Наука Плоского мира

В коре, толщина которой примерно от 3 до 12 миль (5–20 км), происходит много интересного. Те ее части, которые образуют континенты, состоят в основном из гранита, а под океанским дном в основном залегают базальты, причем этот базальтовый слой продолжается и под материковым гранитом. Таким образом, континенты – это тонкие и обширные пласты гранита, размещающиеся на базальтовой «подложке». Самым заметным свидетельством наличия гранитного слоя на поверхности Земли являются горы. Нам они кажутся ужасно высокими, но их высота не превышает пяти миль (9 км) над уровнем моря, то есть немногим более одной десятой процента – 1/7 от одного процента – земного радиуса. Самая глубокая впадина – Марианская – в северо-западной части Тихого океана достигает 7 миль (11 км) ниже уровня моря. Общее отклонение от идеальной сферы (точнее, сфероида, поскольку полюса приплюснуты) составляет примерно 1/3 процента. Таким образом, отличие Земли от идеальной сферы примерно такое же, как и у баскетбольного мяча, покрытого «пупырышками» для лучшего захвата. В общем, за исключением этих небольших вмятинок и выступов, наша родная планета на удивление круглая и гладкая. Такой она стала под воздействием гравитации. Разве что незначительные, но очень любопытные движения в ее мантии и коре добавили пару-тройку морщинок.

Откуда нам все это известно? В основном благодаря землетрясениям. Когда происходит землетрясение, Земля дрожит, словно колокол, по которому ударили молотком. По ней проходят сейсмические волны, то есть вибрации, вызванные землетрясением. Они преломляются, когда пересекают зоны с различными свойствами и составом, такие, как кора и мантия или верхняя и нижняя мантия. Они отражаются от земной коры и возвращаются вниз. Существует несколько типов сейсмических волн, и распространяются они с разными скоростями; таким образом, короткий и резкий толчок при землетрясении порождает очень сложную волновую картину. Когда сейсмические волны достигают поверхности, их можно зарегистрировать, потом сравнить записи, сделанные в разных местах, и на их основании попытаться сделать выводы о подземной географии нашей планеты.

* * *

Магнитное поле Земли является одним из следствий ее внутренней структуры. Мы знаем, что стрелка компаса указывает примерно на север. Стандартные «враки детям» сводятся к утверждению, что Земля – это такой здоровенный магнит. Что же, давайте попробуем разобраться получше.

Магнитное поле Земли долгое время оставалось загадкой, ведь каменных магнитов не бывает, правда? Но как только вы открываете, что внутри Земли имеется колоссальное количество железа, все вроде бы становится на свои места. Железо не образует «постоянный» магнит вроде прикрепленных к пластиковым поросяткам и медвежаткам, которых мы, сами не зная зачем, покупаем, чтобы прицепить на холодильник. Земные недра больше походят на динамо. Кстати, это так и называется – геомагнитное динамо. Как мы уже упоминали, железо в ядре Земли находится по большей части в расплавленном состоянии, за исключением твердого плотного «шарика» в самом центре. Жидкая часть до сих пор продолжает нагреваться. Прежде это явление объясняли тем, что радиоактивные элементы, будучи плотнее всего остального в химическом составе планеты, погрузились в самый центр, оказавшись запертыми там, а тепло дает излучаемая ими радиоактивная энергия. Современная же теория предлагает совершенно иное объяснение: жидкая часть ядра нагревается, поскольку твердая – остывает. Расплавленное железо на контакте с твердым ядром само понемногу застывает, при этом высвобождается тепло. Это тепло должно куда-то деться, оно не может просто исчезнуть, словно дуновение теплого воздуха, – вокруг тысячи миль сплошной горной породы. Тепло передается расплавленному слою ядра, нагревая его.

Возможно, вас удивит факт, что та часть, которая вступает в контакт с твердым ядром, может охлаждаться и затвердевать и, одновременно с этим, нагреваться в процессе этого затвердевания. Объяснение простое: горячее расплавленное железо поднимается вверх по мере разогрева. Вспомните воздушный шар. Когда вы нагреваете воздух, он поднимается. Это происходит потому, что при нагревании воздух расширяется, становится менее плотным, а менее плотные вещества всплывают над более плотными. Воздушный шар удерживает воздух в огромном шелковом мешке, часто ярко окрашенном и разрисованном эмблемами банков или агентств недвижимости, и поднимается вместе с воздухом. Горячее железо ничем не разрисовано, но поднимается точно так же, как горячий воздух, удаляясь от твердого ядра. Оно медленно всплывает, остывая, а потом, когда становится слишком холодным, точнее сравнительно холодным, начинает снова погружаться в глубину. В результате земное ядро находится в непрерывном движении, раскаляясь внутри и остывая снаружи. Оно не может подняться все разом, то есть одни области ядра всплывают, в то время как другие – заново погружаются. Такой вид циркулирующей теплопередачи называется конвекцией.