лические массы). Окрасна гематита от вишнево­ крас ной до железо-черной с сильным металли­ ческим блеском. Гематитовые руды образуют огромные за­ лежи особенно среди древнейших гнейсов и метаморфических сланцев. Из общей добычи железной руды в СССР около 70% приходится на гематитовые руды . Крупнейшее месторождение этих руд в нашей стране - Криворожское, огромные запасы ге­ матита таятся и в районе Курской магнитной аномалии . Здесь уже начата промышленная разработка железных руд. В Центральном Казахстане разведано и подготовлено 1< эксплуа­ тации крупное Караджальское месторождение богатых гематито вых руд, на базе которого построен Карагандинс1шй металлургический завод. Важный источник получения железа - это так называемые бурые железняки, илилимониты, получившиетакоеназва- ROl l llM8TUll08 (с-бра,оомн- Н •••••• ца ,цмниа) МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИСКОПАЕМЫЕ ние по характерной бурой окраске. В химиче­ ском отношении они представляют собой соеди­ нение окиси железа с водой . Бурые железняки образуют сплошные плот­ ные, ноздреватые и землистые массы, различные натечные формы в виде поч:щ и гроздьев, а также массы горохообразного сложения. Эти руды образуются из соединений железа, кото­ рые извлекают поверхностные воды из разруша­ ющихся горных пород . Бурыэ железняки счи­ таются промышленной рудой, если они содержат не менее 30 % железа. К чисду наиболее крупных месторождений бурых железняков в СССР отно­ сятся: Керченское в Крьшу, Бакальское и Орсно-Халиловское на Урале. Ценной особенностью Gурых железняков не­ которых месторождений СССР является при­ сутствие в них примесей ванадия, марганца, хрома, никеля, кобальта и других металлов . Современная техника нуждается не только в обычном чугуне, железе и стали, но и в метал­ ле, который обладает повышенной вязкостью, хорошей ковкостью, большой упругостью и други�ш ценными свойствами. Оказывается, что схема распо11оженпя r11авных месторождений цветных мета1111ов на ае11ном шаре. 6* 88
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ все эти свойства приобретает сталь, если в со­ став ее в качестве примеси ввести марганец, хром, титан, ванадий и некоторые другие ме­ таллы. К группе черных металлов наряду с железом относят марганец и хром, таккак они большей частью используются в черной металлургии. Марганцевые руды представляют собой со­ единения марганца с кислородом. В природе они встречаются в виде черных землистых масс. Важнейшие минералы марганца - пиро л ю­ зит, браунит, псиломелан, ман- га нит. Содержание марганца в промышленных ру­ дах I{олеблется в пределах 15-40% . Кроме черной металлургии, марганцевые руды применяются в химической промышл'1н­ ности, для изготовления сухих батарей, в ке­ рамическом и стекольном производствах. Наиболее крупные месторождения марган­ цевых руд у нас в Чиатуре (Грузия), Нико­ поJ1е (УССР), на Урале и в Казахстане. Единственная руда металла хрома - х р о - мистый железняк, илихромит,­ по внешнему виду похожа на магнетит, но, в от­ личие от него, не обладает магнитными свойст­ вами. Хром применяется в металлургической и химической промышленности. Хрuмит идет на изготовление огнеупорных материалов. В Советском Сою3е много высококачествен­ ных хромовых руд на Северном и Южном Урале. В черной металлургии используются также титаномагнетитовые руды, ко­ торые придают особую прочность стали. Цветные и б.1 1 агоро�ные 11ета.1 1 .1 1 ы В группу цветных металлов входят медь, свинец, цинк, олово, алюминий, магний и не­ которые другие. После железа это главные металлы современной промышленности. Они используются в огромных количествах. В любой современной машине - автомоби­ ле, тракторе, комбайне, танке и самолете - наиболее важные части сделаны из различных цветных металлов и их сплавов. Цветные металлы широко используются в строительстве, в научных и заводских ла­ бораториях. М е д ь - металл красновато-желтого цвета. Ценные качества меди - высокая ковкость и электропроводность. Благодаря им она имеет ,84 исключительное значение в электротехнической промышленности (провода, арматура) , в маши­ ностроении, судостроении, изготовлении хи­ мической аппаратуры (перегонные котлы, хо­ лодильники и т. д .), точных приборов, чеканке монет и т. д. Кроме того, медь образует ряд сплавов с оловом, цинком, никелем (бронза, мельхиор, латунь и т. д. ). В природе встречается более 150 минералов, содержащих медь, но главное промышленное значение имеют медный колчедан, илихалькопирит, борнит, халь­ козин, ковеллини отчасти само­ родная медь. Как правило, разрабатываются руды с со­ держанием даже 1-2% меди. Если в медной руде содержатся и другие металлы, добывать ее выгодно, когда в ней и менее 0,5% меди. В Советском Союзе медные месторождения известны на Урале, в Казахстане, на Кавказе и Узбекистане. Свинец и цинк встречаютсявпри­ роде совместно, главным образом в виде сер­ нистых соединений (сульфидов), образующих свинцовые и цинковые руды . Обычно эти руды содержат и другие металлы - медь, серебро, золото, висмут, олово, селен, теллур, кадмий, индий. Поэтому месторождения свинца и цинка называют полиметаллическими. Они встреча­ ются как среди осадочных, так и среди извер­ женных пород, образуя в них пластообразные залежи, линзы, гнезда и жилы . Главные рудные минералы полиметалличе­ ских месторождений-свинцовыйблеск (галенит), цинковая обманка (сфалерит), халькопирит (мед­ ный к,олчедан), пирит(серный к о л ч едан) и др. Минералы свинца и цинка обычно преобладают над другими руд­ ными минералами и служат рудой для получе­ ния свинца и цинка. С в и н е ц - темно-серый блестящий металл, мягкий и ковкий, с низкой температурой плав­ ления (327° ,4). Он широко применяется во всех отрасля х промышленности - в производ..: стве баббитов (для заливки подшипников), ти­ пографского сплава, аккумуляторов, в рентге­ нотехнике - и служит необходимым материа­ лом для обмотки электрических кабелей, пре­ дохраняя последние от разъедающего действия воды. Цинк- синевато-белый блестящий ме­ талл. Он используется для получения сплавов латуни и бронзы, ноторые необходимы
машиностроению; для цинкования железного листа, труб и телеграфных проводов. На территории СССР известны многочис­ ленные месторождения свинца и цинка в Казах­ стане, Средней Азии, Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Бостоне. О л о в о - мягкий металл серебристо-бе­ лого цвета, с сильным блесном, обладает хоро­ шей новностью и тягучестью. Главный промыш­ ленный минерал олова-касситерит, илиоловянный камень (соединение олова с кислородом). Он встречается в кварце­ вых и пегматитовых жилах. Олово имеет раз­ нообразное применение - в радиотехнике и элентротехнике (для изготовления конденса­ торов), при изготовлении жести для консервных ба нон. Из оловосодержащих сплавов делают типографские шрифты и бронзовые втулки. Месторождения оловянных руд промышленного значения известны во многих районах Сибири и Дальнего Бостона, а также и в других местах. Нинель - серебристый металл, хорошо полируется и сохраняет красивый металлический блесн на воздухе и в воде. Добавка никеля к ста­ лям сильно повышает их вязность и упругость, что в особенности ценно, например, для брони танков. Применяются также сплавы нинеля с медью и с цинном в различных отраслях техники. Наиболее важные рудные минералы, из I\оторых извлекается никель, - п е н т л а н­ дит и гарниерит. ВСССРвстречаются месторождения нинелевых руд на Кольском п-ове, "Урале и в Сибири. Алюминий никогдавприроденевстре­ чается в металлическом виде, а только в виде ониси, т. е . соединения алюминия с кислоро­ дом. Это легкий металл, плотность его 2, 7. Он дает прочные и легние сплавы с цинком, нинелем, магнием, марганцем. По качеству эти сплавы близки или даже нескольно превосхо­ дят высокосортные стали, поэтому широко применяются в авиационном, автомобильном и электротехническом производстве. В большом количестве алюминий идет на изготовление посуды и других изделий, измель­ ченный - используется в качестве краски. Алюминий получается из бокситовых руд - каменистых или землистых глиноподобных пород кирпично-красного, желтого или серовато­ белого цвета, в составе которых содержится глинозем (40-70%), окись и закись железа и нремн езем. Промышленные месторождения бокситов в СССР известны в районе города Бокситогор­ сна (Ленинградская область), на Среднем и Се- МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИСКОПАЕМЫЕ верном "Урале, в Казахстане, Сибири (Салаир и др.). Помимо бокситов, сырьем для получения алюминия могут служить та ние минералы: алунит, нефелин, к и ани т и с и­ л имани т. Залежи алунитовых пород имеются в Запад­ ной "Украине, Казахстане, Азербайджане. Наиболее крупные залежи нефелиновых руд известны па Кольсном п-ове и в Красноярсном крае. М а г н и й - серебристо-белый ковкий ме­ талл, более чем в полтора раза легче алюминия. Сплавы магния с алюминием, цинком и с дру­ гими металлами широно используются в само­ летостроении и автомобилестроении. Инстру­ менты и отдельные части машин, изготовленные из магниевых сплавов, отличаются большой прочностью и легкостью. Главные виды маг­ ниевого сырья-магнезит (соединение магния с углекислотой), д о л о мит (соеди­ нение магния и кальция с угленислотой), карналлит (двойнаясольхлористогона­ лил и магния с кристаллизационной водой). Минералы, содержащие магний, широко рас­ пространены в земной коре, и месторожде­ ния их многочисленны. Магний извленают И3 солей морской воды. Ежегодная мировая до­ быча «морскогт> магния (без СССР) составляет более 250 тыс. Т. Золото, платину и серебро называют благо­ родными металлами. Это очень стойние металлы: они не растворяются в большинстве кислот и щелочей и пе соединяются с кислородом воз­ духа. Поэтому изделия из этих металлов сохра­ няются без каких-либо изменений в течение мн01:;_их тысячелетий. Первое место по своему значению занимает золото, за ноторым следует платина, а затем уже - серебро. По мнению многих ученых, золото применя­ лось первобытным человеном раньше меди. З о л ото - блестящий, очень тяжелый металл красивого ярко-желтого цвета. Золото очень тягуче и ковно; из 0, 1 Г можно вытянуть тонкую проволочку длиной в 261 м или расплю­ щить его в тончайшие листочки (фольгу) толщи­ ной в 0,0002 мм. Золото встречается в природе главным образом в с.амородном состоянии, при­ чем оно почти всегда содержит в своем соста­ ве серебро, медь и неноторые другие металлы. Величина отдельных золотин колеблется от пылевидных крупинок до самородков весом в десятки килограммов. Самый крупный само­ родон под названием «Желанный госты был найден в Австралии, весил он 70,91 кГ. 80
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Месторождения золота разделяются на ко­ ренные и россыпные. В коренных месторожде­ ниях золото заключено в самой породе (напри­ мер, золото-кварцевые жилы, мышьяково-кол­ чеданные руды и др.) и в россыпях - в песках и галечнике, образовавшихся за счет разрушения I<оренных пород. Главные области применения золота - че ­ нанна монет и ювелирные изделия; небольшое ноличество используется в зубоврачебном деле и в фарфоровой промышленности в качестве красни. По приблизительным подсчетам за все время существования человечества добыто примерно 50 тыс. Т золота. Значительная часть его хранится в банках в виде монет и слитков. Мировые запасы золота очень велики, но точно еще не подсчитаны. Советский Союз Jfас­ полагает многочисленными месторождениями золота, главным образом в Сибири, Назахстане, на Дальнем Восто1<е, "У.рале. П л а т и н а - благородный металл сереб­ ряно-белого цвета, встречающийся в природе в самородном щще. Платина ковка и тягуча. Плавится при 1770°. Характерная особенность платины - обязательное присутствие в ней примеси редко встречающихся металлов - пал­ ладия, осьмия, иридия, родия и рутения. Спутники платины (платиноиды) высоно це­ нятся в технике. Так, например, палладий употребляется для изготовления меJших радио­ деталей, телефонного и телеграфного оборудо­ вания. Иридий - для изготовления наконеч­ ников точных приборов и «вечных» перьев. Осьмий используется в медицине. Родий - в гальванопластике, а рутений в сплаве с ири­ дием - для изготовления термоэлементов. ПJiа­ тина была очень давно известна индейцам Южной Америки, которые добывали ее из рос­ сыпей на территории современной Нолумбии. Впервые в России она была обнаружена в 1819 г. на Урале. Платина, так же кан и золото, встречается в виде мешшх зерен, чешуек, пJiастин и реже - в форме самородков до 9 кГ весом. Платина применяется для изготовJiения лабораторной и заводской аппаратуры, в неноторых химиче­ ских производствах, в зубоврачебном деле, рентгенологии, фотографии, а также в качестве драгоценного метаJiла в ювелирных изделия х. В СССР платина добывается на Урале, Ноль­ ском п-ове, в Сибири и других местах, как в коренных месторождения х, так и из рос­ сыпей. 86 С е р е б р о - металл характерного сереб­ ряно-белого цвета, менее ценный, чем золото и платина. С большинством тяжелых металлов серебро образует сплавы. Так, например, спJiав серебра с медью применяется для чеканки монет и выделки серебряных изделий. Чистое сереб­ ро употребляется для серебрения и в кинофо­ топромышленности. Многочисленные соединения серебра также применяются в химических и физических лабо­ ратория х. В самородном виде серебро встречается редко. Обычно его находят в виде соединений с серой, сурьмой, мышьяком. Больше половины миро­ вой добычи серебра извлекается не из собст­ венно серебряных руд, а попутно из свин­ цово-циш<овых и отчасти из медных и золо­ тых руд. В СССР месторождения серебросодержащих руд в основном находятся в Назахстане, Сред­ ней Азии, Сибири, на Урале, Дальнем Востоке и Навказе. Редкие и рассеян11ые мета.1ы1ы В настоящее время из 104 химических эле­ ментов периодической системы Д. И. Менде­ леева в промышJiенности используется около 80 элементов, в том числе большая группа ред­ ких и рассеянных металлов. Н ним относятся литий, бериллий, титан, вольфрам, молибден, висмут, тантал, скандий, ванадий, галлий, германий, рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, индий, теллур, а также радиоактивные метаJI­ лы - уран, радий, торий и др. Н этой же группе редких и рассеянных ме­ таллов относят и так называемые «редкие зем­ ли», которые занимают в периодической систе­ ме элементов Д. И. Менделеева номера с 57 по 71 (церий, лантан и др.) . Преобладающее большинство редких и рас­ сеянных металлов содержится в земной коре в очень малых количествах, порядка тысячных, десятитысячных и даже стотысячных долей процента. Исключение составляют титан, ва­ надий, литий, бериJiлий и некоторые другие. Из редких металлов в самородном состоянии встречаются толыю висмут и очень редко тан­ тал. За исключением моJiибдена, вольфрама и титана, большинство редких рассеянных ме­ таллов не образует самостоятел ьных месторож­ дений. Так, например, свинцово-цинковые и медно-колчеданные руды многих месторожде­ ний очень часто содержат индий, галлий, тал-
лий, германий, селен, теллур, которые попутно иgвлекаются при переработке руд на главные металлы - медь, свинец и цинк. В золе некоторых углей и сланцев часто присутствует значительное количество герма­ ния. В калийных солях находятся цезий, ру­ бидий и лптий. В молибденовых рудах встре­ чается рений, в циркониевых - гафний, а в бокситах - галлий. Большая группа редких и ред:козем{)льных металлов встречается в минералах пегматитовых жил (см. стр. 71). Для извлечения редких и рассеянных ме­ таллов из руды прибегают к очень сложным способам обработки, которые позволяют до­ вести содержание их до промышленных :кон­ центраций. Свойства редких металлов весьма разно­ образны и необычайно ценны. Рассмотрим наиболее важные в промышлен­ ном отношении редкие и рассеянные металлы. Бериллий применяется в сплавах с медью, алюминием и магнием. Эти сплавы обла­ дают большой прочностью, химической устой­ чивостью и легкостью. Твердость железа от прибавления бериллия увеличивается в 6 раз. Сплавы бериллия применяются в технике. Глав­ ный минерал бериллия - берилл (силикат алюминия и бериллия). Встречается он глав­ ным образом в пегматитовых и кварцевых жилах. В а н а д и й идет для производства особо вяз1шх и прочных сталей и входит важной со­ ставной частью в сплав с алюминием. Эти стали и сплав используются в автомобильной и авиа­ ционной промышленности. Соединения вана­ дия употребляются в производстве различных :красок, в фотографии и медицине. Ванадий добывают из минералов - в а н ади нита, тюямунита идр.- илипопутноизвле­ кают из руд других металлов (титаномагнети­ тов, бурых железняков, бокситов). В и с м у т применяется при изготовлении легкоплавких сплавов, которые нужны в типо­ графском деле, в производстве предохранитель­ ных пробок к паровым котлам, автоматическим огнетушителям и т. д . Нроме того, висмутовые соли используются в медицине, при изготовлении фотобумаги, :красок и стекол с высоким показателем пре­ ломления. Г а л л и й используется для изготовления высокотемпературных кварцевых термометров, заменяя в них ртуть, для специальных опти­ чес1шх зеркал, а также в медицине. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИСКОПАЕМЫЕ Гер маний, инд ий, селен, тел­ л у р и некоторые другие используются в по­ лупроводниках, для изготовления стекол с очень высоким показателем преломления, в радиотех­ нике ка:к элементы с очень высоким сопротивле­ нием и в медицине. Литий даетлегкиеивместестемтвердые сплавы с алюминием, магнием и другими ме­ таллами. Литий используется в технике и ме­ дицине. Важнейшим минералом лития является споду м е н (алюмосиликат лития). Встре­ чается он в пегматитовых жилах. Молибден и вольфрам отлича­ ются значительной твердостью, J{ов:костью, вы­ сокой химической стойкостью и тугоплавкостью. Температура плавления молибдена 2600° , а воль­ фрама 3400° , т. е . выше, чем у всех других ме­ таллов. Значительная часть молибдена и воль­ фрама применяется в :качестве добавок при вы­ плавке специальных сортов стали, используе­ мых для изготовдения различных видов быстрорежущих инструментов, :котлов высокого давления, наиболее ответственных частей авто- 11юбилей и др. Молибден и вольфрам применяются также для электротехнических приборов, радио и рентгена. Практически весь молибден получают из м о л и б д е нита (соединения молибдена с серой). Главными минералами, из которых извле­ кается вольфрам, являютсявольфрамит (соединение вольфрама с железом, марганцем и кислородом) и ш е ели т (соединение воль­ фрама с кальцием и щ1слородом). Эти минералы обычно встречаются в кварцевых жилах и в рудных зонах, расположенных на границе оса­ дочных пород и гранитов. ' Ниобий и тантал применяются в производстве особо прочных сортов стали, ис­ пользуемых в технике. Особую роль играет тантал в электровакуумной технике. Р е н и й широко используется в электро­ технике и в химической промышленности, в частности ка:к катализатор (ускоритель про­ цессов). Рубидий, цезий и селен бла­ годаря своим особым фотоэле:ктричес:ким свой­ ствам: необходимы в производстве фотоэле­ ментов. Т и т а н обладает высокой температурой плавления (1725°) и температурой кипения (более 3000°), в нем сочетается легкость с боль­ шой прочностью (равной прочности стали). Титан очень стоек к воздействию кислот и щело- 8'7
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ чей, не поддается ржавлению. Поэтому метал­ лический титан теперь широко применяют в ре­ активных самолетах и в других областях новей­ шей техни1ш. Двуокись титана используется для изготовления высококачественных белил, ла- 1шв, эмалей, водонепроницаемых материалов. Титан идет в качестве добавки для получения сверхпрочных сталей. Главное сырье для титановой промышлен­ ности-минералырутил,ильменит и 'Гитаномагнетит. Большинствонаибо­ лее важных месторождений титана связано с глубинными магматическими породами (габ­ бро и др. ) и с россыпями, образовавшимися за счет их разрушения. В Советском Союзе месторождения титана есть на Урале, Кольском п-ове, Украине, в Ка­ захстане, Сибири, Карелии. Относительно недавно используется в промыtп­ ленности ц и р к о н и й. Окись циркония при­ надлежит к наиболее огнеупорным окисям. Ее употребляют для изr:отовления тиглей, хи­ мически устойчивых кирпичей и высокотемпе­ ратурных цементов. В виде металла цирконий применяется для дающих вспышку порошков, радиоламп, элек­ тродов и сплавов. Из циркониевых сталей делают хорошую броню, а с никелем эти стали применяются для производства быстрорежущих инструментов. В последнее время цирконий стал употребляться для изготовления ядерных реакторов. Цирконий извлекают из минералов ц и р к о н а (соединение циркония с крем­ ниемикислородом)ибадделеита(соеди­ нение циркония с кислородом). Оба минерала встречаются в гранитах и нефелиновых сиени­ тах, а также и в пегматитовых жилах этих по­ род. Основная масса циркона добывается теперь из россыпных месторождений. К радиоактивным металлам относятся т о - рий,уран ирадий.Вземнойкореих немного. Из радиоактивных металлов особенно важен у р ан. Будучи исключительно активным эле­ ментом, уран никогда не встречается в само­ родном виде, а только в соединениях с другими элементами. В 1898 г. супругам Кюри удалось выделить из урановых соединений новый элемент - р а - д и й. Содержание радия в урановой руде нич­ тожно мало, и для получения 1 r радия надо переработать свыше 2 тыс. Т урановой руды. Поэтому цена его была колоссальной: 1 Г бро­ мистой соли радия стоил до 200 тыс. руб. золотом. 88 Радий применяется пока главным образом для научных исследований и в медицине. Урано вые руды- важнейший ис­ точник колоссальных запасов внутриядерной энергии. При расщеплении 1 Т урана выделяется столько же энергии, как при сжигании 100 тыс. Т угля. Сейчас ученые напряженно работают, чтобы возможно скорее овладеть этой новой могучей силой в мирных целях. В СССР атомная энергия используется в мирных целях: построены атомные электро­ станции, ледокольный атомоход «Ленин» и т. д . Недалеко то время, когда ученые откроют дешевые и доступные пути получения атомной энергии в неограниченных количествах. Тогда мы будем иметь электростанции, помещающиеся в чемодане, моторы в несколько лошадиных сил и размером не больше карманных часов, ракетные двигатели, самолеты и автомобили, «заряженные» атомным топливом на ряд лет. HEl\IETAJIJIИЧECRHE ИСКОПАЕМЫЕ На первый взгляд кажется, что так называ­ емые неметаллические ископаемые играют вто­ ростепенную роль в жизни челове�\а. Но это мнение ошибочно. Разве мог бы современный человек обойтись без зданий, в которых он живет и работает? А они построены из естественного камня (гранита, известняков и других горных пород) или из кирпича и бетона. Обыкновенное оконное стекло, бутылки, различная чайная и лабораторная посуда, силикатный кирпич, оп­ тические приборы, пьезопластинки в радиопе­ редатчиках и многое другое изготовлено из кварца, распространенного нерудного минерала. Разве можно точно подогнать, скажем, пор­ шни в цилиндрах моторов или обеспечить без­ укоризненное взаимодействие отдельных ча­ стей в часовом механизме без тщательной их шлифовки и полировки? Конечно, нет! А для этого требуются различные шлифующие мате­ риалы - алмаз, к орунд, гранат, наждак. Современные двигатели и машины не могут обойтись без изоляционных материалов - слюды и асбеста. Человек неможетжитьбез.повареп­ н о й с о л и - одного из распространенных неметаллических полезных ископаемых.
4. Аrат и иадеuя ив неrо. 5. КрнстаJJ•ы пирита - исходвоrо сырья дая проваводства серной кнмоты и жеаеавоrо купороса. 1. Броваовые боевые секиры с rравированиы• орнаментом. 2. БроввовыА рвтон (ритуааьвьrй питьевой por) с rоJJоввой воuа ва конце и о rравв­ роваввы• орвамевтом ва наружной по­ верхности (амен, пrщввкв, птицы, двуrо­ •овые аверв). Примерно VllI в. до и. а. 3. медный котм (окопо V-IV вв. до и. в.).
в 6. Апмааы раапичвой формы: два кристат1а в кимбер­ .пвтовоil породе; крупный ограненный бриллиант (справа); a.nraa дпя резки етекпа (на заднем ппане). 7. Кристаппы попевоrо шпата орток11ааа, испо11ьзуе11оrо в фарфоровом производстве. 8. Маrиезит, применяемый в сахарной промыm11енио­ сти. 9. Фосфорит с остатками аммонита и суперфосфат, иаrотоuяемый ив фосфоритов. 10. Два криста1111а кварца, кварцевые п.�rастинки и ста­ кан ив 11итоrо кварца. 11. ВмоRJ1 11 стый 11инера11 асбест и mпуаька- с асбестовой пряжей. 12. Крист111111ы самородной серы, применяемой дnя про­ наводства серной кимоты, пороха, спичек, 11 также при ву11к11ииз11ции каучука. 10 11
Одним словом, везде и всюду вы встреча­ етесь с изделиями и материалами, которые из­ готовлены из неметаллических полезных иско­ паемых. Ежегодная добыча неметаллических полезных ископаемых достигает многих сотен миллионов тонн. Познакомимся с наиболее важными неметал­ лическими ископаемыми, которые широко ис­ пользуются в промышленности и сельском хо­ зяйстве. Основой химической промышленности явля­ ются кислоты и щелочи. Из первых наибольшее значение имеет серная кислота, а из вторых - сода и едкий натр. Источник получения сернистойисернойкислот-природная сера и серный колчедан. Трудно перечислить отрасли промышленно­ сти, для которых нужны сера и ее кислоты. Сер­ ную I<ислоту называют «хлебом» для химической промышленности. Сотни тысяч тонн кислот ис­ пользуются для получения удобрений, бумаги, красок, спичек, большинства лекарств, для очи­ стки бензина и масел, для изготовления купоро­ сов, квасцов, соды, стекла, брома, йода. Серная кислота нужна для получения взрывчатых веществ. Природная сера в земной коре встречается в кристаллических скоплениях и сплошных массах. Месторождения самородной серы свя­ заны с извержениями вулканов или деятель­ ностью серных бактерий, живших в некоторых морских бассейнах в геологическом прош.Лом. Месторождения природной серы известны в пустыне Каракумы, на Кавказе, на Камчатке. На Украине имеется ряд месторождений серы. Не менее важным сырьем для получения серы, серной и сернистой кислот является серный колчедан, или пирит. В химическом отношении он представляет со­ единение железа с серой, нередко с примесью меди , золота, никеля. Месторождения серноколчеданных и других серных (сульфидны х) руд в Советском Союзе известны на Кольском п-ове, Урале, Кавказе, в Карелии, Западной Сибири. Каменная соль-это соединение хлора с натрием. Соль широко распространена в природе в виде мощных залежей каменной соли в недрах земли или в форме осадков, обра­ зующихся при испарении воды в замкнутых бухтах морей или соленых озерах, и, наконец, в виде соляных источников. Соль нужна человеку не только в качестве необходимой приправы к его пище. Она -важное сырье для химической промышленности, так НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИСКОПАЕМЫЕ как из нее вырабатывают соляную кислоту, соду, хлорную известь, едкий натр и другие химические продукты. Крупнейшее в СССР месторождение каменной соли находится на Украине - вб лизи г. Славянска и г. Артемовска. Большими запасами хорошей соли располагает Илецкое месторождение в Вол­ гоградской области. Широкой известностью пользуются соленые озера Баскунчак и Эльтон. Они хранят крупные запасы высококачествен­ ной поваренной соли. Наиболее значительные соляные источники, дающие выварочную соль, находятся на Урале (Усольские, Соликамские). Ценное сырье для химической промышлен­ ности - мира били т. В химическом от­ ношении - это водный сернокислый натрий. Часто в обиходе мирабилит называют глаубе­ ровой или английской солью. Она служит исходным сырьем для получения соды, а также используется в стекольном производстве, хо­ лодильном, красильном деле и в медицинской промышленности. Самое крупное месторождение мирабили­ та - залив Кара-Богаз-Гол на Каспийском море. Среди неметаллических ископаемых неко­ торые имеют важное значение для сельского хозяйства. Их часто называют минералами плодородия, так как они повышают урожай­ ность сельскохозяйственных культур: это калийные соли, апатит, фосфо­ рит и др. Источникикалийны.х солей-сильвин (соль хлористого калия) и к а р н алл и т (двойная соль хлористого калия и магния с кристаллизационной водой). ' Большая часть калийных солей, добываемых у нас, идет на приготовление калийных удоб­ рений. Соли калия применяются в парфюмер­ ной, фармацевтической, лакокрасочной, сте­ кольной и кожевенной промышленности. Из карналлита получают металлический магний для авиастроения. Ценное сырье для производства минераль­ ныхудобрений-апатитифосфорит. Апатит по химическому составу представляет собой фосфорную соль кальция. Из апатитовой руды различными способами получают перво­ сортный суперфосфат. Месторождения апатита связаны с изверженными породами - нефели­ новыми сиенитами. Самое крупное в ми ре мес­ торождение апатитовых руд находится в Со­ ветском Союзе на Кольском п-ове (Хибинские горы). 89
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Среди глин, песков, реже известняков встречается другой минерал, содержащий фос­ фор, - ф о с фори т. По внешнему виду это сероватые и буровато-черные округлые желва­ ю1 разнообразной формы и размеров. По хими­ ческому составу фосфорит близок к апатиту. Нрупные запасы фосфоритовых руд находятся · в Назахстане, средней полосе Европейской части РСФСР и в Ленинградской области. Фосфориты у нас добывают в громадном количестве. Полученные из апатитовых и фосфоритовых руд соединения фосфора применяются в каче­ стве удобрений полей, при изготовлении спи­ чек, ядов для мелких грызунов, в лакокрасоч­ ном деле, для получения особо прочной фосфо­ ристой бронзы. Плавиковый шпат, илифлюо- р и т, издавна применяется в различных от­ раслях промышленности. По химическому с�­ ставу это соединение кальция с фтором (иначе фтористый кальций). В природе флюорит встре­ чается довольно часто, о!Jразуя крупные скоп­ ления в виде сплошных зернистых масс или в форме кристаллов. Окраска флюорита обыч­ но фиолетовая или зеленая. Флюорит используется в качестве флюса (плавня) при производстве сталей, никеля и латуни, при плавке золота, серебра, свинца, меди и сурьмы. Он широко применяется так­ же в химической промышленности для полу­ чения плавиковой кислоты и в алюминиевом производстве для получения криолита, необ­ ходимого при электролизе алюминия, в оп­ тиvеской и стекольной пром ышленности. Наиболее крупные месторожден ия флюори­ та в Советском Союзе сосредоточены в При­ морье, Восточном Забайкалье и Средней Азии. Слюды - мусковит, ф л огопит, вермикулит, лепидолит и др.- обладают способностью легко расщепляться на тончайшие упругие листочки, но все они отли­ чаются химическим составом и физическими свойствами. Слюды широко распространены и входят в состав многих горных пород. Особенно часто и в больших количествах они встречаются в пег­ матитовых жилах. Мусковит, флогопит обладают очень цен­ ным для электротехники свойством: они не проводят электрический ток и поэтому упот­ ребляются в качестве изоляционного матери­ ала. Слюды выдерживают сильное нагревание (до 1260°) и часто используются вместо стекол в глазках плавильных печей и для очков в го­ рячих цехах. Мелкая слюда и отходы ее идут 90 на изготовление обоев, огнестойких кровельных материалов, автомобильных шин (для придания им прочности). Обожженный вермикулит ис­ пользуется для обкладки котлов и труб, а ле­ пидолит - ценное сырье для получения самого легкого металла - лития. Известны многочисленные месторождения различных слюд в Нарелии, на Урале и в Во­ сточной Сибири. Н числу своеобразных неметаллических по­ лезных ископаемых относится а с б е с т (в переводе с цревнегреческого языка «асбест» зна­ чит несгораемый). Более чем за тысячу лет до нашей эры из асбестового волокна умели вы­ делывать несгораемые «каменные ткани». Исключительная прочность, несгораемость, плохая проводимость тепла и другие качества позволяют употреблять асбест в виде ваты и пряжи, бумаги и картона. Из асбеста делают большие занавеси в театрах, несгораемые пере­ городки, одежду для пожарных, тормозные ленты для автомобилей. Словом, асбест при­ меняется в тысячах различных изделий. Ме­ сторождения асбеста находятся на Урале (Ба­ женовское, Алапаевское), в Назахстане и в Восточной Сибири. В древности на Руси драгоценные кам­ ни называли самоцветами. Этот термин и теперь часто применяется к различ­ ным прозрачным и полупроз рачным драго­ ценным камням. Одной из важных отличи­ тельных черт самоцветов является достаточно высокая твердость, стойкость к химическому воздей ствию и способность длительное время сохранять без изменения цвет и блеск. Важное значение для самоцветов имеет про­ зрачность камня, блеск и игра цветов. Эти свойства ярче проявляются после огранки. Н драгоценным и отчасти полудрагоценным камням относится большая и разнообразная группаминералов: алмаз, сапфир,ру- бин, изумруд, берилл, топаз, турмалин,аметист,гранат,цир­ кон, бирюза, горный идымча- тый хрусталь и янтарь. Несколько лет назад в Якутии были откры­ ты крупнейшие месторождения алмазов. От­ крытие алмазов имеет огромное на роднохозяй ­ ственное значение для нашей страны (см. стр . 65). Драгоценные камни измеряются по весу мерой, которая называется к а р а т о м. Он равен 0, 2 Г. В отличие от драгоценных камней поде­ лочные (цветные) камни в большинстве случаев являются горными по родами, которые обла-
дают часто очень красивой окраской, интерес­ ным декоративным рисунком и способностью хорошо принимать шлифовку и полировку. К поделочным камням относятся н е ф - рит, лазурит, цветные полевые ш п аты (амазонит, лабрадор), о р л е ц (ро­ донит), яшма, малахи т, а в антю- рин, розовый кварц, змеевик, гипс, селенит, обсидиан, мра­ мор, кварцит. Поделочные камни широко используются для ювелирных и художественных изделий (вазы, броши, пепельницы, чернильные приборы, ста­ туэтки). На территории СССР драгоценные и поде­ лочные камни известны во многих районах (в Карелии, в Саянах, на Алтае, на Кольском КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ п-ове ), но первое место по разнообразию дра­ гоценных и поделочных камней занимает Урал. На побережье Балтийского моря (поселок Янтарное Калининградской области) находится самое крупное в мире месторождение янтаря - ископаемой смолы особого вида сосны третич ­ ного периода. Из янтаря делают украшения, специаль­ ные изоляторы, лаки и т. п . На Севере РСФСР (Кольский п-ов, Каре­ лия, Архангельская область) известно много рек, в которых встречаются пресноводные ра­ ковины, содержащие жемчуг. Это -твер­ дые округлые выделения углекислого кальция в раковине моллюсков. Из жемчуга делают очень красивые украшения. Добычей жемчуга наши предки занимались в далеком прошлом. • RAR ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ R.JIAДЫ ЗЕМ.JIИ Полезные ископаемые залегают в самых различных районах Земли. Большинство ме­ сторождений меди, свинца, цинка, ртути, сурь­ мы, никеля, золота, платины, драгоценных камней встречается в горных районах , иногда на высоте больше 2 тыс .• ч. На равнинах находятся месторождения уг­ ля, нефти, различных солей, а также железа, марганца, алюминия. Месторождения руд разрабатывали еще в глубокой древности. В то время руду добы­ вали железными клиньями, лопатами и кай ­ лами, а выносили на себе или вытаскивали в бадьях примитивными воротками, как воду из колодца. Это был очень тяжелый труд. В не­ которых местах древние рудокопы сделали огромные по тем временам работы. В крепких скалах они вырубили большие пещеры или глубокие, похожие на колодцы выработки. В Средней Азии до сих пор сохранилась выби­ тая в известняках пещера высотой 15, шириной 30 и длиной более 40 м. А недавно обнаружили узкую, как нора, выработку, уходящую вглубь на60м. Современные рудники - кру пные, обычно подземные, предприятия в виде глубоких ко­ лодцев - шахт, с подземными ходами, напоми­ нающими коридоры. По ним движутся элек­ тропоезда, подвозящие руду к специальным лифтам - клетям. Отсюда руду поднимают на поверхность. Если руда залегает на небольшой глубине, то роют огромные котJrованы - карьеры. В них работают экскаваторы и другие машины. До­ бытую руду увозят самосвалы и электропоезда. За один день 10- 15 человек, работая на таких машинах, могут добывать столько руды, сколь­ ко раньше не смогли бы выработать кайлой и лопатой 100 человек за год работы. Количество добываемой руды ежегодно воз­ растает. Металлов нужно все больше и больше. И не случайно появилась тревога: не будут ли скоро выработаны полезные ископаемые и нечего будет добывать? Экономисты произвели даже подсчеты, результаты которых оказались неутешительными. Так, например, подсчитали, что при современной скорости выработки за­ пасы известных никелевых месторождений во всем мире полностью будут исчерпаны за 20- 25 лет, запасы олова - за 10- 15 лет, свин­ ца - за 15- 20 лет. А потом начнется «метал­ лический голод)>. Действ ительно, многие месторождения бы­ стро истощаются. Но это относится в основном к тем месторождениям, где руды выходили на поверхность Земли и давно уже разрабатыва­ лись. Большинство таких месторождений на самом деле за несколько сотен лет горного промысла частично или полностью выработа ­ но. Однако Земля - богатейшая кладовая по- 91
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ лезных ископаемых, и рано говорить о том, что богатства ее недр исчерпаны. Немало есть еще месторождений и блин поверхности Земли, много их залегает и на большой глу­ бине (200 и больше метров от поверхности). Геологи называют такие месторождения скры­ тыми. Искать их очень трудно, и даже опытный геолог может пройти над ними, ничего не заме­ тив. Но если раньше геолог, отправляясь на поиски месторождений, был вооружеп лишь компасом и молотком, то теперь он пользуется сложнейшими машинами и приборами. Уче­ ные разработали много различных способов поисков поJiезных ископаемых. Чем глубже спрята,""!а природа запасы пенных руд, тем труднее их обнаружить, а следовательно, совер­ шеннее должны быть способы их поисков. КАК ИЩУТ МЕСТОРОЖДЕНИИ С тех пор как человек нача л выплавлять из руд металJiы, много отважных рудознатцев побываJ1и в труднопроходимой тайге, в степях и в неприступных горах. Здесь они искали и находили месторождения полезных ископае­ мых. Но отаринные рудознатцы хотя и обладали опытом 11околений в поисках руд, но не имели достаточно знаний для научно обос­ нованных действий, поэтому они часто искали вслепую, полагаясь <ша чутье». Нередко большие месторождения открываJiи люди, не связанные с геологией или горным делом,- охотники, рыбаки, крестьяне и даже дети. В середине XVIII в. крестьянин Ерофей Марков, разыскивая на Урале горный хрусталь, нашеJI белый кварц с бJiестящими зернышками золота. Позже здесь открыли месторождение зоJiота, названное Березовским. Богатые за­ Jiежи слюды в 40-х годах XVII в. в бассейне р. Ангары нашел посадский человек Алексей Жилин. Маленькая девочка открыла в Южной Африке крупнейшее в капиталистичес1<ом мире месторождение алмазов, а первый русский алмаз нашел на Урале в 1829 г. 14 -летний крепостной мальчик Павлик Попов. Большие скопления ценного камня - ма­ лахита, из которого делают различные укра­ шения, были найдены впервые на YpaJie кре­ стьянами при рытье колодца. . Месторождение красивых ярко-зеленых дра­ гоценных· камней - изумрудов открыJI на Ура­ ле в 1830 г. смолокур Максим Ножевников, когда выкорчевывал в лесу пни. Из этого ме- 92 сторождения за 20 лет разработок добыJiи 142 пуда изумрудов. Одно из месторождений ртути (Никитов­ ское на Украине) случайно открыл студент, увидевший в глинобитной стене дома ярко­ красный минерал ртути - киноварь. В том месте, откуда возиJiи материаJI для строитель­ ства дома, оказалось большое месторождение киновари. Развитию северных районов Европейской части СССР мешало отсутствие мощной энер­ гетической базы. Каменный уголь, необходимый промышленным предприятиям и городам Се­ вера, приходилось возить с юга страны за несколько тысяч километров или закупать в других странах. Между тем в записках некоторых путешест­ венников XIX в. указывалось о находках ка­ менного угля где-то на севере России. Досто­ верность этих сведений вызывала сомнения. Но вот в 1921 г. старый охотник В. Я . Попов прислал в Москву «образцы черных камней, которые жарко горят в костре». Эти горючие камни он собрал вместе с внуком в районе села Усть-Воркута. Каменный уголь оказался вы­ сокого качества. Вскоре в Воркуту была послана экспедиция геологов, которая с по­ мощью Попова открыла большое Воркутин­ ское месторождение каменного угля. Впослед­ ствии выяснилось, что это месторождение - наиболее важный участок Печорского угленос­ ного бассейна, крупнейшего в Европейской части СССР. В бассейне р. Воркуты вскоре вырос город шахтеров, к нему была проведена железная дорога. Теперь город Воркута стал центром угольной промышленности Европейского Севе­ ра нашей страны. На базе воркутинских ка­ менных углей развиваются металлургия и хи­ мическая промышленность Севера и Северо­ Запада СССР. Обеспечен углем речной и мор­ ской флот. Так открытие охотника привело к созданию нового горнопромышленного цент­ ра и разрешило энергетическую проблему для . громадной области Советского Союза. Не менее интересна история открытия маг­ нитных железных руд летчиком М. Сургута­ новым. Он обслуживал совхозы и различные экспедиции в Кустанайской степи к востоку от Урала. На легком самолете Сургутанов возил людей и различные грузы:· В один из рейсов летчик обнаружил, что компас перестал правильно показывать направление: магнит­ ная стрелка начала «плясатЫ>. Сургутанов предположил, что это связано с магнитной
аномалией. Закончив рейс, он направился в библиотеку и выяснил, что подобные аномалии возникают в районах залегания мощных зале­ жей магнитных железных руд. В следующие рейсы Сургутанов, пролетая над районом ано­ малии, отмечал на карте места максимальных отклонений стрелки компаса. О своих наблю­ дениях он сообщил в местное геологическое управление. Геологическая экспедиция, осна­ щенная буровыми станками, заложила сква­ жины и вскрыла на глубине нескольких десят­ ков метров мощную залежь железных руд - Соколовское месторождение. Затем была вскры­ та вторая залежь - Сарбайская. Запасы этих месторождений оцениваются в сотни миллионов тонн высококачественной магнитной железной руды. В настоящее время в этом районе создан один из крупнейших в стране горнообогати­ тельных комбинатов с производительностью в несколько миллионов тонн железной руды в год. Рядом с комбинатом возник город горня­ кпв - Рудный. Заслуги летчика Сургутанова были высоко оценены: он был удостоен Ленин­ ской премии. В большинстве случаев поиски и открытие месторождений требуют серьезных геологиче­ ских знаний и специальных вспомогательных работ, иногда весьма сложных и дорогостоящих. Однако в ряде случаев рудные тела выходят на поверхность по склонам гор, в обрывах ре чных долин, в руслах рек и т. п . Такие ме­ -сторождения могут быть открыты и неспе­ циалистами. За последние годы наши школьники прини ­ мают все более активное участие в изучении по ­ лезных ископаемых родного края. В каникулы учащиеся старших 1шассов совершают турист­ -ские походы по рсщному краю. Они соби­ рают образцы горных пород и минералов, описывают условия, в которых нашли их, и наносят на карту моста, где взяты об­ разцы. По окончании похода с помощью ква.11и­ фицированного руководителя определяют прак­ · т и ческую ценность собранных горных пород и минералов. Если какие-либо из них пред­ ставляют интерес для народного хозяйства, то на место находки отправляются специали­ сты-геологи для проверки и оценки найденного мес:горождения. Так были найдены многочис­ ленные месторождения строительных материа­ лов, фосфоритов, каменного угля, торфа и других полезных ископаемых. В помощь юным геологам и другим раз­ ведчикам-любителям в СССР издана серия популярных книжек по геологии. КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Таким образом, поиски месторождений до­ ступны и посильны любому наблюдательному человеку, даже не имеющему специальных знаний. И чем шире круг людей, которые вклю­ чаются в поиски, тем с большей уверевностью можно ожидать открытия новых месторожде­ ний полезных ископаемых, нужных народному хозяйству СССР. Однако рассчитывать только на случайные открытия поисковиков-любителей нельзя. В на­ шей стране, с ее плановым хозяйством, искать надо наверняка. Это и делают геологи, знаю­ щие, что, где и как искать. НАУЧНО ОБОСНОВАННЫЕ поиски Прежде чем начинать поиски полезных ископаемых, необходимо знать условия, при которых образуются те или иныо месторож­ дения. Большая группа месторождений образова­ лась при участии внутренней энергии Земли в процессе проникновения в земную кору огненно­ жидких расплавов - магм. Геологическая на­ ука установила четкую зависимость между химическим составом внедрившейся магмы и составом рудных тел. Так, к изверженным породам черно-зеленого цвета (дунитам, перидо­ титам и др. ) приурочены месторождения пла-­ тины, хрома, алмазов, асбеста, никеля и др. Со светлыми, богатшми кварцем породами (гранитами, гранодиоритами) связаны место­ рождения СJ1юды, горного хрусталя, топаза и др. Многие месторождения, особенно цветных И редких металлов, образовались из газов и водных растворов, отделявшихся при осты­ вании на глубине магматических расплавов. Эти газы и растворы проникали в трещины земной коры и отлагали в них свой ценный груз в виде линзообразных тел или плитообразных жил. Большинство месторождений золота, воль­ фрама, олова, ртути, сурьмы, висмута, молиб'­ дена и других металлов образовалось именно таким путем. :Кроме того, установлено, в ка­ ких горных породах осаждались из растворов определенные руды. Так, свинцово-цинковые руды чаще встречаются в известняках, а оло­ вянно-вольфрамовые - в гранитоидах. Очень широко распространены на Земле осадочные ме�;торождения, образовавшиеся в прошедшие века в результате осаждения мине­ рального вещества в водных бассейнах - океанах, 03
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ морях, озерах, реках . Таким путем сфор­ мировались многие месторождения железа, мар­ ганца, бокситов (алюминиевой руды), камен­ ной и калийной солей, фосфоритов, мела, са­ мородной серы (см . стр . 72-73). В местах древних морских побережий, ла­ гун, озер и болот, где в большом количестве накапливались растительные осадки, образова­ лись месторождения торфа, бурого и каменного угля . Рудные осадочные месторождения имеют форму пластов, параллельных слоям вмеща­ ющих их осадочных горных пород . Накопление различных видов полезных ис­ копаемых происходило не непрерывно, а в опре­ деленные периоды. Так, например, большая часть всех известных месторождений серы образова-:; лась в пермский и неогеновый периоды истории Земли . Массы фосфоритов в нашей стране отло­ жились в кембрийский и м:еловой периоды, крупнейшие месторождения каменных углей Европейской части СССР - в каменноуголь­ ный период. Наконец, на поверхности Земли в резуль­ тате процессов выветривания (см . стр. 107) могут возникнуть месторождения глин, каолина, си­ ликатных никелевых руд, бокситов и др . Геолог, отправляясь на поиски, должен знать , какими горными породами сложен рай­ он поисков и какие месторождения скорее всего можно в нем встретить. Геологу должно быть известно, как залегают осадочные гор­ ные породы: в какую сторону вытянуты пласты, как они наклонены, т. е . в каком на ­ правлении они погружаются в глубь Земли. Это особенно важно учитывать при поисках таких полезных ископаемы х, которые отла­ гались на дне моря или в морских заливах в виде пла стов, параллельных пластам гор­ ных пород. Так залегают, например, пластовые тела каменного угля, железа, марганца, бок­ ситов, каменной соли и некоторых других полезных ископаемых. Пласты осадочных горных пород могут ле­ жать горизонтально или быть смятыми в склад­ ки . В перегибах складок иногда образуются большие скопления руд. А если складки имеют форму крупных пологих куполов, то в них можно встретить месторождения нефти . В осадочных породах геологи стараются найти окаменелые остатки животных и расти­ тельных организмов, потому что по ним можно определить , в какую геологическую эпоху обра­ зовались эти породы, что облегчит поиски по лезных ископаемых . Помимо знания состава горных пород и условий их за легания, надо знать поисковые признаки . Так, очень важно найти хотя бы немного рудных минералов. Они часто находятся возле месторождения и могут подсказать, где нужно более тщательно искать руду . Тонкие плитообразные тела (жи­ лы), сложенные нерудными: минералам � - кварцем, кальцитом и др . , нередко располага­ ются возле месторождения руд . Иногда одни минералы помогают искать месторождения дру­ гих, более ценных . Например, в Якутии алма­ зы искали по сопутствующим им ярко-красным минералам - пиропам (разно видность граната) . В местах залегания рудных месторождений часто бывает изменена окраска горных пород. Происходит это под воздействием на породы горячих минерализованных растворов, подни­ мающихся из недр Земли . Эти растворы про­ никают по трещинам и изменяют породы : одни минералы они растворяют, а другие от­ лагают. Зоны измененных пород, образующихся вокруг рудных тел, часто имеют большую про- Rрепк11е горные породы в в11де гребней возвышаются сред11 разрушенных более мягких пород.
тяженность и хо рошо видны издали. Например, отчетливо выделяются измененные оранжево­ бурые граниты среди обычных розовых или серых. Многие рудные тела в результате вы­ ветривания приобретают бросающиеся в гла­ за расцветки. :Классическим примером явля­ ются сернистые руды железа, меди, свин­ ца , цинка, мышьяка, которые при вы­ ветривании приобретают ярко-желтые, крас­ ные, з еленые и синие цвета. Мно гое могут рассказать геоло гу-поисковику формы рельефа. Разные горные породы и по­ лезные ископаемые имеют различную кре­ пость. :Кусок угля легко разбить, а кусок гра­ нита - трудно. Одни породы от солнца, ветра и влаги быстро разрушаются, и кусочки их сносятся с гор вниз. Другие породы гораздо тверже и разрушаются медленнее, поэтому они возвышаются среди разрушенных пород в виде гребней. Их можно видеть издалека. Посмотри­ те на фото графию на стр. 94, и вы увидите греб­ ни крепких пород. В природе есть руды, которые разрушаются быстрее горных пород и на их месте образу­ ются углубления, похожие на канавы ю1и ямы . Геоло г проверяет такие места и ищет здесь руду. С особым вниманием относятся поисковики I\ древним вырабо ткам. В них добывали ру­ ду наши предки несколько столетий назад. Здесь на г;:rубине, куда не могли проникнуть древние рудокопы, или поблизости от древних выраб оток может находиться месторождение руды. Иногда о местах залегания руды говорят старые названия поселений, речек, логов, гор. Так, в Средней Азии в названия мно гих гор, логов, перевалов вх одит слово «кан», что озна­ чает руда. Оказывается, давным-давно здесь находили руду, и это сл ово вошло в название места. Геоло ги, узнав, что в районе есть лог или горы, в названии которых есть слово <ш ан)), начинали искать руду и ино гда находили ме­ сторо ждения. В Хакассии есть гора Темир-Тау, что в переводе означает «железная гора». На­ звали ее так из-за бурых нате ков окисленной железной руды. Железа в горе оказалось немно го, но зато гео логи нашли здесь более ценную руду - медн ую. :Ко гда геоло г ведет п оиски месторождений в каком-нибудь районе, то он обращает внима­ ние и на водные источники: выясняет, не со­ держатся ли в воде растворенные минеральные вещества. Зачастую даже небольшие источники КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ И СКОПАЕМЫЕ Такие 1ш павы прорыва ют , чтобы определить, как�1е пtJ роды скрыты под слоем почвы и наносов. могут рассказать о мно гом. Вот, например, в Тувинской АССР есть источник, к которому и�далека приезжают больные. Вода это го ис­ точника оказалас ь сильно минерализованной. Окружающая источник местность покрыта тем­ но-бурыми ржавыми окислами железа. Зимой, ко гда вода источника замерзает, образуется л ед ' буро го цвета. Ге оло ги обнаружили, что здесь подземная вода проникает по трещинам в руды месторождения и выносит на поверхность растворенные химические соединения железа, меди и других элементов. Источник находится в труднодоступном горном районе, и геологи дол гое время даже не знали о его существо­ вании. Мы вкратце рассмотрели, что надо знать и на чт о приходится обращать внимание гео­ логам-поисковикам в маршруте. Из горных пород и руд геоло ги берут образцы, чтобы затем произвес ти их точное определение с помо щью микроскопа и химического анализа. 96
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ ЗАЧЕМ НУЖНА ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА И КАК ЕЕ СОСТАВЛЯЮТ На геологических картах показано, какие породы и какого возраста находятся в том или ином месте, в каком направлении они вытяги­ ваются и погружаются на глубину. На карте видно, что одни породы встречаются редко, а другие тянутся на десятки и сотни километ­ ров . Например, когда составили карту Кав­ каза, то выяснилось, что почти вдоль всего горного хребта тянутся граниты. Много гра­ нитов на -Урале, в Тянь-Шане и других горных районах . О чем говорят геологу эти горные породы ? Мы уже знаем, что в самих гранитах tr в изверженных породах, похожих на граниты , в стречаются месторождения слюды, горного хрусталя, свинца, меди, цинка, олова, воль­ фрама, золота, сереб}'lа, мышьяка, сурьмы, ртути, а в темноокращенных изверженных по­ родах - дунитах, габбро, перидотитах - к онцентрируются хром, никель, платина, асбест. Зная, с какими горными породами связаны месторождения определенных полезных иско­ паемых, можно обоснованно планировать их поиски . Геологи, составляющие геологическую карту, установили, что в Якутии находятся · такие же изверженные горные породы, как и в Южной Африке . Разведчики недр сделали вывод, что в Якутии следует искать алмазные месторождения. Составление геологической карты - большая и трудная работа. Она была выполнена в основном за годы Советской власти (см. стр . 96-97). Чтобы составить геологическую карту всего Советского Союза, геологам пришлось много лет исследовать один район за другим . Гео­ логические партии проходили по долинам рек и их притоков, по горным ущельям, взбирались на крутые склоны хребтов . В зависимости от масштаба составляемой карты прокладываются маршруты . При состав.т:rе­ нии карты масштаба 1 : 200 ООО маршруты гео­ лого1;1 проходят на расстоянии 2 км один от другого . В процессе геологической съемки ге олог берет образцы горных пород и делает в специальной маршрутной тетради записи: от­ мечает, какие породы встретил, в каком на­ правлении они вытягиваются и в какую сторону погружаются, описывает встреченные складки, трещины, минералы, изменение 96 окраски пород. Таким образом, получается, как показано на рисунке, что геологи как бы раз­ бивают исследуемый район на квадраты, обра ­ зующие сетку маршрутов . Часто горные породы бывают закрыты гус­ той травой, таежными дремучими лесами, бо­ лотами или слоем почвы. В таких местах при­ ходится раскапывать почву, вскрывая гор­ ные породы. Если слой почвы, глины или песка мощный, то бурят скважины, пробивают по­ хожие на колодцы шурфы или делают еще более глубокие горные выработки - шахты. Чтобы не закладывать шурфы, геолог может идти не по прямолинейным маршрутам, а по руслам речек и ручьев, в которых есть естест­ венные обнажения горных пород или породы местами выступают из-под почвы. Все эти вы­ ходы пород наносят на карту. И все же на гео ­ логической карте, составленной по маршрутам, которые расположены примерно через 2 км, показано не все: ведь маршруты находятся на далеком расстоянии один от другого. Если нужно узнать подробнее , какие по­ роды залегают в районе, то маршруты вед ут ближе один от другого . На рисунке слева показаны маршруты, расположенные один от другого на расстоянии 1 км. В каждом таком маршруте геолог останавливается и берет образцы горных пород через 1 км. В результате составляется геологическая карта масштаба 1 : 100 ООО, т. е . более детальная . Когда собра­ ли геологические карты всех районов и соеди­ нили их, получилась одна большая геологиче­ ская карта всей нашей страны. На этой карте .. . ..,. Во время геологической съемки исследуемый район разбива ют условной сеткой , 110 которой геолог ведет свои маршруты.
в идно, что, например, граниты и другие из­ ве рженные по роды находятся в горных хреб­ тах Кавказа, Урала, Тянь-Шаня, Алтая, Во­ сточной Сибири и дру гих районов. По этому месторождения меди, свинца, цинка, молиб­ дена, ртути и других ценных металлов нужно искать именно в этих районах. К за паду и востоку от Уральского хреб­ та - на Русской равнине и в пределах Запад­ но-Сибирской низменности - распространены осадочные породы и отложившиеся с ними полез­ ные ископаемые: уголь, нефть, же лезо, бокси­ тыидр. В местах, где уже обнаружены полезные ископаемые, поиски ведутся еще тщательнее. Геологи ходят по линиям маршрутов, распо­ ло женным на расстоянии 100, 50, 20 и 10 м один от другого. Эти поиски назыв аются де­ тал ьными. На сов ременных геологических карт ах мас­ штабов 1 : 100 ООО, 1 : 50 ООО и более крупных нанесены все по роды с указанием их геологи­ ческого возраста, с данными о крупных тре­ щинах (разломах в земной коре) и выходах руды на пове рхность. Ге оло гическая карта - ве рный и надеж­ ный помощник поисковика, без нее находить месторождения очень трудно. С геологической ка ртой в руках геолог уве ренно идет в марш рут, потому что знает, где и что нужно искать. Ученые много думали о том, как облегчить и уско рить поиски руды, и разработали для этой цели различные методы исследования недр Земли. ПРИРОДА ПОМОГАЕТ ИСRАТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Представ ьте себе, что геологи ведут поиски в глухой, дремучей тайге Восточной Сибири. Здесь го рные породы закрыты почвенным слоем и густой растительностью. Лишь изредка среди травы возвышаются небольшие скалы г ор­ ных по род. Природа, кажется, сделала все, чтобы спрятать от человека свои богатства. Но, оказывается, кое в чем она просчиталась, и эт им пол ьзую тся геологи. Мы знаем, что дождь, снег, вете р и с олнце постоянно и неутомимо разрушают горные породы, даже т акие. кре пкие, как гранит. За сотни лет реки пропиливают в гранит ах глу- . б окие ущелья. Разрушительные процессы приводят ' к то­ му, что в горных породах появляются трещин- 7д.э.т.1 КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ки, кусочки пород отваливаются и скатываются вниз, некоторые обломки попадают в ручей ки и выносятся водой в речки. А в них эти кусоч­ ки перекатываются, округляются в гальку и пе редвигаются дальше, в более крупные реки. Вместе с горными породами разрушаются и залегающие в них руды. Кусочки руды сно­ сятся в реку и пе ремещаются цо дну ее на больш ие расстояния. По этому геолог при по­ исках руд просмат ривает камешки, кото рые лежат на дне реки. Кроме того, он берет пробу рыхлой породы из русла речки и в похожем н а ко рыто лотке промывает ее водой до тех пор, пока все легкие минералы будут смыты и на д не останутся только крупинки самых тяжелых мине ралов. Среди них могут быть золот о, платина, минералы олова, вольфрама и других элемент ов. Такая работа называется промыв­ кой шлихов. Продвигаясь вве рх по течению реки и промыв ая шлихи, геоло г в конце кон­ цов определяет, откуда вынесены ценные ми­ нералы, где находится место рождение руд. Шл иховой метод поисков помогает находить полезные ископаемые, кото рые химически ус­ тойчивы, имеют значительную п рочность, не истираются, а сохраняются после длительного пе реноса и перекатывания в речках. А что делать, если минералы мягкие и, как только попадают в бурную горную речку, сразу же растираются в по рошок? Таких, например, длинных путешествий, как проделывает зо­ лото, не выде рживают минералы меди, свинца, цинка, р тути, сурьмы. Они не только превра­ щаются в порошок, но и частично окисляются и растворяются в воде. ' Понятно, что геологу тут поможет не шлиховой, а другой способ поисков. XИltlИH И ГЕО.J.IОГИН После дождей и та1с1пия снега часть воды по трещинам в горных по родах проникает в глубь Зем ли. Даже в крепких горных породах под почвой всегда очень много мелких трещин, ко­ торые вытянуты в различных направлениях и соединяются между собой. По ним воды про­ сачиваются и медленно движутся под землей в пониженные места, где часто выходят в виде источников-ключей. Эта вода не всегда так чи­ ста, как кажется на вид. Когда водц. проходит .п о трещи нам в рудных телах, она частично раство ряет химические. соединения меди, цинка . :ц:икеля, малибдена и других металлов и выло . -
· ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Вода прони к ает по трещинам в рудное тело н выносит нз неrо на п! У верхность химические соедннення металлов. сит их на пов ерхность. Ес ли набрать из истQ.ч­ ника воды и сде лать химический анализ рас­ творе нных в ней веществ, то можно оп ределить присутствие металлов и их :Концентрацию. Ис­ следуя воду из разных Itсточ ников, можно вы­ яснить, в каком из них больше металлов. Значит, по следний источник находится ближе других от месторождения полезного ископае­ мого. Химия нужна геологу для точного опреде­ ления мине ралов. Например, он нашел кусок рыхлой по роды, в которой виден какой-то крас­ ный порошок. Что это такое? Мине рал рт.ути­ кинов арь или окисленное железо? Они могут быть похожи по цвету. Определяя на глаз, можно ош ибиться, а вот химический анализ поможет по лучить правильный ответ. Напри­ ме р, в Америке разрабатыв али одно из место­ рождений слюды и при этом породу, похожую на белый кварц, в течение длительного време­ ни выбрасыв али. Когда сделали химическ ий анализ «отходов», то оказалось, что выбрасы­ вали ценный минерал берилл. Зная объем рудной залежи и соде ржание в ней металла, выявленного путем химических анали зов, определяют запасы месторождения. Химю1 помогает и в тех случаях, когда кажется, что искать месторождение со всем невозможно. Представьте себе равнины Ка­ захстана, где воды почти нет, руды на пов е рх­ ности нигде не заметно, а всюду видны только раскаленные со лнцем граниты и другие гор­ ные породы. Здесь геологи проходят парал­ лельными марш рутами и берут через 50, 100 или 200 м куск и пород. Набирают об разцов очень много и затем делают химический анализ, а чаще - более быст рый, но менее точ ный - ·спектра льный анализ. При спектральном ана- 98 лизе исследуемый минерал растирают в поро­ шок и сжигают в пламени вольтовой дуги особого прибора - спектрографа. Свет от пла­ мени вольтовой дуги проходит через стеклян­ ную призму и разлагается, образуя спектр. Далее световые лучи по падают н а стеклянную пластинку и фотографируются на ней. В зави­ симости от то го, в каком месте на пластинке пол учаются линии спектра и какую ширину они имеют, определяют, какие химичес1'ие эле­ менты и сколько их находится в исследуе­ мой пробе. Так узнают, в каком месте в по родах со­ держится больше всего металлов. На глаз и даже в мик роскоп, кото рый уве­ личивает в десятки ра з, рудные частицы иногда не видны; соде ржатся они в очень и очень ма­ лых количествах - обычно тысячных долях процента. Такие количества можно определить только с помощью точного анализа. Ученые установили, что вок руг рудных месторождений в горных породах рассеяно рудное вещество, количество кото рого уме нь­ шается по мере удаления от месторожде ний. Распределение рассеянного рудного вещества вок руг месторождения пок азано на рисунке (стр . 103). Рудные частицы (они изоб ражены точ ­ ками) соб ираются возле залежи, как пчелы около своего улья: чем ближе к улью , тем их бол ьше. Допустим, что с Помощью анализов уд а лось установить, что в породах всюду соде ржится 0,001 % металла, а на одном каком-то участке его 0,002 % . Следов ательно, руду нужно искать там, где замечена повышенная «зараженность» участка металлом. ГЕО.JIОГАМ ПОМОГАЮТ РАСТЕНИЯ И ЖИВОТНЫЕ Корни многих трав и особенно корни де ревьев глубоко проникают в почву, откуда высасыв ают в оду. В ней бывают растворены рудные ми­ нералы. Растения всасыв ают воду вместе с ра­ створенным и в ней веществ ами. Поэтому-то геологи собираю т травы, листья, кору дерев ьев, высушив ают со бранный материал , а потом сжигают его. Получается зола, в которой содержатся разные минеральные вещества. С по­ мощью химических или других анализов узна­ ют, какие вещества содержатся в золе и сколь­ ко их. Когда сделают все анализы (а их нужно очень много!), то выяснится, в каких местах растения получают с водой мнсrо минеральных
веществ и где ·под слоем почвы нужно иск ать руду. :Кроме того , некоторые растения предпочи­ тают почву с определенными химическими эле­ ментами. Так , на Алтае и в :Казахстане встре­ чается растение качим Патреца. Оказыв ается, оно произрастает на почвах, обогащенных медью. Заросли качима указывают на существ ование в этом месте медного оруденения под почвой. Для обогащенных цинком почв характерны растения <щипк овые» фиа лки. Таких металло­ любивых растений известно много. Дв а вида астрагала (травы и куста рники из семейств а бобовых) и один вид лебеды растут на почвах, содержащих уран. В других случаях, наоборот , над месторож­ дениями определенные виды растений не растут , хотя в этом районе они распространены. Так , наприме р, в дубра вах Заволжья над месторож­ дениями серы нет деревьев. В Трансв аале (Южн. Африка) над пл атин оносными пе ридотитами (черно-зелеными изверженными породами) ра­ стительность вообще отсутствует или встре­ чаются только малорослые , как говорят бота­ ники, угl!етенные, формы. Животные также в некото рых случаях по­ могают в поисках месторождения. Например, первые место рождения якутских а лмазов <<По­ могла» найти лиса. Роя нору, она выбрасы­ вала вместе с землей мелкие камешки, а среди них оказался ярко-красный минерал - пироп , который образуетс я и залегает вместе с алма­ зом. Найдя этот минерал, геологи увереннее про­ должали поис ки и нашли поблизости место­ рождение. В местах , закрытых слоем почвы, геологи осм атрив ают камешки, которые выбрасывают из св оих нор суслики, лисы и другие жи­ вотные. ФИ3ИКА И ГЕОJIОГИЯ :Кажется, что физик а и геология довольно далекие дру г от друга науки. Но если бы гео­ логам не помогала физика , го не были бы от­ крыты многие месторо ждения железа , нефти, меди и других полезных ископаемых. Появи­ лась новая наука-геофизика, кото­ рая изучает физичес кие свойств а Земли и фи­ зические процессы, происходящие в ней. Геофи зики испол ьзуют приборы, с помощью кото рых невидим ое становится видимым. Так , например, у человека нельзя простым глазом увидеть сердце , а с помощью рентгеновского 7• КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ аппарата это сдел ать очень просто. Так же и в геологии: то, что под землей не увидит глаз, «увидят» сложные геофизические приборы. Эти приборы отмечают различие в магнитных, элек­ трических и других свойств ах горных пород и руд. МЕСТОРОЖДЕНИЕ - МАГНИТ Вы знаете , что вокруг магнит а всегда ес ть невидимое магнитное поле. Если стрелка компаса отклоняется от обыч­ ного положения , как пок азано на рисунке, эт о значит, что в глубине Земли ес ть залежи же­ лезных руд , кото рые притя гивают ее. И в ка­ кое бы место мы ни пе ренесли компас , стрелка будет показыв ать в сторону рудной залежи. Так же ведет себя и магнитная стрел ка аэро­ магнитометра, уста новленного на самолете, который пролетает вблизи рудной залежи. За Jiежь жеJiезных руд прнтяг11вает 11 1 агн11тную стреJI- ку. По отклоне��ию магнитной стрел ки от обыч­ ного положеция были найдены крупнейшие запасы железных руд в районе :Курска и неко­ то рых других местах. Если руды немного или она залегает на большой глубине , то обычная магнит ная стрелка ее не <шочувств ует»; в та­ ких с лучаях применяют другие, более. тонкие и с ложные физические прибо ры. Но сильными магнитными свойствами обла­ дают только железные руды. Многочис ленные полезные ископ аемые немагнитны , и для их поисков магнитная стрелка непригодна. ГРАВИМЕТРИЧЕСКАЯ РА3ВЕДКА Все мы знаем , как велик а сила земного тя­ готения , и не раз ощущали это на себе. Мы всегда падаем не вверх, а вниз, потому что нас притя гив ает Земля. 99
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕН ИЕ ЗЕМЛИ Сил а тяготения дей ствует на Земле всегда и всюду, но величина ее неодинакова. Чем тя­ желее предмет, тем сильнее он к себе притя­ гивает. В глубине Земли и в горах находятся породы и руды, которые сильно различаются по своей плотности. Например, кусок свин­ цовой, медной, вольфрамовой, цинковой руды в полтор а-дв а раза тяжелее, чем вес т акого же по объему куска гранита или мрамора. Зна­ чит, руда и притя гив ает к себе сильнее, чем залегающая рядом с ней порода. А соль или гипс имеют значительно меньшую плотность, п оэтому над залежами солей величина силы притяжения будет меньше. Можно искать руд­ ные месторождения по изменению величины силы притяжения. Для этого созданы специальные приборы, которые определяют, в каком месте какая сила тя готения. Прибор, которым изме, ряютэтусилу, называетсягравитаци- онным1 вариометром. Такой при­ бор состоит из коромысла, которое подвешено на тонкой кв а рцев ой ни'l'и. На концах коро­ мыс ла находятся два шарик а - один закреп­ JIЯ'ется непос редственно на одном конце коро­ мысла, а другой - на длинной нити, прик реп­ ленной к другому ее ко нцу. Н'огда прибор на­ ходит ся вблизи тяжелой массы, наприме р руд­ ной залежи, то шарик, подвешенный на нити, притя гив аетс я к залежи, пов орачив ает коро­ мысло, а вместе с ним и кварцев ую нить, на которой подвешено коромысло. Зная, в каком напра влении и насколько повернется коромыс­ ло, преодолев ая сопротив ление упругой квар­ цев ой нити, можно определить, в каком месте находитс я залежь и велик а ли она. Перемещая прибор по поверхности и про­ изв одя замеры в различных участках, можно с достаточной точностью определить положе­ ние и д аже форму рудной залежи. Подземные залежи тя желых руд и горных пор од, обладающих повышенной плотностью, мо гут быть найдены и с помощью специаль­ ного, очень чувствительного маятник а, кото­ рый вблизи тяжелых масс начинает качаться быстрее. Гравитационные вариометры в настоящее время широко применяются при поисках руд. Способ, с помощью кото рого удалось сде­ лать этот прибо р, предложил 200 лет назад М. В . Ломоносов. 'Гравиметрическим способом открыто уше много рудных залежей. 1 От слова «гравитас» - тяжесть. Гравиметрия - наука, изучающая изменение ускорения силы тяжести в различных точках Земли. 100 А что делать, если полезные ископаемые­ не тяжелее горных пород или руды так мало, что ее не может обна ружить и гравитационный вариометр, да и руда немагнитная? Тогда ге ологи ищут месторождения с по­ мощью электрического тока. а.J.IЕКТРИЧЕСТВО ИЩЕТ Электричеств о помогает чел овеку во мно­ гом: приводит в движение машины, станки, дает свет и тепл о. Многие руды - хорошие проводники. Это их свойство ис пользуется при поисках место рож­ дений. Там, где есть основание предполагать, что на глубине находится рудное тел о, прово­ дят разведку электрическим током. Для этого в землю забив ают два железных кола, распо­ ложенных один от другого на расстоянии 30- 50 м. От кольев идут пров ода к измеритель ному прибору. Электричес кий ток течет от батареи к одному из кольев, далее проходит Ч8рез землю и доходит до другого колышка, а от него по проводу возвращ ается к прибо ру. Из физики мы знаем, что, чем больше сопротив­ ление вещества, тем меньше сил а тока. И вот, проводя исследования в разных местах и отме­ чая показания прибора, можно определить, что на одном участке сил а тока небольшая. Зна­ чит, здесь залегают граниты, мраморы, глины, пески, т. е . пор оды с большим сопротив лением. А на другом участке сила тока оказалась большей, поэтому возможно, что ток прошел через· руду, сопротив ление кото рой меньше. В этих местах можно вести поиски руды. Если грунтовые воды с раств о ренными в них слабыми кислотами соприкасаются с рудой, то возникают естественные электрические токи. Измеря я силу этих токов в горных породах, окружающих рудную залежь, определяют по­ л ожение залежи. Но есть руды, которые не проводят электри­ чество, не обладают и магнитными свойств ами. Как ис кать эти руды? Ок азывается, что и в таком случае геофизики помогают геологам. РАЗВЕДКА ВЗРЫВАМИ Опустите в стакан с чаем ложку, и вам по­ кажется, что в чае она как бы перел омилась. Это явление объясняется преломлением лучей
КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Схема эJiектроразведки: 1, 2, .'1- эJiе ктрод ы. Через край ние :шектроды ток проникает в земJiю. ЭJiектроды в середю1е вед�·т к и змеритеJiьному прибору. Линии тока изменяют направJiение и сгущаются возJiе рудного тела . света , поп адающих из атмосферы в более плот­ ную среду - воду . Вы видите не тол ько верх­ нюю часть ложки и поверхность воды , но и более глубоко расположенную часть ложки , а также дно ст акана . Часть лучей отражается от поверхности воды, а часть, преломившись , проходит глубже и отражается от ложки и дна стакана . Сол нечные лучи просвечивают воду на­ сквозь. А можно ли <шросветить» насквозь зем лю и получить отражение от пород , нахо­ дящихся на различных глубинах? Оказывается , можно с помощью искусственных землетрясе­ ний . Этот способ основан на том , что сейсмиче­ ские волны (см . стр 114) с разной скоростью проходят через породы различной плотности . От места взрыв а сейсмические волны идут через горные породы вглубь до тех пор, пок а не встретят породы иного соста ва. При этом часть волн, преломившись, пойдет далъше вглубь , а часть отра зится от границы этих пород и придет на поверхность Земли, как луч све та , отраженный в стакане от чайной лож­ ки. Возвратившиеся волны улавливаются при­ борами - сейсмографами. Геофизики определ яют, скол ько времени шли эти волны, а затем вычисляют, на какой глубине и от пород какой плотности волны отра зились. Немного позже на поверхность возвращаются волны, отра зившиеся от более глубоких слоев. Определяют и их глубину проник новения . Так получают сейсмограмму - запись показаний сейсмо графов . По ней узна­ ют, на какой глубине залегают какие породы и леж ат ли они горизонтал ьно или образуют скл адки. Мы коротко рассмотрел и ра зные способы гео­ физических поисков руды . Эти способы при­ меняют, когда ищут самые различные полез­ ные ископаемые . Для поисков радиоа�,ти вных руд применяют свой особый способ , потом у что у этих руд есть присущие тол ько им свойства: радиоактивные руды постоянно выделяют мель­ чайшие, но очень активные частицы. Ученые создали сложные приборы-радиомет- р ы, которые «чувствуют» уд ары этих частиц и дают сигналы о них: на приборах зажигаются л ампочк и, отк лоняется стрел ка или ра здается звуковой сигнал . Поднося этот прибор 1' раз­ ным породам , можно «нащупать» участк и, в ко­ торых залегает р�щи"активная руда . • . +tt + + + + t t +.. . t -t+t + + t + t· + .. . + t .,.t т <f +1' + + t-" + - .. ... Схема cel ll ____ '"8 8Ве дки, �
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ НАЙТИ МЕСТОР ОЖДЕНИЕ - ато ЕЩЕ НЕ ВСЕ Rогда геологи нашли мест орождение по­ лезного ископаемого , то начинается следующий Этапработы-разведка. Онанеобходи­ ма, чтобы определить размер мест орождения: достаточно ли в нем полезного иск опаемого для организ ации добычи или это мелкие руд­ ные тела, которые не имеет смысла разрабаты­ вать. Необходимо установить форму и размеры рудных тел , содержание в нпх полезных ископа­ емых и глубину залегания. Разведочные работы позволяют получить в больш ом количестве обра зцы руд из различ­ ных частей рудного тела, потому что разве­ дочные выработки прорезают рудные тела во мно гих местах. По этим обра зцам, или пробам, гео лог оп редел яет , из каких полез ных иско­ паемых состоит руда и имеются л и нежел а ­ тел ьные примеси. Разведочные работы начинаются с состав­ ления подробной геологической карты место­ рождения. После составления карты проводит­ ся разведка местор ождения с помощью горных работ и буровых скважин. Ес ли рудные тела находятся вблизи поверх­ ности и закрыты лишь почвенным слоем или другими маломощными наносами, то роют на определенном расстоянии одна от другой кана­ вы глубиной 1-2 м. Но ес ли рудная залежь зак рыта наносами , мощность которых дости­ гает 5-10 .м и больше, то копают похожие на колодцы горные выр аботки - шурфы. Стен­ ки их укрепляют деревянными брусьями и досками, чтобы рыхлые породы не завалили выработку и людей. Шурфы располагаются · в строгом порядке на определенном расстоянии оди н от другого, так чтобы вскрыть все руд­ ное тело. Ес ли рудные скопления расположены в гор­ ном хребте или в горе с крутыми склонами, то Што льня пересекает ру дное тело. :102 Шах та. мест орождение вскрыв ают горизонтал ьной гор­ ной выработкой - штол ьней (похожей на тон­ нель), которая протягивается внутрь горы со стороны ее крутого склона. Штольня прорезает горные породы на 100 -200 м или больше - ДО тех пор пока не пересечет рудное тело. Затем из шт ольни чере з равные промежутки в руд ном теле поперек его от одного конца до другого пробиваются более мелкие выработки. Если рудное тело залег ает не горизонталь­ но, а наклонно или вертикально , то в горе на разных уровнях пробив ается еще одна или не­ сколько штолен. В резул ьтате все месторожде­ ние оказыв ается пересеченным наскв озь сетью горных выработок на разных уровнях. Бла­ годаря этому выясняется форма рудного тела. В равнинной местности рудные тела могут залегать _на глубине 100-200 и более мет ров. В так их случаях пробивают шахты. В них для спуска людей и подъем а руды устраивают спе­ циальные лифты - клети. В шахт ах на разных уровнях через определенные расст ояния про­ бивают горизонтальные горные выработки в сто-
рону ру дного тела. От них , как и от штолен, примерно через равные промежутки проходят ме лкие выработки, пересек ающие насквозь рудное тело. Из каждой выработки в нескольких местах берут пробы руды, чтобы узнать , сколько по­ лезного ископаемого содержится в каждом руд­ ном уч астке и по всему рудному телу в среднем. Зная объем рудного тел а и среднее содержание :в нем полезного ископаемого, определяют об­ щие знпасы месторождения . Для разведки рудных залежей широко при­ ;,1еняется бурение скважин. Производится оно специ альной (колонковой) трубой с алмазной коронкой , которая, вращаясь, постепенно выс­ верли вает твердую породу. В трубе остается столб ик породы - керн. По нему узнают, ка­ кие породы залегают в глубине и где распо­ ложе но рудное тело. Бурение колонковой тру­ бой обычно производится на глубину в сотни, а иногда свыше 1000 м. Бури ть можно тяжелым стальным долотом , подвешенным на тросе. Его поднимают , и до­ лото под тяжестью собственного веса дробит породу десятки и сотни раз. В горных породах образуется похожее на нору отверстие глуби­ ной в десят ки метров. При таком бурении \его назыв ают ударным) извлекают через опре­ деленные интерв алы раздробленный материал. Исследуя его, определ яют , какие пробурены по­ роды, а если обнаружена руда , то узнают , ка­ кая она и сколько в ней содержится ценных для промышленности металлов. При разведке нефтяных залежей прихо­ дится иногда бури ть скважины свыше 3 км глубины. С помощью бурения можно быстро ра зведать рудную залежь. Но не всегда быв ает достаточно тою<ого столбика керн а руды , чтобы уверенно судит ь о распространении и качеетве руды. Горные работы дают значительно более полные данные о месторождении. Зачастую горные работы и бурение скважин пров одят на одном и том же месторождении, особенно если рудная залежь больш ого раз­ мера . Канавами и шурфами вскрывают верх­ нее ок ончание рудной залежи , штольням:И или шахтой - центральную часть , а скважинами - глубокие горизонты. Таким обра зом удается правильно подсчитать запасы полезно го ископа­ емого. Часто скважины бурят возле известных ме­ сторождений , чтобы найти новые рудные тела. Как правило, на одном участке группируется КАК ИЩУТ ПОЛЕЗНЫЕ .ИСКОПАftМЫВ Распределение рассеянного рудного веще ст ва вокруг м ест орождения. несколько рудных тел . Нена прасно еще древ­ ние рудокопы говорили: «Ищи руду возле руды», т. е. новое рудное тело ищи возле уже найденно го. А МОЖНО .Jill ОБОЙТИСЬ БЕЗ ГЕО.JIОГОВ Мы познакомились с тем , какие точные и чуткие приборы помогают искать руду, скры­ тую на большой глубине. Может быть, руду можно искать только приборами , без геологов? На эт от вопрос надо ответить отрицател ьно. Ведь геологи указывают , в каких районах нужно искать и какие руды можно найти, а значит , и какие приборы следует использовать. Известно, что хром и 1!икель нужно иск ать в темно-зеленых и черных тяжелых породах (дунитах, перидотитах и др. ) . В них почти ни­ к огда не бывает месторождений золота и во�ьфрама. Искать алмазы в Крыму беспо­ л езно , так же как нет смысла искать хром в Поволжье. Геологи знают все современные способы поисков и, прежде чем выех ать в экс­ педицию , намечают , где именно и что будут искать и какими спос обами. На службу геологии поступают все более усовершенствованные машины и приборы , по­ могающие быстро обнаруживать месторожде­ ния. Для поисков руды в последнее время все чаще применяются самолеты и верт олеты с ус­ тановленными на них геофизическими прибора­ ми. Эти приборы определяют положение скры­ тых на глубине залежей полезных ископаемых. Кроме того, с самолетов фотографируют рай­ оны поисков и получают аэрофотоснимки, кото­ рые намного облегчают поиски \'е ологам. •
ВНУТРЕННЕЕ .СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ КАК ОБРАЗУЮТСЯ И РАЗРУШАЮТСЯ ГОРЫ Многие читатели Детской энциклопедии жив ут в горных рай онах или видели горы во время пое здок по стране. А если кому-нибудь не приходилось быть в горах, то он видел их на фотографиях, в кино, на эк ране телеви­ зора и знает о них также по рассказам и опи­ саниям. Как же образуются горы? Почем у в одних местах горы есть, а в других - нет? На человека, который видит горы впервые, они производят сильное, неи згладимое впечат­ ление. Представьте себе дол гое путешествие по однообра зной, плоской равнине Средней Азии: сначала степь, пот ом пустыня , затем хлопковые поля - и вот вдали на горизонте появляется неровная полоска белых обJiаков. Но это не облака: это снежные вершины; Мы подъезжаем ближе. Вот уже пред горья. Мест­ ност ь повыш ается , дорога начинает петлять между холмами. СклОJIЫ · становятся круче, поя вляются обнаженные отвес ные скалы, воз­ дух все чище и прохладнее , реки стремитель­ но и шумно бегут по ущел ьям... Горы! Каждая вершина неповторим а, каждый поворот ущелья манит к себе , хочется узнать, что там дальше, выше. Какие-то незнакомые нам , жителям рав­ нин, камни, какое-т о странное , хаотическое на громождение скал, а еще выше - вечные снега , ледники, холодный , кристально чистый воздух. Хорошо в го рах, удивител ьно хорошо! От­ куд а же такое чудо , откуда же взялись горы? Попытаемся разобраться , как они пост ро­ ены, из чего состоят , и тогда будет яснее , как они образовались. Вот мы на вершине. Из чего состоят здес ь горные породы? Приглядимся внимател ьнее к скале. Ока зыв ается, это не сплошная (моно­ литная) масса, а множество более или менее толстых слоев какой-то породы. Уд арим мо­ лотком по одному из этих слоев. Вдруг, к на­ шем у изумлению, на свежем сколе породы ясно виден отпечаток раковины: видна вся ее фо рма, характерные ребрышки. При удаче из породы можно выколотить иногда и всю раковину це­ ликом. И если вы наблюдател ьны, то сразу заметите, что где-т о уже встреча ли такие рако­ вины или похожие на эту. Да, вот где: на берегу моря! Тол ько там, на морском берегу, раковина была панцирем живого существа, а здесь, в сло­ ях горной породы, она мертва, она окаменела. А рядом - Другая такая же раков ина , а по­ том-третьяит.д. 104 И мы обнаруживаем, что вся порода в сущ­ ности состоит из таких раковин. Эта порода называется известняком. Как же могло случиться, чт о раковины мор­ ских · животных ока зались высоко в горах, в тысяче километров от моря? Можно сдел ать единственное предположение: когда-т о, очень И звест няк состо­ ит из окаменев­ ших морских ра­ куш е к (под мик- роско по м). давно , на месте этих гор был о море. Шли годы, на дне его слой за слоем накаплива.11ись рако­ вины отмирающих животных , а затем морское дно поднялос ь так высоко , что море отступило. Тепе рь только по остаткам живших в нем ор ганизмов можно узнать, что оно ко гда-то было здес ь. Горные по роды морского происхождения встречаются на различных уров нях в горах. Значит , участки Земли, которые раньше были дном моря , в дальнейшем поднялись, и притом на различную высоту. Теперь посмотрим , как лежат в горах слои горных пород. Ока зыв ается , они наклонены и изогнуты. Слои песков , глин, известняков, которые мы видим на равнинах, как правило, лежат горизонтально, так, как они отлагались в какие-т о далекие времена. А здесь, в горах, слои измяты и обра зуют сложные складки. Какой-то сл ой в одном месте поднимается вверх, затем постепенно перегибается , образуя свод, и опускается вниз, далее - другая такая же складка, и в сущности вся го рная возвы­ шенность состоит из таких смятых, изогнутых, а местами даже разорв анных слоев горных пород.
Значит , участок Земли , кото рый испытывал поднятие , одновременно коробился, сминался , дефо рмировался, изменял свою структуру (строение) . Посмот рите вн имательнее , из каких пород сложены слои в горах. Не отличаются ли эти породы чем-либо от тех, кото рые вст речаются на равнинах? На равнинах это рыхлые пески, мя гкие глины или какие-либо другие породы, еще не затвердевшие и не уплотнивш иеся, т. е. со вс еми признаками их происхождения, не­ измененные или слабо измененные осадки мо­ рей или рек. В горах они уплотнены , прочнее , крепче . С лоев песка здес ь нет . Он превратил­ ся в песчаник , а глина - в глинистый сланец. Известняки стали такими прочными, что звенят от уда ра молотка , а местами их и известняками нел ьзя на­ зв ать, это скорее уже мрамо­ ры . Сщщов ательно, процесс под­ ня тия и деформ ации слоев со­ провождался изменением гор­ ных пород . Они , как говорят , «метаморфизова ны» , и прежний вид осадк а, из которого они обра зовалис ь, порой трудно се­ бе представить (см. стр. 74). На равнинах мы встречаем , как правило, рыхлые ос адочные породы. А в горах зачастую по роды совсем другого вида и происхождения: прочные кри­ сталличес кие массы , такие, как всем извес тные гранит и базальт. Эти породы никог­ да не были ос адком на дне мо­ ря . Они образовалис ь из рас­ плав ленной магмы, которая под­ нялас ь из глубоких недр Зем­ ли и затем застыла. И сейчас можно наблюдать такой про­ цесс во время вулк анических извержений. Такие породы на­ зыва ются изверженными или магматическими (см. стр. 71). Осадочные породы , которые вст речаются на равнинах, зале­ гают относительно тонким сло­ ем - в несколько сот мет ров, а глубже, под ними, лежат древние породы (магмати ческие и мет аморфические). Они обра- на равни нах с.пои г орных по род за.пега­ ют горизоита.пьио. КАК ОБРАЗУЮТСЯ И РАЗРУШАЮТСЯ ГОР Ы зуют кристаллический фундамент , сложенный очень древними метаморфическ ими и кристалли­ ческими горными породами, измятыми в сложные складки. Если же измерить общую толщину оса­ дочных пород в горах , то окажется , что она очень велика: несколько километ ров. Что же можно сказать о том, как возникли и как развиваются горы? Бол ьшая часть суши - равн ина. Она мало­ подвижна. Ее поверхность обы"! ! но ровная либо слабо волнистая, слегка наклоненная в одну сто­ рону. Так , например, обширная Западно-Сибир­ ская низменность имеет слабый на клон к северу, в сторону Северного Ледовитого океана , а Прика­ спийская равнина - к югу. На протяжении мно- 1.0�
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ CJioи горных пород смяты в скJiадки. rих миллионов лет т акие, участки испытыв али лишь самые незначител ьные движения, горы здес ь не обра зуются. Но на Зем ле есть другие участки, которые, наоборот, отличаются боль­ шой подвижност ью . Сначала, как правило, они покрыты морем . На дне моря отлагаются ра зличные осадки: пес ки, илы, скопления ра­ кушек . Ка залось бы, море должно быстро за­ пол ниться этими осадками. Но этого не проис­ ходит, потому что дно такого моря медленно о пускается вместе с осадками, которые его покрыв ают. Так продолжается много миллио­ нов лет . За это врем я здес ь накаплив аются ог­ ромные толщи осадков. Затем наступает новый период в ра звитии данного участка. В нем начинаются интенсивные движения . Накопив­ шиеся до этого момента слои осадочных пород изгибаются, рвутся, уплотняются и растрески­ ваются; сквозь разрывы трещин снизу прони­ кает магма; и вес ь участок поднимается, обра­ зуя на поверх ности Зем ли горы. Как только море ушло и вместо него появи­ лась горная возвышенность, сразу начинают воздействовать на ее поверх ность дождевые воды, реки, ветер и другие внешние силы. Они разруш ают горы и создают сложный рел ьеф . Откуда же берутся те силы, кот орые спо­ собны приподнять и изогнут ь такие мощные толщи осадков и создать горы? Этот вопрос пока еще окончательно не разрешен. Можно дум ать, что главную роль играют следую­ щие фанторы: тяжесть, теплота, сил ы космиче­ сного происхождения и др. 106 Сила тяжести.Пофор­ ме Земля - почти п равильный шар. Такая форма объясняется тем, что все частицы Земли при­ тягив аются друг к другу и к ее центру и вследствие эт ого распо­ лагаются симметрично относитель­ но центра, т. е. в форме шара. Кроме того, более тяжелые массы горных пород стремятся опустить­ ся, более легкие -. поднятьс�:.:. В масштабе всей Зем ли ·это при­ водит к деформации uтдельных участков, образованию складок в слоях горных пород, появлению гор и впадин. Теплота. Внутренние ча- сти Земли сильно нагреты и, ве­ роятно, продолжают ра зо грев ать­ ся в связи с рас падом радиоактив­ ных веществ . Породы внутри земного шара из-за высокой температуры почти расплавлены или даже в некоторых местах жидкие. Это облегчает перемещение вещества в недрах Земли. Теп ло распределено n Земле не­ рав номерно, и отсюда возникают дополни­ тельные силы, которые могут вызвать переме­ щение масс. Силы космическо го проис- х о ж дения, т. е. влияние на Землю Луны, Солнца и других тел солнечной системы. Под их воздействием Зем ля как планета испытыв ает постоянно меняющееся напряжение, и это ПричудJiивые скаJiы образ оваJiись в резуJiьтат е многовекового действия ветров, дождевых вод, микроорга низ мов, смены тем­ ператур.
опять ведет к возникновению движений во всей толще Зем ли. Одним из примеров этих движений являются приливы и отливы , но не тол ько в вод ах океана, а и во всем «теле» Земли. Есть и другие силы. Пока трудно сказать, какая из этих сил играет главную роль. Но подсчеты пок азыв ают , что в недрах Зем ли та­ ятся действ ительно огромные с илы, способные не то:1ько создав ать горы, но и передв игать ма­ терики. И в настоящее время процесс развития мно­ гих горных систем совсем не закончился. И сей­ час они продолжают расти , их строе ние услож­ няется . Яркие примеры современной деятел ьно­ сти внутренних сил - зем летрясения и дейст"" вующие вулканы. Наблюдая извержения вулканов , мы видим , как магма поднимается из глубин Земли и в виде лавы изливается на поверхност ь. Во вре­ мя сил ьных землетрясений можно непосредст­ венно видеть , как изменяется при подземных толчк ах обл ик поверхности Земли: образуются трещи ны , одни уч астк и опуск аются , а другие поднимаются. Есть и другие способы , при помощи которых можно обнаружить , что горы развиваются; на­ пример , набл юдения за речными терр асами. Каждая река, протек ающая в горах и спу­ скающ аяся в равнину , разрабатыв ает свою долину . Если горный хребет поднимается , .то реки вынужден ы углубл ять свои русл а. Они глубоко врезаются в тол щу горных пород и обра зуют ущел ья с :крутыми склонами. Но следы прежнего уровня рек и мест ами сохра­ няются , и их можно обн аружить на с�лон ах гор на различной высоте. Такие ост атки преж­ них долин , распол оженные выше русла совре­ менной реки , и называются терр асами. Они свидетел ьствуют о том , что процесс образова­ ния горных систем продолжается и в наше время. Реч ные долины равнин тоже имеют тер­ расы , но их высота невелика. Мы узнали, :как создаются горы. А как же они разрушаются? В разрушении гор непре­ рывно участвуют разнообразные внешние силы. Процесс разрушения начинается с поверх­ ност и. Днем скала нагревает ся солнцем. Ночью осты вает. При нагревании :камни расширяются, при остыв ании - сжимаются. День за днем , год за годом такие :колеба ния температур при­ водят :к тому , что скала растрескив ается. В тре­ щины проникает вода. В морозные дни она за­ мерзает и лед с большой силой раздвигает трещины. В них проник ают корни растений и тоже с огромной силой давят на ст енки. КАК ОБРА3УЮТСЯ И РАЗРУШАЮТСЯ ГОРЫ Реки - основная cпJia, ра зрушающая горы. Онп ра змывают даже самые п роч ные пород ы . Эта река непрерывно у гJiубJiяет свое pycJio и «пропнJiивает* горные породы. Растения , прикрепляясь :к грунту , в ысасывают из него вместе с влагой соли, нужные им для питания , и постепенно разъед ают поверхность ска.пы и расширяют трещины. К этому при­ соединяется работа бактерий, которые хими­ ческ и перер абатыв ают вещество породы и пре­ вращают его в почву. Все эти процессы назы­ ваютсявыветриванием. Врезультате выветривания на поверхности образуется слой разрушенныхпород-элювий. Дождевые струи смывают элювий и сносят его вниз , в дол ины рек. Быстрые горные реки обл адают большой силой и уносят с собой все обломки пород , поп авшие в них со склонов гор. Кроме того , река сама углубляет русло и пропиливает горные породы. В этом ей по­ могают камни , которые она несет с собой. Они действуют на дно , как таран или пила, обт ачив ая его и срез ая все неровности. Реки легко размывают рыхлые , непрочные породы. Но они обл адают достаточной силой, 1.07
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Rарстовые пусто ты. чтобы размывать даже самые плотные породы, такие, как гранит или известняк. Нередко можно видеть в горных райо­ нах г л убокие ущел ья, стен­ ки и дно которых сложены са мыми прочн ыми породами. Однако в глубине таких уще­ лий с глухим шумом роется водный поток, непрерывно углубляя русло. Временные водные пото­ ю1, созданные дождями, и постоянные поток и, реки , - основн ая сил а, разрушаю­ щая горы. Бол ьшое значение имеют и другие внешние силы, к которым относится еще и ве­ тер . Казалось бы , какое зна­ чение может иметь ветер? Однако он действует непре- Молодые горы. t.08 рывно, из года в год, из века в веk. Срыв ак с поверхности Земли мел кие частицы почвы и песка, он несет их с собой, «бомбардируеп� ими, обт ачивая и шл ифуя обнаженные скалы. При этом возникают оригин альные формы по­ верхности: причудливые скалы, напоминающив собой ст аринные замки, фигуры животных ит.д. В высокогорных район ах, где много снега и л ьда, бол ьшую роль в разрушении гор играюТ' ледники. Мощные толщи льда под собственной тяжестью спускаются вниз по долинам и при этом «вспахивают» свой путь, углубляя его и унося вни з огромное количество обломков гор­ ных пород. Массы таких обл омков скапливают­ ся у конца лед ника, образуя морены (см. стр. 169 .). · Наконец, и подземные воды способствуют раз­ рушению гор. Пробираясь по трещинам в глу­ бине Земл и, они размыв ают породы, растворя­ ют их и в таком виде уносят прочь . В резуль­ тате в толще пород образуются пустоты , пе­ щеры, а на поверхности - характерной формы ворон ки , трещины и ребристые выглаженные скалы . Все эти явления называются карстом. Итак , в разрушении гор участвуют поверх­ ностные и подземные воды, ледники, ветер, сложные физико- химичес кие и биол огические­ процессы выветривания. Всюду в горах мы видим явные при зна­ ки деятел ьности эти х внешних сил . Следова­ тел ьно, горы, со всеми особенностями их внут­ реннего строения, внешней формы, созданы сов­ местным действием внутренних и внешних сил.
Они неп рерывно . со зидаются и непрерывно разрушаются. Если преобл адают внут рен­ ние силы , то горы растут, ес­ ли же внешние силы - горы ттостеп енн о сглаживаются, исче­ зают и на их месте остается плоская р авнин а. Горыбывают молодые и древнис. Молодые горы-это гор ы , которые быст ро растут. Примером может служить Rав- 1\аз:Вдревних горахвнут­ КАК ОБРА3УЮТСЯ И РА3РУШАЮТСЯ ГОРЫ ренние п роцессы давно затихли, Разрушени е гор приводит к выравниванию рельефа, по 1юрпи с кла док со хра няютс я. а внешние силы еще продол- жают вести свою разрушитель­ ную работу . Таков, например, Ур ал. И даже на многих со­ временных равнинах можно ви­ деть признаки, свидетельствую- сотни ост ались где-то в нашей стра- ,� . Е� ��� ны огромные простр анства за- няты равнинами , в пределах которых внут­ ренние силы давно затихли , а внешние про­ являют себя сл або. .Здесь нет ни горных хреб- тов, ни вулканов, ни землетрясений. Таков а Восточно-Европейская равнина, а также За­ падно-Сибирская низменность. дРевпие горы. 109
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ "ЗЕМЛИ Много ес ть древних гор, разрушенных, од­ на:ко , еще не до :конца: Ур ал, Тиман, Енисей­ с:кий :кряж и др. А вдоль южных границ и Iia вост01{е нашей страны протянулась полоса мо­ лодых гор. Та:ковы хребты :Карпат, :Кавказil, Допет-Дага, Памира. В предел ах этих горных систем внутренние силы действуют очень энер­ гично, горы растут, их рост сопровождает ся 1..10 На пе реднем плаве ледниковая морена. Эт и оrромвые мас­ сы обломков rорвых пород привес сюда ледник, спускаю- щийся с rop. землетрясениями, а местами и вулканически­ ми явлениями, как, например, на Камчатке. Изучение гор и пород, :которыми они сло­ жены, имеет большое практическое значение. Чтобы успешно разыскивать месторождения по­ лезных ископаемых, нужно знать строение. гор, их ист орию и физико-химичес:кие про­ цессы, протекающие в глубине Земл и.
Этими вопросами занимается геология - наука о стр оении и развитии Зе мли. В нашей ст ране имеются сотни геол о гических учреж­ дений, десятки тысяч геологов изучают ст р ое­ ние горных и равнинных районов , разыск ивая поле зные иск оп аемые. Во многих средних шко­ лах работают геологические кружки. Коме<:/- ЗЕМЛЕТРЯ СЕНИЯ мольцы и пионеры участвуют в геол огических походах, помогая геол огам в их работе. За время Советской власти геология до­ ст игл а больших успехов , но еще много увле­ кател ьных путешест вий и открыти й ожидает будущих геологов - разведЧИI{ОВ нед р нашей необъятн ой Родины. • ЗЕМ.JIЕТРЯСЕИИЯ «В 5 часов 20 минут земля вздрогнул а; ее пер вая судорога длил ась почти десять секунд: треск и ск рип оконных рам, дверных колод, звон стекол , грохот падающих лестниц разбу­ дили спящих: люди вскочили , ощущая всем тел ом эти подземные толчки... Качались стены, срыв аясь , падал и полки , посуда , картины , зерк ал а, изгибался пол , мебел ь трясл ась , дви­ гаясь по комн ате , опрокидыв ались шкафы, подпрыгивали столы. .. Как бумажный , раз­ рыв ался потолок , сыпалась штукатурка. . . В темноте все качалось , падало, с треск ом пров аливаясь в какие-т о вдруг открывшиеся пропасти ... Земля глухо гудел а, стонала, гор­ бил ась под ногами и волновалась , образуя глубоние трещины .. . Вздрогнув и пошатыв а ясь , здания нанлонялись, по их белым стен ам, нак Улица Гарибальди в городе М ес­ сине до землетрясения. Та же улица после землетрясения . молнии , змеились трещины , и стены рассып а­ лись , заваливая узние улицы и людей среди них тяжелыми грудами острых нуснов камня .. . Все море начается , нан огромная чаша , готовая опр онинуться на ост атюr города.. . Кажется , что вот сейчас вся смятенная масса его выплеснется на землю до последней волны и напли ... Поднялась н небу волна высотой: неизме­ римой: , занрыл а грудью половину неба и, начая белым хребт ом , согнулась , перел о ми­ лась , упала на берег и стр ашной: тяжест ью своей понрыл а трупы , здания , обл омни , раз­ давил а, задушил а жищ>1х и, не удержавшись на берегу , хл ын ула назад, увленая с собой все схваченное» . Таи Аленсей: Мансимович Горьний: описывал :1.11 .
ВНУТРЕННЕВ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ события, происшедшие в итальянском городе Мессине 28 декабря 1908 г. Что же было причиной этой катастр офы? Представьте себе стол, на котором постро­ ена игрушечная страна, насыпаны песчаные горы , вместо озера в песок врыт а сковорода с водой; у подножия горы сложен целый город из кубик ов. Как можно ср азу разрушить все это сооружение? Дл я этого дост аточно сильно ударить по столу - и в несколько секунд игрушечной страны не станет. Она разрушится, если нанести удар не сверху , а снизу, даже не нри касаясь ни к одной из игрушечных постр оек. Значит , главной причиной «к ата­ строфы» будет вызванное ударом сотрясение стола. Точно так же встряхнуть и разрушить на­ ст оящие здания в большом городе , расплескать озера и реки , рассечь поверхность огромными трещи нами могут . только сильные толчки и сотрясения самой Земл и. ЧТО ПРОИСХОДИТ ПРИ СИ.JIЬ­ НЫХ ЗЕМ.JIЕТРНСЕНИНХ Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горны х пород в каком-нибудь месте в глубине Земл и. Это место называется очагом землетрясения или ги­ поцентром.Глубинаегообычнобывает не бол ьше 30 км , но в отдел ьных случаях доходит и до 700 км . Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности земли. Если зем­ летрясение сильное , то в таких сл учаях мосты, дороги, дома и другие сооружения оказыв аются разорв анными и разрушенными. Уч асток земли , в предел ах которого на по­ верхности, над оч агом, сил а подземных толч­ ков достигает наибольшей вепичины, назы­ ваетсяэпицентром. В одних случаях пласты земли по сторонам разлома надвигаются друг на друга. В дру­ гих - земл я по одну сторону разлома опус­ кается , а по другую - поднимается, обр азуя сбросы. В мест ах , где сб.росы пер есекают речные русл а, появляются водопады. Своды п одземных пещер растрескиваются и обруши­ ваются. Быв ает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и зали­ ваются водой. Подземные толчки вызыв ают на горных скл онах обв алы и оползни. В 1906 г. в Калифорнии во время землетрясения на поверхн ости образовалась глубокая трещина.. 112 Она протянул ась на 450 км . Вдоль нее про­ изошли горизонтальные смещения. Около тре­ щины дороги сместились на расстояние до 7 м. Во время Гобийского землетрясения (Монго­ лия) 4 декабря 1957 г. возникли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них ВОЗНИКЛИ уступы ДО 12 М ВЫСОТОЙ. Понятно, что резкое перемещен ие больших масс земли в очаге землетрясения должно сопровождаться ударом колоссальной силы. Удар вызывает сотрясение сл оев горны х пород вокруг очага, распространяющееся в виде волн так же , как расходятся волны от бр ошен­ ного в воду камня. От очень сильных сотря­ сений поверхность земли может изгибаться, растрескиваться , вспучив аться. Большие раз-. рушения от землетрясений обычно происходят в рыхлых и неустойчивых горных породах, на кру тых склонах. Пост ройки при сил ьных подземных толчках разрушаются за несколько секунд. Катастро­ фические землетрясения бывают в виде двух­ трех коротких сильных толчков. Только сл абые , уже неопасные повторные толчки еще долго тревожат перепуг анных жителей. Конечно, чем дальше от эпицентр а, тем слабее сотрясение почвы. На больших расстояни ях они вообще незаметны. За год люди ощущают окол о 10 тыс. земле­ трясений. Из них примерно 100 бывают разру­ шител ьными. Современные точные приборы В резу11ьта те зе11 1 11етряеен ия произоm110 исиривпение жепезво- 11оро жных ре11ьсов.
фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясе­ ний на нашей планете . Нередко очаг землетрясенця скрывается под морским дн ом , и па море возникают огромные волны - цунами. Так , во время Лиссабонского землетрясения в 1755 г. на берег Португалии обрушил ась волна высотой в 12 м, а сильное волнение наблюдал ось даже у берегов Южн ой Америки, по другую сторону Атл антическ ого океана. Вночь с 4 на 5 ноября1952г.уберегов Ка мчатки от сил ьного землетрясения также образовались большие морские волны высотой :7-8 м. От Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. тоже возникли огромные морские волны. На протяжении более сут ок они распростр ани­ лись через Ти хий океан и достигли про­ тивопол ожных его берегов . В Яп онии высота волн дости гал а 10 м. Прибрежная полоса была затоплена. Бол ьшинство же подземных толч­ ков очень слабы, и о них знают лишь с е й­ с мол о г и - ученые, специально изуча­ ющие сотрясения Земли .